STRUKTUR KOMPUTER DASAR M. Andang Novianta, S.T., M.T

Andang, Elektronika Komputer Digital Arsitektur von Neuman Arsitektur von Neumann (mesin Von Neumann) adalah arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua komputer saat ini, sehingga dapat dikatakan bahwa mesin Von Neumann merupakan landasan pengembangan arsitektur komputer modern. Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama yaitu: Unit aritmatika dan logis (ALU), unit kontrol, unit memori, dan alat masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan I/O). Dimana bagian-bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat yang disebut ”Bus”. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Arsitektur von Neuman Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Sistem Komputer Istilah komputer berasal dari bahasa Latin “Computare” yang berarti menghitung. Komputer adalah alat pengolah data elektronik yang bekerja dan dikontrol oleh sekumpulan instruksi (program) (Blissmer, 1985). Sistem komputer adalah kumpulan elemen-elemen yaitu manusia, perangkat keras, dan perangkat lunak yang saling berinteraksi untuk mencapai tujuan yaitu mendapatkan informasi yang berguna, kemudahan dalam bekerja, kecepatan dan tujuan lainnya. Andang, Elektronika Komputer Digital

Komponen Dasar Komputer Unit Masukan (Input), yaitu perangkat yang memungkinkan pengguna memasukkan data/perintah ke dalam komputer. Contoh yang termasuk dalam unit masukan adalah: keyboard, mouse, joystick, dan digitizer. Unit Keluaran (Output), yaitu perangkat yang memungkinkan pengguna menerima informasi hasil pemrosesan oleh komputer. Contoh perangkat yang termasuk dalam unit keluaran adalah: monitor, dan printer. Unit Memori Utama (Main Memory), yaitu perangkat yang digunakan untuk menyimpan data, program, dan informasi hasil pemrosesan komputer pada saat pemrosesan. Unit Pemrosesan Pusat (Central Processing Unit), yaitu bagian yang digunakan untuk memproses data, program, dan informasi pada komputer. Andang, Elektronika Komputer Digital

Komponen Dasar Komputer Ada dua bagian penting dalam CPU yaitu: 1. Arithmetic and Logical Unit (ALU) dan 2. Control Unit. Banyak orang menyebutkan ALU adalah jantung dari sebuah komputer. ALU bertanggung jawab pada dua operasi dasar yaitu operasi aritmatik dan perbandingan. Sedangkan Control Unit bertanggung jawab untuk menkoordinasi semua aktivitas unit-unit lain, misalnya bagaimana keyboard dapat dikenali dan bekerja sebagai unit input yang dimengerti aktivitasnya. Andang, Elektronika Komputer Digital

Organisasi Komputer Dasar Mikroprosesor Data ADDRESS Control Data 2 Data 1 Instruksi 3 Instruksi 2 Instruksi 1 ACC PC IR Memori ACC : register accumulator PC : register Program Counter IR : register instruksi (instruction register) Andang, Elektronika Komputer Digital

Organisasi Komputer Dasar Andang, Elektronika Komputer Digital

Organisasi Komputer Dasar Banyak komponen elektronik yang terdapat pada komputer, merupakan integrated circuits (ICs). DIP (dual in-line pins) yang paling banyak dipakai. DIP memuat rangkaian spesial. Bentuk lain IC adalah DIMM (dual in-line Memory Modules), digunakan pada RAM (Random Access Memory). Andang, Elektronika Komputer Digital

Organisasi Komputer Dasar Dapat digunakan untuk ROM (read-only memory), BIOS (basic input/output system). Masih adalagi IC, adalah PGA (pin-grid array) chip kemasan persegi yang digunakan untuk rangkaian processing. Kemasan processor yang agak lebih besar adalah SEC (single edge contact) cartridge dari Pentium III. Andang, Elektronika Komputer Digital

Organisasi Komputer Dasar Isi dalam sebuah IC dibandingkan dengan jari tangan kita. Di dalam chip IC terdapat jutaan transistors, resistors, dan komponen elektronik lainnya Andang, Elektronika Komputer Digital

Perangkat Keras Komputer Perangkat keras adalah semua bagian fisik komputer. Perangkat keras dibedakan dengan data yang berada di dalamnya atau yang beroperasi di dalamnya, dan perangkat lunak yang menyediakan instruksi buat perangkat keras untuk menyelesaikan tugasnya. Andang, Elektronika Komputer Digital

Perangkat Keras Komputer Display Exspansion Cards Mother Board Andang, Elektronika Komputer Digital

Perangkat Keras Komputer Central Processing Unit Main Memory Andang, Elektronika Komputer Digital

Perangkat Keras Komputer Optical Disc Drive Power Supply Secondary Storage (Hard Disk) Andang, Elektronika Komputer Digital

