Arsitektur Komputer Universitas Putra Indonesia YPTK Padang

Presentasi berjudul: "Arsitektur Komputer Universitas Putra Indonesia YPTK Padang"— Transcript presentasi:

1 Arsitektur Komputer Universitas Putra Indonesia YPTK Padang
Program Pascasarjana (S2) Magister Ilmu Komputer Universitas Putra Indonesia YPTK Padang

2 Buku Wajib [1]. Computer Architecture, a Quantitative Approach, 2nd Edition, John L. Hennessy, David A Patterson, Morgan Kaufmann Publisher Inc., 1996 [2]. Computer Organization, fourth edition, V. Carl Hamacher-Zvonko G. Vranesic-Safwat G. Zaky, Mc Graw Hill International Edition, 1996 [3]. William Stallings, Organisasi dan Arsitektur Komputer Jilid 1 dan 1, Prenhallindo, Jakarta, 2012 [4]. Sumijan, 2014, “Handout Organisasi dan Arsitektur”, UPI-YPTK

3 SYLABUS 1 Penduluan Perkembangan Arsitektur Komputer - Struktur Dasar
Meet Topik Materi 1 Penduluan Perkembangan Arsitektur Komputer - Struktur Dasar Pengukuran Kinerja 2 CPU Struktur CPU Eksekusi Instruksi 3,4 Set Instruksi Klasifikasi Arsitektur Pengalamatan Tipe Operasi Tipe Operand 5,6 Pipelining Konsep Dasar Pipeline Hazard Keparalelan Level Instruksi

4 SYLABUS 7 I/O Teknik teknik I/O Bus 8,9 Pengingat Hirarkhis
Meet Topik Materi 7 I/O Teknik teknik I/O Bus 8,9 Pengingat Hirarkhis Hirarki Pengingat Pengingat Utama Pengingat Cache Pengingat Virtual 10,11 Memori Cache Memori Internal Memori Eksternal 12,13 Multiprosesor Klasifikasi Struktur Paralel Arsitektur Multiprosesor Sinkronisasi 14 Komputer paralel Pengolahan Paralel Instruksi Vektor Dasar

5 PENDAHULUAN Apakah Arsitektur Komputer itu ?
Arsitektur komputer adalah atribut atribut sebuah sistem komputer, dilihat dari sudut pandang seorang programmer. Dalam hal ini struktur konseptual dan perilaku fungsional sistem komputer. Struktur konseptual menyangkut bagaimana komponen komponen tersebut disalinghubungkan (diinterkoneksikan). Perilaku fungsional (fungsional behaviour ) menyangkut fungsi komponen2 secara individual, dan sebagai bagian dari struktur (aliran informasi dan kendali antar komponen2 dalam struktur).

6 Computer Descriptión Levels

7 Computer Organization and Architecture

8 Computer Organization and Architecture
Tantangan dalam mempelajari arsitektur & org.komputer Adanya berbagai variasi produk (teknologi, harga, unjuk kerja, ukuran, aplikasi) Fakta : konsep-konsep dasar arsitektur komputer tidak banyak berubah ! Konsep Dasar : Konsep Von Neumann (1943) ” Stored Program Computer” = Mesin yang melakukan komputasi berdasarkan pada program yang tersimpan didalamnya.

9 Structure of von Neumann Machine

10 FUNGSI FUNGSI DASAR SEBUAH SISTEM KOMPUTER
Data processing Data storage Data movement Control

11 Perkembangan Sistem Komputer
1946: ENIAC Stored Program Computer pertama 50 x 30 feet, 30 Ton, 25 kWatt, 100 k Kalkulasi/detik 1960: Main frame Computer 1970: Mini Computer 1980: Mikrokomputer Produk utama: PC, workstation. Mainframe digantikan multiprosesor Minicomputer digantikan server. 20xx : Komputer meja (PC), PDA, Bionic, … Penurunan (1) Ukuran fisik (tabung  transistor  IC (2) Biaya Peningkatan (1) Kapasitas memory (2) Kinerja (kecepatan) Optimalisasi kinerja - biaya

12 GENERASI KOMPUTER BERDASARKAN TEKOLOGINYA
Vacuum tube Transistor Small Scale Integration on Up to 100 devices on a chip Medium Scale Integration - to 1971 100-3,000 devices on a chip Large Scale Integration 3, ,000 devices on a chip Very Large Scale Integration to date 100, ,000,000 devices on a chip Ultra Large Scale Integration Over 100,000,000 devices on a chip Teknologi IC

