ce - 113 - sistem komputer ind

203

Click here to load reader

Upload: dian-novita

Post on 29-Dec-2015

132 views

Category:

Documents


42 download

TRANSCRIPT

Page 1: CE - 113 - Sistem Komputer Ind
Page 2: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

1 Sejarah Komputer

1 Sejarah Komputer

Overview

Komputer pada saat ini bagi sebagian orang merupakan kebutuhan vital.Komputer yang sekarang kita kenal merupakan hasil evolusi yang sangat pesatdalam seratus tahun terakhir. Walaupun Ilmu Komputer merupakan ilmuyang sangat baru dibanding dengan ilmu-ilmu lainnya, namun karena perannyayang begitu besar pada saat ini menjadikan disiplin ilmu ini sangat layak untukmenjadi perhatian peneliti dan engineer untuk terus mengembangkan danmemanfaatkan peran komputer sebaik mungkin.

Untuk mengembangkan komputer diperlukan pengetahuan mendasar tentangkomputer digital yang saat ini kita kenal. Melalui bab ini, akan dibahasmengenai perkembangan sejarah komputer digital ini.

Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui perkembangan sejarah komputer dari waktu kewaktu.

2. Mahasiswa mengetahui teknologi yang mendasari perkembangankomputer.

3. Mahasiswa dituntut dapat mengenali perkembangan teknologi komputer

Politeknik Telkom Sistem Komputer

1 Sejarah Komputer

1 Sejarah Komputer

Overview

Komputer pada saat ini bagi sebagian orang merupakan kebutuhan vital.Komputer yang sekarang kita kenal merupakan hasil evolusi yang sangat pesatdalam seratus tahun terakhir. Walaupun Ilmu Komputer merupakan ilmuyang sangat baru dibanding dengan ilmu-ilmu lainnya, namun karena perannyayang begitu besar pada saat ini menjadikan disiplin ilmu ini sangat layak untukmenjadi perhatian peneliti dan engineer untuk terus mengembangkan danmemanfaatkan peran komputer sebaik mungkin.

Untuk mengembangkan komputer diperlukan pengetahuan mendasar tentangkomputer digital yang saat ini kita kenal. Melalui bab ini, akan dibahasmengenai perkembangan sejarah komputer digital ini.

Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui perkembangan sejarah komputer dari waktu kewaktu.

2. Mahasiswa mengetahui teknologi yang mendasari perkembangankomputer.

3. Mahasiswa dituntut dapat mengenali perkembangan teknologi komputer

Page 3: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

2 Sejarah Komputer

1.1 PendahuluanDefini computer menurut Donald H. Sanders 1 adalah :“ Sistem elektronik untuk memanipulasi data dengan cepat dan tepat yangdiorganisasikan agar secara otomatis menerima dan menyimpan masukandata, memprosesnya, dari dari hasil pengolahannya menyediakan output dalambentuk informasi”Masih banyak pengertian tentang komputer lainnya, pada intinya komputeradalah :1. Alat elektronik2. Dapat menerima input data3. Dapat mengolah data4. Dapat memberikan informasi5. Menggunakan suatu program di memori komputer (stored program).6. Dapat menyimpan program dan hasil pengolahan7. Bekerja secara otomatis kemudian hasilnya di tampilkanAlat pengolahan data ini terbagi kedalam empat golongan yaitu :1. Alat manual2. Alat mekanik3. Alat mekanik elektronik4. Alat elektronikBerikut ini adalah beberapa gambar perkembangan pengolahan data darizaman ke zaman.

Petroglyphs (30000-14000 SM) Tablet tanah liat (3500 SM)

1 Computer Today

Page 4: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

3 Sejarah Komputer

Papyrus (2600 SM) Abacus (2500 SM)

Stonehenge (1900 SM) Quipus (1200 SM)

Napier’s bones (1614) Oughtred’s Slide Rule(1621)

Page 5: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

4 Sejarah Komputer

Morland mechanical pocket calculator (1666) Babbage engine (1822)

Pada akhirnya munculah Personal computer yang mengalami perubahanyang cukup pesat sejak tahun 1993, ini diawali sejak penggunaan disket 51/4inch pada computer 80386 yang saat itu merupakan processor yang handal,dan tetap bertahan sampai pada saatnya system operasi windows mulaimendominasi system operasi komputer saat itu. Lalu diikuti perkembanganjaringan internet dan perkembangan perangkat keras dan perangkat lunak,sampai dengan mobile personal computer.Tentunya perkembangan ini memilikiberapa tahapan yang cukup panjang sampai saat ini.

1.2 Generasi Pertama (1940-1959)Generasi ini dimulai dengan dibuatnya sebuah mesin yang bernama

ENIAC pada, 5 June 1943, yang merupakan singkatan dari Electronic NumericalIntegrator and Computer, yang dibuat oleh kerjasama antara pemerintahAmerika Serikat dan University of Pennsylvania. Terdiri dari 18.000 tabungvakum, 70.000 resistor, 10000 kapasitor, 75000 relay dan saklar, luas tempatlebih dari 500 m2, volume 105 m3 dan 5 juta titik solder. Berat komputer inilebih dari 30 ton, dan mengkonsumsi daya sebesar 160kW. ENIACmerupakan komputer digital pertama. Komputer ini dirancang oleh JohnPresper Eckert (1919-1995) dan Dr. John W.Mauchly (1907-1980).

Page 6: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

5 Sejarah Komputer

Professor Howard Aiken, ahli matematika dari Harvard University,membuat computer yang mampu melakukan operasi aritmatika dan logikasecara otomatis dengan nama HARVARD MARK I ASCC (AutomaticSequence-Controlled Calculator) 1944).

Pada pertengahan 1940-an, John Von Neumann (1903-1957) bersamadengan H. H. Goldstine dan A.W. Burks, bergabung dengan tim University ofPennsylvania dalam usaha membangun konsep desain komputer yang hingga40 tahun setelahnya masih dipakai dalam teknik komputer. Von Neumannmendesain Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC) padatahun 1945 dengan sebuah memori untuk menampung program dan data.Teknik ini memungkinkan komputer untuk berhenti pada suatu saat dankemudian melanjutkan pekerjaannya kembali. Kunci utama arsitektur vonNeumann adalah Central Processing Unit (CPU), yang memungkinkan seluruhfungsi komputer dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal.

Gambar 1.1 EDVACTahun 1951, Universal Automatic Computer I (UNIVAC I) yang dibuat olehRemington Rand, menjadi komputer komersial pertama yang memanfaatkanmodel arsitektur von Neumann tersebut. Baik Badan Sensus Amerika Serikatmaupun General Electric memiliki UNIVAC. Salah satu hasil mengesankanyang dicapai oleh UNIVAC adalah keberhasilannya dalam memprediksikemenangan Dwilight D. Eisenhower dalam pemilihan presiden tahun 1952.

Page 7: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

6 Sejarah Komputer

Gambar 1.2 UNIVACKomputer-komputer generasi pertama lainnya :

1. HARVARD MARK II (1947)2. IBM Selective Sequence Electronic Calculator yang berisi 12500

tabung dan 21500 relay (1948)3. HARVARD MARK III (1949)4. ACE (Automatic Calculating Engine) oleh Alan M. Turing di National

Physical Laboratory, London, 1950.5. IBM 701, IBM 650, IBM 705

Komputer generasi pertama memiliki karakterisitik :1. instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu tugas tertentu2. Komponen yang digunakan adalah tabung hampa udara (Vocuum tube)

untuk sirkuitnya.3. Programnya hanya dapat dibuat dengan bahasa mesin (machine language).4. Menggunakan konsep stored program dengan memory utamanya adalah

magnetic core storage.5. Menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetic disk.6. Ukuran fisik computer besar, memerlukan ruangan yang luas.7. Cepat panas,sehingga memerlukan pendingin.8. Prosesnya lambat.9. Simpanannya kecil.10. Membutuhkan daya listrik yang besar.11. Orientasinya terutama pada aplikasi bisnis.

Page 8: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

7 Sejarah Komputer

Gambar 1.3 Komputer Generasi Pertama1.3 Generasi Kedua (1959-1964)

Pada tahun 1948, penemuan transistor sangat mempengaruhiperkembangan komputer. Transistor menggantikan tabung vakum di televisi,radio, dan komputer. Akibatnya, ukuran mesin-mesin elektrik berkurangsangat drastis.

Transistor mulai digunakan di dalam komputer pada tahun 1956.Penemuan lain berupa pengembangan memori inti-magnetik membantupengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebihdapat diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding para pendahulunya. Mesinpertama yang memanfaatkan teknologi baru ini adalah superkomputer. IBMmembuat superkomputer bernama Stretch, dan Sprery-Rand membuatkomputer bernama LARC. Komputer-komputer yang dikembangkan untuklaboratorium energi atom ini dapat menangani sejumlah besar data yangsangat dibutuhkan oleh peneliti atom. Mesin tersebut sangat mahal dancenderung terlalu kompleks untuk kebutuhan komputasi bisnis sehinggamembatasi kepopulerannya.

Hanya ada dua LARC yang pernah dipasang dan digunakan, yaitu:satu di Lawrence Radiation Labs di Livermore, California, dan yang lainnya diUS Navy Research and Development Center di Washington D.C. Komputergenerasi kedua menggantikan bahasa mesin dengan bahasa assembly. Bahasaassembly adalah bahasa yang menggunakan singkatan-singakatan untukmenggantikan kode biner.

Pada awal 1960-an, mulai bermunculan komputer generasi keduayang sukses di bidang bisnis, di universitas, dan di pemerintahan. Komputer-komputer generasi kedua ini merupakan komputer yang sepenuhnyamenggunakan transistor. Mereka juga memiliki komponen-komponen yangdapat diasosiasikan dengan perangkat komputer pada saat ini seperti printer,penyimpanan dalam disket, memori, sistem operasi, dan program.

Page 9: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

8 Sejarah Komputer

Salah satu contoh penting komputer pada masa ini adalah IBM 1401 yangditerima secara luas di kalangan industri. Pada tahun 1965, hampir seluruhbisnis besar menggunakan komputer generasi kedua untuk memprosesinformasi keuangan.

Program yang tersimpan di dalam komputer dan bahasapemrograman yang ada di dalamnya memberikan fleksibilitas kepadakomputer. Fleksibilitas ini meningkatkan kinerja dengan harga yang pantas bagipenggunaan bisnis. Dengan konsep ini, komputer dapat mencetak fakturpembelian konsumen dan kemudian menjalankan desain produk ataumenghitung daftar gaji. Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculanpada saat itu. Bahasa pemrograman Common Business-Oriented Language(COBOL) dan Formula Translator (FORTRAN) mulai umum digunakan. Bahasapemrograman ini menggantikan kode mesin yang rumit dengan kata-kata,kalimat, dan formula matematika yang lebih mudah dipahami oleh manusia.Hal ini memudahkan seseorang untuk memprogram dan mengatur komputer.

Berbagai macam karir baru bermunculan (programmer, analyst, danahli sistem komputer). Industri piranti lunak juga mulai bermunculan danberkembang pada masa komputer generasi kedua ini.

Gambar 1.4 Komputer generasi ke 2 (PDP-1,PDP-82)

2 http://en.wikipedia.org/wiki/Programmed_Data_Processor

Page 10: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

9 Sejarah Komputer

Komputer-komputer generasi kedua lainnya :1. PDP-1 dengan mesin 18 bit (Programmed Data Processor) oleh

Ken Olsen dan Stan Olsen serta Harlan Anderson, 1959.2. PDP-5, PDP-8 and series, 1963.3. IBM 7070, IBM 70804. CDC 1604

Secara garis besar komputer pada generasi kedua memiliki ciri-ciri :1. Komponen yang dipergunakan adalah transistor untuk sirkuitnya,

dikembangkan di Bell Laboratories oleh John Bardeen EilliamShockley dan Walter Barattain pada tahun 1947.

2. Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (high level.language) seperti misalnya FORTRAN, COBOL, ALGOL (thealgorithmic language).

3. kapasitas memori utama sudah cukup besar dengan pengembangandari magnetic core storage dapat menyimpan puluhan ribu karakter.

4. menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetic disk yangberbentuk removable disk atau disk pack.

5. Mempunyai kemampuan proses real-time dan time sharing. Real-time dapat dilakukan karena menggunakan simpanan luar yangsifatnya direct decess, seperti misalnya magnetic disk.

6. Ukuran fisik komputer lebih kecil dibandingkan komputer generasipertama.

7. Proses oprasi sudah cepat, dapat memproses jutaan oprasi per-detik.

8. Membutuhkan lebih sedikit daya listrik.9. Orientasinya tidak hanya pada aplikasi bisnis tetapi juga pada

aplikasi teknik.

1.4 Generasi Ketiga (1964-1970)Walaupun transistor dalam banyak hal mampu mengungguli tabung vakum,namun transistor menghasilkan panas yang cukup besar yang dapat berpotensimerusak bagian-bagian internal komputer. Akhirnya ditemukan bahwa batukuarsa (quartz rock) menghilangkan masalah ini. Jack Kilby, seorang insinyur diTexas Instrument, mengembangkan integrated circuit (IC) di tahun 1958. ICmengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikonkecil yang terbuat dari pasir kuarsa. Para ilmuwan kemudian berhasilmemasukkan lebih banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip tunggalyang disebut semikonduktor. Hasilnya, komputer menjadi semakin kecilkarena komponen-komponen dapat dipadatkan dalam chip. Kemajuankomputer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem operasi (operating

Page 11: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

10 Sejarah Komputer

system) yang memungkinkan mesin untuk menjalankan berbagai program yangberbeda secara serentak dengan sebuah program utama yang memonitor danmengkoordinasi memori komputer.

Gambar 1.5 Komputer generasi ke 3Secara garis besar komputer pada generasi ketiga memiliki ciri-ciri :1. Komponen yang digunakan adalah IC (Integrated Circuits), yang

berbentuk hybrid integrated circuits dan monolithic integratedcircuits. Hybrid integrated circuit atau solid logic tehnology (SLT)adalah transistor dan dioda yang diletakan secara terpisah dalamsatu tempat.

2. Peningkatan dari soft warenya.3. Lebih cepat dan lebih tepat. Kecepatan hampir 10000 kali dari

komputer generasi pertama. Ukuran kecepatannya adalahmicroseconds (jutaan operasi perdetik). Bahkan sampai nanosecond(milyard oprasi perdetik).

4. kapasitas memori komputer lebih besar, dapat menyimpan ratusanribu karakter.

5. Menggunakan penyimpan luar sifatnya random acces (dapatmemasup record data secara random), yaitu disk magnetik yangkapasitas besar (jutaan kharakter).

6. Penggunaan listrik lebih hemat dibandingkan komputer generasisebelumnya.

7. Memungkinkan untuk melakukan multiprocessing, yaitu dapatmemproses sejumlah data dari sumber-sumber yang berbeda padawaktu yang bersamaan dan multiprogramming, yaitu dapatmengerjakan beberapa program sekaligus.

8. Pengembangan dari alat input-output yang menggunakan visualdisplay terminal yang bisa menampilkan gambar-gambar dan grafikdapat menerima dan mengeluarkan suara serta penggunaan alatpembaca tinta mengetik yaitu MICR (magnetic lnk charactersrecognition) reader.

Page 12: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

11 Sejarah Komputer

9. Harga semakin murah dibandingkan dengan komputer generasisebelumnya.

10. Kemampuan melakukan komunikasi data dari suatu komputerdengan komputer lainnya misalnya lewat alat komunikasi telepon.

1.5 Generasi Keempat (sejak tahun 1970)Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas, yaitu untuk

memperkecil ukuran sirkuit dan komponen-komponen elektrik. Large ScaleIntegration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip. Padatahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) dapat memuat ribuankomponen dalam sebuah chip tunggal. Ultra-Large Scale Integration (ULSI)meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasangsedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukurang setengahkeping uang logam mendorong turunnya harga dan ukuran komputer. Haltersebut juga meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer.

Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971 membawa kemajuanpada IC dengan meletakkan seluruh komponen sebuah komputer (centralprocessing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah chip yangsangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan suatu tugas tertentuyang spesifik. Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat diproduksi dankemudian diprogram untuk memenuhi seluruh kebutuhan yang diinginkan.Tidak lama kemudian, setiap perangkat rumah tangga seperti microwave oven,televisi, dn mobil dengan electronic fuel injection dilengkapi denganmikroprosesor.

Perkembangan yang demikian pesat memungkinkan orang-orang biasauntuk dapat menggunakan komputer. Komputer tidak lagi menjadi dominasiperusahaan-perusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada pertengahantahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk komputer mereka kemasyarakat umum. Komputer-komputer yang disebut minikomputer ini, dijualdengan paket piranti lunak yang mudah digunakan oleh kalangan awam. Pirantilunak yang paling populer pada saat itu adalah program word processing danspreadsheet. Pada awal 1980-an, video game seperti Atari 2600 menarikperhatian konsumen pada komputer rumahan yang lebih canggih dan dapatdiprogram.

Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer(PC) untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah. Jumlah PC yangdigunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit ditahun 1982. Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan. Komputermelanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yangberada di atas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat

Page 13: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

12 Sejarah Komputer

dimasukkan ke dalam tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapatdigenggam.

Gambar 1.6 Komputer generasi ke 4

1.6 Generasi KelimaMendefinisikan komputer generasi kelima menjadi cukup sulit karena

tahap ini masih sangat muda. Contoh imajinatif komputer generasi kelimaadalah komputer dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence), komputeryang cukup memiliki nalar untuk melakukan percapakan dengan manusia,menggunakan masukan visual, dan belajar dari pengalamannya sendiri.

Walaupun mungkin realisasi komputer ini masih jauh dari kenyataan,banyak fungsi-fungsi yang dimilikinya sudah terwujud. Beberapa komputerdapat menerima instruksi secara lisan dan mampu meniru nalar manusia.Kemampuan untuk menterjemahkan bahasa asing juga menjadi mungkin.Fasilitas ini tampak sederhana. Namun, fasilitas tersebut menjadi jauh lebihrumit dari yang diduga ketika programmer menyadari bahwa pengertianmanusia sangat bergantung pada konteks dan pengertian daripada sekedarmenterjemahkan kata-kata secara langsung.

Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi semkainmemungkinkan pembuatan komputer generasi kelima. Dua kemajuanrekayasa yang utama adalah kemampuan pemrosesan paralel, yang akanmenggantikan model non Neumann. Model non Neumann akan digantikandengan sistem yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk bekerjasecara serempak. Kemajuan lain adalah teknologi superkonduktor yangmemungkinkan aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinyadapat mempercepat kecepatan informasi.

Jepang adalah negara yang terkenal dalam sosialisasi jargon dan proyekkomputer generasi kelima. Lembaga Institute for new Computer Technology(ICOT) juga dibentuk untuk merealisasikannya. Banyak kabar yangmenyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun beberapa informasi lain

Page 14: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

13 Sejarah Komputer

menatakan bahwa keberhasilan proyek komputer generasi kelima ini akanmembawa perubahan baru bagi paradigma komputerisasi di dunia.

Gambar 1.6 Komputer Generasi Kelima

1.7 Jenis-jenis KomputerBerdasarkan Data yang Diolah computer dapat dibedakan atas :1. Analog Computer

Komputer analog digunakan untuk data yang sifatnya kontinyu dan bukandata yang berbentuk angka, tetapi dalam bentuk phisik, seperti misalnyaarus listrik, temperatur, kecepatan, tekanan dan lain sebagainya. Outputdari komputer analog umumnya adalah untuk pengaturan ataupengontrolan suatu mesin.

2. Digital KomputerData komputer analog diterima dalam bentuk kontinyu, sedang data yangditerima oleh komputer dalam bentuk angka atau huruf. Komputer digitalbiasanya digunakan pada aplikasi bisnis dan aplikasi bisnis.Keunggulan komputer digital adalah sebagai berikut :a. Memproses data lebih tepat dibandingkan dengan komputer analog.b. Dapat menyimpan data selama masih dibutuhkan oleh proses.c. Dapat melakukan operasi logika, yaitu membandingkan dua nilai dan

menentukan hasilnya, yaitu membandingkan dua elemen nilai yangsatu lebih kecil, atau sama dengan, atau lebih kecil sama dengan, ataulebih besar, atau lebih besar sama dengan, atau tidak sama denganelemen nilai yang kedua.

d. Data yangtelah dimasukkan dapat dikoreksi atau dihapus.e. Output dari komputer digital dapat berupa angka, huruf, grafik,

maupun gambar.3. Hybrid Computer

Di dalam aplikasi yang khusus, dibutuhkan suatu komputer yang mampumenyelesaikan permasalahan lebih cepat dari komputer digital dan lebih

Page 15: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

14 Sejarah Komputer

tepat dari komputer analog. Komputer ini merupakan kombinasi darikomputer analog dan komputer digital dan disebut dengan hybridcomputer (komputer hibrid).

1.8 Komputer berdasarkan penggunaannyaBerasarkan Penggunaannya computer dibedakan atas :1. Special-Pupose Computer

Komputer ini dirancang untuk menyelesaikan suatu masalah yang khusus,yang biasanya hanya berupa satu masalah saja. Komputer ini dapat berupakomputer digital maupun komputer analog, dan umumnya komputeranalog adalah special-purpose computer.Special-purpose computer banyak dikembangkan untuk pengontolan yangotomatis pada proses-proses industri, seperti misalnya pabrik kimia,penyulingan minyak, pabrik baja serta untuk tujuan militer untukmemecahkan masalah navigasi dikapal selam dan kapal terbang.

2. General –Purpose ComputerKomputer ini dirancang untuk menyelesaikan bermacam-macam masalahdapat mempergunakan program yang bermacam-macam untukmenyelesaikan jenis persamalahan yang berbeda-beda. General –PurposeComputer dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah-masalah yangberbeda, seperti misalnya aplikasi bisnis, teknik, pendidikan, pengolahankata, permainan dan lain sebagainya.

1.9 Komputer berdasarkan ukurannyaBerdasarkan ukurannya, komputer digolongkan ke dalam micro computer

(komputer mikro), mini computer (komputer mini), small computer (komputerkecil), medium computer (komputer menengah), large computer (komputerbesar) dan super computer (komputer super).1. Micro Computer

Micro Computer (Mikro Komputer) disebut juga dengan nama personalcomputer (komputer personal) . ukuran main memory komputer mikrosekarang berkisar dari 16 MB sampai lebih dari 128 MB, dengankonfigurasi operand register 8 bit, 16 bit, atau 32 bit. Kecepatankomputer mikro sekarang berkisar 200 Mhz sampai dengan 500 Mhz.Komputer mikro umumnya adalah single-user (pemakainya tunggal), yaitusatu komputer hanya dapat digunakan untuk satu pemakai saja untuk tiapsaat.

2. Mini KomputerKomputer mini dapat bersifat multi-user (pemakainya banyak) yaitusebuah komputer mini dapat mempunyai beberapa terminal yang dapatdigunakan bersama-sama oleh banyak pemakai.

Page 16: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

15 Sejarah Komputer

3. Small computerSmall Computer disebut juga dengan nama small-scale mainframecomputer. Small Computer sekarang kebanyakan menggunakan sistemmulti-programing, multiprocessing dan virtual storage, serta multi-userdengan jumlah terminal sampai dengan ratusan buah.

4. Medium ComputerMedium Computer disebut juga dengannama medium0-scale mainframecomputer. Medium computer dapat juga mempunyai sejumlah besar danbermacam-macam alat input atau output. Biasanya medium computerdigunakan untuk komunikasi data, dengan ratusan terminal yangterpisahdari pusat komputernya. Pusat komputer biasanya menggunakan mediumcomputer dan terminal-terminal dapat menggunakan micro computeratau mini computer untuk penerapan konsep distribusi data processing(DDP), yaitu terminalo selain dapat berhubungan dengan komputerpusat, tetapi juga berdiri sendiri.

5. Large ComputerLarge Computer disebut juga dengan nama mainframe computer ataularge-scale mainframe computer karena bentuk fisiknya besar sepertilemari komputer mainframe mempunyai kecepatan sampai 400 MIPS.Komputer jenis ini digunakan pada perusahaan-perusahaan yang besar,seperti misalnya perusahaan penerbangan yang mempunyai ratusankantor cabang tersebut di seluruh dunia yang tiap-tiap kantor cabangmempunyai terminal dihubungkan dengan pusat komputernya.

6. Super ComputerSuper komputer disebut juga dengan nama parallel processor, karenasuper komputer adalah komputer mainframe yang mempunyaibanyakprocessor yang dipasang secara paralel. Contohnya adalah superkomputer yang digunakan di perusahaan telephon PTT di belanda yangmenggunakan sebanyak 48 processor yang paralel.

