Organisasi Sistem Komputer Sejarah dan Perkembangan Komputer

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) Dikerjakan oleh Eckert and Mauchly dari University of Pennsylvania Pembuatan jarak dan tabel lintasan peluru kendali senjata baru Mulai dibuat 1943 dan Selesai 1946 Terlambat untuk digunakan dlm PD-II Dipakai sampai 1955

ENIAC - details Menggunakan sistem Decimal (bukan binary) Memiliki 20 accumulator untuk 10 digits Diprogram secara manual melalui sakelar Berisi 18,000 vacuum tubes Berat 30 tons Luas 15,000 square feet Daya 140 kW Kecepatan: 5,000 penambahan per detik

Eniac (1943) A general view of the ENIAC, the world's first all electronic numerical integrator and computer. From IBM Archives.

Von Neumann/Turing Konsep: Stored Program Computer Main memory: menyimpan program dan data ALU: mengerjakan operasi data biner Control unit: interpretasi instruksi dari memory dan meng-eksekusi Peralatan Input/output dikendailkan oleh control unit

Von Neumann/Turing Ahli matematika : konsultan pembuatan ENIAC 1945 memperbaiki kelemahan ENIAC : EDVAC EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) Konsep: stored-program concept 1946 dipublikasikasikan dan Selesai dibuat 1952 Dikenal :Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies).

Struktur Mesin von Nuemann Main Memory Arithmetic and Logic Unit Program Control Unit Input Output Equipment

IAS - details Kapasitas memori: 1000 x 40 bit words Menggunakan sistem bilangan Biner Panjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi ) Register-register dalam CPU MBR (Memory Buffer Register) MAR (Memory Address Register) IR (Instruction Register) IBR (Instruction Buffer Register) PC (Program Counter) AC (Accumulator) MQ (Multiplier Quotient)

Central Processing Unit Struktur detail IAS Main Memory Arithmetic and Logic Unit Program Control Unit Input Output Equipment MBR Arithmetic & Logic Circuits MQ Accumulator MAR Control Circuits IBR IR PC Address Instructions & Data Central Processing Unit

Komputer Komersial 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation UNIVAC I (Universal Automatic Computer) Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of Census Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation UNIVAC II dipasarkan akhir th. 1950-an Lebih cepat Kapasitas memori lebih besar

IBM Pabrik peralatan Punched-card 1953 – IBM-701 Komputer pertama IBM (stored program computer) Untuk keperluan aplikasi Scientific 1955 – IBM- 702 Untuk applikasi bisnis Merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat IBM menjadi pabrik komputer yang dominan

Mark I (1944) The Mark I paper tape readers. From Harvard University Cruft Photo Laboratory.

Transistor Menggantikan vacuum tubes Lebih kecil Lebih murah Disipasi panas sedikit Merupakan komponen Solid State Dibuat dari Silicon (Sand) Ditemukan pada th 1947 di laboratorium Bell Oleh William Shockley dkk.

Komputer berbasisTransistor Mesin generasi II NCR & RCA menghasilkan small transistor machines IBM 7000 DEC - 1957 Membuat PDP-1

Microelectronics Secara harafiah berarti “electronika kecil” Sebuah computer dibuat dari gerbang logika (gate), sel memori dan interkoneksi Sejumlah gate dikemas dalam satu keping semikonduktor silicon wafer

Generasi Komputer 1946-1957 : Vacuum tube 1958-1964 : Transistor 1965-1971 : SSI - Small scale integration Up to 100 devices on a chip 1971 : MSI - Medium scale integration ( 100-3,000 devices on a chip 1971-1977 : LSI - Large scale integration 3,000 - 100,000 devices on a chip 1978- : VLSI - Very large scale integration 100,000 - 100,000,000 devices on a chip Ultra large scale integration Over 100,000,000 devices on a chip

Moore’s Law Gordon Moore - cofounder of Intel Meningkatkan kerapatan komponen dalam chip Jumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat per tahun Sejak 1970 pengembangan agak lambat Jumlah transistors 2 x lipat setiap 18 bulan Harga suatu chip tetap / hampir tidak berubah Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkat Ukuran semakin kecil, flexibilitas meningkat Daya listrik lebih hemat, panas menurun Sambungan sedikit berarti semakin handal / reliable

Tren Teknologi: Kapasitas Mikroprosesor Pentium 4: 42 million Pentium III: 9.5 million Alpha 21264: 15 million Pentium Pro: 5.5 million PowerPC 620: 6.9 million Alpha 21164: 9.3 million Sparc Ultra: 5.2 million Moore’s Law 2X transistors/Chip Every 1.5 years Called “Moore’s Law”

Tren Teknologi: Kinerja Prosesor 1.54X/yr Processor performance increase/year, mistakenly referred to as Moore’s Law (transistors/chip)

Tren Teknologi: Kapasitas Memori (1 Chip DRAM) year size(Megabit) 1980 0.0625 1983 0.25 1986 1 1989 4 1992 16 1996 64 2000 256 Now 1.4X/yr, or doubling every 2 years 4000X since 1980

Tren Teknologi: Kapasitas Disk Areal Density = BPI x TPI BPI: Bit Per Inch TPI: Tracks Per Inch Change slope 30%/yr to 60%/yr about 1991