Perangkat Keras Komputer Keyboard Mouse Andang, Elektronika Komputer Digital

Perangkat Lunak Komputer Perangkat lunak/piranti lunak adalah program komputer yang berfungsi sebagai sarana interaksi antara pengguna dan perangkat keras. Ada banyak model penggolongan perangkat lunak, namun secara umum perangkat lunak dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu : 1. System Software. 2. Programming Software. 3. Application Software. Andang, Elektronika Komputer Digital

Sistem Perangkat Lunak Komputer System Software adalah perangkat lunak yang digunakan untuk membantu menjalankan perangkat keras dan sistem komputer. System Software bertujuan untuk membatasi semaksimal mungkin programmer aplikasi dari kompleksitas sebuah komputer, terutama yang berhubungan dengan akses memori dan perangkat keras secara langsung. Andang, Elektronika Komputer Digital

Programing Perangkat Lunak Komputer Programming Software adalah perangkat lunak yang menyediakan alat bantu atau fungsi yang dapat membantu programmer dalam membuat program komputer. Andang, Elektronika Komputer Digital

Aplikasi Perangkat Lunak Komputer Application Software adalah perangkat lunak yang digunakan membantu manusia mengerjakan tugas-tugas tertentu (kadang tidak berhubungan dengan komputer). Tipe-tipe application software antara lain, perangkat lunak otomatisasi industri, perangkat lunak bisnis, perangkat lunak pendidikan, perangkat lunak software, database, dan game komputer. Andang, Elektronika Komputer Digital

Aplikasi Perangkat Lunak Komputer Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Format Instruksi KARAKTERISTIK DAN FUNGSI SET INSTRUKSI Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (machine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions). Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set). ELEMEN-ELEMEN DARI INSTRUKSI MESIN (SET INSTRUKSI) Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan. Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan. Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Format Instruksi JENIS INSTRUKSI Data processing : Arithmetic dan Logic Instructions. Data storage : Memory instructions. Data Movement : I/O instructions. Control : Test and branch instructions. Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format). OPCODE OPERAND REFERENCE Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Jenis-Jenis Operand Addresses (akan dibahas pada addressing modes). Numbers : - Integer or fixed point. - Floating point. - Decimal (BCD). Characters : - ASCII. - EBCDIC. Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Desain Set Instruksi Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah: 1. Kelengkapan set instruksi. 2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi). 3. Kompatibilitas : - Source code compatibility - Object code Compatibility Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut: 1. Operation Repertoire : Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya. 2. Data Types : tipe/jenis data yang dapat olah. Instruction Format : panjangnya, banyaknya alamat, dsb. 3. Register : Banyaknya register yang dapat digunakan. 4. Addressing : Mode pengalamatan untuk operand. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Transfer Data Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan. Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack. Menetapkan panjang data yang dipindahkan. Menetapkan mode pengalamatan. Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah : a. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain. b. Apabila memori dilibatkan : Menetapkan alamat memori. Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual. Mengawali pembacaan / penulisan memori Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Transfer Data Operasi set instruksi untuk transfer data : MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori. LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor. EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan. CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan. SET : memindahkan word 1 ke tujuan. PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack. POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Operasi Aritmatika Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic : 1. Transfer data sebelum atau sesudah. 2. Melakukan fungsi dalam ALU. 3. Menset kode-kode kondisi dan flag. Operasi set instruksi untuk arithmetic : 1. ADD : penjumlahan 5. ABSOLUTE 2. SUBTRACT : pengurangan 6. NEGATIVE 3. MULTIPLY : perkalian 7. DECREMENT 4. DIVIDE : pembagian 8. INCREMENT Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Operasi Logika Tindakan CPU sama dengan arithmetic, Operasi set instruksi untuk operasi logical : 1. AND, OR, NOT, EXOR 2. COMPARE : melakukan perbandingan logika. 3. TEST : menguji kondisi tertentu. 4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit. 5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Operasi Konversi Tindakan CPU sama dengan arithmetic dan logical. Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data. Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner. Operasi set instruksi untuk conversi : 1. TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasarkan tabel korespodensi. 2. CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Operasi Input / Output Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT : 1. Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped. 2. Mengawali perintah ke modul I/O. Operasi set instruksi Input / Output : 1. INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan. 2. OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O. 3. START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O. 4. TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Transfer Control Tindakan CPU untuk transfer control : Mengupdate program counter untuk subrutin, call / return. Operasi set instruksi untuk transfer control : JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu. 2. JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan. 3. JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu. 4. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu. 5. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Transfer Control 6. SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya. 7. SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan. 8. HALT : menghentikan eksekusi program. 9. WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi. 10. NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Control System Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi. Contoh : membaca atau mengubah register kontrol. Andang, Elektronika Komputer Digital

Andang, Elektronika Komputer Digital Jumlah Alamat Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya. Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan sebuah instruksi : 1. Empat alamat (dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya). 2. Tiga alamat (dua operand, satu hasil). 3. Dua alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand). 4. Satu alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya). Andang, Elektronika Komputer Digital