Page 17: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

16 Sejarah Komputer

Rangkuman

1. Perkembangan komputer secara umum dapat digolongkan ke dalam limagenerasi.

2. Komputer generasi pertama memiliki karakterisitik :a. instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu tugas tertentub. Komponen yang digunakan adalah tabung hampa udara (Vocuum

tube) untuk sirkuitnya.c. Programnya hanya dapat dibuat dengan bahasa mesin (machine

language).d. Menggunakan konsep stored program dengan memory utamanya

adalah magnetic core storage.e. Menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetic disk.f. Ukuran fisik computer besar, memerlukan ruangan yang luas.g. Cepat panas,sehingga memerlukan pendingin.h. Prosesnya lambat.i. Simpanannya kecil.j. Membutuhkan daya listrik yang besar.k. Orientasinya terutama pada aplikasi bisnis.

3. Secara garis besar komputer pada generasi kedua memiliki ciri-ciri :a. Komponen yang dipergunakan adalah transistor untuk

sirkuitnya, dikembangkan di Bell Laboratories oleh John BardeenEilliam Shockley dan Walter Barattain pada tahun 1947.

b. Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (high level.language) seperti misalnya FORTRAN, COBOL, ALGOL (thealgorithmic language).

c. kapasitas memori utama sudah cukup besar denganpengembangan dari magnetic core storage dapat menyimpanpuluhan ribu karakter.

d. menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetic diskyang berbentuk removable disk atau disk pack.

e. Mempunyai kemampuan proses real-time dan time sharing.Real-time dapat dilakukan karena menggunakan simpanan luaryang sifatnya direct decess, seperti misalnya magnetic disk.

f. Ukuran fisik komputer lebih kecil dibandingkan komputergenerasi pertama.

Page 18: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

17 Sejarah Komputer

g. Proses oprasi sudah cepat, dapat memproses jutaan oprasi per-detik.

h. Membutuhkan lebih sedikit daya listrik.i. Orientasinya tidak hanya pada aplikasi bisnis tetapi juga pada

aplikasi teknik.4. Secara garis besar komputer pada generasi ketiga memiliki ciri-ciri :

a. Komponen yang digunakan adalah IC (Integrated Circuits), yangberbentuk hybrid integrated circuits dan monolithic integratedcircuits. Hybrid integrated circuit atau solid logic tehnology (SLT)adalah transistor dan dioda yang diletakan secara terpisahdalam satu tempat.

b. Peningkatan dari soft warenya.c. Lebih cepat dan lebih tepat. Kecepatan hampir 10000 kali dari

komputer generasi pertama. Ukuran kecepatannya adalahmicroseconds (jutaan operasi perdetik). Bahkan sampainanosecond (milyard oprasi perdetik).

d. kapasitas memori komputer lebih besar, dapat menyimpanratusan ribu karakter.

e. Menggunakan penyimpan luar sifatnya random acces (dapatmemasup record data secara random), yaitu disk magnetik yangkapasitas besar (jutaan kharakter).

f. Penggunaan listrik lebih hemat dibandingkan komputer generasisebelumnya.

g. Memungkinkan untuk melakukan multiprocessing, yaitu dapatmemproses sejumlah data dari sumber-sumber yang berbedapada waktu yang bersamaan dan multiprogramming, yaitudapat mengerjakan beberapa program sekaligus.

h. Pengembangan dari alat input-output yang menggunakan visualdisplay terminal yang bisa menampilkan gambar-gambar dangrafik dapat menerima dan mengeluarkan suara sertapenggunaan alat pembaca tinta mengetik yaitu MICR (magneticlnk characters recognition) reader.

i. Harga semakin murah dibandingkan dengan komputer generasisebelumnya.

j. Kemampuan melakukan komunikasi data dari suatu komputerdengan komputer lainnya misalnya lewat alat komunikasitelepon.

5. Komputer generasi IV merupakan evolusi dengan konsentrasimemperkecil ukuran IC.

6. Pada komputer generasi IV mulai dikenal PC.7. Komputer generasi V merupakan komputer modern yang masih dalam

tahap penelitian.

Page 19: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

18 Konsep Sistem Komputer

2 Konsep Sistem Komputer

Overview

Komputer pada dasarnya dapat dilihat sebagai tiga buah komponen yaitusoftware, hardware, dan data. Secara fisik, komputer dapat dipandang sebagaisekumpulan rangkaian elektronik. Kumpulan komponen ini tidak ada artinyaapabila tidak dapat bekerja untuk mengerjakan suatu fungsionalitas tertentu.Untuk itu diperlukan software agar komputer mampu melaksanakan pekerjaantertentu yang sudah didefinisikan sebelumnya. Software pada dasarnyamerupakan kumpulan instruksi yang melakukan pengolahan terhadap data-data yang diberikan.

Melalui bab ini akan dipelajari pengenalan terhadap hardware, software, dandata dalam level yang lebih rendah.

Tujuan

1. Mahasiswa memahami komponen hardware, software, dan data.2. Mahasiswa mampu mengerti cara kerja komputer secara umum.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

18 Konsep Sistem Komputer

2 Konsep Sistem Komputer

Overview

Komputer pada dasarnya dapat dilihat sebagai tiga buah komponen yaitusoftware, hardware, dan data. Secara fisik, komputer dapat dipandang sebagaisekumpulan rangkaian elektronik. Kumpulan komponen ini tidak ada artinyaapabila tidak dapat bekerja untuk mengerjakan suatu fungsionalitas tertentu.Untuk itu diperlukan software agar komputer mampu melaksanakan pekerjaantertentu yang sudah didefinisikan sebelumnya. Software pada dasarnyamerupakan kumpulan instruksi yang melakukan pengolahan terhadap data-data yang diberikan.

Melalui bab ini akan dipelajari pengenalan terhadap hardware, software, dandata dalam level yang lebih rendah.

Tujuan

1. Mahasiswa memahami komponen hardware, software, dan data.2. Mahasiswa mampu mengerti cara kerja komputer secara umum.

Page 20: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

19 Konsep Sistem Komputer

2.1 Computer SystemAgar suatu komputer dapat dipergunakan untuk mengolah data, maka

komputer tersebut harus membentuk suatu sistem yang biasa kita kenaldengan nama sistem komputer. Secara umum, sistem terdiri atas elemen-elemen yang saling berhubungan yang membentuk satu kesatuan untukmelaksanakan suatu tujuan pokok dari sistem tersebut.

Secara umum, sistem komputer terdiri atas CPU dan sejumlah devicecontroller yang terhubung melalui sebuah bus yang menyediakan akses kememori. Umumnya, setiap device controller bertanggung jawab atas sebuahhardware spesisfik. Setiap device dan CPU dapat beroperasi secara konkurenuntuk mendapatkan akses ke memori. Adanya beberapahardware ini dapatmenyebabkan masalah sinkronisasi. Karena itu untuk mencegahnyasebuah memory controller ditambahkan untuk sinkronisasi akses memori.

Gambar 2.1a Arsitektur Komputer umum

Tujuan utama dari sistem komputer adalah mengolah data untukmenghasilkan informasi sehingga perlu didukung oleh elemen-elemen yangterdiri dari perangkat keras (hardware), perangkat lunak (software), danpengguna (users). Perangkat keras adalah peralatan komputer itu sendiri,perangkat lunak adalah program yang berisi perintah-perintah untukmelakukan proses tertentu, dan brainware adalah manusia yang terlibat didalam mengoperasikan serta mengatur sistem komputer.

Page 21: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

20 Konsep Sistem Komputer

Ketiga elemen sistem komputer tersebut harus saling berhubungandan membentuk satu kesatuan. Perangkat keras tanpa perangkat lunak tidakakan berarti apa-apa, hanya berupa benda mati. Kedua perangkat keras danlunak juga tidak dapat berfungsi jika tidak ada para pengguna yangmengoperasikannya.

Struktur komputer didefinisikan sebagai cara-cara dari tiap komponenuntuk saling terkait satu sama lain. Sedangkan fungsi komputer didefinisikansebagai operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur.Adapun fungsi dari masing-masing komponen dalam struktur tersebut, adalahsebagai berikut: Input Device, adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai

alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer.Unit masukan terdiri dari :

Keyboard Pembaca Kartu Pembaca dengan cahaya Pembaca dengan media mekanis Pembaca dengan media suara Pembaca dengan media magnetis Pembaca khusus

Output Device, adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untukmenampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapatberupa hard-copy (ke kertas hasil pencetakan), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

I/O Ports. Bagian ini digunakan untuk menerima atau pun mengirim datake luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui portini.

Central Processing Unit (CPU). CPU merupakan otak sistemkomputer, dan memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu: ArithmeticalLogical Unit (ALU) sebagai pusat pengolah data, Control Unit (CU) sebagaipengontrol kerja computer dan Register .

Memori. Memori terbagi menjadi dua bagian yaitu memori internal danmemori eksternal. Memori internal berupa Random Access Memory (RAM)yang berfungsi untuk menyimpan program yang kita olah untuk sementarawaktu, dan Read Only Memory (ROM) yaitu memori yang haya bisa dibacadan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kalidinyalakan.

Data Bus, adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistemkomputer. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanyadapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran akan menentukan jumlah

Page 22: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

21 Konsep Sistem Komputer

bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukankinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, yang berarti CPUdapat membaca dan menerima data melalui data bus ini. Data bus biasanyaterdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.

Address Bus, digunakan untuk menandakan lokasi sumber atau pun tujuanpada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamatmemori yang akan ditulis atau dibaca. Address bus biasanya terdiri atas 16,20, 24, atau 32 jalur paralel.

Control Bus. Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan sertaakses ke Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 sampai 10 jalur paralel.Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitekturnya lebih kompleks.

Untuk meningkatkan performa, digunakan beberapa buah bus .Tiap bus merupakan jalur data antara beberapa device yang berbeda. Dengancara ini RAM, Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utamaberkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus) .Sementara perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yangberkecepatan lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepatsampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini digunakansebuah bridge .

Tanggung jawab sinkronisasi bus yang secara tak langsung jugamempengaruhi sinkronisasi memori dilakukan oleh sebuah bus controller ataudikenal sebagai bus master . Bus master akan mengendalikan aliran data hinggapada satu waktu, bus hanya berisi data dari satu buah device .

Pada prakteknya bridge dan bus master ini disatukan dalam sebuah chipset .

Gambar 2.1b Arsitekture Komputer modern

Page 23: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

22 Konsep Sistem Komputer

Gambar 2.1b Arsitektur Komputer modern 3

Pada saat komputer dinyalakan, yang dikenal dengannama booting, komputer akan menjalankan bootstrap program yaitu sebuahprogram sederhana yang disimpan dalam ROM yang berbentuk chip CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) . Chip CMOS modern biasanyabertipe EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), yaitumemori non-volatile (tak terhapus jika power dimatikan) yang dapat ditulis dandihapus dengan pulsa elektronik. Lalu bootsrap program ini lebih dikenalsebagai BIOS (Basic Input Output System) .

Bootstrap program utama, yang biasanya terletak di Motherboard akanmemeriksa hardware-hardware utama dan melakukan inisialisasi terhadapprogram dalam hardware yang dikenal dengan nama firmware .

Bootstrap program utama kemudian akan mencari danmeload kernel sistem operasi ke memori lalu dilanjutkan dengan inisialisasisistem operasi.Dari sini program sistem operasi akan menunggu kejadiantertentu. Kejadian ini akan menentukan apa yang akan dilakukan sistemoperasi berikutnya ( event-driven ).

Kejadian ini pada komputer modern biasanya ditandai denganmunculnya interrupt dari software atau hardware, sehingga Sistem Operasi inidisebut Interrupt-driven. Interrupt darihardware biasanya dikirimkan melaluisuatu signal tertentu, sedangkan software mengirim interrupt dengan caramenjalankan system call atau juga dikenal dengan istilah monitor call .System/Monitor call ini akan menyebabkan trap yaitu interrupt khusus yangdihasilkan oleh software karena adanya masalah atau permintaan terhadaplayanan sistem operasi. Trap ini juga sering disebut sebagai exception .

Setiap interrupt terjadi, sekumpulan kode yang dikenal sebagai ISR(Interrupt Service Routine) akan menentukan tindakan yang akan diambil. Untukmenentukan tindakan yang harus dilakukan, dapat dilakukan dengan dua carayaitu polling yang membuat komputer memeriksa satu demi satu perangkat

3 GPU = Graphics Processing Unit; AGP = Accelerated Graphics Port; HDD = HardDisk Drive; FDD = Floppy Disk Drive; FSB = Front Side Bus; USB = Universal SerialBus; PCI = Peripheral Component Interconnect; RTC = Real Time Clock; PATA =Pararel Advanced Technology Attachment; SATA = Serial Advanced TechnologyAttachment; ISA = Industry Standard Architecture; IDE = Intelligent DriveElectronics/Integrated Drive Electronics; MCA = Micro Channel Architecture;PS/2 =Sebuah port yang dibangun IBM untuk menghubungkan mouse ke PC;

Page 24: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

23 Konsep Sistem Komputer

yang ada untuk menyelidiki sumber interrupt dan dengan cara menggunakanalamat-alamat ISR yang disimpan dalam array yang dikenal sebagai interruptvector di mana sistem akan memeriksa Interrupt Vector setiapkaliinterrupt terjadi.

Arsitektur interrupt harus mampu untuk menyimpan alamat instruksiyang di- interrupt . Pada komputer lama, alamat ini disimpan di tempattertentu yang tetap, sedangkan padakomputer baru, alamat itu disimpandi stack bersama-sama dengan informasi state saat itu.

2.2 HardwarePerangkat keras komputer (hardware) adalah semua bagian

fisik komputer, dan dibedakan dengan data yang berada di dalamnya atau yangberoperasi di dalamnya, dan dibedakan dengan perangkat lunak (software)yang menyediakan instruksi untuk perangkat keras dalam menyelesaikantugasnya.Batasan antara perangkat keras dan perangkat lunak akan sedikit buram kalaukita berbicara mengenai firmware, karena firmware ini adalah perangkat lunakyang "dibuat" ke dalam perangkat keras. Firmware ini merupakan wilayah daribidang ilmu komputer dan teknik komputer, yang jarang dikenal olehpengguna umum.

Komputer pada umumnya adalah komputer pribadi, (PC) dalam bentukdesktop atau menara kotak yang terdiri dari bagian berikut: Papan sistem/papan induk (Mainboard) yang merupakan tempat CPU,

memori dan bagian lainnya, dan memiliki slot untuk kartu tambahan. RAM - tempat penyimpanan data jangka pendek, sehingga komputer

tidak perlu selalu mengakses hard disk untuk mencari data. JumlahRAM yang lebih besar akan membantu kecepatan PC

Buses:o Bus PCI

Peripheral Component Interconnect) adalah bus yang didesainuntuk menangani beberapa perangkat keras. PCI juga adalahsuatu bandwidth tinggi yang populer, prosesor independentbus itu dadpat berfungsi sebagai bus mezzenine atau busperiferal4. Standar bus PCI ini dikembangkan olehkonsorsium PCI Special Interest Group yang dibentukoleh Intel Corporation dan beberapa perusahaan lainnya,pada tahun 1992. Tujuan dibentuknya bus ini adalah untuk

4 Organisasi dan Arsitektur Komputer edisi keenam jilid pertama karya William Stallings

Page 25: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

24 Konsep Sistem Komputer

menggantikan Bus ISA/EISA yang sebelumnya digunakandalam komputer IBM PC atau kompatibelnya.Komputer lama menggunakan slot ISA, yangmerupakan bus yang lamban. Sejak kemunculan-nya sekitartahun 1992, bus PCI masih digunakan sampai sekarang,hingga keluar versi terbarunya yaitu PCI Express (add-on).

o Bus ISAArsitektur bus dengan bus data selebar 8-bit yangdiperkenalkan dalam IBM PC 5150 pada tanggal 12Agustus 1981. Bus ISA diperbarui dengan menambahkanbus data selebar menjadi 16-bit pada IBM PC/AT padatahun 1984, sehingga jenis bus ISA yang beredar pun terbagimenjadi dua bagian, yakni ISA 16-bit dan ISA 8-bit. ISAmerupakan bus dasar dan paling umum digunakan dalamkomputer IBM PC hingga tahun 1995, sebelum akhirnyadigantikan oleh bus PCI yang diluncurkan pada tahun1992.

o USBUniversal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untukperangkat penghubung, biasanya kepada komputer namunjuga digunakan di peralatan lainnya seperti konsolpermainan, ponsel dan PDA.Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang terdiridari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubungyang berbentuk pohon dengan menggunakanperalatan hub yang khusus.Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunyapenambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI,dan memperbaiki kemampuan plug-and-play (pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatanditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu me-reboot komputer. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenalsistem komputer dan memroses device driver yangdiperlukan untuk menjalankannya.Versi terbaru (hingga Januari 2005) USB adalah versi 2.0.Perbedaan paling mencolok antara versi baru dan lamaadalah kecepatan transfer yang jauh meningkat. Kecepatantransfer data USB dibagi menjadi tiga, antara lain: High speed data dengan frekuensi clock 480.00Mb/s

dan tolerasi pensinyalan data pada ± 500ppm.

Page 26: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

25 Konsep Sistem Komputer

Full speed data dengan frekuensi clock 12.000Mb/s dantolerasi pensinyalan data pada ±0.25% atau 2,500ppm.

Low speed data dengan frekuensi clock 1.50Mb/s dantolerasi pensinyalan data pada ±1.5% atau 15,000ppm.

o AGPAccelerated Graphics Port adalah sebuah bus yangdikhususkan sebagai bus pendukung kartu grafis berkinerjatinggi, menggantikan bus ISA, bus VESA ataubus PCI yangsebelumnya digunakan.Spesifikasi AGP pertama kali (1.0) dibuat oleh Intel dalamseri chipset Intel 440 pada Juli tahun 1996. Sebenarnya AGPdibuat berdasarkan bus PCI, tapi memiliki beberapakemampuan yang lebih baik. Selain itu, secara fisik, logis dansecara elektronik, AGP bersifat independen dari PCI. Tidakseperti bus PCI yang dalam sebuah sistem bisa terdapatbeberapa slot, dalam sebuah sistem, hanya boleh terdapatsatu buah slot AGP saja.Spesifikasi AGP 1.0 bekerja dengan kecepatan 66 MHz(AGP 1x) atau 133 MHz (AGP 2x), 32-bit, danmenggunakan pensinyalan 3.3 Volt. AGP versi 2.0 dirilispada Mei 1998 menambahkan kecepatan hingga 266 MHz(AGP 4x), serta tegangan yang lebih rendah, 1.5 Volt. Versiterakhir dari AGP adalah AGP 3.0 yang umumnya disebutsebagai AGP 8x yang dirilis pada November 2000.Spesifikasi ini mendefinisikan kecepatan hingga 533 MHzsehingga mengizinkan throughput teoritis hingga 2133Megabyte/detik (dua kali lebih tinggi dibandingkan denganAGP 4x). Meskipun demikian, pada kenyataannya kinerjayang ditunjukkan oleh AGP 8x tidak benar-benar dua kalilebih tinggi dibandingkan AGP 4x, karena beberapa alasanteknis.Mulai tahun 2006, AGP telah mulai digeser oleh kartu grafisberbasis PCI Express x16, yang dapat mentransfer datahingga 4000 Mbyte/detik, yang hampir dua kali lebih cepatdibandingkan dengan AGP 8x, dengan kebutuhan daya yanglebih sedikit (voltase hanya 800 mV saja.)

ROM (Read Only Memory) di mana firmware diletakkan CPU (Central Processing Unit) sebagai otak dan bagian utama

komputer

Page 27: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

26 Konsep Sistem Komputer

Power supply - sebuah kotak yang merupakan tempat transformer,kontrol voltase dan kipas

Pengontrol penyimpanan, dari jenis IDE, SCSI atau lainnya, yangmengontrol hard disk, Floppy disk, CD-ROM dan drive lainnya;kontroler ini terletak di papan induk (atas-papan) atau di kartu tambahan

Pengontrol penampilan video yang memproduksi output untuk komputerdisplay

Pengontrol komputer bus (paralel, serial, USB, Firewire) untukmenyambung komputer dengan alat tambahan luar lainnyaseperti printer atau scanner

Beberapa jenis penyimpanan komputer: CD - tipe paling umum media yang dapat dilepas, murah tapi

mudah rusak. CD-ROM CD-RW CD-R

DVD DVD-ROM DVD-RW DVD-R

Floppy disk

Penyimpanan dalam - menyimpan data dalam komputer untukpenggunaan jangka panjang. Hard disk - untuk penyimpanan data jangka panjang Disk array controller

Kartu suara - menerjemahkan signal dari papan sistem ke bahasa yangdapat dimengerti oleh speaker, dan memiliki terminal untuk mencolokkabel suara speaker.

Jaringan komputer - untuk menghubungkan komputerke internet dan/atau komputer lainnya.

Modem - untuk koneksi tekan-tombol. Kartu network - untuk internet DSL/kabel, dan/atau

menghubungkan ke komputer lain. Alat lainnya.

Sebagai tambahan, perangkat keras dapat memasukan komponen luarlainnya. Di bawah ini merupakan komponen standar atau yang umumdigunakan.

Page 28: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

27 Konsep Sistem Komputer

Inputo Keyboardo Alat penunjuko Mouseo Trackballo Joysticko Gamepado Scanner gambaro Webcamo Tablet Grafis

Outputo Printero Speakero Monitor

Jaringan/Networkingo Modemo kartu network

Gambar 2.1 Hardware komputer2.3 SoftwareKomputer merupakan mesin yang memproses data menjadi suatu informasi.Komputer digunakan users untuk meningkatkan hasil kerja dan memecahkanberbagai masalah. Yang menjadi pemroses data atau pemecah masalah itu

Page 29: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

28 Konsep Sistem Komputer

adalah software atau perangkat lunak. Bentuk terkecil dari perangkat lunakadalah operasi aritmatik (+, -, :, x) dan logika (AND, OR, >, <, =). Darioperasi dasar ini disusun program atau perangkat lunak.

2.3.1 Klasifikasi perangkat lunakPerangkat lunak dapat diklasifikasikan sebagai berikut System Software:

o Operating System (OS) : merupakan perangkat lunak yangmengoperasikan komputer serta menyediakan antarmuka denganperangkat lunak lain atau dengan pengguna. Contoh sistem operasi:MS DOS, MS Windows (dengan berbagai generasi), Macintosh, OS/2,UNIX (dengan berbagai versi), LINUX (dengan berbagai distribusi),NetWare, dll.

o Programming Languages : merupakan perangkat lunak untukpembuatan atau pengembangan perangkat lunak lain. Bahasapemprograman dapat diklasifikasikan menjadi tingkat rendah, tingkatsedang, dan tingkat tinggi. Pergeseran dari tingkat rendah ke tinggimenunjukkan kedekatan dengan “bahasa manusia”. Bahasa tingkatrendah (atau biasa disebut bahasa assembly) merupakan bahasa denganpemetaan satu per satu terhadap instruksi komputer. Contoh bahasatingkat tinggi : Pascal, BASIC, Prolog, Java dll. Contoh bahasa tingkatmenengah : bahasa C.

o System Utility : merupakan program khusus yang berfungsi sebagaiperangkat pemeliharaan komputer, seperti antivirus, partisi hardisk,manajemen hardisk, dll. Contoh produk program utilitas: NortonUtilities, PartitionMagic, McAfee, dll.

Application Softwareo Custom-made Software / Custom Software / Tailor-made Software :

merupakan program yang dikembangkan untuk memenuhi kebutuhanyang spesifik. Contoh : aplikasi akuntansi, aplikasi perbankan, aplikasimanufaktur, dll.

o Commercial Software / Package Software : wordprocessor, desktop publishing, spareadsheet, database management system, graphics software, dsb

Page 30: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

29 Konsep Sistem Komputer

Gambar 2.2 Software komputer

2.3.2 Lisensi perangkat lunak2.3.2.1 Perangkat Lunak Gratiso Freeware : Freeware adalah perangkat lunak bebas yang mengacu

pada kebebasan para penggunanya untuk menjalankan,menggandakan, menyebarluaskan, mempelajari, mengubah danmeningkatkan kinerja perangkat lunak. Suatu program merupakanperangkat lunak bebas, jika setiap pengguna memiliki semua darikebebasan tersebut. Dengan demikian, kita seharusnya bebas untukmenyebarluaskan salinan program itu, dengan atau tanpa modifikasi(perubahan), secara gratis atau pun dengan memungut biayapenyebarluasan, kepada siapa pun dimana pun. Kebebasan untukmelakukan semua hal di atas berarti kita tidak harus meminta ataupun membayar untuk ijin tersebut. Ada beberapa kategori yangdikatakan freeware : Copylefted: Copyright pada author, contoh LGPL dan GPL, jadi

perubahan dan distribusinya bisa dilakukan tanpa ada batasannya. Non Copylefted : free software yang mengizinkan distribusi

ulang atau modifikasi dengan menambahkan batasan baru,sehingga setiap kopi software ini, dalam bentuk binary ataupuntermodifikasi bisa menjadi proprietary software.Contoh : XWindow System

Non Copyrighted: public domain yang terdiri dari pekerjaankreatif dan pengetahuan lainnya; tulisan,hasil seni, musik, sains,

Page 31: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

30 Konsep Sistem Komputer

penemuan, dan lainnya; yang tidak ada seseorang atau suatuorganisasi memiliki minat proprietari. (minat proprietary biasanyadilakukan dengan sebuah hak cipta atau paten.) Hasil kerja danpenemuan yang ada dalam domain umum dianggap sebagaibagian dari warisan budaya publik, dan setiap orang dapatmenggunakan mereka tanpa batasan (tidak termasuk hukumyang menyangkut keamanan, ekspor, dll.).Contoh : STP MP3Player

Copyrighted pada author: MIT license, BSD license, Apachelicense

o Semi-Free Software : Software yang non-free, namunmengizinkan untuk menggunakan, mendistribusikan, danmemodifikasinya untuk kepentingan nonprofit. Contoh : PGP

2.3.2.2 Perangkat Lunak dengan hak ciptao Open Source : adalah sistem pengembangan yang tidak dikoordinasi

oleh suatu orang/lembaga pusat, tetapi oleh para pelaku yang bekerjasama dengan memanfaatkan kode sumber (source-code) yang tersebardan tersedia bebas (biasanya menggunakan fasilitaskomunikasi internet). Pola pengembangan ini mengambil modelala bazaar, sehingga pola Open Source ini memiliki ciri bagikomunitasnya yaitu adanya dorongan yang bersumber dari budayamemberi, yang artinya ketika suatu komunitas menggunakan sebuahprogram Open Source dan telah menerima sebuah manfaatkemudian akan termotivasi untuk menimbulkan sebuah pertanyaanapa yang bisa pengguna berikan balik kepada orang banyak.

o Evaluation Copy / Trial / Preview/ Demo : adalah software yangdapat Anda gunakan tapi ada batasan waktu atau jumlah pengguna,atau ada trialware yang menonaktifkan beberapa fungsi dari softwaretersebut.

o Copyrighted softwareo Shareware : Shareware adalah perangkat lunak yang membatasi

penggunanya dengan mengurangi fitur-fitur tertentu atau membatasimasa penggunaannya selama jangka waktu tertentu ataupun jugapenggabungkan kedua hal ini. Tujuan dari publikasi shareware adalahuntuk berbagi fungsi dan keunggulan perangkat lunak itu kepadakonsumen sehingga konsumen bisa berkesempatan mencoba secaralangsung perangkat lunak tersebut untuk kemudian memutuskantidak lagi memakai software tersebut atau membeli versipenuhnya.Contoh : Winzip, mIRC, MusicMatch Jukebox, RealJukebox

Page 32: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

31 Konsep Sistem Komputer

2.3.2.3 Istilah yang terkait dengan software lainnyao Adware : Varian dari freeware yang menampilkan iklan pada

tampilan software (umumnya berupa banner). Contoh : GoZilla!,JetAudio (mulai versi 4.7), Eudora Pro (mulai versi 4.2), Opera(mulai versi 5)

o Spyware : Suatu istilah untuk menyebut software yang'membonceng' sebuah adware, yang bertugas mendownload iklanuntuk ditampilkan pada adware tersebut. Namun, spyware umumnyajuga melakukan 'penyadapan' data teknis komputer yangditempatinya dan dikirimkan saat komputer itu online.

o Nagware : Varian dari shareware yang selalu menampilkan layarperingatan setiap digunakan, layar ini akan hilang jika softwarediregistrasi (dengan membayar), namun software itu sendiri masihberfungsi secara normal walaupun tidak diregistrasi .Contoh :ACDSee (sampai versi 2.42), WinZip, mIRC

o Stripware : Varian dari freeware yang menawarkan versi gratis darisoftware komersial dengan fasilitas yang terbatas, biasanya ditandaidengan pemberian nama Personal Edition/Lite Version/Basic.Contoh : Eudora Lite, Real Player Basic, Linux (distribusi Corel)

o Optionware :Varian dari freeware yang meminta imbalan secarasukarela dalam bentuk selain uang, misalnya : e-mail (mailware),prangko (stampware), surat/kartupos, dll, bahkan ada yang memintaanda untuk menyumbangkan sejumlah uang kepada yangmembutuhkan, bahkan ada yang hanya meminta Anda untuk berhentimenggerutu tentang sulitnya hidup (!). Contoh : Arachnophilia.

o Alpha Version : Software proprietary yang telah selesaipengkodeannya dan dapat digunakan, namun masih harus menjalanipengujian internal (dalam lingkungan pembuatnya).Contoh : Mozilla

o Beta Version :Software proprietary yang telah selesaipengkodeannya dan dapat digunakan, namun masih harus menjalanipengujian eksternal (di luar lingkungan pembuatnya). Software betabisa gratis, bisa juga komersial.Contoh : ICQ

o Commercial Sofware : Software yang dijual dan dilindungi hakcipta (copyright), dapat bersifat open source atau closed source(proprietary). Contoh : Zope, GNU Ada

o Proprietary Software :Software komersial yang bersifat closedsource, merupakan kebalikan dari free software. Contoh : MSWindows, MS Office

Page 33: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

32 Konsep Sistem Komputer

2.4 DataData berasal dari bahasa latin yakni datum yang artinya adalah sesuatu yangdiberikan. Di dalam komputer terdapat tiga buah tipe data dasar, yaitu:1. bilangan bulat atau dikenal dengan nama integer,2. bilangan pecahan atau yang biasanya dikenal dengan floating point,3. simbol atau karakter.

Gambar 2.3 DataKomputer merepresentasikan data dalam bentuk biner karena setiap sel ataubit data dalam komputer hanya dapat menyimpan dua macam keadaan, yaitutegangan tinggi dan tegangan rendah. Perbedaan tegangan tersebut mewakilinilai TRUE dan FALSE, atau bit 1 dan 0.

Rangkuman

1. Hardware komputer merupakan perangkat yang secara fisik dapatdisentuh yang terdiri atas input device, output device, CPU.

2. Memori terdiri dari dua macam yaitu memori internal dan memorieksternal.

3. Memori internal terdiri dari RAM dan ROM.4. RAM berfungsi untuk menyimpan data untuk sementara waktu.5. ROM berfungsi menyimpan data secara permanen.6. Software merupakan kumpulan instruksi yang pada level rendah terdiri

dari operasi aritmatika dan logika.7. Operasi aritmatika terdiri dari +, -, x, :.8. Operasi Logika diantaranya: AND, OR, < , >, =.9. Operating system merupakan software yang menjadi antar muka hardware

dengan pengguna sehingga pengguna dapat menggunakan komputer.10. Tipe data dasar yang utama pada komputer adalah integer, real, dan

karakter.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

32 Konsep Sistem Komputer

2.4 DataData berasal dari bahasa latin yakni datum yang artinya adalah sesuatu yangdiberikan. Di dalam komputer terdapat tiga buah tipe data dasar, yaitu:1. bilangan bulat atau dikenal dengan nama integer,2. bilangan pecahan atau yang biasanya dikenal dengan floating point,3. simbol atau karakter.

Gambar 2.3 DataKomputer merepresentasikan data dalam bentuk biner karena setiap sel ataubit data dalam komputer hanya dapat menyimpan dua macam keadaan, yaitutegangan tinggi dan tegangan rendah. Perbedaan tegangan tersebut mewakilinilai TRUE dan FALSE, atau bit 1 dan 0.

Rangkuman

1. Hardware komputer merupakan perangkat yang secara fisik dapatdisentuh yang terdiri atas input device, output device, CPU.

2. Memori terdiri dari dua macam yaitu memori internal dan memorieksternal.

3. Memori internal terdiri dari RAM dan ROM.4. RAM berfungsi untuk menyimpan data untuk sementara waktu.5. ROM berfungsi menyimpan data secara permanen.6. Software merupakan kumpulan instruksi yang pada level rendah terdiri

dari operasi aritmatika dan logika.7. Operasi aritmatika terdiri dari +, -, x, :.8. Operasi Logika diantaranya: AND, OR, < , >, =.9. Operating system merupakan software yang menjadi antar muka hardware

dengan pengguna sehingga pengguna dapat menggunakan komputer.10. Tipe data dasar yang utama pada komputer adalah integer, real, dan

karakter.

Page 34: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

33 Sistem Angka dan Representasi

3 Sistem Angka dan Representasi Data

Overview

Setiap informasi yang diolah oleh sistem komputer adalah berbasis digital.Untuk itu dibutuhkan sebuah perhitungan matematika dasar dalam memahamidan mengerjakan setiap mekanisme yang dilakukan oleh sistem komputer.Karena setiap pengolahan informasi oleh sistem komputer tak lain diprosesmenggunakan cara arithmatika.

Tujuan

1. mahasiswa memahami sistem angka (basis bilangan) yang digunakan dalamsistem komputer.

2. mahasiswa memahami representasi data dalam sistem komputer.3. mahasiswa mampu melakukan konversi data antar basis bilangan.4. mahasiswa mengenal angka (bilangan) integer maupun float dalam biner.5. mahasiswa mampu melakukan konversi bilangan pecahan desimal ke

bilangan biner; maupun sebaliknya.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

33 Sistem Angka dan Representasi

3 Sistem Angka dan Representasi Data

Overview

Setiap informasi yang diolah oleh sistem komputer adalah berbasis digital.Untuk itu dibutuhkan sebuah perhitungan matematika dasar dalam memahamidan mengerjakan setiap mekanisme yang dilakukan oleh sistem komputer.Karena setiap pengolahan informasi oleh sistem komputer tak lain diprosesmenggunakan cara arithmatika.

Tujuan

1. mahasiswa memahami sistem angka (basis bilangan) yang digunakan dalamsistem komputer.

2. mahasiswa memahami representasi data dalam sistem komputer.3. mahasiswa mampu melakukan konversi data antar basis bilangan.4. mahasiswa mengenal angka (bilangan) integer maupun float dalam biner.5. mahasiswa mampu melakukan konversi bilangan pecahan desimal ke

bilangan biner; maupun sebaliknya.

Page 35: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

34 Sistem Angka dan Representasi

Salah satu unit dalam Central Processing Unit (CPU) sebuah sistemkomputer sederhana adalah unit ALU (Arithmetic and Logic Unit). Adaempat operasi dasar yang dilakukan oleh unit ALU, yaitu ADDed(penjumlahan), SUBtract (pengurangan), MULtiplication (perkalian), danDIVision (pembagian). Bila skema operasi arithmatika manusia menggunakanbasis bilangan 10 (DECimal), maka mesin menggunakan basis bilangan biner(basis biangan 2) yang disebut BINary. Agar memudahkan dalam melakukanperhitungan, terlebih harus dipahami konversi antara basis bilangan yangdigunakan manusia (DECimal) dan basis bilangan yang digunakan mesin(BINary, OCTadecimal, HEXadecimal).3.1 Sistem Basis Bilangan

Bahasa alamiah (bahasa manusia) mengenal sistem bilangan dalam basis10 (disebut Desimal); sedangkan bahasa mesin mengenal sistem bilangandalam tiga basis, yakni: Basis Bilangan 2 (Binary-digit, biasanya digunakandalam komunikasi data), Basis Bilangan 8 (Octadecimal, biasanya digunakandalam pengalamatan di memori), dan Basis Bilangan 16 (Hexadecimal,biasanya digunakan dalam pengalamatan di memori dan urusan pengkodeanwarna).

Untuk urusan kode warna dapat dibuktikan pada contoh script berikutini menggunakan tags HTML (Hyper-Text Mark-up Language):

<body bgcolor=#aa7733><center><font color=#99eecc face=tahoma size=7>POLTEK TELKOM</font></center></body>

Buka notepad dan tuliskan script tersebut. Setelah selesai, klik SaveAs dengan nama file diapit oleh tanda double-quotation (misalkan:“warna.htm”). Setelah itu simpankan ke folder My Documents dengan namawarna.htm; lalu buka Windows Explorer\My Documents dan klik dua kalipada file warna.htm maka akan tertampil sebuah page HTML dengan latarbelakang dan teks warna yang berbeda.Hint: bila web-browser yang digunakan adalah Internet Explorer v6.0 ke atasbiasanya setiap script tidak akan langsung dijalankan; oleh sebab itu, klik kananpada pesan yang muncul dan pilih “Allow Blocked Content…”

Page 36: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

35 Sistem Angka dan Representasi

Klasifikasi sistem basis bilangan dalam sistem komputer modern: DECimal : basis bilangan ini terdiri dari rentang angka 0 s.d 9,

selengkapnya 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Dengan demikian dapat disimpulkansetelah angka 9 adalah gabungan dari reset angka 1 dengan rentang 0 s.d 9dan seterusnya.Contoh: (23)10 = 2310 = DEC23

(907)10 = 90710 = DEC907

BINary digit / BIT (disebut juga Bilangan Biner) : basis bilangan ini hanyaterdiri dua bilangan yaitu 0, 1.Contoh: (101)2 = 1012 panjang data = 3 bit

(0010)2 = 00102 panjang data = 4 bit

OCTadecimal : basis bilangan ini terdiri dari rentang: 0 s.d 7,selengkapnya: 0,1,2,3,4,5,6,7.Contoh: (23)8 = 238 = 023Untuk lebih memahami basis bilangan 8 ini, berikut adalah contoh script:<script language=JavaScript>document.writeln(023);</script>Simpankan script tersebut pada folder My Document dengan namaoktal.htm; lalu untuk menjalankannya, buka WindowsExplorer\My Documents dan klik dua kali pada file tersebut.

HEXadecimal : basis bilangan ini terdiri dari 15 deret yang terbagi dua,yakni 10 deret alphanumerik: 0 s.d 9 dan 5 deret alphabetikal: a s.d f.Mengapa deret alphabetikal disertakan, disebabkan secara teorimatematika jam-jam-an, sistem basis bilangan 16 tak lain adalah sistemjam-16, maka terdiri dari numerik: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15.Dengan alasan mulai numerik 10 s.d 15 melebihi dua digit, maka digunakanderet alphabetikal untuk menggantikan kelima numerik ini.Contoh: (a2)16 = A216 = 0xA2 = 0xa2Untuk lebih memahami basis bilangan 16 ini, berikut adalah contoh script:<script language=JavaScript>document.writeln(0xa2);</script>Simpankan script tersebut pada folder My Document dengan namaheksal.htm; lalu untuk menjalankannya, buka WindowsExplorer\My Documents dan klik dua kali pada file tersebut

Page 37: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

36 Sistem Angka dan Representasi

3. 1. 1. Konversi Basis Bilangan N ke DecimalMisalkan, sebuah bilangan dalam basis bilangan 10 diketahui sebagai

berikut:231maka dituliskan: (231)10 atau 2310 atau DEC231.Jika diuraikan dalam basis bilangan 10, maka numerik 231 dituliskan sebagaiberikut:(231)10 = 2-ratusan + 2-puluhan + 1-satuan

= 2* 210 + 2* 110 + 2* 010Ingat! Setiap bilangan dipangkatkan dengan 0 hasilnya 1 Setiap bilangan dipangkatkan dengan 1 hasilnya bilangan itu sendiri

Berdasar pendekatan di atas, dapat dilakukan konversi Basis Bilangan N kedalam DECimal.

Biner ke DesimalDirumuskan:

DEC

N

i

iia

0

2 ; i = 0,1,2,…,N

a = 0 atau 1

Contoh: (0101)2 = (...)10

Solusi:

(0101)2 = 0* 32 + 1* 22 + 0* 12 + 1* 02= 0 + 4 + 0 + 1 = 510

= DEC5

Oktadesimal (Oktal) ke DesimalDirumuskan:

DEC

N

i

iia

0

8 ; i = 0,1,2,…,N

a = 0,1,2,3,4,5,6,7

Contoh: (1105)8 = (...)10

Page 38: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

37 Sistem Angka dan Representasi

Solusi:

(1105)8 = 1* 38 + 1* 28 + 0* 18 + 5* 08= 512 + 64 + 0 + 5 = 58110

= DEC581Dapat dibuktikan pada script JavaScript berikut ini:okt1105.htm<script language=JavaScript>document.writeln(01105);</script>

Heksadesimal (Heksal) ke DesimalDirumuskan:

DEC

N

i

iia

0

16 ; i = 0,1,2,…,N

a = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,…,e,f

Contoh: (10c)16 = (...)10

Solusi:

(10c)16 = 1* 216 + 0* 116 + c* 016= 1* 216 + 0* 116 + 12* 016= 256 + 0 + 12 = 26810

= DEC268Dapat dibuktikan pada script JavaScript berikut ini:hex10c.htm<script language=JavaScript>document.writeln(0x10c);</script>

3. 1. 2. Konversi Decimal ke Basis Bilangan NUntuk mendapatkan algoritma-nya, secara sederhana dilakukan

sebagai berikut:Misalkan: DEC231, jika diuraikan ke dalam Basis Bilangan 10 maka:231 10 = 23 sisa 1 Least Significant Digit (LSD)

23 10 = 2 sisa 32 10 = 0 sisa 2 Most Significant Bit (MSB)

Dituliskan: 23110 atau (231)10

Page 39: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

38 Sistem Angka dan Representasi

Cara lain dapat digunakan model berikut ini:

Gambar 3.1 Alur Konversi DEC ke Basis 10

Dengan algoritma yang sama, seperti di atas dapat dilakukan untuk basisbilangan berikut ini:

Desimal ke Basis Bilangan 2 (DEC BIN)Contoh: Tentukan DEC2121 dalam Biner.212110 = (...)2Solusi:2121 2 = 1060 sisa 1 Least Significant Bit (LSB)1060 2 = 530 sisa 0530 2 = 265 sisa 0265 2 = 132 sisa 1132 2 = 66 sisa 066 2 = 33 sisa 033 2 = 16 sisa 116 2 = 8 sisa 08 2 = 4 sisa 04 2 = 2 sisa 02 2 = 1 sisa 01 2 = 0 sisa 1 Most Significant Bit (MSB)

Dituliskan: 1000 0100 10012 Desimal ke Basis Bilangan 8 (DEC OCT)

Contoh: Tentukan DEC2121 dalam Oktal.212110 = (...)8Solusi:2121 8 = 265 sisa 1 Least Significant Digit (LSD)265 8 = 33 sisa 133 8 = 4 sisa 14 8 = 0 sisa 4 Most Significant Digit (MSD)

Page 40: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

39 Sistem Angka dan Representasi

Dituliskan: 04111 atau 41118Dalam script JavaScript persoalan tersebut bisa dibuktikansebagai berikut:oktal.html<script language=JavaScript>document.writeln(04111);</script>

Desimal ke Basis Bilangan 16 (DEC HEX)Contoh: Tentukan DEC2121 dalam Heksal.212110 = (...)16Solusi:2121 16 = 132 sisa 9 Least Significant Digit (LSD)

132 16 = 8 sisa 48 16 = 0 sisa 8 Most Significant Bit (MSB)

Dituliskan: 0x849 atau 84916Dalam script JavaScript persoalan di atas bisa dibuktikansebagai berikut:heksal.htm<script language=JavaScript>document.writeln("Hasilnya = ",0x849);</script>

3. 1. 2. Konversi antar Basis Bilangan NMisalkan:Carilah: 0xE2 = (...)8

Solusi: Algoritma konvensional basis bilangan yang diketahui dikonversikan

terlebih dahulu ke basis bilangan 10 (DECimal), lalu hasil dalam DECtersebut dikonversikan ke basis bilangan yang diinginkan.

Gambar 3.2 Skema Konversi Konvensional

Lebih jelasnya sebagai berikut:

Page 41: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

40 Sistem Angka dan Representasi

Jika A adalah numerik dalam basis bilangan Nx yang diketahui, dan Badalah numerik basis bilangan Ny yang dicari maka:

Konversikan A ke dalam DECJawab:A = 0xe2 = (...)10

0xe2 = e* 116 + 2* 016= 14*16 + 2*1 = (226)10

= DEC226 Hasil numerik dalam DEC, dikonversikan ke basis bilangan Ny;

didapatkan B.Jawab:DEC226 = B = (...)8

226 8 = 28 sisa 2 Least Significant Digit (LSD)28 8 = 3 sisa 43 8 = 0 sisa 3 Most Significant Digit (MSD)

Dituliskan: 0342 atau 3428 Dan B adalah konversi A dalam basis bilangan Ny

Jawab:B = 0342 = 0xe2

Algoritma BCD8421 algoritma ini bekerja berdasar sistem kode binaryterhadap decimal; dimana setiap digit dalam sebuah numerik basis bilanganN (N≠DEC) saling bersifat independent, sehingga dapat dilakukan fractional(pemecahan/pemilahan).

Algoritma BCD8421 digunakan untuk memudahkan pengkonversianantar basis bilangan yang digunakan dalam sistem komputer (basis bilangandalam bahasa mesin), khususnya dari biner ke oktal atau heksal; maupunantar sebaliknya.

Dasar utama Algoritma BCD8421 adalah pemilahan setiap digitsebuah bit ke dalam partisi-partisi deret biner. Jika dikonversikan ke dalamheksal, maka partisi dirangkai sepanjang 4 digit (16=24), sedangkan jikadikonversikan ke dalam oktal, maka partisi dirangkai sepanjang 3 digit(8=23).Contoh: Heksal:

101101102 = 1011 0110partisi-y = 0110 = 0 + 1.22 + 1.21 + 0 = 6partisi-z = 1011 = 1.23 + 0 + 1.21 + 1.20 = 11 = B

Page 42: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

41 Sistem Angka dan Representasi

maka dituliskan menjadi: B616 atau b616 atau 0xb6dengan kata lain, (10110110)2 = 0xb6 = DEC182

Oktal:101101102 = 010 110 110 (bila kosong, isikan dengan 0)partisi-y = 110 = 1.22 + 1.21 + 0 = 6partisi-z = 110 = 1.22 + 1.21 + 0 = 6partisi-w = 010 = 0.22 + 1.21 + 0 = 2maka dituliskan menjadi: 2668 atau 02668dengan kata lain, (10110110)2 = 02668 = DEC182

perhatikan partisi-y menempati posisi LSB / LSD

Untuk kasus di atas penyelesaiannya dapat diuraikan sebagai berikut:0xe2 = (...)8

Jika A1 adalah numerik dalam basis bilangan N (N bisa HEX atau OCT),dan B1 adalah numerik dalam basis bilangan M (M bisa OCT atau HEX),maka:

Nyatakan setiap digit A1 dalam desimal-nyaJawab:A1 = 0xe2Partisi-y = 2Partisi-z = e = 14

Kelompokkan setiap digit satu kelompok, dan konversikan dalam binerdengan panjang setiap kelompok 4bit (untuk HEX) atau 3bit (untukOCT)Jawab:Partisi-y = 2 = 0010Partisi-z = e = 14 = 1110

Hasil biner lalu digabung, dan dikelompokkan kembali dengan panjang4bit (untuk HEX) atau 3bit (untuk OCT).Jawab:Partisi-z di-concatenate-kan dengan Partisi-y, menjadi:11100010dilakukan fractional kembali sebagai berikut:11100010 011 100 010partisi-y = 010partisi-z = 100partisi-w = 011

Page 43: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

42 Sistem Angka dan Representasi

Konversikan setiap partisi kedalam desimal (khusus ke dalam bentukHEX, konversikan setiap desimal ke dalam padanan konversinya, yaitu:A10, B11, dst…), lalu di-concatenate-kan kembali.Jawab:partisi-y = 010 = 2partisi-z = 100 = 4partisi-w = 011 = 3di-concatenate-kan menjadi: 342 0342

Maka didapatkan B1 sebagai konversi A1 dalam basis bilangan M.Jawab:B1 = 0342 = (342)8 = 0xe2

Latihan:- Gunakan algoritma BCD8421 untuk menyelesaian persoalan berikut:(11011)2 = (...)16 = (...)8 ,

dan buktikan bahwa hasil HEX dan OCT tersebut menghasilkan nilai DECyang sama.

Secara terdeskripsi, penyelesaian kasus di atas dapat dilihat sebagai berikut:Solusi:

Gambar 3.3 Skema Penyelesaian Algoritma BCD8421

Page 44: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

43 Sistem Angka dan Representasi

3.2 Bilangan Pecahan (Floating-point Number)Jika sebelumnya, pembahasan lebih berfokus pada seputar bilangan

bulat (integer number system), maka pembahasan selanjutnya akan beralih padabilangan pecahan (floting-point number) khususnya untuk konversi antara basisbilangan di lingkungan bahasa mesin dengan DEC, sebagai basis bilangan dilingkungan user. Kadangkala di beberapa literatur menyebutnya FractionalBinary Number.

Sebagai catatan, jika user mengenal bilangan ½ atau 0.5, maka dalamsistem komputer bilangan yang dikenal umumnya menggunakan 0.5dibandingkan ½.

Jika user ingin memberi input: ½, maka diketikkan atau dituliskan ( 21 ), artinya

bilangan 21 diapit oleh tanda ‘(’ dan ‘)’.

Dasar bagaimana melakukan konversi Basis Bilangan N (BIN,OCT,HEX) keDECimal pada bentuk pecahan tetap berdasar pada bagaimana melakukankonversi pada bentuk bilangan bulat (integer) yang sebelumnya telahdipaparkan.

Lebih jelasnya, dapat disajikan sebagai berikut: Konversi Pecahan BIN DEC

Contoh:1101.1012 = (…)10Solusi:1101.1012 = 0.1012 + 11012

= Bag.1 + Bag.2Eksekusi Bag.1:0.1012 = (…)10

= 1.2-1 + 0 + 1.2-3

= 0.5 + 0.125= 0.62510

Eksekusi Bag.2:11012 = (…)10

= 1.23 + 1. 22 + 0 + 1.20

= 8 + 4 + 1= 1310

Selanjutnya Bag.1 dan Bag.2 digabungkan dengan caramenjumlahkannya seperti berikut ini:

Page 45: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

44 Sistem Angka dan Representasi

Bag.1 + Bag.2 = 0.62510 + 1310 = 13.62510maka, didapatkan:1101.1012 = (13.625)10

Konversi Pecahan OCT DECContoh:057.11 = 57.118 = (…)10Solusi:57.118 = 0.118 + 578

= Bag.1 + Bag.2Eksekusi Bag.1:0.118 = (…)10

= 1.8-1 + 1.8-2

= 0.125 + 0.015625= 0.14062510

Eksekusi Bag.2:578 = (…)10

= 5. 81 + 7.80

= 40 + 7= 4710

Selanjutnya Bag.1 dan Bag.2 digabungkan dengan caramenjumlahkannya seperti berikut ini:Bag.1 + Bag.2 = 0.14062510 + 4710 = 47.14062510maka, didapatkan:57.118 = (47.140625)10

Konversi Pecahan HEX DECContoh:0x57.11 = 57.1116 = (…)10Solusi:57.1116 = 0.1116 + 5716

= Bag.1 + Bag.2Eksekusi Bag.1:0.1116 = (…)10

Page 46: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

45 Sistem Angka dan Representasi

= 1.16-1 + 1.16-2

= 0.0625 + 0.00390625= 0.0664062510

Eksekusi Bag.2:5716 = (…)10

= 5. 161 + 7.160

= 80 + 7= 8710

Selanjutnya Bag.1 dan Bag.2 digabungkan dengan caramenjumlahkannya seperti berikut ini:Bag.1 + Bag.2 = 0.0664062510 + 8710 = 87. 0664062510maka, didapatkan:57.1116 = (87. 06640625)10

Selanjutnya, bagaimanakah melakukan konversi sebaliknya, bentukpecahan, dari DECimal ke Basis Bilangan N (BIN,OCT,HEX), adalahseperti juga dilakukan pada bentuk bilangan bulat (integer).

Konversi Pecahan DEC BINContoh:13.62510 = (…)2Solusi:13.62510 = 0.62510 + 1310

= Bag.1 + Bag.2Eksekusi Bag.1:0.62510 = (…)2

0.6252

1.25

0.252

0.50

0.502

1.00

0.002

0.00

selesai1 0 1

(0.101)2

Page 47: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

46 Sistem Angka dan Representasi

Eksekusi Bag.2:1310 = (…)213 2 = 6 sisa 1 Least Significant Bit (LSB)6 2 = 3 sisa 03 2 = 1 sisa 11 2 = 0 sisa 1 Most Significant Bit (MSB)

dituliskan menjadi: 11012

Selanjutnya Bag.1 dan Bag.2 digabungkan dengan caramenjumlahkannya seperti berikut ini:Bag.1 + Bag.2 = 0.1012 + 11012 = 1101.1012maka, didapatkan:1101.1012 = (13.625)10

Konversi Pecahan DEC OCTContoh:47.14062510 = (…)8Solusi:47.14062510 = 0.14062510 + 4710

= Bag.1 + Bag.2

Eksekusi Bag.1:0.14062510 = (…)8

0.1406258

1.125

0.1258

1.008

0.00

0.00

selesai1 1

(0.11)8

Page 48: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

47 Sistem Angka dan Representasi

Eksekusi Bag.2:4710 = (…)847 8 = 5 sisa 7 Least Significant Digit (LSD)5 8 = 0 sisa 5 Most Significant Digit (MSD)

dituliskan menjadi: 578

Selanjutnya Bag.1 dan Bag.2 digabungkan dengan caramenjumlahkannya seperti berikut ini:Bag.1 + Bag.2 = 0.118 + 578 = 57.118maka, didapatkan:47.14062510 = (57.11)8

Konversi Pecahan DEC HEXContoh:87.0664062510 = (…)16Solusi:87.0664062510 = 0.0664062510 + 8710

= Bag.1 + Bag.2

Eksekusi Bag.1:0.0664062510 = (…)16

0.0664062516

1.0625

0.062516

1.0016

0.00

0.00

selesai1 1

(0.11)16

Page 49: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

48 Sistem Angka dan Representasi

Eksekusi Bag.2:8710 = (…)16

87 16 = 5 sisa 7 Least Significant Digit (LSD)5 16 = 0 sisa 5 Most Significant Digit (MSD)

dituliskan menjadi: 5716

Selanjutnya Bag.1 dan Bag.2 digabungkan dengan caramenjumlahkannya seperti berikut ini:Bag.1 + Bag.2 = 0.1116 + 5716 = 57.1116maka, didapatkan:47.14062510 = (57.11)16

Berikutnya, akan dibahas bagaimana melakukan konversi bentuk pecahandari Basis Bilangan N ke Basis Bilangan M, antara basis bilangan dalambahasa mesin.

Misalkan: Bagaimanakah untuk OCT BINContoh:10.238 = (…)2Solusi:Lakukan dengan dua kali proses, yaitu:Proses-1: OCTDECProses-2: DECBIN

Jawab: OCTDEC

10.238 = 0.238 + 108

= Bag.1 + Bag.2Eksekusi Bag.1:0.238 = (…)10

= 2.8-1 + 3.8-2

= 0.25 + 0.046875= 0.29687510

Eksekusi Bag.2:108 = (…)10

= 1. 81 + 0.80

Page 50: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

49 Sistem Angka dan Representasi

= 8 + 0= 810

Selanjutnya Bag.1 dan Bag.2 digabungkan dengan caramenjumlahkannya seperti berikut ini:Bag.1 + Bag.2 = 0.29687510 + 810 = 8.29687510maka, didapatkan:8.29687510 = (…)2

OCTBIN8.29687510= 0.29687510 + 810

= Bag.1 + Bag.2Eksekusi Bag.1:0.29687510 = (…)2

Eksekusi Bag.2:810 = (…)28 2 = 4 sisa 0 Least Significant Bit (LSB)4 2 = 2 sisa 02 2 = 1 sisa 01 2 = 0 sisa 1 Most Significant Bit (MSB)dituliskan menjadi: 10002

Selanjutnya Bag.1 dan Bag.2 digabungkan dengan caramenjumlahkannya seperti berikut ini:Bag.1 + Bag.2 = 0.0101012 + 10002 = 1000.0101012

maka, didapatkan:

0.3752

0.75

0.752

1.50

0.502

1.00

0.002

0.00

selesai1 0 1

0.18752

0.375

0.593752

1.1875

0.2968752

0.59375

010

(0.010101)2

Page 51: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

50 Sistem Angka dan Representasi

User

encoder

DEC

decoder

BINOCTHEX

Machinebased

ComputerSystem

8.29687510 = (1000.010101)2 = (00001000.010101)2atau dengan kata lain, maka didapatkan:10.238 = 8.29687510 = 1000.0101012

Untuk mendapatkan konversi Bilangan Pecahan HEX BIN,algoritmanya seperti mendapatkan konversi Bilangan Pecahan OCT BIN, yakni konversikan terlebih dahulu ke dalam DEC.

3.3 Representasi Data dalam sistem komputerSecara umum, data yang dimasukkan seorang user ke dalam komputer

diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu: Angka disebut dengan alphanumerik, misalkan: -2, 0.5, -9.72, 89, dsb. Karakter (huruf) disebut dengan alphabetikal, yakni terdiri 26 mulai

dari a, b, c, ..., w, x, y, z. Simbol sejumlah tanda di luar alphanumerik dan alphabetikal, misalkan:

!, *, $, >, ≠, ≥, ÷, , .Pada sistem komputer modern, sebuah data direprentasikan dalam Basis

Bilangan Biner, Oktadesimal, dan Heksadesimal, sehinga dibutuhkan sebuahblok pen-dekode (decoder) agar data-data yang telah diolah dan diproses olehsistem komputer dapat disajikan dalam bentuk yang dipahami oleh user.Untuk itu dibutuhkan standar sistem kode dalam sistem komputer. Umumnyadalam sistem komputer modern sistem kode yang digunakan adalah AmericanStandard Code for Information Interchange (ASCII) 8bit.

Gambar 3.4 Skema Representasi Data

Page 52: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

51 Sistem Angka dan Representasi

Agar dapat memahami perihal ASCII 8 bit dapat digunakan contoh scriptberikut ini yang ditulis menggunakan JavaScript sebagai berikut:ascii8bit.htm<script language=JavaScript>

document.writeln("<font face=tahoma size=5>Menampilkankarakter ASCII dari kode 32 sampai dengan 255<br></font>");

document.writeln("<table border=1><tr><td>Kode ke-i</td><td>Karakter yang ditampilkan</td></tr>");

for(i=32;i<256;i++) {

document.writeln("<tr><td>"+i+"</td>"+"<td>"+String.fromCharCode(i)+"</td></tr>");

}document.writeln("</table>");

</script>

Simpankan script tersebut di My Document dengan namaascii8bit.htm, lalu untuk menjalankannya buka WindowsExplorer\My Document dan klik dua kali pada fle ascii8bit.htm,maka akan tertampil karakter yang dikenal/digunakan oleh komputer.

Page 53: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

52 Sistem Angka dan Representasi

Rangkuman

1. Basis bilangan pada sistem komputer modern menggunakan basis bilangan2 (biner, BInary digiT); khususnya dalam hal berkomunikasi antardevices/host), Basis Bilangan 16 (HEXadecimal), dan Basis Bilangan 8(OCTadecimal), yang digunakan untuk pengalamatan data atau instruksidi memory.

2. Sistem Komputer mengenal data yang di-input-kan dalam representasi:BIN (BINary), HEX (HEXadecimal), dan OCT (OCTal). Oleh sebab itudibutuhkan encoder untuk mengubah input dari user ke representasi datayang dikenal oleh sistem komputer.

3. Setiap karakter pada sistem komputer modern direpresentasikan denganpanjang 8bit yang disebut byte (alasannya karena sistem komputermenggunakan Sistem Pengkodean ASCII 8bit). Walapun sebenarnyaASCII menggunakan pengkodean karakter 7 bit, namun komputer tetapmenyimpan dalam format pengelompokan 8 bit. Sehingga, kesimpulannyasistem komputer modern menggunakan sistem pengkodean ASCII 8bit.

4. Bilangan yang dikenal dalam sistem komputer adalah Heksal(Heksadesimal) yang merupakan sistem bilangan dengan basis 16;Bilangan Oktal (oktadesimal) yang merupakan sistem bilangan denganbasis 8, dan Bilangan Biner (Binary digiT).

5. Bilangan yang digunakan user (manusia) adalah berbasis 10 (DECimal).

Page 54: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

53 CPUPAGE 10

4 CPU (Central Processing Unit)

Overview

Unit yang bertanggung jawab untuk urusan pemrosesan dan pengolahan datadalam sistem komputer adalah Central Processing Unit (CPU). Kebanyakanorang awam salah mengartikan istilah CPU ini sebagai semua komponen-komponen mikroleketronika dalam satu unit komputer di luar monitorkomputer, keyboard, dan mouse; yakni isi dalam sebuah casing komputer.Padahal isi dalam casing komputer faktanya tidak hanya terdiri dari CPU saja,melainkan ada unit lain yang disebut dengan memory dan hard-disk. Untuk itudalam pembahasan bab ini akan mengulas dan mengekplorasi seluk-beluk danapa yang dimaksud dengan CPU, agar tidak terjadi salah pengertian danpemahaman lagi bahwa CPU bukan sekedar isi dalam casing komputer.

Tujuan

1. Mahasiswa mengenal CPU dan klasifikasi unit di dalamnya.2. Mahasiswa mengenal peran CPU dalam sistem komputer.3. Mahasiswa memahami register dan cara kerjanya dalam sistem komputer.4. Mahasiswa memahami ALU dan cara kerjanya dalam sistem komputer.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

53 CPUPAGE 10

4 CPU (Central Processing Unit)

Overview

Unit yang bertanggung jawab untuk urusan pemrosesan dan pengolahan datadalam sistem komputer adalah Central Processing Unit (CPU). Kebanyakanorang awam salah mengartikan istilah CPU ini sebagai semua komponen-komponen mikroleketronika dalam satu unit komputer di luar monitorkomputer, keyboard, dan mouse; yakni isi dalam sebuah casing komputer.Padahal isi dalam casing komputer faktanya tidak hanya terdiri dari CPU saja,melainkan ada unit lain yang disebut dengan memory dan hard-disk. Untuk itudalam pembahasan bab ini akan mengulas dan mengekplorasi seluk-beluk danapa yang dimaksud dengan CPU, agar tidak terjadi salah pengertian danpemahaman lagi bahwa CPU bukan sekedar isi dalam casing komputer.

Tujuan

1. Mahasiswa mengenal CPU dan klasifikasi unit di dalamnya.2. Mahasiswa mengenal peran CPU dalam sistem komputer.3. Mahasiswa memahami register dan cara kerjanya dalam sistem komputer.4. Mahasiswa memahami ALU dan cara kerjanya dalam sistem komputer.

Page 55: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

54 CPUPAGE 10

Sebuah sistem computer pada dasarnya turunan (varian) dari salah satucontoh sebuah system. Seperti diketahui bersama, bahwa sebuah sistemterdiri dari tiga elemen (unit) utama yang saling berinteraksi untuk mencapaitujuan/hasil tertentu, yakni: masukan (input), pemroses (processor)dankeluaran (output).

Gambar 4.1 Sistem sederhana

Begitu halnya dengan sebuah sistem komputer terdiri dari alat masukan, alatpemroses, dan alat keluaran. Alat pemroses dari sistem komiter terdiri daridua elemen (unit), yaitu Central Processing Unit (CPU) dan main-memory.Dengan demikian istilah CPU yang identik dengan isi dalam casing komputeradalah salah besar.Sebuah Central Processing Unit (CPU) sistem komputer terdiri dari: ControlUnit (CU), Arithmetic and Logic Unit (ALU), dan register.

Gambar 4.2 CPU

Page 56: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

55 CPUPAGE 10

Untuk menjelaskan bagaimana mekanisme kerja CPU, maka perlu dibahasterlebih dahulu perihal jenis-jenis simpanan (memori) yang dikenal dandigunakan dalam sistem komputer.Dalam sistem komputer klasifikasi memori yang dikenal adalah:

Register Main-memory: digunakan menampung data dan/atau instruksi yang akan

diproses dan hasil pengolahan. External-memory, terbagi ada dua bagian berdasar letaknya terhadap

sistem komputer, yakni:o Secondary-memory: menyimpan data/program secara permanen

dalam rentang waktu lama; lokasinya di luar processing-devicesnamun masih di dalam sistem komputer. Untuk itu disarankan agartidak secara frequently men-diskoneksi-kan external-memory darisistem komputer-nya.Contoh: Hard-disk.

Gambar 4.4 Secondary-memoryo Archival-memory: menyimpan data/program secara permanen dalam

rentang waktu lama; namun lokasinya di luar sistem komputer.Dibuat untuk tujuan mem-back-up (supporting) terhadap kapasitasexternal-memory. Oleh disebabkan sebagai supporting terhadapexternal-memory, disarankan agar tidak memfungsikan archival-memory sebagai Hard-disk, terlebih mengkoneksikannya ke sistemkomputer dalam rentang waktu lama, karena supply listrik yangmengalir terlalu lama kadang kala akan membuat sirkuit padaarchival-memory rusak (cepat aus)5. Contoh: tape-disk, floppy-disk,CD, DVD, USB-disk.

5 Wear, L.L.,"COMPUTERS, An Introduction to Hardware and SoftwareDesign", McGraw-Hill, 1991. p.159

Page 57: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

56 CPUPAGE 10

Gambar 4.5 Archival-memory

Gambar 4.6 Skema sederhana Sistem Komputer modern4.1 Control Unit (CU)

Tugas yang dilakukan oleh Control Unit adalah: Mengatur dan mengendalikan I/O devices. Mengambil instruksi-instruksi dari main-memory. Mengambil data dari main-memory bila dibutuhkan oleh proses. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan arithmatika atau

perbandingan logika; serta mengawasi kerja dari ALU. Menampung (menyimpankan secara sementara) hasil proses ke main-

memory.

Page 58: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

57 CPUPAGE 10

Gambar 4.7 Relasi antar elemen utama dalam CPU4.2 Arithmetic and Logic Unit (ALU)Tugas yang dilakukan oleh ALU dalam sistem komputer adalah melakukansemua perhitungan arithmatika dan keputusan dari operasi logika sesuaidengan instruksi program yang ditetapkan.Empat operasi dasar arithmatika dan sepuluh operasi logika yang dilakukanoleh ALU adalah:a. Tambah (+)b. Kurang ()c. Kali (*)d. Bagi ()e. Lebih besar (>)f. Lebih besar atau sama

dengan ()g. Lebih kecil (<)

h. Lebih kecil atau sama dengan ()i. Sama dengan (=)j. Tidak sama dengan ()k. ANDl. ORm. NOTn.XOR (eXclusive-OR)

Gambar 4.8 Struktur ALU

CU

Registerset

ALU

Functionalunit

ACC

store

load

load andstore

main-memory

operation

Page 59: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

58 CPUPAGE 10

Pada ALU dikenal juga sebuah pencacah berbasis sirkuit mikroelektronikayang disebut dengan adder. Karena ALU melakukan semua operasiarithmatika dengan dasar penjumlahan.Misalkan:A9B4AA*Bmaka:A = 9+9+9+9

= 36Demikian juga, misalkan: 36 9, ini sama saja dengan mengurangkan 36terhadap 9 sebanyak 4 kali; sehingga:36 – 9 = 2727 – 9 = 1818 – 9 = 99 – 9 = 0

Dengan alasan inilah mengapa operasi dasar dari sebuah sistemkomputer, bahkan hanya untuk menampilkan sebuah string (kalimat) ke outputdevices, menggunakan operasi arithmatika. Khusus untuk menampung hasilpengolahan operasi arithmatika dan logika yang dilakukan oleh ALU,digunakan sebuah register yang disebut Accumulator (ACC).Contoh: sebuah bit data, 10101100 akan dijumlahkan dengan bit data lain,

01010001, yang sedang di-store di sebuah register A.Penjelasan: data yang sedang berada di register A adalah 01010001 olehControl Unit akan mengambil bit data 10101100 untuk dijumlahkan oleh ALUsebagai berikut:

Hasilnya: 11111101 akan ditampung di accumulator.

4.3 RegisterJika sebelumnya dikatakan main-memory adalah salah satu simpanan

yang ada dalam processing-devices pada sistem komputer, maka dalam CPUjuga dikenal sebuah unit simpanan yang disebut register.

0101000110101100

11111101

4x

Page 60: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

59 CPUPAGE 10

Register merupakan sebuah unit simpanan dengan kapasitas kecil namunkecepatannya di atas main-memory yang bertugas menampung data/instruksiyang sedang diproses.Klasifikasi register: Berdasarkan instruksi yang sedang diproses:

o Instruction Register (IR): digunakan untuk menampung instruksi yangsedang diproses.

o Program Counter (PC): digunakan untuk menampung alamat main-memory yang berisi data/instruksi yang sedang diproses.

Berdasarkan data yang sedang diproses:o Operand register: digunakan untuk menampung data yang sedang

diproses.o Accumulator: register yang digunakan untuk menampung hasil

pengolahan proses operasi arithmatika dan proses operasi logikayang dilakukan oleh ALU.

4.4 Mekanisme Kerja CPU dan main-memoryUntuk menjelaskan secara sederhana bagaimana relasi kerja antara

CPU dan main-memory, dapat menggunakan contoh sebuah statementsederhana berikut ini:A A + B ;Ini menerangkan, ada empat nilai input diberikan ke dalam CPU untukmendapatkan hasil; dengan prosesnya sebagai berikut:

i. Tiga nilai masukan pertama adalah, isi B lalu operator +, dan isi Aii. Selanjutnya, input-value ke-4 yang dimasukkan ke dalam CPU adalah

operator assignment (‘=’), yang selanjutnya hasil di-store-kan kembalike A.

Saat isi B, operator ‘+’, dan isi A dimasukkan ke register, ditampungterlebih dahulu di main-memory. Setelah register siap untuk digunakan, makadata dan alamat dipisahkan menurut register yang menangani. Disebabkanpengerjaan menggunakan operasi arithmatika, maka penanganan dari ControlUnit diambil alih oleh ALU. Hasil operasi yang dilakukan oleh ALU sebelumditampung ke main-memory, ditampung dulu di accumulator; jika tidak ada lagipengerjaan selanjutnya, maka hasil yang telah ditampung di accumulatordiambil oleh Control Unit untuk di-store-kan ke main-memory untuk selanjutnyaakan ditampilkan ke alat keluaran.

Page 61: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

60 CPUPAGE 10

Dengan demikian, accumulator dibutuhkan jika pengerjaan yang diinstruksikanseperti berikut:A A + B – C + 2*B ;

Agar jalur dari CPU dan main-memory lebih efisien, maka sebuah unitditambahkan untuk media simpanan sementara antara kedua elemen ini, yangdiklasifikasikan berdasar jenis: data atau alamat yang ditampungkan, yakni:

Memory Data Register (MDR) digunakan untuk menampung data atauinstruksi hasil pengiriman dari memori utama ke CPU, ataumenampung data yang akan direkam ke memori utama dari hasilpengolahan oleh CPU.

Memory Address Register (MAR) digunakan untuk menampung alamatdata atau instruksi pada memori utama yang akan diambil atau yangakan diletakkan.Dengan alasan menghindari wasting-time antara kapasitas terbatas

register dan keterbatasan kecepatan main-memory, beberapa CPUmenggunakan cache-memory yang mempunyai kapasitas lebih lebardibandingkan register dengan kecepatan sangat tinggi dibandingkan main-memory agar kerja dari CPU lebih efisien dan mengurangi waktu yangterbuang. Cache-memory disusun berdasarkan kedekatannya dengan prosesor(level-1, level-2, level-3, dan seterusnya) semakin kecil level-nya, semakinkecil kapasitasnya namun kecepatan semakin tinggi dan menunjukkan semakinberperan dalam pemrosesan data/instruksi antara register dan main-memory.

Gambar 4.9 Hirarki memori

register

cache

main-memory

External-memory

Archival-memory

kecepatan semakin tinggi

kapasitas semakin kecilwaktu eksekusisemakin besar

Page 62: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

61 CPUPAGE 10

Rangkuman

1. Processing-units sistem komputer modern terdiri dari CPU (CentralProcessing Unit) dan main-memory.

2. CPU merupakan tempat pemroses instruksi-instruksi program.3. CPU terdiri dari: unit kendali (Control Unit), register, dan Arithmetic and

Logic Unit, ALU, (unit aritmatika dan logika).4. CPU mempunyai beberapa alat penyimpan yang berukuran kecil yang

disebut dengan register.5. Memori yang dipergunakan di dalam sistem komputer, yaitu:

a. register: IR, PC, dan General-purpose registerb. main-memory, contoh: RAM dan ROMc. external-memory, terbagi dua:

i. secondary-memory (secondary-storage), contoh: Hard-diskii. Archival-memory, contoh: floppy-disk, CD/DVD, USB-disk

6. Register digunakan untuk menampung data dan/atau instruksi yang sedangdiproses.

7. Main-memory dipergunakan untuk menampung instruksi dan/atau datayang akan diproses dan hasil pengolahan.

8. External-memory dipergunakan untuk menyimpan program dan/atau datasecara permanen untuk jangka waktu lama.

9. Instruction Register (IR) digunakan untuk menampung instruksi yangsedang diproses.

10. Program Counter (PC) adalah register yang digunakan untuk menampungalamat lokasi di memori utama (main-memory) yang berisi data atauinstruksi yang sedang diproses.

11. General-purpose register adalah register yang mempunyai kegunaan umumyang berhubungan dengan data yang sedang diproses.

12. Register yang digunakan untuk menampung data yang sedang diprosesadalah operand register; sedangkan register yang digunakan untukmenampung hasil dari operasi arithmatika dan operasi logika yangdilakukan oleh ALU adalah accumulator.

13. Cache-memory dibuat dengan tujuan agar kerja dari CPU lebih efisien danmengurangi waktu yang terbuang.

14.

Page 63: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

62 Teknologi MemoriPAGE 10

5 Instruksi dalam CPU

Overview

Untuk menginstruksikan kepada hardware sistem komputer agar mengerjakansesuatu, maka user harus menggunakan bahasa yang digunakan oleh sistemkomputer tersebut. Sejumlah kata yang digunakan dalam bahasa mesindisebut instructions, sedangkan vocabulary-nya disebut instruction set. Bentukinstructions dan instruction set yang dijalankan pada sistem komputer ditulisdalam pemahaman user, namun dapat dibaca oleh mesin.

Tujuan

1. Mahasiswa mengenal instruksi pada CPU2. Mahasiswa memahami instruksi yang melibatkan register

Politeknik Telkom Sistem Komputer

62 Teknologi MemoriPAGE 10

5 Instruksi dalam CPU

Overview

Untuk menginstruksikan kepada hardware sistem komputer agar mengerjakansesuatu, maka user harus menggunakan bahasa yang digunakan oleh sistemkomputer tersebut. Sejumlah kata yang digunakan dalam bahasa mesindisebut instructions, sedangkan vocabulary-nya disebut instruction set. Bentukinstructions dan instruction set yang dijalankan pada sistem komputer ditulisdalam pemahaman user, namun dapat dibaca oleh mesin.

Tujuan

1. Mahasiswa mengenal instruksi pada CPU2. Mahasiswa memahami instruksi yang melibatkan register

Page 64: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

63 Teknologi MemoriPAGE 10

Setiap operasi Central Processing Unit (CPU) ditentukan olehinstruksi-instruksi yang dieksekusinya. Instruksi-instruksi ini dikenal sebagaimachine-instruction (instruksi mesin) atau computer instruction (instruksicomputer). CPU dapat melakukan bermacam-macam fungsi dan fungsi inidirefleksikan dalam berbagai instruksi CPU. Kumpulan fungsi yang dapatdieksekusi CPU ini disebut set instruksi (CPU Instruction Set).

Agar dapat dieksekusi, setiap instruksi harus berisi informasi yangdiperlukan oleh CPU, skema berikut menggambarkan langkah-langkah yangterjadi dalam eksekusi instruksi dan bentuk elemen-elemen instruksi mesin :

Gambar 5.1 Step-by-step eksekusi instruksi mesin

Ingat setiap tindakan/operasi pengambilan data dan/atau instruksi darimain-memory disebut load, sedangkan meletakkan ke main-memory disebut store.

Gambar 5.2 Siklus sederhana instruksi mesin

Page 65: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

64 Teknologi MemoriPAGE 10

Gambar 5.3 Alur proses spesifik data/instruksi dalam processing-unit sistemkomputer modern

Dengan demikian, proses yang berlangsung dalam sebuah sistemkomputer pada pokoknya berfokus pada relasi CPU dan main-memory,sehingga dikenal sebuah istilah yang disebut instruction-cycle. Instruction cycleadalah periode yang dibutuhkan oleh sebuah komputer untuk membaca danmemproses instruksi dari memori, atau rentetan aksi pada CPU yangdilakukan untuk mengeksekusi setiap bahasa mesin yang terdapat dalamprogram. Setiap CPU memiliki cycle yang berbeda sesuai dengan set instruksiyang dimilikinya. Instruction Cycle dibagi menjadi dua cycle yaitu Fetch Cycle danExecute Cycle. Fetch Cycle mencakup langkah membaca instruksi dan/atau data dari

memori utama. Execute Cycle mencakup eksekusi instruksi yang ada dan menyimpan

hasil instruksi.

Page 66: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

65 Teknologi MemoriPAGE 10

Gambar 5.4 Instruction Cycle

5.1 Elemen-elemen Instruksi Mesin

Ada empat elemen utama dalam instruksi mesin, yaitu:a) Operator (operation code): menspesifikasikan operasi yang akan

dilakukan dimana operasi tersebut dispesifikasikan oleh kode biner yangdikenal sebagai op-code.

b) Operand masukan (source operand reference): menpesifikasikan operandsumber; dengan kata lain operand sebagai input bagi operasi.

c) Operand keluaran (result operand reference): menspesifikasikan hasil darioperasi operand.

d) Operasi data selanjutnya (next instruction reference): elemen inimemberitahukan CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambilsetelah menyelesaikan eksekusi suatu instruksi.

Contoh: - perhatikan statement berikut ini:A A + B ;maka: Operation code: + Source operand reference: A , B Result operand reference: A

Jika dilanjutkan kembali statement sebagai berikut:A C A ;Maka: Next instruction reference:

Politeknik Telkom Sistem Komputer

65 Teknologi MemoriPAGE 10

Gambar 5.4 Instruction Cycle

5.1 Elemen-elemen Instruksi Mesin

Ada empat elemen utama dalam instruksi mesin, yaitu:a) Operator (operation code): menspesifikasikan operasi yang akan

dilakukan dimana operasi tersebut dispesifikasikan oleh kode biner yangdikenal sebagai op-code.

b) Operand masukan (source operand reference): menpesifikasikan operandsumber; dengan kata lain operand sebagai input bagi operasi.

c) Operand keluaran (result operand reference): menspesifikasikan hasil darioperasi operand.

d) Operasi data selanjutnya (next instruction reference): elemen inimemberitahukan CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambilsetelah menyelesaikan eksekusi suatu instruksi.

Contoh: - perhatikan statement berikut ini:A A + B ;maka: Operation code: + Source operand reference: A , B Result operand reference: A

Jika dilanjutkan kembali statement sebagai berikut:A C A ;Maka: Next instruction reference:

Page 67: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

66 Teknologi MemoriPAGE 10

Contoh berikutnya, ditampilkan sebuah listing program dalam BahasaPemrograman BASIC:LET A=2 ; operand masukan-1=A berisi 2LET B=3 ; operand masukan-2=B berisi 3LET C=A+B ; operator adalah + dan hasilnya disimpan di operand C,

; maka C sebagai operand keluaranPRINT A ; operasi data selanjutnyaPRINT B ; operasi data selanjutnyaPRINT C ; operasi data selanjutnya

5.2 Mnemonic InstructionSangatlah sulit bagi seorang pemrogram atau user untuk memahamirepresentasi biner instruksi-instruksi mesin; karena pada dasarnya instruksimesin direpresentasikan dalam bentuk bit (binary-digit).Oleh karena itu, diperlukan penggunaan representasi simbolik (symbolicrepresentation) instruksi mesin dengan singkatan-singkatan kode akronim yangdisebut mnemonic instruction, seperti: ADD : add (tambahkan) SUB : substract (kurangkan) MUL : multiply (kalikan) DIV : divide (bagikan) LOAD : load ambil data dari main-memory STOR : store tampungkan data ke main-memory MOV : move copy-kan sebuah nilai ke sebuah lokasi hasil atau

lokasi temporer sebelum operasi dilakukan.

Contoh: ADD R1,R2 ; berarti tambahkan nilai yang terdapat pada isiregister R2 ke isi register R1, dan simpankandi lokasi register R1.

Agar dapat dieksekusi, setiap program yang ditulis dalam bahasapemrograman tingkat tinggi harus diterjemahkan ke dalam bahasa mesin.Dengan demikian set instruksi bahasa mesin harus dapat mengekspresikansetiap instruksi bahasa pemrograman tingkat tinggi. Dalam hal ini, jenis-jenisinstruksi dapat digolongkan menjadi: Pengolahan Data (data processing) instruksi-instruksi arithmatika dan

logika. Penyimpanan Data (data storage) instruksi-instruksi memori. Perpindahan Data (data movement) instruksi-instruksi I/O.

Page 68: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

67 Teknologi MemoriPAGE 10

Kontrol atau kendali (controlling) instruksi-instruksi pemeriksaan danpencabangan.

5.3 Pengalamatan OperandDalam mnemonic instruction dikenal tiga cara dalam pengalamatan operand,yaitu: instruksi 3 alamat (3 operand), 2 alamat (2 operand), dan instruksi 1alamat (1 operand).

Untuk lebih jelasnya, perhatikan kasus berikut ini:Sebuah statement arithmatika dituliskan sebagai berikut:Y (AB) (C+DE) ;maka:

Instruksi 3 alamat (dengan 3 operand)Instruksi Operand Keterangan

SUB Y,A,B Y A – BMUL D,D,E D D EADD C,C,D C C + DDIV Y,Y,T Y Y C

Instruksi 2 alamat (dengan 2 operand)Instruksi Operand KeteranganMOV Y,A Y ASUB Y,B Y Y – BMUL D,E D D EADD C,D C C + DDIV Y,C Y Y C

Instruksi 1 alamat (dengan 1 operand)Instruksi Operand KeteranganLOAD D AC DMUL E AC AC EADD C AC AC + C

STOR Y Y CLOAD A AC ASUB B AC AC – BDIV Y AC AC Y

STOR Y Y ACAC : Accumulator

Page 69: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

68 Teknologi MemoriPAGE 10

5.4 Tahapan Pemrosesan InstruksiPemrosesan instruksi yang dilakukan oleh CPU mencakup 2 tahap,

yaitu: Instruction Fetch, dan Instruction Execute. Instruction Fetch tahap pertama dari pemrosesan suatu

instruksi oleh CPU, dimana proses CPU mengambil ataumembawa atau menjemput instruksi dari main-memory keCPU.

Instruction Execute tahap ke-2 dari pemrosesan instruksi olehCPU, dimana terjadi proses dari CPU untuk mengerjakaninstruksi yang sudah dijemput (fetch) dari main-memory dansudah berada di Instruction Register, dan menyimpankankembali ke main-memory setelah selesai dieksekusi.Berikut akan diulas algoritma dua tahap pemrosesan instruksi

tersebut:Algoritma Instruction Fetch:

i. Alamat dari instruksi yang ada di PC (Program Counter) diletakkan diMAR. Selanjutnya MAR dihubungkan ke main-memory dengan AddressBus, sehingga alamat dari instruksi tersebut dikirimkan ke main-memorylewat Address Bus.

ii. Sementara itu Control Unit di CPU mengirimkan sinyal requestmembaca instruksi lewat bus untuk instruksi di alamat yang dikirimkanlewat Address Bus.

iii. Setelah mengirimkan sinyal request tersebut, CPU menunggu sampaimenerima sinyal jawaban dari main-memory yang dikirimkan balik lewatControl Bus bahwa pengiriman instruksi telah dilakukan dan telah ada diMDR lewat Data Bus.

iv. Instruksi yang telah berada di MDR dipindahkan oleh CPU ke IR.v. Alamat instruksi sebelumnya di PC (Program Counter) ditambah satu,

yang merupakan alamat dari instruksi berikutnya di main-memory.Apakah yang dimaksud dengan Data Bus, Address Bus, dan Control Bus,

dapat dijelaskan sebagai berikut:Data Bus bus yang digunakan untuk jalur transportasi data daninstruksi.Address Bus bus yang digunakan untuk jalur transportasi alamat dimain-memory untuk data dan/atau instruksi yang akan diambil (loaded)atau akan direkamkan (stored).

Page 70: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

69 Teknologi MemoriPAGE 10

Control Bus bus yang digunakan untuk mengirimkan sinyal sebagaipemberitahuan akan dikirimkan suatu informasi atau telah diterimanyainformasi yang dikirimkan dari satu devices ke devices yang lain.

Algoritma Instruction Execute: Bila operasi yang dilakukan membutuhkan data, maka data tersebut harus

dijemput dari main-memory sebagai berikut:i. Alamat dari main-memory tempat data tersebut berada, yang

ditunjukkan oleh operand alamat diletakkan di MAR dan dikirimkan kemain-memory melalui Address Bus.

ii. Control Unit mengirimkan sinyal request membaca isi dari alamatmemori tersebut ke main-memory melalui Control Bus.

iii. CU (Control Unit) menunggu sinyal balik jawaban dari main-memorybahwa data yang di-request sudah dikirimkan dan sebagai hasilnya main-memory mengirimkan data tersebut ke MDR melalui Data Bus.

iv. Data yang sudah berada di MDR dikirim oleh Control Unit ke OperandRegister.

Data yang sudah ada di operand register tersebut, siap untuk diolah olehALU. Bila hasil pengolahan data akan direkam kembali ke main-memory,maka dapat diuraikan sebagai berikut:i. Alamat dari main-memory, dimana data ditampung, akan direkamkan

yang ditunjukkan oleh operand alamat diletakkan di MAR, dandikirimkan ke main-memory melalui Address Bus.

ii. Data hasil pengolahan yang berada di Accumulator dipindahkan keMDR.

iii. CU (Control Unit) mengirimkan sinyal request tulis ke alamat memoritersebut, ke main-memory melalui Control Bus.

iv. CU (Control Unit) menunggu sinyal balik jawaban dari main-memorymelalui Control Bus, bahwa perekaman data sudah dilakukan.

Page 71: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

70 Teknologi MemoriPAGE 10

Rangkuman

1. Instruction cycle adalah periode yang dibutuhkan oleh sebuah komputeruntuk membaca dan memproses instruksi dari memori atau rentetan aksipada CPU yang dilakukan untuk mengeksekusi setiap bahasa mesin yangterdapat dalam program.

2. Satu siklus instruksi terdiri dari data/instruki diambil dari main-memory,lalu diletakkan di CPU; hasil pemrosesan direkamkan kembali ke main-memory.

3. Instruction Cycle dibagi menjadi dua cycle yaitu Fetch Cycle dan ExecuteCycle.

4. Elemen-elemen instruksi mesin adalah: Operation Code, Source OperandReference, Result Operand Reference, Next Instruction Reference.

5. Instruction set adalah sekumpulan instruksi yang dapat dieksekusi olehprosesor.

6. Set instruksi yang ada pada prosesor adalah instruksi arithmatika danlogika, instruksi data, dan instruksi kontrol.

7. Mnemonic instruction adalah sejumlah instruksi dalam kode pendek yangmerepresentasikan isi perintah kepada CPU untuk melakukan eksekusi.

8. Pemrosesan instruksi yang dilakukan oleh CPU mencakup 2 tahap, yaitu:Instruction Fetch, dan Instruction Execute.

Page 72: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

71 Teknologi MemoriPAGE 10

6 Sejarah CPU

Overview

CPU merupakan pusat pemrosesan pada komputer. Pemrosesanutama berada pada prosesor. Semua aktifitas pada komputer dikendalikanoleh prosesor ini. Karena prosesor merupakan komponen paling mendasarpada CPU, maka perkembangan CPU sangat ditentukan oleh perkembanganprosesor.

Melalui bab ini akan dibahas bagaimana perjalanan sejarah CPUkhususnya di bidang teknologi perkembangan prosesor dari masa ke masa.

Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui sejarah perkembangan CPU.2. Mahasiswa dapat menyebutkan sejarah prosesor.3. Mahasiswa mengenal prosesor-prosesor modern yang mutakhir.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

71 Teknologi MemoriPAGE 10

6 Sejarah CPU

Overview

CPU merupakan pusat pemrosesan pada komputer. Pemrosesanutama berada pada prosesor. Semua aktifitas pada komputer dikendalikanoleh prosesor ini. Karena prosesor merupakan komponen paling mendasarpada CPU, maka perkembangan CPU sangat ditentukan oleh perkembanganprosesor.

Melalui bab ini akan dibahas bagaimana perjalanan sejarah CPUkhususnya di bidang teknologi perkembangan prosesor dari masa ke masa.

Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui sejarah perkembangan CPU.2. Mahasiswa dapat menyebutkan sejarah prosesor.3. Mahasiswa mengenal prosesor-prosesor modern yang mutakhir.

Page 73: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

72 Teknologi MemoriPAGE 10

6.1 Sejarah Central Processing Unit (CPU)Sejarah CPU dimulai pada tahun 1969, ketika sebuah perusahaan

kalkulator Jepang yaitu Busicom mengajukan permintaan kepada Intel untukmembuat rangkaian kalkulator. Dengan menggunakan teknologi ICkonvensional, proyek tersebut membutuhkan 12 desain chip yang berbeda.Seorang engineer dari Intel Mercian E. (Ted) Hoff memiliki ide untukmembuat desain yang lebih ringkas dibandingkan dengan desain yangsebelumnya. Ia memaparkan idenya untuk membuat satu alat yang dapatmelayani kebutuhan kalkulator-kalkulator tersebut. Hoff membuat IC yangterdiri dari 2.300 transistor dengan menggunakan aturan desain 10-micron, 4bit register, dan 4 bit data bus. IC ini menggunakan 12-bit multiplexedaddressing system. Alat tersebut dapat menyimpan 640 bytes memori untukmenyimpan hasil perhitungan.

Setelah direalisasikan ternyata alat tersebut berhasil bekerja. Alattersebut menjadi mikroprosesor multi guna pertama, dimana Intel mulaimemasarkannya dengan nama Chip 4004 pada tahun 1971. Chip yangdipasarkan oleh Intel tersebut sukses di pasar. Pada perkembanganselanjutnya pada tahun 1974 Intel mengembangkan versi 4004 menjadi versi8080. Perkembangan prosesor ini terbagi kedalam beberapa generasi dibawahini.

PC didesain berdasar generasi-generasi CPU yang berbeda. Intelbukan satu-satunya perusahaan yang membuat CPU, meskipun yang menjadipelopor diantara yang lain. Pada tiap generasi yang mendominasi adalah chip-chip Intel, tetapi pada generasi kelima terdapat beberapa pilihan selain chipIntel.6.1.1 Generasi 1 (Processor 8088 dan 8086)

Processor 8086 (1978) merupakan CPU 16 bit pertama Intel yangmenggunakan bus sistem 16 bit. Tetapi perangkat keras 16 bit sepertimotherboard saat itu terlalu mahal, dimana komputer mikro 8 bit merupakanstandart. Pada 1979 Intel merancang ulang CPU sehingga sesuai denganperangkat keras 8 bit yang ada. PC pertama (1981) mempunyai CPU 8088 ini.8088 merupakan CPU 16 bit, tetapi hanya secara internal. Lebar bus dataeksternal hanya 8 bit yang memberi kompatibelan dengan perangkat kerasyang ada.

Sesungguhnya 8088 merupakan CPU 16/8 bit. Secara logika prosesorini dapat diberi nama 8086SX. 8086 merupakan CPU pertama yang benar-benar 16 bit di keluarga ini.

Page 74: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

73 Teknologi MemoriPAGE 10

Gambar 6.1 8086 dan 8088

6.1.2 Generasi 2 Processor 80286286 (1982) juga merupakan prosessor 16 bit. Prosessor ini

mempunyai kemajuan yang relatif besar dibanding chip-chip generasi pertama.Frekuensi clock ditingkatkan, tetapi perbaikan yang utama ialah optimasipenanganan perintah. 286 menghasilkan kerja lebih banyak tiap tik clockdaripada 8088/8086. Pada kecepatan awal (6 MHz) berunjuk kerja empat kalilebih baik dari 8086 pada 4.77 MHz. Belakangan diperkenalkan dengankecepatan clock 8,10,dan 12 MHz yang digunakan pada IBM PC-AT (1984).Pembaharuan yang lain ialah kemampuan untuk bekerja pada protectedmode/mode perlindungan – mode kerja baru dengan “24 bit virtual addressmode”/mode pengalamatan virtual 24 bit, yang menegaskan arah perpindahandari DOS ke Windows dan multitasking. Tetapi anda tidak dapat berganti dariprotected kembali ke real mode / mode riil tanpa mere-boot PC, dan sistemoperasi yang menggunakan hal ini hanyalah OS/2 saat itu.

Gambar 6.2 Intel 80286

Page 75: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

74 Teknologi MemoriPAGE 10

6.1.3 Generasi 3 Processor 80386 DX386 diluncurkan 17 Oktober 1985. 80386 merupakan CPU 32 bit

pertama. Dari titik pandang PC DOS tradisional, bukan sebuah revolusi. 286yang bagus bekerja secepat 386SX pertama-walaupun menerapkan mode 32bit. Prosessor ini dapat mengalamati memori hingga 4 GB dan mempunyaicara pengalamatan yang lebih baik daripada 286. 386 bekerja pada kecepatanclock 16,20, dan 33 MHz. Belakangan Cyrix dan AMD membuatclones/tiruan-tiruan yang bekerja pada 40 MHz. 386 mengenalkan mode kerjabaru disamping mode real dan protected pada 286. Mode baru itu disebutvirtual 8086 yang terbuka untuk multitasking karena CPU dapat membuatbeberapa 8086 virtual di tiap lokasi memorinya sendiri-sendiri. 80386merupakan CPU pertama berunjuk kerja baik dengan Windows versi- versiawal.

Gambar 6.3 Intel 80386DX-33

Processor 80386SXChip ini merupakan chip yang tidak lengkap yang sangat terkenal dari

386DX. Prosessor ini hanya mempunyai bus data eksternal 16 bit berbedadengan DX yang 32 bit. Juga, SX hanya mempunyai jalur alamat 24. Olehkarena itu, prosessor ini hanya dapat mengalamati maksimum RAM 16 MB.Prosessor ini bukan 386 yang sesungguhnya, tetapi motherboard yang lebihmurah membuatnya sangat terkenal.

Gambar 6.4 Intel 80386SX

Politeknik Telkom Sistem Komputer

74 Teknologi MemoriPAGE 10

6.1.3 Generasi 3 Processor 80386 DX386 diluncurkan 17 Oktober 1985. 80386 merupakan CPU 32 bit

pertama. Dari titik pandang PC DOS tradisional, bukan sebuah revolusi. 286yang bagus bekerja secepat 386SX pertama-walaupun menerapkan mode 32bit. Prosessor ini dapat mengalamati memori hingga 4 GB dan mempunyaicara pengalamatan yang lebih baik daripada 286. 386 bekerja pada kecepatanclock 16,20, dan 33 MHz. Belakangan Cyrix dan AMD membuatclones/tiruan-tiruan yang bekerja pada 40 MHz. 386 mengenalkan mode kerjabaru disamping mode real dan protected pada 286. Mode baru itu disebutvirtual 8086 yang terbuka untuk multitasking karena CPU dapat membuatbeberapa 8086 virtual di tiap lokasi memorinya sendiri-sendiri. 80386merupakan CPU pertama berunjuk kerja baik dengan Windows versi- versiawal.

Gambar 6.3 Intel 80386DX-33

Processor 80386SXChip ini merupakan chip yang tidak lengkap yang sangat terkenal dari

386DX. Prosessor ini hanya mempunyai bus data eksternal 16 bit berbedadengan DX yang 32 bit. Juga, SX hanya mempunyai jalur alamat 24. Olehkarena itu, prosessor ini hanya dapat mengalamati maksimum RAM 16 MB.Prosessor ini bukan 386 yang sesungguhnya, tetapi motherboard yang lebihmurah membuatnya sangat terkenal.

Gambar 6.4 Intel 80386SX

Page 76: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

75 Teknologi MemoriPAGE 10

6.1.4 Generasi 4 Processor 80486 DX80486 dikeluarkan 10 April 1989 dan bekerja dua kali lebih cepat

dari pendahulunya. Hal ini dapat terjadi karena penanganan perintah-perintahx86 yang lebih cepat, lebih-lebih pada mode RISC. Pada saat yang samakecepatan bus dinaikkan, tetapi 386DX dan 486DX merupakan chip 32 bit.Sesuatu yang baru dalam 486 ialah menjadikan satu mathcoprocessor/prosesor pembantu matematis.

Sebelumnya, math co-processor yang harus dipasang merupakanchip 387 yang terpisah, 486 juga mempunyai cache L1 8 KB.

Gambar 6.5 486-DXProcessor 80486 SX

Prosessor ini merupakan chip baru yang tidak lengkap. Math co-processor dihilangkan dibandingkan 486DX.

Gambar 6.6 486-SX

Processor Cyrix 486SLCCyrix dan Texas Instruments telah membuat serangkaian chip

486SLC. Chip-chip tersebut menggunakan kumpulan perintah yang samaseperti 486DX, dan bekerja secara internal 32 bit seperti DX. Tetapi secaraeksternal bekerja hanya pada 16 bit (seperti 386SX). Oleh karena itu, chip-

Page 77: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

76 Teknologi MemoriPAGE 10

chip tersebut hanya menangani RAM 16 MB. Lagipula, hanya mempunyaicache internal 1 KB dan tidak ada mathematical co-processor. Sesungguhnyachip-chip tersebut hanya merupakan perbaikan 286/386SX. Chip-chiptersebut bukan merupakan chip-chip clone. Chip-chip tersebut mempunyaiperbedaan yang mendasar dalam arsitekturnya jika dibandingkan dengan chipIntel.

Gambar 6.7 486-SLC

Processor IBM 486SLC2IBM mempunyai chip 486 buatan sendiri. Serangkaian chip tersebut

diberi nama SLC2 dan SLC3. Yang terakhir dikenal sebagai Blue Lightning.Chip-chip ini dapat dibandingkan dengan 486SX Intel, karena tidakmempunyai mathematical coprocessor yang menjadi satu. Tetapi mempunyaicache internal 16 KB (bandingkan dengan Intel yang mempunyai 8 KB). Yangmengurangi unjuk kerjanya ialah antarmuka bus dari chip 386. SLC2 bekerjapada 25/50 MHz secara eksternal dan internal, sedangkan chip SLC3 bekerjapada 25/75 dan 33/100 MHz. IBM membuat chip-chip ini untuk PC merekasendiri dengan fasilitas mereka sendiri, melesensi logiknya dari Intel.

Gambar 6.8 486-SLC2

Page 78: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

77 Teknologi MemoriPAGE 10

Perkembangan 486 SelanjutnyaDX4; Prosessor-prosessor DX4 Intel mewakili sebuah peningkatan 80486.Kecepatannya tiga kali lipat dari 25 ke 75 MHz dan dari 33 ke 100 MHz. ChipDX4 lainnya dipercepat hingga dari 25 ke 83 MHz. DX4 mempunyai cacheinternal 16 KB dan bekerja pada 3.3 volt. DX dan DX2 hanya mempunyaicache 8 KB dan memerlukan 5 volt dengan masalah panas6.1.5 Generasi 5 Pentium Classic (P54C)

Chip ini dikembangkan oleh Intel dan dikeluarkan pada 22 Maret1993. Prosessor Pentium merupakan super scalar, yang berarti prosessor inidapat menjalankan lebih dari satu perintah tiap tik clock. Prosessor inimenangani dua perintah tiap tik, sebanding dengan dua buah 486 dalam satuchip. Terdapat perubahan yang besar dalam bus sistem : lebarnya lipat duamenjadi 64 bit dan kecepatannya meningkat menjadi 60 atau 66 MHz. Sejakitu, Intel memproduksi dua macam Pentium yang bekerja pada sistem bus 60MHz (P90, P120, P150, dan P180) dan sisanya, bekerja pada 66 MHz(P100,P133,P166, dan P200).

Gambar 6.9 pentium 200Cyrix 6×86Chip dari perusahaan Cyrix yang diperkenalkan 5 Februari 1996 inimerupakan tiruan Pentium yang murah. Chip ini kompatibel dengan Pentium,karena cocok dengan Socket 7. Cyrix memasarkan CPU-CPUnya denganmembandingkan pada frekuensi clock Intel. Cyrix 6×86 dikenal dengan unjukkerja yang buruk pada floating pointnya. Cyrix mempunyai masalah saatmenjalankan NT 4.0.

Page 79: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

78 Teknologi MemoriPAGE 10

Gambar 6.10 cyrix 6x86 150

AMD (Advanced Micro Devices)

Pentium-pentium AMD seperti chip-chip yang ditawarkan oleh Intelbersaing dengan ketat. AMD menggunakan teknologi- teknologi merekasendiri. Oleh karena itu, prosesornya bukan merupakan clone-clone. AMDmempunyai seri sebagai berikut : - K5, dapat disamakan dengan Pentium-pentium Classic (dengan cache L1 16 KB dan tanpa MMX).- K6, K6-2, dan K6-3 bersaing dengan Pentium MMX dan Pentium II.- K7 Athlon, Agustus 1999, tidak kompatibel dengan Socket 7.

Gambar 6.11 athlon x2

AMD K5

K5 merupakan tiruan Pentium. K5 lama sebagai contoh dijual sebagaiPR133 (Perform Rating). Maksudnya, bahwa chip tersebut akan berunjukkerja seperti sebuah Pentium P133. Tetapi, hanya berjalan 100 MHz secarainternal. Chip tersebut masih harus dipasang pada motherboard sepertisebuah P133. K5 AMD juga ada yang PR166. Chip ini dimaksudkan untukbersaing dengan P166 Intel. Bekerja hanya pada 116.6 MHz (1.75 x 66 MHz)secara internal. Hal ini dikarenakan cache yang dioptimasi dan perkembangan-

Page 80: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

79 Teknologi MemoriPAGE 10

perkembangan baru lainnya. Hanya ada fitur yang tidak sesuai dengan P166yaitu dalam kerja floating-point. PR133 dan PR166 berharga jauh lebih murahdari jenis Pentium yang sebanding, dan prosessor ini sangat terkenal padamesin-mesin dengan harga yang murah.

Gambar 6.12 AMD K5

Pentium MMX (P55C)

Pentium-pentium P55C diperkenalkan 8 Januari 1997. MMXmerupakan kumpulan perintah baru ( 57 integer baru, 4 jenis data baru dan 8register 64 bit), yang menambah kemampuan CPU tersebut. Perintah-perintah MMX dirancang untuk program-program multimedia. Pemrogramdapat menggunakan perintahperintah ini dalam program-programnya. Hal iniakan memberikan perbaikan dalam menjalankan program.

Gambar 6.13 P233MMX

Page 81: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

80 Teknologi MemoriPAGE 10

IDT WinchipIDT merupakan perusahaan yang lebih kecil yang menghasilkan CPU

seperti Pentium MMX dengan harga murah. WinChip C6 pertama IDTdiperkenalkan pada Mei 1997.

Gambar 6.14 Idt WinChip

AMD K6K6 AMD diluncurkan 2 April 1997 . Chip ini berunjuk kerja sedikit

lebih baik dari Pentium MMX. Oleh karena itu termasuk dalam keluarga P6.· Dilengkapi dengan 32+32 KB cache L1 dan MMX.· Berisi 8.8 juta transistor.

K6 seperti halnya K5 kompatibel dengan Pentium. Maka, dapatdiletakkan di Socket 7, pada motherboard Pentium umumnya, dan ini segeramembuat K6 menjadi sangat terkenal.

Gambar 6.15 AMD K6

Cyrix 6×86MX (MII)Cyrix juga mempunyai chip dengan unjuk kerja tinggi, berada

diantara generasi ke- 5 dan ke-6. Jenis pertama didudukkan melawan chipPentium MMX dari Intel. Jenis berikutnya dapat dibandingkan dengan K6.Prosessor kelompok P6 yang powerful dari Cyrix diumumkan sebagai “M2”.Diperkenalkan pada 30 Mei 1997 namanya menjadi 6×86MX. Kemudiandiberi nama MII. Chip 6×86MX ini kompatibel dengan Pnetium MMX dandipasangkan pada motherboard Socket 7 biasa, 6×86MX mempunyai 64 KB

Page 82: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

81 Teknologi MemoriPAGE 10

cache L1 internal. Cyrix juga memanfaatkan teknologi yang tidak ditemukan didalam Pentium MMX.

6X86MX secara khusus dibandingkan dengan CPU generasi ke-6lainnya (Pentium II dan Pro dan K6) karena tidak bekerja berdasar kernelRISC. 6X86MX menjalankan perintah CISC asli seperti Pentium MMX.

6X86MX mempunyai – seperti semua prosessor dary Cyrix –masalah yang berhubungan dengan unit FPU. Tetapi, jika hanya digunakanuntuk aplikasi standart, hal ini bukan masalah. Masalah akan muncul jikamemainkan game 3D. 6×86MX chip yang cukup powerful. Tetapi chip-chip initidak punya FPU dan MMX yang berunjuk kerja baik. Chip-chip ini tidakmemasukkan teknologi 3DNow!

Gambar 6.16 6x86MXDua jenis 6X86MX dan MII, pada 14 April 1998 versi Cyrix MII

diluncurkan. Chip ini sebenarnya chip yang sama dengan 6×86MX hanyabekerja pada frekuensi clock yang lebih tinggi. Selanjutnya tegangannyadikurangi hingga 2.2 volt.

AMD K6-2Versi “model 8” berikutnya K6 mempunyai nama sandi “Chomper”.

Prosessor ini pada 28 Mei 1998 dipasarkan sebagai K6-2, dan seperti versimodel 7 K6 yang asli, dibuat dengan teknologi 0.25 mikron. Chip-chip inibekerja hanya dengan 2.2 voltage. Chip ini berhasil menjadi saingan Pentium IIIntel.

K6-2 dibuat untuk bus front side (bus sistem) pada kecepatan 100MHz dan motherboard Super 7. AMD membuat perusahaan lain seperti Viadan Alladin, membuat chip set baru untuk motherboard Socket 7 tradisional,setelah Intel tahu 1997 menghentikan platform tersebut.

K6-2 juga diperbaiki dengan unjuk kerja MMX yang dua kali lebihbaik dibandingkan dengan K6 yang awal. K6-2 mempunyai plug-in 3D baru(disebut 3DNow!) untuk unjuk kerja game yang lebih baik. Terdiri dari 21

Page 83: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

82 Teknologi MemoriPAGE 10

perintah baru yang dapat digunakan oleh pengembang perangkat lunak untukmemberikan unjuk kerja 3D yang lebih baik.Dukungan termasuk dalam DirectX 6.0 untuk Windows. DirectX merupakanmultimedia API, untuk Windows. DirectX merupakan beberapa programyang dapat meningkatkan unjuk kerja multimedia di dalam semua programWindows.

Multimedia 3DNow! tidak kompatibel dengan MMX, tetapi K6-2mempunyai MMX sebaik 3DNow!. Cyrix dan IDT juga meluncurkan CPUdengan 3DNow!.

K6-2 memberi unjuk kerja sangat, sangat bagus. Anda dapatmembandingkan prosessor ini dengan Pentium II. K6-2 350 MHz berunjukkerja sangat mirip dengan Pentium II-350, tetapi dijual dengan lebih murah.Dan dapat menghemat lebih banyak sebab motherboard yang lebih murah.

Gambar 6.17 AMD K6-2 3D!

GENERASI 6 Pentium ProPengembangan Pentium Pro dimulai 1991, di Oregon. Diperkenalkan

pada 1 November, 1995 . Pentium Pro merupakan prosessor RISC murni,dioptimasi untuk pemrosesan 32 bit pada Windows NT atau OS/2. Fitur yangbaru ialah bahwa cache L2 yang menjadi satu Chip raksasa, dengan chip empatpersegi panjang dan Socket-8nya. Unit CPU dan cache L2 merupakan unityang terpisah di dalam chip ini.

Gambar 6.18 Pentium Pro

Page 84: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

83 Teknologi MemoriPAGE 10

Pentium IIPentium Pro “Klamath” merupakan nama sandi prosessor puncak

Intel. Prosessor ini mengakhiri seri Pentium Pro yang sebagian terdapatpengurangan dan sebagaian terdapat perbaikan.Diperkenalkan 7 Mei 1997, Pentium II mempunyai fitur- fitur : CPU diletakkan bersama dengan 512 KB L2 di dalam sebuah modul

SECC (Single Edge Contact Cartridge) Terhubung dengan motherboard menggunakan penghubung/konektor

slot one dan bus P6 GTL+. Perintah-perintah MMX. Perbaikan menjalankan program 16 bit (menyenangkan bagi pengguna

Windows 3.11) Penggandaan dan perbaikan cache L1 (16 KB + 16 KB). Kecepatan internal meningkat dari 233 MHz ke 300 MHz (versi

berikutnya lebih tinggi). Cache L2 bekerja pada setengah kecepatan CPU.

Dengan rancangan yang baru, cache L2 mempunyai bus sendiri.Cache L2 bekerja pada setengah kecepatan CPU, seperti 133 MHz atau 150MHz. Jelas merupakan sebuah kemunduran dari Pentium Pro, yang dapatbekerja pada 200 MHz antara CPU dan cache L2. Hal ini dijawab dengancache L1. Dibawah ini terlihat perbandingan tersebut :

Pentium II telah tersedia dalam 233, 266, 300, 333,350, 400, 450,dan 500 MHz (kecepatan yang lebih tinggi segera muncul). Dengan chip set8244BX dan i810 Pentium II mempunyai unjuk kerja yang baik sekali.Pentium II berbentuk kotak plastik persegi empat besar, yang berisi CPU dancache. Juga terdapat kontroler kecil (S824459AB) dan kipas pendingin denganukuran yang besar.

Pentium-II CeleronAwal 1998 Intel mempunyai masa yang sulit dengan Pentium Pro II

yang agak mahal. Banyak pengguna membeli AMD K6-233M, yangmenawarkan unjuk kerja sangat baik pada harga yang layak.

Maka Intel membuat merek CPU baru yang disebut Celeron.Prosesor ini sama dengan Pentium II kecuali cache L2 yang telah dilepas.Prosessor ini dapat disebut Pentium II-SX. Pada 1998 Intel mengganti PentiumMMX-nya dengan Celeron pertama. Kemudian rancangannya diperbaiki.

Cartridge Celeron sesuai dengan Slot 1 dan bekerja pda sistem bus66 MHz. Clock internal bekerja pada 266 atau 300 MHz.

Page 85: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

84 Teknologi MemoriPAGE 10

Gambar 6.19 Intel Celeron

Pentium-II Celeron A : MendocinoBagian yang menarik dari cartridge baru dengan 128 KB cache L2 di

dalam CPU. Hal ini memberikan unjuk kerja yang sangat baik, karena cacheL2 bekerja pada kecepatan CPU penuh. Celeron 300A merupakan sebuahchip dalam kartu :

Gambar 6.20 Celeron A

Pentium-II Celeron PPGA : Socket 370Socket 370 baru untuk Celeron. Prosessor 400 dan 366 MHz (1999)

tersedia dalam plastic pin grid array (PPGA). Socket PGA370 terlihat sepertiSocket 7 tradisional.yang mempunyai 370 pin.

Gambar 6.21 Celeron using Socket 370

Page 86: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

85 Teknologi MemoriPAGE 10

Pentium-II XeonPada 26 Juli 1998 Intel mengenalkan cartridge Pentium II baru yang

diberi nama Xeon. Ditujukan untuk server dan pemakai high-end. Xeonmerupakan Pentium II degnan cartridge baru yang sesuai konektor baru yangdisebut Slot two. Modul ini dua kal lebih tinggi dari Pentium II, tetapi adaperubahan dan perbaikan penting lain : Chip RAM cache L2 jenis baru: CSRAM (Custom SRAM), yang bekerja

pada kecepatan CPU penuh. Ukuran cache L2 yang berbeda : 512, 1024, atau 2048 KB RAM L2. Memori RAM hingga 8 GB dapat di-cache. Hingga empat atau delapan Xeon dalam satu server. Mendukung server yang dicluster. Chip set baru 82440GX dan 82450NX.

Chip Xeon bekerja pada kecepatan clock CPU penuh. Dapatdiperkirakan, bahwa akan mempunyai unjuk kerja yang sama seperti cache L1.Tetapi antarmuka dari L1 ke L2 bernilai beberapa tik clock pada awal tiapperpindahan, sehingga ada beberapa kelambatan. Tetapi jika data sudahdipindahkan, bekerja pada kecepatan clock penuh.

Gambar 6.22 Xeon

AMD K6-3AMD K6-3 merupakan model 9 dengan nama sandi “Sharptooth”,

yang mungkin memiliki cache tiga tingkat : Sedikit perbaikan dibandingkan unit K6-2 Cache L2 sebesar 258 KB satu chip Rancangan cache tiga tingkat Bus front side 133 MHz baru. Kecepatan clock 400 MHz dengan 450 MHz.

Page 87: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

86 Teknologi MemoriPAGE 10

Kedua cache 64 KB L1 dan 256 KB L2 disatukan dengan chipnya.Cache pada die L2 ini bekerja pada kecepatan prosesor penuh seperti yangdilakukan pada Pentium Pro, dan seperti yang dilakukan pada Celeron A danpada prosessor Xeon dari Intel.Hal ini secara pasti akan banyak meningkatkan kecepatan K6 ! Karena K6-3digunakan pada motherboard Super 7 dan ruang untuk cache tingkatberikutnya cache L3. Perancangan cache tiga tingkat dibuat untukmenggunakan motherboard yang sudah ada hingga 2 MB cache yang on-board. Ini seharusnya merupakan cache L2 (pada motherboard) yangdigunakan sebagai cache tingkat tiga. Hal ini terjadi secara otomatis, dansemakin besar cache namapak akan banyak meningkatkan unjuk kerjanya !

Gambar 6.23 AMD K6-3

Pentium III – KatmaiCPU P6 pertama dari Intel ialah Pentium Pro. Kemudian didapatkan

PentiumII dalam pelbagai jenis. Dan yang terakhir adalah Pentium III. Maret1999 Intel mengenalkan kumpulan MMX2 baru yang ditingkatkan untukperintayh grafis (diantaranya 70 buah). Perintah ini disebut Katmai NewInstructions (KNI) /Perintah Baru Katmai atau SSE. Perintah ini ditujukanuntuk meningkatkan unjuk kerja game 3D – seperti teknologi 3DNow! AMD.Katmai memasukkan “double precision floating-point single instructionmultiple data”/”floating point dengan ketelitian ganda satu perintah banyakdata” (atau DPFS SIMD untuk singkatnya) yang bekerja dalam delapan register128 bit.

KNI diperkenalkan pada Pentium III 500 MHz baru. Prosessor inisangat mirip dengan Pentium II. Menggunakan Slot 1, dan hanya berbeda padafitur baru seperti pemaikaian Katmai dan SSE.Prosessor ini dipasangkan pada motherboard dengan chip set BX dan slot 1.Prosesor ini mempunyai beberapa fitur : Nomer pengenal Register baru dan 70 perintah baru

Akhirnya kecepatan clock dinaikkan hingga 500 MHz dengan ruanguntuk peningkatan lebih lanjut. Pentium III Xeon (dengan nama sandi Tanner)diperkenalkan 17 Maret 1999. Chip Xeon diperbarui dengan semua fitur baru

Page 88: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

87 Teknologi MemoriPAGE 10

dari Pentium III. Untuk memanfaatkannya Intel telah mengumumkan chip setProfusion.

Nomer pengenal PSN (Processor Serial Number), unik untuk tiapCPU, telah menyebabkan banyak pembicaraan masalah keamanan. Nomer inibernilai 96 bit yang diprogram secara elektronik ke dalam tiap chiop.Sesungguhnya ini berarti inisiatif yang sangat bijaksana, yang dapat membuatperdagangan elektronik dan penyandian dalam Internet menjadi aman danefektif.

Gambar 6.24 Pentium III Katmai

GENERASI 7 AMD K-7 AthlonProcessor AMD utama yang sangat menggemparkan Athlon (K7)

diperkenalkan Agustus 1999. Tanggapan Intel (nama sandi Foster) tidak dapatdiharapkan hingga akhir tahun 2000. Dalam bulan-bulan pertama, pasarmenanggapi Athlon sangat positif. Nampaknya (seperti yang diharapkan)untuk mengungguli Pentium III pada frekuensi clock yang sama. Seperti modul pada Pentium II , yang rancangannya sepenuhnya milik

AMD. Socket tersebut disebut Slot A. Kecepatan clock 600 MHz merupakan versi pertama. Cache L2 mencapai 8 MB (minimum 512 KB, tanpa tambahan TAG-

RAM). Cache L1 128 KB. Berisi 22 juta transistor (Pentium III mempunyai 9.3 juta). Bus jenis baru Jenis bus sistem yang benar-benar baru, yang pada versi pertama akan

bekerja pada 200 MHz. Peningkatan hingga 400 MHz diharapkankemudian. Kecepatan RAM 200MHz merupakan dua kali lebih cepatdaripada semua CPU Intel yang ada. Kecepatan yang tinggi ini akanmemerlukan RAM cepat yang baru untuk memperoleh keuntunganpenuh dari akibat ini.

Bus backside yang bebas, yang menghubungkan cache L2. Disinikecepatan clock dapat menjadi ¼, 1/3, 2/3 atau sama dengan frekuensiCPU internal. Hal itu merupakan sistem yang sama seperti yang

Page 89: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

88 Teknologi MemoriPAGE 10

digunakan pada sistem P6 dimana kecepatan L2 bisa setengah (Celeron,Pentium II dan III) atau kecepatan CPU penuh (seperti Xeon).

Pengkodean yang berat dan DPU Tiga pengkode perintah menerjemahkan perintah program RISCx86 ke

perintah RISC yang efektif, ROP, dimana hingga 9 perintah dapatdijalankan secara sererntak. Uji coba pertama menunjukkan pengkodean2.8 perintah CISC tiap putaran clock. Hal ini kira-kira 30% lebih baik dariPentium II dan III.

Dapat menangani dan menyusun kembali hingga 72 perintah (diluar ROP)secara serentak (Pentium III dapat melakukan 40, K6-2 hanya 24).

Unjuk kerja FPU yang hebat dengan tiga perintah serentak dan satuGFLOP pada 500 floating point. Dua GFLOP dengan perintah MMX dan3DNow! Hal itu sedikitnya sama dengan unjuk kerja Pentium III denganmemanfaatkan secara penuh Katmai. Mesin 3DNow! bahkan sudahdiperbaiki dibandingkan pada K6-3.

Gambar 6.25 AMD Athlon K7

PERKEMBANGAN PROCESSOR BERBASIS INTELAda banyak macam processor yang tersedia saat ini. Beberapa

didesain untuk kebutuhan pada komputer portable, yang lainnya khususdidesain untuk penggunaan multi media. Pembahasan berikut ini menerangkansecara sekilas tentang tipe prosesor berbasis Intel secara umum beserta fitur-fiturnya.MMX Technology

Teknologi MMX dari Intel didesain untuk meningkatkan performamultimedia dan aplikasi komunikasi. Sebelum adanya MMX, beberapaprocessor secara terpisah digunakan untuk mengimplementasikan komunikasidan suara dalam system komputer. Dengan desain MMX, teknologi ini dapatditambahkan ke dalam desain dari processor. Hal ini berarti himpunaninstruksi yang dimiliki oleh processor dioptimalkan untuk menangani bidangmultimedia dan program komunikasi. MMX menambahkan 57 instruksi barudalam himpunan instruksi dasar dari processor.

Page 90: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

89 Teknologi MemoriPAGE 10

Instruksi- instruksi ini dioptimalkan untuk dapat melakukan eksekusidengan cepat. Tipe data baru dan 64 bit registers juga ditambahkan untukmendukung teknologi MMX.Pentium IIProcessor utama ini memiliki fitur : Kecepatan yang berkisar antara 233MHz sampai 450MHz (di tahun 1999) Cocok untuk workstations maupun servers Menggunakan single edge contact cartridge, 242 pins Termasuk 512KB level two cache 32KB dari level one cache dibagi menjadi 16KB data dan 16KB instruksi

cache

Tabel 6.26Tabel release Intel Pentium II (1997)

Kec

epat

an(M

Hz)

*

Tanggal

Uku

ran

Cac

he

Kec

epat

anFr

ont-

Side

Bus

Inst

ruct

ion

Set

Design Rules

233 May 7, 1997 512KB 66MHz IA32 0.35 micron

266 May 7, 1997 512KB 66MHz IA32 0.35 micron

300 May 7, 1997 512KB 66MHz IA32 0.35 micron

333 January 26, 1997 512KB 66MHz IA32 0.25 micron

350 April 15, 1998 512KB 66MHz IA32 0.25 micron

400 April 15, 1998 512KB 66MHz IA32 0.25 micron

450 August 24, 1998 512KB 66MHz IA32 0.25 micron

* MHz = singkatan dari Megahertz yang merupakan ukuran standar kecepatan CPU danFSB pada saat ini, walaupun pada perkembangannya menjadi Gigahertz karena kecepatanCPU semakin tinggi.

Page 91: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

90 Teknologi MemoriPAGE 10

Gambar 6.27 Pentium 2

Pentium ProRangkaian Prosessor ini sesuai untuk high-end servers yang

membutuhkan sampai 4 processor. Fitur yang dimilikinya : sesuai untuk high end workstations dan servers kecepatannya 150, 166, 180 dan 200MHz dapat diskalakan sampai 4 processors dalam sistem multiprocessor dioptimalkan sampai dapat menjalankan aplikasi 32 bit. 8K/8K data terpisah dan instruksi level one cache

Cerelon ProcessorProcessor Cerelon didesain untuk pemakaian pasar konsumen di

rumahan. Processor ini memiliki fitur : kecepatan berkisar dari 266 sampai 500MHz (di tahun 1999) Mirip dengan Pentium II processor Versi 300 dan 333MHz termasuk 128K dari level two cache level one cache 32K (terdiri dari 16K instruksi dan 16K data) meliputi teknologi MMX

Pentium III ProcessorBerdasarkan pada mikro arsitektur P6, merupakan media Intel MMX

yang ditingkatkan dengan penyediaan Streaming SIMD Extensions. Diamanterdapat 70 instruksi baru yang memungkinkan penggambaran image tingkatlanjut, grafik 3D, audio dan video, dan pengenalan percakapan. Fitur barunyaadalah processor serial number, yaitu suatu nomer elektronik yangditambahkan ke setiap Processor Pentium III, yang dapat digunakan olehdepartement IT untuk manajemen informasi/asset.Processor ini memiliki fitur : kecepatan berkisar 450MHz, 500MHz, 550MHz dan 600MHz (di tahun

1999)

Page 92: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

91 Teknologi MemoriPAGE 10

70 Instruksi baru Intel® Processor Serial Number P6 Microarchitecture 100MHz system bus 512K Level Two Cache Intel® 440BX chipset

Tabel 6. 28 Tabel release Intel Pentium III (1999)

Kec

epa-

tan

(MH

z)

TanggalU

kura

nC

ache

Kec

epa-

tan

Fron

t-Si

de B

us

Inst

ruc-

tion

Set

Design Rules

450 February 26, 1999 512KB 100MHz SSE 0.25 micron

500 February 26, 1999 512KB 100MHz SSE 0.25 micron

500 October 25, 1999 256KB 100MHz SSE 0.18 micron

533 October 25, 1999 256KB 133MHz SSE 0.18 micron

550 May 17, 1999 512KB 100MHz SSE 0.25 micron

550 October 25, 1999 256KB 100MHz SSE 0.18 micron

600 August 2, 1999 512KB 100MHz SSE 0.25 micron

600E October 25, 1999 256KB 100MHz SSE 0.18 micron

600EB October 25, 1999 256KB 133MHz SSE 0.18 micron

650 October 25, 1999 256KB 100MHz SSE 0.18 micron

667 October 25, 1999 256KB 133MHz SSE 0.18 micron

700 October 25, 1999 256KB 100MHz SSE 0.18 micron

733 October 25, 1999 256KB 133MHz SSE 0.18 micron

750 December20,1999 256KB 100MHz SSE 0.18 micron

800 December20,1999 256KB 133MHz SSE 0.18 micron

Page 93: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

92 Teknologi MemoriPAGE 10

Kec

epa-

tan

(MH

z)

Tanggal

Uku

ran

Cac

he

Kec

epa-

tan

Fron

t-Si

de B

us

Inst

ruc-

tion

Set

Design Rules

850 March 20, 2000 256KB 100MHz SSE 0.18 micron

866 March 20, 2000 256KB 133MHz SSE 0.18 micron

933 May 24, 2000 256KB 133MHz SSE 0.18 micron

1000 March 8, 2000 256KB 133MHz SSE 0.18 micron

1130 July 31, 2000 256KB 133MHz SSE 0.18 micron

Gambar 6.29 Pentium 3

Xeon Pentium III ProcessorMerupakan processor yang dapat diskalakan (multiprocessor)

sebanyak 2, 4, 8 atau lebih dan didesain secara khusus untuk mid-range danserver/workstations yang lebih tinggi tingkatannya.Processor ini memiliki fitur : Sesuai untuk high end workstations atau high end servers Kecepatan berkisar dari 500 sampai 550MHz (di tahun 1999) Mendukung penskalaan multiprocessor Memiliki processor serial number 32KB (16KB data /16KB instruction) nonblocking, L1 cache 512Kbytes L2 cache

Generasi ke 8 Intel Core 2 duoProcessor generasi ke 8 adalah Core 2 Duo yang di luncurkan pada

juli 2007. Processor ini memakai microprocessor dengan arsitektur x86.Arsitektur tersebut oleh Intel dinamakan dengan Intel CoreMicroarchitecture, di mana arsitektur tersebut menggantikan arsitektur lamadari Intel yang disebut dengan NetBurst sejak tahun 2000 yang lalu.Penggunaan Core 2 ini juga menandai era processor Intel yang baru, di mana

Page 94: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

93 Teknologi MemoriPAGE 10

brand Intel Pentium yang sudah digunakan sejak tahun 1993 diganti menjadiIntel Core.

Pada desain kali ini Core 2 sangat berbeda dengan NetBurst. PadaNetBurst yang diaplikasikan dalam Pentium 4 dan Pentium D, Intel lebihmengedepankan clock speed yang sangat tinggi. Sedangkan pada arsitekturCore 2 yang baru tersebut, Intel lebih menekankan peningkatan dari fitur-fiturdari CPU tersebut, seperti cache size dan jumlah dari core yang ada dalamprocessor Core 2. Pihak Intel mengklaim, konsumsi daya dari arsitektur yangbaru tersebut hanya memerlukan sangat sedikit daya jika dibandingkan denganjajaran processor Pentium sebelumnya.

Processor Intel Core 2 mempunyai fitur antara lain EM64T,Virtualization Technology, Execute Disable Bit, dan SSE4. Sedangkan,teknologi terbaru yang diusung adalah LaGrande Technology, EnhancedSpeedStep Technology, dan Intel Active Management Technology (iAMT2).Berikut adalah beberapa codenamed dari core processor yang terdapat padaproduk processor Intel Core 2, tentunya codenamed tersebut mempunyaiperbedaan antara satu dengan yang lainnya.

Gambar 6.30 Core 2 DuoCONROECore processor dari Intel Core 2 Duo yang pertama diberi kode namaConroe. Processor ini dibangun dengan menggunakan teknologi 65 nm danditujukan untuk penggunaan desktop menggantikan jajaran Pentium 4 danPentium D. Bahkan pihak Intel mengklaim bahwa Conroe mempunyaiperforma 40% lebih baik dibandingkan dengan Pentium D yang tentunyasudah menggunakan dual core juga. Core 2 Duo hanya membutuhkan dayayang lebih kecil 40% dibandingkan dengan Pentium D untuk menghasilkanperforma yang sudah disebutkan di atas.

Processor yang sudah menggunakan core Conroe diberi label dengan“E6×00”. Beberapa jenis Conroe yang sudah beredar di pasaran adalah tipeE6300 dengan clock speed sebesar1.86 GHz, tipe E6400 dengan clock speedsebesar 2.13 GHz, tipe E6600 dengan clock speed sebesar 2.4 GHz, dan tipeE6700 dengan clock speed sebesar 2.67 GHz. Untuk processor dengan tipe

Page 95: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

94 Teknologi MemoriPAGE 10

E6300 dan E6400 mempunyai Shared L2 Cache sebesar 2 MB, sedangkan tipeyang lainnya mempunyai L2 cache sebesar 4 MB. Jajaran dari processor inimemiliki FSB (Front Side BUS) sebesar 1066 MT/s (Megatransfer) dan dayayang dibutuhkan hanya sebesar 65 Watt TDP (Thermal Design Power).

Berdasarkan pengetesan yang ada dalam beberapa situs yang kamitemukan, sampai dengan tulisan ini diturunkan processor dari keluarga Core2 tersebut mampu menandingi musuh besarnya, yaitu AMD. Dan pada saat di-overclocking sampai sebesar 4 GHz sekalipun, processor dengan tipe E6600dan E6700 masih mampu berkerja secara stabil walaupun multipliers yangdimiliki sangat terbatas. Hasil tersebut mematahkan anggapan dari komunitasoverclocker yang menganggap bahwa processor buatan Intel tidak untuk di-overclocking. Faktanya dari beberapa processor yang dites oleh beberapasitus tersebut, Intel Core 2 Duo malah mampu mengungguli AMD yang sudahsekian lama menjadi “raja” dari jajaran processor yang digunakan untukdesktop terutama fitur 3D Now!-nya.

Gambar 6.31 ConroeCONROE XE

Core processor berikutnya adalah Conroe XE yang saat ini banyakmenjadi bahan perbincangan. Conroe XE sendiri adalah core processor dariIntel Core 2 Extreme yang diluncurkan bersamaan dengan Intel Core 2 Duopada 27 Juli 2006. Conroe XE mempunyai tenaga lebih dibandingkan denganConroe. Tipe pertama dan satusatunya yang dikeluarkan oleh Intel untukjajaran processor Core 2 Extreme adalah X6800 dan sudah beredar dipasaran saat ini meskipun jumlahnya sangat terbatas.

Processor Intel Core 2 yang sudah memakai Intel Core 2 Extremedengan core Conroe XE ini akan menggantikan posisi dari Processor Pentium4 EE (Extreme Edition) dan Dual Core Extreme Edition. Core 2 Extrememempunyai clock speed sebesar 2.93 GHz dan FSB sebesar 1066 MT/s.Keluarga dari Conroe XE memerlukan TDP hanya sebesar 75 sampai 80Watt. Dalam keadaan full load temperature processor dari X6800 yangdihasilkan tidak akan melebihi 450C. Lain lagi jika fungsi SpeedStep-nya beradadalam keadaan aktif. Jika aktif, maka temperatur processor saat keadaan idle

Page 96: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

95 Teknologi MemoriPAGE 10

yang dihasilkan oleh X6800 hanya berkisar sekitar 250C. Cukupmengesankan, mengingat pada generasi sebelumnya processor Intel Pentium 4Extreme Edition menghasilkan panas yang bisa dikatakan sangat tinggi.

Hampir sama seperti Core 2 Duo, Core 2 Extreme memiliki sharedL2 cache sebesar 4 MB hanya saja perbedaan yang paling terlihat dari keduaConroe tersebut adalah kecepatan dari masing-masing clock speednya saja.Sebenarnya untuk sebuah processor sekelas “Extreme Edition”, perbedaanseharusnya bisa lebih banyak lagi, bukan hanya didasarkan pada besar kecilnyaclock speed-nya saja. Selain perbedaan clock speed tersebut, Core 2 Extrememempunyai fitur untuk merubah multipliers sampai 11x (step) untukmendapatkan hasil overclocking yang maksimal. Fitur-fitur unik lain yangdisertakan juga pada Core 2 Extreme Edition kali ini adalah FSB yang lebihbesar, L2 cache lebih besar, dan adanya L3 cache.

Intel Core 2 Extreme Edition dengan tipe X6800 mempunyai kinerja36% lebih tinggi dibandingkan dengan AMD Athlon 64 FX-62. Core 2Extreme Edition X6800 mampu dioverclock sampai 3.4 GHz hanya denganmenggunakan sebuah heatsink standar saja, kemampuan yang cukup luar biasakami rasa karena dengan begitu Anda tidak membutuhkan dana tambahanuntuk sebuah heatsink.

ALLENDALECore processor ini dipakai oleh processor Core 2 Duo dengan core Conroeyang hanya memiliki 2 MB L2 Cache. Beberapa Core 2 Duo yang memakaiAllendale sebagai core processornya adalah E6300 dengan clock speedsebesar 1.86 GHz dan E6400 dengan clock speed 2.13 GHz, keduanyamemiliki FSB sebesar 1066 MT/s.

MEROMMerom adalah core processor Intel Core 2 versi mobile pertama

yang diluncurkan secara bersamaan dengan Conroe, Conroe XE, danAllendale. Pada dasarnya, Merom mempunyai spesifikasi dan fitur yang samadengan Conroe namun Merom mempunyai kelebihan, yaitu ia hanyamembutuhkan daya yang sedikit. Pihak Intel sendiri mengklaim bahwa Merommampu mendongkrak kinerja dari notebook sebesar 20%, namun denganmenggunakan resource daya yang sama dengan processor core duo yangmemakai core processor Yonah. Selain itu, Merom adalah processor mobileIntel pertama yang telah mengintegrasikan teknologi EM64T 64-bit didalamnya. Merom sendiri mempunyai FSB sebesar 667 MT/s sama persisdengan jajaran processor sebelumnya yaitu Intel Core Duo.

Page 97: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

96 Teknologi MemoriPAGE 10

Processor Core 2 yang menggunakan core processor Merom diberi labeldengan “T5×00” dan “T7×00”. Keduanya mempunyai besar shared L2 cacheyang berbeda. Pada T5×00 L2 cache yang diusung adalah sebesar 2 MB,sedangkan pada T7×00 L2 cache-nya adalah sebesar 4 MB.

Beberapa jenis dari Merom adalah T5500 dengan clock speedsebesar 1.66 GHz, T5600 dengan clock speed sebesar 1.83 GHz, T7200dengan closk speed sebesar 2.00 GHz, T7400 dengan clock speed sebesar2.16 GHz, dan T7600 dengan clock speed sebesar 2.33 GHz.

Sesuai dengan jenisnya, processor ini didesain oleh intel untukdiaplikasikan ke dalam notebook, karena kelebihannya yang hanyamembutuhkan sedikit resource daya dari sebuah baterai notebook untuk bisabekerja secara maksimal. Sehingga dengan begitu, tidak saja baterai notebookAnda yang akan tahan lebih lama, namun tentu kinerja yang akan Andadapatkan akan lebih maksimal dibandingkan dengan processor core duodengan core processor Yonah.

1. Perbedaan Processor antar Generasi2. Perbedaan clock speed3. Perbedaan besar cache4. Banyaknya core dalam suatu processor5. Processor baru (Generasi ke 8) lebih sedikit menkonsumsi daya

listrik6. Perbedaan pada banyaknya bus system dan bus adressSukses komputer personal menandai titik balik dari desain mikro-

prosesor. Sebelumnya para engineer mikroprosesor mendesain sesuatu yangdikenal sebagai chip yang terbaik. Selanjutnya mereka terfokus untukmembuat chip untuk komputer personal. Perubahan ini terjadi pada tahun1981 sampai dengan tahun 1987. Contoh prosesor pertama untuk komputerpersonal pada tahun ini adalah Intel 8086, yang dipergunakan oleh IBM. Danselanjutnya berkembang hingga keluarga prosesor Intel 386 (1988), 486(1989).

Selanjutnya dapat dilihat beberapa tabel yang memuat tanggal release danfitur dari masing-masing prosesor produksi intel di bawah ini.

Page 98: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

97 Teknologi MemoriPAGE 10

Tabel 6.32 Tabel release Intel Pentium 4 (2000)K

ecep

a-ta

n(M

Hz)

Tanggal

Uku

ran

Cac

he

Kec

epa-

tan

Fron

t-Si

de B

us

Inst

ruc-

tion

Set

Design Rules

1400 November 20, 2000 256KB 400MHz SSE2 0.18 micron

1500 November 20, 2000 256KB 400MHz SSE2 0.18 micron

1600 July 2, 2001 256KB 400MHz SSE2 0.18 micron

1700 April 23, 2001 256KB 400MHz SSE2 0.18 micron

1800 July 2, 2001 256KB 400MHz SSE2 0.18 micron

1900 August 27, 2001 256KB 400MHz SSE2 0.18 micron

2000 August 27, 2001 256KB 400MHz SSE2 0.18 micron

2000 August 27, 2001 512KB 400MHz SSE2 0.13 micron

2200 January 7, 2002 512KB 400MHz SSE2 0.13 micron

2260 May 6, 2002 512KB 533MHz SSE2 0.13 micron

2400 April 2, 2002 512KB 400MHz SSE2 0.13 micron

2400 May 6, 2002 512KB 533MHz SSE2 0.13 micron

2530 May 6, 2002 512KB 533MHz SSE2 0.13 micron

2660 August 26, 2002 512KB 533MHz SSE2 0,13 micron

2800 August 26, 2002 512KB 533MHz SSE2 0.13 micron

3060 November 14, 2002 512KB 533MHz SSE2 0.13 micron

Selain dari tabel tersebut di atas, Intel juga memasarkan beberapa jenisprosesor seperti berikut ini.a. Intel Pentium D, yang diperkenalkan ke pasaran pada tanggal 26 Mei

2005. Prosesor ini memiliki dua buah inti di dalam satu prosesor dan 230juta transistor. Seri yang terkenal dari jenis ini adalah Pentium D Presleryang memiliki varian dari kecepatan 2,8 sampai 3,6 Gigahertz.

Page 99: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

98 Teknologi MemoriPAGE 10

b. Intel Pentium Dual Core, diperkenalkan pada tanggal 21 Januari 2006.Prosesor ini memiliki dua buah inti di dalam satu prosesor dan 167 jutatransistor. Seri yang terkenal dari jenis ini adalah Intel Pentium AllendaleE2220 dengan kecepatan 2,40 Gigahertz.

c. Intel Pentium Core 2, diperkenalkan pada tanggal 27 Juli 2006. Prosesorini memiliki dua buah inti di dalam satu prosesor dan 291 juta transistor.Seri yang terkenal dari jenis ini adalah Intel Pentium Wolfdale Core 2 DuoE8600 dengan kecepatan 3,33 Gigahertz.

d. Intel Pentium Core 2 Quad, diperkenalkan pada tanggal 13 Desember2006. Prosesor ini memiliki dua buah dual inti dari prosesor IntelPentium Wolfdale di dalam satu prosesor dan 820 juta transistor. Seriyang terkenal dari jenis ini adalah Intel Pentium Yorkfield Core 2 ExtremeQX9770 dengan kecepatan 3,2 GHz.

6.2 CPU Saat IniSaat ini perkembangan CPU terfokus pada perpidahan ke platform

64-bit dan teknologi multi core. Sebagai contohnya, pada tanggal 13 November2006 Intel mulai memasarkan sebuah prosesor multi core dengan empat buahprosessor di dalam satu prosesor yang di kenal dengan nama Intel Core 2Quad, prosesor ini memungkinkan untuk melakukan pemrosesan aplikasilebih cepat karena mengandalkan 4 core mikroprosesor di dalam satuprosesor yang biasanya hanya terdapat satu core di dalam satu prosesor. Halini memungkinkan untuk melakukan multi-tasking dan multi-processing yang jauhlebih cepat.

Satu-satunya saingan kuat intel dalam produksi prosesor adalahAMD (Advance Micro Devices). Dimulai dengan seri AMD K5, dandilanjutkan dengan K6, K7, dan selanjutnya. Untuk mengimbangiperkembangan Intel, AMD-pun melakukan pengembangan untuk teknologimulti core. Akan tetapi di dalam proses tersebut AMD sempat mengalamikegagalan karena 1 dari 4 core prosesor gagal berjalan, akan tetapi AMD tetapmemasarkannya dengan nama produk AMD phenom X3. Pada akhirnya AMDberhasil di dalam pengembangan quad core-nya tersebut dan mulaimemasarkannya dengan nama AMD Phenom yang direlease ke pasar 1 tahunlebih dari Intel yaitu pada akhir tahun 2007.

Page 100: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

99 Teknologi MemoriPAGE 10

Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat dari tabel perbandingan di bawahini.

Tabel 6.33 Tabel perbandingan produksi AMD dan IntelNama Prosesor AMD Phenom 9600 Intel Core 2 Quad

Q6600Form factor AM2+ (940-pin) LGA775ProsesManufaktur

65nm* 65nm*

Die size 285mm² 286mm² (2 x 143mm)Transistors 450 juta 582 jutaCore Fisik 4 4Instruksi/Clock 3 4Pipelinestages 12 14Kecepatan Clock 2,3 Ghz 2,4 GhzFSB/HT clock 200Mhz 266MhzMemory support DDR2, 1066MHz, DC,

ganged, un-gangedDDR2/3,800MHz/1066MHz, DC

Total cache L1 128 Kb data + 128Kbcode

128Kb data + 128Kb code

Total cache L2 2 Mb (512Kb per core) 8 MbCache L3 2 Mb n/aISA x86, x86-64, SSE-SSE4a x86, x86-64, SSE-SSSE3TDP 95W 95WVoltase Operasi 1.1-1.25V 1.2-1.3625VHarga +/- 150 s.d 230 USD +/- 200 s.d. 250 USD

* nm merupakan kepanjangan dari nanometer, satuan ini dipergunakan sebagaisatuan ukuran dalam proses manufaktur CPU.

Tabel 6.34 procesor berdasarkan vendorAMD

Processor Year Bus width Description29000 1988 32 32-bit embedded RISC microprocessor29030 199? 32 32-bit embedded RISC microprocessor

29040 199? 32 32-bit high-performance embedded RISCmicroprocessor

Page 101: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

100 Teknologi MemoriPAGE 10

K5 1996 32 Pentium-class processorK6 1997 32 Pentium/Pentium II-class processor

K6-2 1998 32 Pentium II-class processor, enhanced version ofK6

K6-III 1999 32 Pentium II-class processor, enhanced version ofK6-2

K7 1999 32 Pentium III/IV class processorK8 2003 64 Eighth generation of x86 processorsK10 2007 64 Ninth generation of x86 processors

ARMProcessor Year Bus width Description

SA-110 19?? 32 Low-power embedded StrongARMmicroprocessor

CyrixProcessor Year Bus width Description5x86 199? 32 80486/Pentium class processor6x86 199? 32 Pentium/Pentium II class processor

GX1 199? 32 Highly integrated Pentium/Pentium II classprocessor

GXm 199? 32 Highly integrated Pentium/Pentium II classprocessor

MII 199? 32 Pentium II class processor

MXi 32 Enhanced version of MediaGX processor (neverreleased)

Digital Equipment CorporationProcessor Year Bus width Description21064 199? 64 21064 and 21064A RISC processors

IDTProcessor Year Bus width DescriptionWinchipC6 199? 32 Pentium class processor

Winchip 199? 32 Pentium II class processor

Page 102: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

101 Teknologi MemoriPAGE 10

2

Intel

Processor Year Bus width Description

4004 1971 4 First microprocessor.

4040 1972 4 Enhanced version of the Intel 4004processor.

8008 1972 8 First 8-bit microprocessor.8080 1974 8 Successor to Intel 8008 CPU.8085 1976 8 Enhanced version of Intel 8080 CPU.8086 1978 16 First generation of Intel 80x86 processors.8088 1979 8/16 8 bit (external) version of Intel 8086 CPU.

80186 1982 16 Next generation of 80x86 processors. Usedmostly as embedded processor.

80188 1982 8/16 Next generation of 80x86 processors. Usedmostly as embedded processor.

80286 1982 16Second generation of 80x86 processors:new instructions, protected mode, supportfor 16MB of memory.

80376 1989 32 Embedded 32-bit microprocessor based onIntel 80386.

80386 1985 32 Third generation of 80x86 processors: 32bit architecture, new processor modes.

80486 1989 32 Fourth generation of 80x86 processors:integrated FPU, internal clock multiplier.

80486 overdrive 19?? 32 Overdrive/Upgrade processors for Intel80486 family.

Pentium 1993 32 Fifth generation of x86 processors:superscalar architecture, MMX.

Pentium II 1997 32 Sixth generation of x86 processors.

Celeron 1998 32 Low-cost version of Pentium II, Pentium IIIand Pentium 4 processors.

Timna 32 Low-cost microprocessor with integratedperipherals (never released)

Page 103: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

102 Teknologi MemoriPAGE 10

Pentium III 1999 32 Enhanced and faster version of Pentium II.Pentium 4 2000 32, 64 New generation of Pentium processors.

Pentium M 2003 32 Pentium microprocessor specificallydesigned for mobile applications

Celeron D 2004 32, 64 Low-cost version Pentium 4 desktopprocessors.

Celeron M 2004 32 Low-cost microprocessor specificallydesigned for mobile applications

Pentium D 2005 64 Dual-core CPUs based on Pentium 4architecture.

PentiumExtreme Edition 2005 64 Dual-core CPUs based on Pentium 4

architecture.

Xeon 200? 32, 64 High-performance version of Pentium 4CPU.

80860 1989 32 Embedded 32-bit microprocessor withintegrated 3D graphics.

80960 1988? 32 Embedded 32-bit microprocessor.

Itanium 2001 64 High-performance 64-bit microprocessor.Core Solo 2006 32 32-bit single-core microprocessor.Core Duo 2006 32 32-bit dual-core microprocessor.Core 2 2006 64 64-bit microprocessor.Pentium Dual-Core 2007 64 64-bit low-cost microprocessor.

Celeron Dual-Core 2008 64 64-bit low-cost microprocessor.

Atom 2008 32, 64 Ultra-low power microprocessor.Core i7 2008 32, 64 64-bit microprocessor.

IntersilProcessor Year Bus width Description6100 19?? 12 CMOS microprocessor

MIPS TechnologiesProcessor Year Bus width Description

Page 104: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

103 Teknologi MemoriPAGE 10

R3000 1988 32 32-bit RISC microprocessor.R4000 1991 64 RISC processor.R4400 1993 64 Enhanced version of R4000 RISC processor.R4600 199? 64 Enhanced version of R4400PC RISC processor.R5000 1996 64 Super-scalar 64-bit RISC microprocessorR10000 199? 64 Super-scalar 64-bit RISC microprocessor

MOS TechnologyProcessor Year Bus width Description650x 1975 8 Very popular version of 8 bit processor.

MotorolaProcessor Year Bus width Description6800 1974 8 6800 microprocessor.6809 197? 8 Enhanced version of 6800 microprocessor.MC14500B 197? 1 Industrial Control Unit

68000 1979 16/32 First generation of Motorola 680x0 series ofprocessors.

68008 19?? 8/32 First generation of Motorola 680x0 series ofprocessors.

68010 1982 16/32 Second generation of Motorola 680x0 series ofprocessors.

68012 198? 16/32 Second generation of Motorola 680x0 series ofprocessors.

68020 1984 32 Third generation of Motorola 680x0 series ofprocessors.

68030 1987 32 Fourth generation of Motorola 680x0 series ofprocessors.

68040 1991 32 Fifth generation of Motorola 680x0 series ofprocessors.

68060 1994 32 Sixth generation of Motorola 680x0 series ofprocessors.

PowerPC603 199? 32 RISC microprocessor

National Semiconductor

Page 105: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

104 Teknologi MemoriPAGE 10

Processor Year Bus width Description32016 19?? 16/32 32-bit microprocessor with 16-bit data busNSC800 198? 8 Z80 compatible microprocessorSC/MP II 19?? 8 8-bit microprocessor

NECProcessor Year Bus width Description

V20 1984 8/16 8088-compatible processor with 8080 emulationmode.

V30 1984 16 8086-compatible processor with 8080 emulationmode.

V40 198? 8/16 8088-compatible processor with integratedperipherals and 8080 emulation mode.

V50 198? 16 8086-compatible processor with integratedperipherals and 8080 emulation mode.

NexGenProcessor Year Bus width DescriptionNx586 19?? 32 Pentium class processor.

RCAProcessor Year Bus width Description

1802 197? 8 8-bit microprocessor from RCA. Includes 1802,1804 and 1806.

Rise TechnologyProcessor Year Bus width DescriptionMP6 19?? 32 Pentium class processor.

SigneticsProcessor Year Bus width Description2650 197? 8 8-bit processor8X300 197? 8 8-bit RISC-like microprocessor

Sun MicrosystemsProcessor Year Bus width DescriptionUltraSparc 1996? 64 Second generation of UltraSparc processors

Page 106: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

105 Teknologi MemoriPAGE 10

IIUltraSparcIIi 199? 64 Second generation of UltraSparc processors

UltraSparcIII 199? 64 Third generation of UltraSparc processors

Texas InstrumentsProcessor Year Bus width DescriptionTMS9900 1976? 16 16-bit microprocessorTMS9980 197? 16 16-bit microprocessor with 8-bit data bus

TMS99105 1981 16 Enhanced version of TMS9995 16-bitmicroprocessor

TMS99110 1981 16 Enhanced version of TMS9995 16-bitmicroprocessor

TransmetaProcessor Year Bus width DescriptionTM5600 19?? 32 Low power microprocessor.TM5800 2001 32 Low power microprocessor.

USSRProcessor Year Bus width Description1801 198? 16 DEC (PDP-11) compatible microprocessor

VIAProcessor Year Bus width DescriptionCyrix III(C3) 2000 32 Pentium/Pentium II class processor

Eden ESP 19?? 32 Embedded ultra low-power x86-compatiblemicroprocessor

C7-M 2005 32 Low-power mobile microprocessorC7-D 2006 32 Low-power desktop microprocessor

Western Design CenterProcessor Year Bus width Description

65816 19?? 16 16-bit microprocessor with 6502 emulationmode

Page 107: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

106 Teknologi MemoriPAGE 10

Western ElectricProcessor Year Bus width DescriptionWE32100 1985? 32 32-bit microprocessor

WE32200 198? 32 32-bit microprocessor

ZilogProcessor Year Bus width Description

Z80 1976 8 Improved version of Intel 8080 processor: newinstructions.

Z800x 1979? 16 16-bit microprocessor.Z180 19?? 8 High-integration version of Z80 processor.

Rangkuman

1. Sejarah CPU dimulai pada tahun 1969, ketika sebuah perusahaankalkulator Jepang yaitu Busicom membuat permintaan kepada Inteluntuk membuat rangkaian kalkulator.

2. Mercian E. (Ted) Hoff mengembangkan ide untuk membuat desainyang lebih ringkas dibandingkan dengan desain yang sebelumnya.

3. Mikroprosesor multi guna pertama adalah chip 4004 yangdipasarkan pertama kali pada tahun 1971.

4. Tahun 1974 Intel mengembangkan versi 4004 menjadi versi 8080.5. Prosesor pertama untuk komputer personal pada tahun 80-an

adalah Intel 8086.6. Prosesor Intel 386 mulai dipasarkan pada tahun 1988.7. Prosesor Intel 486 mulai dipasarkan pada tahun 1989.8. Satuan kecepatan kerja prosesor adalah Hertz.9. Ukuran desain pada prosesor telah memasuki orde nanometer

sehingga sering digunakan sebagai satuan ukuran dalam prosesmanufaktur CPU.

10. Prosesor yang sekarang berkembang memiliki inti lebih dari satudalam setiap kepingnya.

Page 108: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

107 Teknologi MemoriPAGE 10

7 Teknologi Memori

Overview

Memori merupakan media penampung sementara program dan datayang sedang dijalankan oleh komputer. Memori yang demikian sering disebutsebagai memori utama. Namun sesungguhnya, segala media yang bersifatmampu menampung data, baik sementara maupun permanen dapatdikategorikan sebagai memori.

Melalui bab ini akan dibahas mengenai teknologi memori, jenis-jenismemori beserta karakterisitiknya, hirarki memori, dan virtual memory padakomputer.

Tujuan

1. Mahasiswa mampu mengenal memori dan fungsinya dalam sistemkomputer secara keseluruhan.

2. Mahasiswa mampu mengenal karakteristik dan cara kerja memori fisik.3. Mahasiswa mengetahui fungsi dan cara kerja virtual memory.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

107 Teknologi MemoriPAGE 10

7 Teknologi Memori

Overview

Memori merupakan media penampung sementara program dan datayang sedang dijalankan oleh komputer. Memori yang demikian sering disebutsebagai memori utama. Namun sesungguhnya, segala media yang bersifatmampu menampung data, baik sementara maupun permanen dapatdikategorikan sebagai memori.

Melalui bab ini akan dibahas mengenai teknologi memori, jenis-jenismemori beserta karakterisitiknya, hirarki memori, dan virtual memory padakomputer.

Tujuan

1. Mahasiswa mampu mengenal memori dan fungsinya dalam sistemkomputer secara keseluruhan.

2. Mahasiswa mampu mengenal karakteristik dan cara kerja memori fisik.3. Mahasiswa mengetahui fungsi dan cara kerja virtual memory.

Page 109: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

108 Teknologi MemoriPAGE 10

7.1 Teknologi MemoriSecara sederhana memori diartikan sebagai sebuah tempat

penyimpanan, Di dalam sistem komputer memori adalah menyimpanansementara informasi.

Sebelum melakukan proses terhadap instruksi yang masuk, CPUakan menyimpan instruksi yang akan diproses tersbut di dalam sebuah tempatpenyimpanan kecil yang bernama register, akan tetapi hal ini akanmenimbulkan masalah apabila data yang akan diproses besar jumlahnya. Untukmengatasi kesulitan dalam penyimpanan instruksi di register CPU yangberukuran kecil, maka CPU harus dilengkapi dengan alat penyimpan yangberkapasitas lebih besar yaitu memori utama. Unit ini dapat diilustrasikansebagai sebuah lemari yang memiliki kotak-kotak penyimpanan yang masing-masing dapat menyimpan sepenggal informasi baik berupa data maupuninstruksi.

Tiap-tiap lokasi dari kotak ditunjukkan oleh suatu alamat (address),yaitu berupa nomor yang menunjukkan lokasi tertentu dari kotak memori.

Ukuran memori ditunjukkan oleh satuan byte, misalnya 128 Mb, 256Mb, 512 Mb, atau bahkan ada yang sampai 2Gb. Pada umumnya 1 bytememori terdiri dari 8 – 32 bit (binary digit), atau banyaknya digit biner (0 atau1) yang mampu disimpan dalam satu kotak memori.

7.1.1 Random Access Memory (RAM)RAM adalah sebuah tempat penyimpanan data sementara yang dapat

dibaca maupun ditulis oleh prosesor atau perangkat keras lainnya. Data-datadan program yang masuk melalui alat input akan disimpan terlebih dahulu dimemori utama, khususnya RAM, yang dapat diakses secara random (dapatdiisi/ditulis, diambil, atau dihapus isinya) oleh pemrogram.Pada komputer-komputer saat ini dipergunakan 2 buah jenis RAM, yaitu:

1. DRAM (Dynamic RAM) RAM jenis ini menyimpan informasi dalam waktu yg singkat. Kelebihan:

Harganya murah dan menkonsumsi sedikit tenaga listrik. Kekurangan:

Untuk mempertahankan informasi yang disimpannya, secaraperiodik RAM ini melakukan refresh isinya sehinggamenyebabkan penalti terhadap kecepatannya.

Page 110: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

109 Teknologi MemoriPAGE 10

2. SRAM (Static RAM) RAM jenis ini secara otomatis mempertahankan isinya selama

ada listrik atau tenaga untuk mempertahankannya. Kelebihan:

Tidak memerlukan refresh terhadap isinya dalam waktu yangcepat..

Kekurangan:Harganya mahal dan mengkonsumsi tenaga listrik yang lebihbesar.

Berhubungan dengan adanya dua jenis RAM yang telah disebutkan diatas, developer hardware komputer menerapkan system hirarki memoridalam memanfaatkan kelebihan maupun kekurangan dari dua jenis emoritersebut di atas. Contohnya adalah sebagai berikut: Memori Utama, yang mempergunakan DRAM.

Memori ini adalah tempat penyimpanan informasi yang sifatnya segeradibutuhkan. Memori ini berfungsi sebagai buffer antara CPU dan mediapenyimpanan disk.

Memori Cache.Mempergunakan SRAM. Memori ini dikenal juga sebagai buffer antaraCPU dan memori utama.

Struktur RAM terbagi menjadi empat bagian utama, yaitu:1. Input storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan

melalui alat input.2. Program storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi

program yang akan diakses.3. Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan

hasil pengolahan.4. Output storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan

data yang akan ditampilkan ke alat output.Input yang dimasukkan melalui alat input akan ditampung terlebih

dahulu di input storage. Bila input tersebut berupa program maka akandipindahkan ke program storage, dan bila berbentuk data yang akan diolahatau data hasil pengolahan maka akan dipindahkan ke working storage. Hasildari pengolahan juga ditampung terlebih dahulu di working storage dan bilaakan ditampilkan ke alat output maka hasil tersebut dipindahkan ke outputstorage.

Page 111: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

110 Teknologi MemoriPAGE 10

7.1.2 Read Only Memory (ROM)ROM adalah sebuah tempat penyimpanan yang memuat unstruksi

atau data yang dapat dibaca akan tetapi tidak dapat ditulis. ROM hanya dapatdibaca sehingga pemrogram tidak bisa mengisi sesuatu ke dalam ROM.

ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya berupa sistem operasi yangterdiri dari program-program pokok yang diperlukan oleh sistem komputer,seperti misalnya program untuk mengatur penampilan karakter di layar,pengisian tombol kunci papan ketik untuk keperluan kontrol tertentu, danbootstrap program. Program bootstrap diperlukan pada saat pertama kalisistem komputer diaktifkan. Proses pengaktifan komputer pertama kali inidisebut dengan booting, yang dapat berupa cold booting atau warm booting.

Cold booting merupakan proses pengaktifan sistem komputerpertama kali untuk mengambil program bootstrap dari keadaan listrikkomputer mati (off) menjadi hidup (on). Sedangkan warm booting merupakanproses pengulangan pengambilan program bootstrap pada saat komputermasih hidup dengan cara menekan tiga tombol tombol pada papan ketiksekaligus, yaitu Ctrl, Alt, dan Del. Proses ini biasanya dilakukan bila sistemkomputer macet, daripada harus mematikan aliran listrik komputer danmenghidupkannya kembali.

Instruksi-instruksi yang tersimpan di ROM disebut denganmicroinstruction atau firmware karena hardware dan software dijadikan satuoleh pabrik pembuatnya. Isi dari ROM ini tidak boleh hilang atau rusak karenabila terjadi demikian, maka sistem komputer tidak akan bisa berfungsi. Olehkarena itu, untuk mencegahnya maka pabrik pembuatnya merancang ROMsedemikian rupa sehingga hanya bisa dibaca, tidak dapat diubah-ubah isinyaoleh orang lain. Selain itu, ROM bersifat non volatile agar data yang di simpandidalamnya tidak hilang bila listrik komputer dimatikan.

Pada kasus yang lain memungkinkan untuk merubah isi ROM, yaitudengan cara memprogram kembali instruksi-instruksi yang ada di dalamnya.ROM jenis ini berbentuk chip yang ditempatkan pada rumahnya yangmempunyai jendela di atasnya.Jenis ROM: PROM (Programmable Read Only Memory), yang hanya dapat diprogram

satu kali dan selanjutnya tidak dapat diubah kembali. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) yang dapat dihapus

dengan sinar ultraviolet serta dapat diprogram kembali berulang-ulang. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) yang

dapat dihapus secara elektronik dan dapat diprogram kembali.

Page 112: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

111 Teknologi MemoriPAGE 10

7.1.3 Metode akses memoriAda dua jenis metode akses memori, yaitu:

Asynchronous, pada metode akses ini CPU diharuskan melakukantindakan sesuai dengan penjadwalan yang telah ditentukan. CPU tidakdiperbolehkan untuk melakukan transfer informasi lainnya diluarpenjadwalan yang telah ditentukan. Jenis-jenis memori yang mengunakanmetode Asynchronous: Extended Data Out (EDO) DRAM, Burst ExtendedData Out (BEDO) DRAM.

Synchronous, pada metode akses ini CPU diberikan kebebasan untukmelakukan transfer kapanpun CPU butuhkan. Hal ini dapat terjadi karenaCPU dan memori berbagi clock yang sama. Jenis-jenis memori yangmengunakan metode Synchronous: Single Data-Rate Memory (SD-RAM),Double Data-Rate Memory (DDR-SDRAM).

Selanjutnya kita lihat sedikit mengenai jenis memori yang ada dandipergunakan dalam sistem komputer.

Extended Data Out Random Access MemoryDikenal dengan sebutan EDO RAM, adalah variasi dari memori

modern pertama yang memiliki kemampuan untuk secara terus menerusmengakses suatu bit pada page yang sama di memori. Biasanya memorisebelum ini menghentikan terlebih dahulu satu operasi untuk menjalankanoperasi yang lain dan proses tersebut membutuhkan waktu untuk melakukanpengisian ulang sebelum melakukan operasi yang lain. EDO RAMmengubahnya dengan tetap mempertahankan data sampai ada sinyal yangberbeda. EDO RAM juga merubah timing yang diperbolehkan untuk CASsignal (Column Address Strobe signal), data akan valid pada saat line CASdimatikan. Hasilnya tidak lagi harus menunggu untuk melakukan aksesselanjutnya (read/write). Dengan cara ini hanya perlu menunggu waktu kira-kira 10 nano detik untuk melakukan akses selanjutnya.

Gambar 7.1 EDO RAM'

Page 113: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

112 Teknologi MemoriPAGE 10

Untuk memperoleh kecepatan dari EDO RAM, Perusahaan MicronTechnology menambahkan untaian ke dalam chip untuk meniru burst modeyang digunakan oleh Intel microporosesor pada saat pembuatan seri 486,mode ini memungkinkan peningkatan 10 hingga 40 persen kinerja dari kinerjaprosesor normal. Chip tersebut dinamakan Burst EDO DRAM (BEDO), yangdapat melakukan proses read dan write lebih cepat dari sebelumnya.

Single Data-Rate Memory (SD-RAM)Karena operasi yang multi kompleks, chip memori tidak dapat

beroperasi secara sinkron terhadap prosesor hostnya. Dikarenakan haltersebut maka dibutuhkanlah sebuah memori yang dapat beroperasi sinkronterhadap prosesor hostnya. Memori tersebut dinamakan synchronous DRAM.

Dikenal dengan singkatan SD-RAM, dikatakan Single Data Ratekarena SDR melakukan kecepatan transfer data yang sama dengan busclocknya, SDR melakukan transfer satu persatu bit ke setiap line busnya.

SDR dikategorikan berdasarkan kecepatan dari bus sistem yangterkait, misalnya SDR PC100 untuk komputer dengan 100MHz sistem bus,dan SDR PC133 untuk komputer dengan 133MHz sistem bus.

Gambar 7.2 SD RAM

Double Data-Rate Memory (DDR-SDRAM)Memori chip yang menggunakan Teknologi DDR di kategorikan

berdasarkan efektifitas kecepatan data yaitu, dua kali lipat dari kecepatanclock sebenarnya. Tiga rating kecepatan yang tersedia saat ini adalah DDR200, DDR 266, dan DDR 333.Sebagai contoh, sebuah modul DDR pada 100MHz bus mentransfer data pada200MHz, akan tetapi puncak bandwithnya atau banyaknya informasi yangdapat ditransfer dalam suatu waktu dan koneksi adalah 1.6GBps. Modul padakecepatan ini menjadi PC1600. Jadi dapat dilihat bahwa kategori RAM ini didasarkan pada puncak bandwith bukan pada kecepatan bus.

Page 114: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

113 Teknologi MemoriPAGE 10

Gambar 7.3 DDR

7.2 VIRTUAL MEMORYKomputer modern memanfaatkan suatu fitur yang dikenal dengan

nama demand paging. Hal ini sudah dilakukan pada sejak Intel microprosesor386. Chip tersebut dapat melakukan pencarian isi dari memori saat isitersebut berpindah dari disk dan memori solid state 4K blok. Mikroprosesormendaftarkan address terhadap data tersebut di dalam blok, dan addresstersebut akan tetap ada dimanapun data tersebut disimpan.

Selama bertahun-tahun, pelaksanaan manajemen memori padaintinya adalah dengan menempatkan semua bagian proses yang akandijalankan ke dalam memori sebelum proses dapat mulai dieksekusi.Dengan demikian semua bagian proses tersebut harus memiliki alokasi sendiridi dalam memori fisik. Pada kenyataannya tidak semua bagian dari programtersebut akan diproses, misalnya: Ada pernyataan-pernyataan atau pilihan yang hanya akan dieksekusi jika

kondisi tertentu dipenuhi Terdapat fungsi-fungsi yang jarang digunakan Pengalokasian memori yang lebih besar dari yang sebenarnya dibutuhkan.

Pada memori berkapasitas besar, hal-hal di atas tidak akan menjadimasalah. Namun pada memori dengan kapasitas yang sangat terbatas, hal diatas akan menurunkan optimalisasi utilitas dari ruang memori fisik (memoriutama).

Setiap program yang dijalankan harus berada di memori. Memorimerupakan suatu tempat penyimpanan utama (primary storage) yang bersifatsementara. Ukuran memori yang terbatas dapat menimbulkan masalahbagaimana menempatkan program yang berukuran yang lebih besar dariukuran memori fisik (memori utama) dan masalah penerapanmultiprogramming yang membutuhkan tempat yang lebih besar di memori.

Page 115: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

114 Teknologi MemoriPAGE 10

Virtual memory adalah suatu teknik yang memisahkan antaramemori logis dan memori fisiknya. Memori logis merupakan kumpulankeseluruhan halaman dari suatu program. Tanpa virtual memory, memorilogis akan langsung dibawa ke memori fisik (memori utama). Disinilah virtualmemory melakukan pemisahan dengan menaruh memori logis ke secondarystorage (disk sekunder) dan hanya membawa halaman yang diperlukan kememori utama (memori fisik). Teknik ini menempatkan keseluruhan programdi disk sekunder dan membawa halaman-halaman yang diperlukan ke memorifisik sehingga memori utama hanya akan menyimpan sebagian alamat prosesyang sering digunakan dan sebagian lainnya akan disimpan dalam disksekunder dan dapat diambil sesuai dengan kebutuhan. Jadi jika proses yangsedang berjalan membutuhkan instruksi atau data yang terdapat pada suatuhalaman tertentu maka halaman tersebut akan dicari di memori utama. Jikahalaman yang diinginkan tidak ada maka akan dicari ke disk sekunder.

Gambar 7.4 Virtual Memory

Pada gambar 7.4 ditunjukkan ruang sebuah virtual memory yang dibagimenjadi bagian-bagian yang sama dan diidentifikasikan dengan nomor virtualpages. Memori fisik dibagi menjadi page frames yang berukuran sama dandiidentifikasikan dengan nomor page frames. Bingkai (frame) menyimpan datadari halaman. Dengan kata lain virtual memory memetakan nomor virtual pageske nomor page frames. Mapping (pemetaan) menyebabkan halaman virtualhanya dapat mempunyai satu lokasi alamat fisik.

Page 116: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

115 Teknologi MemoriPAGE 10

Dalam sistem paging, jika sebuah ruang diperlukan untuk proses dan halamanyang bersangkutan tidak sedang digunakan, maka halaman dari proses akanmengalami paged out (disimpan ke dalam disk) atau swap out, memori akankosong untuk halaman aktif yang lain. Halaman yang dipindah dari disk kememori ketika diperlukan dinamakan paged in (dikembalikan ke memori) atauswap in. Ketika sebuah item dapat mengalami paging, maka item tersebuttermasuk dalam item yang menempati ruang virtual, yang diakses denganalamat virtual dan ruangan yang ada dialokasikan untuk informasi pemetaan.

Sistem operasi mengalokasikan alamat suatu item hanya ketika itemtersebut mengalami paging in. Keuntungan yang diperoleh dari penyimpananhanya sebagian program saja pada memori fisik adalah:• Berkurangnya proses I/O yang dibutuhkan (lalu lintas I/O menjadi

rendah)• Ruang menjadi lebih leluasa karena berkurangnya memori fisik yang

digunakan• Meningkatnya respon karena menurunnya beban I/O dan memori• Bertambahnya jumlah pengguna yang dapat dilayani. Ruang memori yang

masih tersedia luas memungkinkan protocol untuk menerima lebihbanyak permintaan dari pengguna.

Teknik virtual memory akan memudahkan pekerjaan seorangprogrammer ketika besar data dan programnya melampaui kapasitas memoriutama. Contohnya: 10 program dengan ukuran 2 MB dapat berjalan dimemori berkapasitas 4 MB. Tiap program dialokasikan 256 Kbyte dan bagian-bagian proses (swap in) masuk ke dalam memori fisik begitu diperlukan danakan keluar (swap out) jika sedang tidak diperlukan.

Prinsip dari virtual memory adalah bahwa “Kecepatan maksimumekseskusi proses di virtual memory dapat sama, tetapi tidak akan pernahmelampaui kecepatan eksekusi proses yang sama di sistem yang tidakmenggunakan virtual memory”.

7.3 Hirarki MemoryHirarki memori adalah suatu acuan yang digunakan oleh para

perancang untuk menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memoriuntuk setiap bitnya.

Hirarki memori disusun sedemikian rupa agar semakin ke bawahmemori dapat mengalami hal-hal berikut :

Peningkatan waktu akses memori (semakin ke bawah semakinlambat, semakin ke atas semakin cepat)

Page 117: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

116 Teknologi MemoriPAGE 10

Peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar,semakin ke atas semakin kecil.

Peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakinjauh, semakin ke atas semakin dekat)

Penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawahsemakin murah, semakin ke atas semakin mahal.

Gambar 7.5 Hirarki memori

Memori yang lebih kecil, lebih mahal diletakkan di posisi teratas danyang paling dekat dengan prosesor. Urutannya sebagai berikut.

1. Register Mikroprosesor. