Materi 2 Evolusi dan Kinerja Komputer Organisasi Komputer Dosen Pembimbing : Muhammad Adri S.Pd,MT Handbook : Computer Organization and architecture 5th Edition – Prentice Hall by William Stalling Materi 2 Evolusi dan Kinerja Komputer

Latar Belakang - ENIAC ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) Ditemukan oleh John Presper Eckert dan John Mauchly Penelitian di University of Pennsylvania Jarak dan tabel lintasan peluru kendali Dimulai 1943, Selesai 1946 Terlalu telat untuk digunakan dalam PD II Digunakan hingga 1955

ENIAC – Lebih lengkap Menggunakan bilangan desimal (tdk biner) 20 akumulator yang menampung 10 digits Di program secara manual dengan switch Terdiri dari 18,000 tabung hampa Dengan berat 30 tons Meggunakan lokasi 15,000 kaki bujur sangkar Konsumsi daya sebesar 140 kW Melakukan 5.000 operasi penjumlahan perdetik

von Neumann/Turing Konsep Stored Program Memori utama untuk menyimpan program dan data ALU beroperasi atas data biner Unit Kontrol menginterprestasikan instruksi dari memori dan mengeksekusinya Perangkat I/O dioperasikan oleh unit kontrol Princeton Institute for Advanced Studies IAS Selesai tahun 1952

Structure of von Nuemann machine Main Memory Arithmetic and Logic Unit Program Control Unit Input Output Equipment

Penjelasan - IAS 1000 x 40 bit words Bilangan biner 2 x 20 bit instruksi Pengaturan register (terdapat dalam CPU) Memory Buffer Register (MBR) Memory Address Register (MAR) Instruction Register (IR) Instruction Buffer Register (IBR) Program Counter (PC) Accumulator (AC) Multiplier Quotient (MQ)

Central Processing Unit Struktur IAS - detail 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 Komersil 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation UNIVAC I (Universal Automatic Computer) Kalkulasi dari US Bureau of Census - 1950 Menjadi bagian dari Sperry-Rand Corporation Late 1950s - UNIVAC II Lebih cepat Memori lebih besar

IBM Peralatan pemroses punched-card 1953 – IBM seri 701 1955 - IBM 702 Komputer terprogram pertama dari IBM Untuk perhitungan aplikasi ilmiah 1955 - IBM 702 Aplikasi bisnis IBM menjadi pemimpin seri 700/7000

Transistors Menggantikan tabung hampa (vacuum tubes) Lebih kecil Lebih murah Disipasi panas rendah Perangkat padat (Solid State device) Dibuat dari Silicon (Sand) Ditemukan tahun 1947 di Laboratorium Bell Oleh William Shockley dan kawan-kawan.

Komputer berbasis Transistor Mesin generasi kedua NCR & RCA memproduksi mesin kesil menngunakan transistor IBM 7000 DEC - 1957 Memproduksi komputer PDP-1

Mikroelektronik Diartikan “small electronics” Sebuah komputer dibuat atas gerbang-gerbang logika, sel-sel memori dan interkoneksinya Ini dapat diproduksi pada sebuah bahan semikonduktor Misalnya : silicon wafer

Generasi Komputer Vacuum tube - 1946-1957 Transistor - 1958-1964 Small scale integration (SSI) - 1965 Lebih dari 100 perangkat dalam satu chip Medium scale integration (MSI) - 1971 Sekitar 100-3.000 perangkat dalam satu chip Large scale integration (LSI) - 1971-1977 3.000 – 100.000 perangkat dalam satu chip Very large scale integration (VLSI) - 1978 - sekarang 100.000 – 100.000.000 perangkat dalam satu chip Ultra large scale integration (ULSI) Lebih dari 100.000.000 perangkat dalam satu chip