13 Pentium Evolution 8080 first general purpose microprocessor
8 bit data path Used in first personal computer – Altair 8086 much more powerful 16 bit instruction cache, prefetch few instructions 8088 (8 bit external bus) used in first IBM PC 80286 16 Mbyte memory addressable up from 1Mb 80386 32 bit Support for multitasking

14 Pentium Evolution 80486 sophisticated powerful cache and instruction pipelining built in maths co-processor Pentium Superscalar Multiple instructions executed in parallel Pentium Pro Increased superscalar organization Aggressive register renaming branch prediction data flow analysis speculative execution

15 Pentium Evolution Pentium II MMX technology
graphics, video & audio processing Pentium III Additional floating point instructions for 3D graphics Pentium 4 Note Arabic rather than Roman numerals Further floating point and multimedia enhancements Itanium 64 bit

16 Peningkatan Kinerja

17 Kecenderungan Teknologi Komputer modern

18 Kecenderungan Teknologi Komputer modern

19 Kecenderungan Teknologi Komputer modern

20 Struktur Dasar Sistem Komputer
Fungsi Komponen Data processing CPU Control Data movement I/O unit Data storage Memory Main Memory Input Output Systems Interconnection Central Processing Unit Computer

21 Arsitektur Berbasis BUS

22 Bagian sistem komputer yang bertugas mengeksekusi program.
CPU Bagian sistem komputer yang bertugas mengeksekusi program. Komponen utama CPU: (1) ALU (Arithmetic and Logic Unit) Mengerjakan operasi operasi aritmatik dan operasi operasi Aritmatik: add, subtract, multiply, divide,... Logika : AND, OR, NOT, Shift, ... terhadap data. Control unit Mengendalikan seluruh operasi didalam komputer, dengan - Menginterpretasikan instruksi instruksi (yang terdapat dalam program), - Membangkitkan sinyal sinyal kendali untuk mengendalikan aktifitas komponen komponen sistem komputer (untuk melaksanakan/eksekusi instruksi).

23 CPU Arithmetic and Registers Login Unit Internal CPU Interconnection
Control Unit Internal CPU Interconnection Registers CPU

24 (Main) Memory Unit Bagian komputer untuk menyimpan program dan data yang sedang atau siap dieksekusi oleh CPU. Jenis : - Random Access memory (RAM) - Read Only Memory (ROM) Mb ns Tahun Kapasitas Kecepatan Address Decoder 1 2 3 4 5 6 2n n bit

25 Input/Output Unit Bagian komputer yang bertugas menangani komunikasi dengan piranti piranti diluar sistem komputer (periferal) Format data masuk/keluar : - Bit Serial - Bit Paralel Peripheral Devices Modul I/O Paralel Serial bit paralel bits serial Bus Sistem CPU MU

26 sistem Komputer Disk controller Graphics card Monitor Speakers CPU
MU Disk controller Graphics card Sound card Network card Monitor Speakers bus sistem Computer Ports Printer Mouse Keyboard Modem sistem Komputer peripheral I/O Unit

27 KINERJA (Performance)
Tujuan utama : Mempekecil waktu-eksekusi program (sejak dimulai sampai selesai) Waktu-eksekusi CPU-time : System-time User-time waktu yang dibutuhkan oleh cpu waktu yang dibutuhkan oleh cpu untuk eksekusi program2 sistem untuk eksekusi program user CPU-time = jumlah CPU clock-cycle x periode clock Clock-cycles per Instruction (CPI) Untuk eksekusi sebuah program, jumlah clock-cycle CPU = Jumlah instruksi dalam program x clock-cycles rata rata sebuah instruksi = Jumlah instruksi dalam program x CPI x 1/ frekuensi clock Latency Throughput

28 Perhitungan CPI : CPI = S (cycles per tipe x frekuensi kemunculan tipe tersebut dalam program)

29 Peningkatan Kecepatan (Speed-up)
Peningkatan kecepatan S adalat perbandingan (ratio) antara waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi sebuah program pada sistem yang belum ditingkatan kinerjanya dengan waktu yang dibutuhkanpada sistem yang sudah ditingkatakan. Soal : 1. Estimasikan pingkatan kecepatan yang dicapai dengan menggantikan sebuah CPU yang mempunyai CPI rata rata = 5 dan periode clock 100 ndetik dengan CPU lain yang CPI rata ratanya = 3.5, dan periode clock 120 ns. 2. Mesin A: clock 1ndet, CPI 2.0, untuk program x Mesin B: clock 2ndet, CPI 1.2, untuk program x Mesin mana yang lebih cepat ? Berapa peningkatan kecepatannya ?