William Stallings Computer Organization and Architecture Pertemuan 2 Evolusi Komputer dan Ujuk kerja/Performance

Evolusi Komputer Ditandai oleh pertambahan kecepatan prosessor, pengurangan ukuran, penambahan kapasitas memory dan penambahan kecepatan I/O. Perkembangan karena pengecilan ukuran prossesor yang dinamakan microprocessor. Masalah yang timbul adalah ketidak seimbangan kemajuan antara element komputer, contoh: kecepatan memory tidak secepat processornya.

Sejarah Singkat Komputer Generasi pertama : Tabung (vacum tube)‏

ENIAC - background Electronic Numerical Integrator And Computer Pengawasan oleh Eckert and Mauchly University of Pennsylvania Menghitung Lintasan senjata :Trajectory tables for weapons Mulai tahun 1943 Selesai tahun 1946 Terlambat untuk dipakai perang Digunakan sampai 1955

ENIAC

ENIAC - details Decimal (not binary)‏ 20 accumulators of 10 digits Programmed secara manual dengan switches 18,000 tabung (vacuum tubes)‏ 30 tons berat 15,000 square feet 140 kW kosumsi listrik 5,000 pejumlahan per detik

Von Neumann/Turing Konsep “Stored Program” Main memory menyimpan programs dan data ALU beroperasi pada data biner Control unit menterjemahkan instruksi dari memory dan kemudian meng-eksekusinya. Input and output peralatan dioperasikan oleh control unit Princeton Institute for Advanced Studies (IAS)‏ Selesai pada tahun 1952

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

IAS - details Memory 1000 x 40 bit words Binary number 2 x 20 bit instructions Set of registers (storage in CPU)‏ Memory Buffer Register Memory Address Register Instruction Register Instruction Buffer Register Program Counter Accumulator Multiplier Quotient

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

Commercial Computers 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation UNIVAC I (Universal Automatic Computer)‏ Digunakan oleh Biro Perhitungan Sensus 1950 Amerika. Became part of Sperry-Rand Corporation Late 1950s - UNIVAC II Faster More memory

UNIVAC I Universal Automatic Computer UNIVAC I menggunakan 5.200 vacuum tubes Berat 29,000 pounds (13 tons)‏ Kosumsi listrik 125 kW Performansi kira-kira 1.905 operations per detik Jalan dalam clock 2.25 MHz. Tempat tersediri (i.e. the processor dan memory unit) was 4.3 m x 2.4 m x 2.6 m high. Sistem yang lengkap membutuhkan ruang lebih dari 35.5 m² .

IBM Punched-card processing equipment 1953 - the 701 1955 - the 702 IBM’s stored program komputer pertama Perhitungan Scientific 1955 - the 702 Aplikasi Business Lead to 700/7000 series

IBM 701 Mesin computer IBM pertama large-scale electronic computer yg dibuat masal secara kuantitas. IBM's first commercially available scientific computer; The first IBM machine in which programs were stored in an internal, addressable, electronic memory;

IBM 705 (1954) The IBM 705 Electronic Data Processing Machine diperkenalkan pada October 1954. The 705 merupakan kelanjutan dari IBM 702. The 705 menggunakan magnetic core memory yg dapat menyimpan 20,000 characters, dua kali lipat dibanding IBM 702. The 705 model III (September 1957) adalah mesin IBM terakhir yang menggunakan large-scale vacuum tube .

Generasi Kedua Komputer Generasi ini ditandai perubahan dibidang electronic. Transistor menggantikan lampu tabung (vacum tube). Transistor adalah komponen “solid state”.

Transistors Mengantikan tabung radio(vacuum tubes)‏ Lebih kecil Lebih Murah Sedikit mengeluarkan panas. Kompenen Solid State Terbuat dari Silicon (Sand)‏ Ditemukan tahun 1947 laboratorium Bell Oleh William Shockley et al.

Transistor Based Computers Mesin Generation Kedua NCR & RCA memproduksi mesin transistor kecil. IBM 7000 DEC - 1957 Produced PDP-1

PDP-1

Generasi Ketiga Komputer-IC Satu komponen transistor disebut “komponen diskrit”. 1958 Penemuan revolusi elektronik yang memulai era mikro-electronic dari IC –Integrated Circuit. IC berisi banyak transistor dalan satu tempat yg kecil.