Hukum Moore Peningkatan muatan komponen dalam chip Gordon Moore – salah satu pendiri Intel Jumlah transistors pada sebuah chip meningkat dua kali lipat setiap tahunnya Sejak 1970-an perkembangan sedikit melambat Jumlah transistor betambah dua kali lipat setiap 18 bulan Biaya sebuah chip tidak berubah baik satu maupun banyak Muatan pengepakan yang lebih tinggi berarti memperpendek jalur listrik, akan menghasilkan kinerja yang lebih tinggi juga Ukuran yang senakin kecil, flesibelitas meningkat Mereduksi daya dan membutuhkan pendingin Interkoneksi semakin sedikit meningkatkan reabilitasnya

Pertumbuhan jumlah transistor CPU

IBM seri 360 1964 Menggantikan (& tidak kompatibel dengan) seri 7000 Rancangan pertama “Keluarga ” Komputer Instruksi set yang sama atau identik Sistem operasi yang sama atau identik Peningkatkan kecepatan Peningkatan jumlah port I/O (tambahan terminal) Peningkatan ukuran memori Peningkatan biaya Struktur switch dimultipleks

DEC PDP-8 1964 Minicomputer pertama Tidak membutuhkan ruangan khusus Cukup kecil untuk ditempatkan di lab Aplikasi embedded & OEM Menggunakan struktur bus

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

Memori Semikonduktor 1970 Diperkenalkan oleh Fairchild Ukuran pada sebuah cincin (core) Penyimpan 1 bit magnetic core Mampu menampung hingga 256 bits Membaca dengan pola Non-destructive Jauh lebih cepat Kapasitasnya diperkirakan meningkat dua kali setiap tahunnya

Intel 1971 - 4004 Diawali pada tahun 1972 dengan 8008 1974 - 8080 Microprocessor pertama Semua komponen CPU pada satu chip 4 bit Diawali pada tahun 1972 dengan 8008 8 bit Dirancang untuk aplikasi tertentu 1974 - 8080 Mikroprosesor Intel pertama untuk tujuan umum

Apa itu BIT ? bps: bit per second. Jumlah bit yang ditransfer dalam satu detik. kbps: kilo bits per second. Jumlah kilobits yang ditransfer dalam satu detik. 1 kbps = 1 x 10^3 bit/second = 1000 bit/second. Byte: Byte adalah merupakan kumpulan beberapa bit (1 Byte = 8 bit

bit mempergunakan satuan desimal oleh sebab itu : 1 kilobit = 1 x 10^3 bit = 1000 bit sedangkan byte mempergunakan satuan biner, oleh sebab itu : 1 KiloByte = 1 x 2^10 = 1024 Byte.

1 byte = 8 bits 1 kilobyte (K / KB) = 2^10 bytes = 1,024 bytes 1 megabyte (M / MB) = 2^20 bytes = 1,048,576 bytes 1 gigabyte (G / GB) = 2^30 bytes = 1,073,741,824 bytes 1 terabyte (T / TB) = 2^40 bytes = 1,099,511,627,776 bytes 1 petabyte (P / PB) = 2^50 bytes = 1,125,899,906,842,624 bytes 1 exabyte (E / EB) = 2^60 bytes = 1,152,921,504,606,846,976 bytes

Perkembangan selanjutnya Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow analysis Speculative execution

Persoalan Kinerja Kecepatan prosesor meningkat Kapasitas memory naik Kecepatan memory selalu tertinggal oleh kecepatan prosesor

Karakteristik Prosesor dan DRAM

Trend dalam penggunaan DRAM

Solusi Pertambahan jumlah bit dilakukan sekali Buat DRAM “lebih lebar” dari pada “lebih dalam” Perubahan antarmuka DRAM Cache Kurangi frequency of memory access Cache yang lebih kompleks dan cache pada chip Peningkatan bandwidth interkoneksi Buse- bus kecepatan tinggi Bus-bus yang disusun secara hierarkis

Internet Resources http://www.intel.com/ http://www.ibm.com Untuk mengunjungi Museum Intel http://www.ibm.com http://www.dec.com Charles Babbage Institute PowerPC Intel Developer Home