Teknologi Komputer  Perubahan Dramatis Prosessor 2X lebih cepat setiap 1,5 tahun 100X lebih cepat dalam dekade terakhir Memori Kapasitas DRAM: 2x / 2 years Kecepatan Memori: meningkat 10% per tahun Biaya per bit: membaik 25% per tahun Kapasitas meningkat 64X dalam dekade terakhir Disk Kapasitas disk: > 2X setiap 1,0 tahun Biaya per bit: membaik 100% per tahun Kapasitas meningkat 120X dalam dekade terakhir

IBM seri 360 1964 Pengganti seri 7000 (tidak kompatibel) Rancangan awal suatu “keluarga” komputer Memiliki set instruksi yang sama atau identik Menggunakan O/S yang sama atau identik Kecepatan meningkat Jumlah I/O ports bertambah (i.e. terminal tambah banyak) Kapasitas memori bertambah Harga meningkat

DEC PDP-8 1964 Minicomputer pertama Tidak mengharuskan ruangan ber-AC Ukurannya kecil Harga $16,000 $100k+ untuk IBM 360 Embedded applications & OEM Menggunakan BUS STRUCTURE

Struktur Bus pada DEC - PDP-8 I/O Module Main Memory I/O Module Console Controller CPU OMNIBUS

Memori Semiconductor 1970 Fairchild Ukuran kecil ( sebesar 1 sel core memory) Dapat menyimpan 256 bits Non-destructive read Lebih cepat dari core memory Kapasitas meningkat 2 x lipat setiap tahun

Intel 1971 - 4004 Microprocessor pertama, CPU dalam 1 chip, 4 bit 1971 - 4004 Microprocessor pertama, CPU dalam 1 chip, 4 bit 1972 - 8008 8 bit, Digunakan untuk aplikasi khusus 1974 - 8080 Microprocessor general purpose yang pertama dari Intel 1978 - 8086, 80286 1985 - 80386 1989 - 80486

Meningkatkan kecepatan Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow analysis Speculative execution

Performance Mismatch Kecepatan Processor meningkat Kapasitas memory meningkat Kecepatan memory tertinggal dari prosesor

DRAM and Processor Characteristics

Trends in DRAM use

Solusi Meningkatkan jumlah bit per akses Mengubah interface DRAM Cache Mengurangi frekuensicy akses memory Cache yg lebih kompleks dan cache on chip Meningkatkan bandwidth interkoneksi Bus kecepatan tinggi - High speed buses Hierarchy of buses

Pentium CISC Menggunakan teknik-teknik superscalar Eksekusi instruksi secara parallel P6 : menggunakan: Brach prediction Data flow analisys Specultive execution P7 : menggunakan teknologi berbasis RISC

Intel History: ISA evolved since 1978 8086: 16-bit, all internal registers 16 bits wide; no general purpose registers; ‘78 8087: + 60 Fl. Pt. instructions, (Prof. Kahan) adds 80-bit-wide stack, but no registers; ‘80 80286: adds elaborate protection model; ‘82 80386: 32-bit; converts 8 16-bit registers into 8 32-bit general purpose registers; new addressing modes; adds paging; ‘85 80486, Pentium, Pentium II: + 4 instructions MMX: + 57 instructions for multimedia; ‘97 Pentium III: +70 instructions for multimedia; ‘99 Pentium 4: +144 instructions for multimedia; '00

Arsitektur Intel P6 (Pentium Pro) Control Unit Arsitektur Intel P6 (Pentium Pro) Data Path

Contoh: Komputer Berbasis Pentium Processor Contoh: Komputer Berbasis Pentium Processor/Memory Bus Memory PCI Bus I/O I/O Busses

PowerPC Sistem RISC superscalar Hasil kerjasama IBM – Motorolla - Apple Diturunkan dari arsitektur POWER (IBM RS/6000) Keluarga PowerPC: 601: 32-bit 603: low-end desktop dan komputer portabel 604: desktop dan low-end user 620: 64-bit penuh, high-end user

Internet Resources http://www.intel.com/ http://www.ibm.com Search for the Intel Museum http://www.ibm.com http://www.dec.com Charles Babbage Institute PowerPC Intel Developer Home

Komputer Berkinerja Tinggi (High Performance Computers)

Intel Pentium Pro Quad All coherence and multiprocessing glue in processor module Highly integrated, targeted at high volume Low latency and bandwidth

SUN Enterprise Proc + mem card - I/O card 16 cards of either type All memory accessed over bus, so symmetric Higher bandwidth, higher latency bus

Cray T3E Scale up to 1024 processors, 480MB/s links Memory controller generates request message for non-local references No hardware mechanism for coherence SGI Origin etc. provide this

Intel Paragon

IBM SP-2 Made out of essentially complete RS6000 workstations Network interface integrated in I/O bus (bw limited by I/O bus)

Berkeley NOW 100 Sun Ultra2 workstations Inteligent network interface proc + mem Myrinet Network 160 MB/s per link 300 ns per hop

Sistem Terintegrasi

Sistem Remote Akses Diagram telepatologi sederhana

HCI Tools Sound 3D Animation Video Devices Context sensitive/aware Size (small->very large) Portable (PDA, phone) Plasticity Context sensitive/aware Personalizable Ubiquitous

Mobile E-Lifestyle

Digital Sculpture To record and archive the morphological features of heritage artifacts from the past culture