Generasi Ketiga Komputer-IC 1959 - Jack Kilby of Texas Instruments mematenkan integrated circuit pertama pada Feb. 1959; Kilby menggunakan germanium IC pertaman bulan Oct. 1958; Produk komersial pertama menggunakan IC adalah alat bantu pendengaran Dec. 1963; General Instrument made LSI chip (100+ components) for Hammond organs 1968

Microelectronics Secara bahasa berarti - “elektronik kecil” Sebuah komputer dibuat dari sejumlah gate elektronik,sel memori yang saling terhubung. Ini semua bisa dibuat dalam sebuah semiconductor. e.g. silicon wafer

Generasi Keempat Komputer Microprosessor 1971 - Gilbert Hyatt at Micro Computer Co. mepatentkan microprocessor; Ted Hoff di Intel pd bulan February memperkenalkan 4-bit 4004, a VSLI of 2300 components, digunakan untuk perusahaan jepang Busicom untuk membuat satu chip sebuah calculator; 1972 - Intel membuat 8-bit microprocessors 8008 and 8080

Generasi Komputer 1. Vacuum tube - 1946-1957 2. Transistor - 1958-1964 3. Small scale integration (SSI)- 1965 Up to 100 devices dalam sebuah chip Medium scale integration (MSI)- 1971 100-3,000 devices dalam sebuah chip 4. Large scale integration (LSI)- 1971-1977 3,000 - 100,000 devices dalam sebuah chip 5. Very large scale integration (VLSI) 1978-sekarang 100,000 - 100,000,000 devices dalam sebuah chip Ultra large scale integration (ULSI)‏ Lebih 100,000,000 devices dalam sebuah chip

Moore’s Law Penambahan kerapatan komponen di satu chip Gordon Moore – salah satu pendiri Intel Jumlah transistors di satu chip akan 2x lipat tiap tahun. Sejak 1970’s perkembangan sedikit melambat Jumlah dari transistors 2x lipat tiap18 months

Moore’s Law Kerapatan yang tinggi bisa berarti hubungan listrik yang lebih pendek yang berarti akan meninggikan perfomansi. Ukuran yang kecil menambah flesibilitas. Mengurangi power(sumbar daya) dan persyaratan pendinginan. Lebih sedikit sambungan akan menambah kehandalan.

Perkembangan CPU (Jumlah Transistor)‏

IBM 360 series-1964 Menggantikan (& tidak compatible dengan) serie 7000 Komputer pertama yang dirancang sistem komputer “family” (akrsitektur sama dgn penerusnya).

IBM 360 series-1964 Sistem komputer “family” (akrsitektur sama dgn penerusnya). Instruksi set sama atau identik Sistem Operasi yg sama atau identik Penambahan kecepatan Penambahan jumlah port I/O (contoh: terminal lebih banyak)‏ Ukuran memori bertambah Mengurangi Biaya Multiplexed switch structure

DEC PDP-8 1964 First minicomputer (after miniskirt!)‏ Did not need air conditioned room Small enough to sit on a lab bench $16,000 $100k+ for IBM 360 Embedded applications & OEM BUS STRUCTURE

PDP-8

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

Memory Memori Magnetic Core Atau disebut juga memori ferrite-core, adalah bentuk awal dari memori komputer. Menggunakan keramik magnet kecil berbentuk ring, core ini menyimpan informasi melalui polaritas medan magnit yg terkandungya. Disebut memori core atau core saja

Semiconductor Memory Technolgi yang sama untuk processor dapat digunakan untuk Memory. 1970 Fairchild Non-destructive read-”pembacaaan data tidak akan menhapus data” Jauh lebih cepat dari “core” Kapasitas akan mendekati dua kali lebih besar setiap tahunnya.

Intel 1971 - 4004 Microprocessor pertama Semua kompone CPU terdapat pada satu kepingan (chip)‏ 4 bit Followed in 1972 by 8008 8 bit Keduanya disrancang untuk aplikasi tertentu. 1974 - 8080 Microprosessor general purpose pertama dari Intel.

Speeding it up Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Prediksi Percabangan Data flow analysis Speculative execution

Ketidakseusaian Unjuk Kerja Performance Mismatch Kecepatan Processor bertambah Kapasitas Memory bertambah Kecepatan Memory speed tertinggal jauh dibelakang kecepatan processor.

DRAM and Processor Characteristics

Trends dalam penggunaan DRAM

Solusi Solutions Tambahkan jumlah bit yang dapat diretrieve sekaligus. I Dengan cara membuat DRAM “lebih lebar” dibanding lebih “dalam”. Ubah interface DRAM Menggunakan Cache Kurangi frekuensi akses ke memory Dengan membuat cache yg lebih kompleks dan cache dalam chip Tambahkan badwidth interconnection High speed buses Hierarchy of buses

Review ENIAC EDVAC IAS UNIVAC IBM TRANSISTOR MICROPROSESOR 2ACD857A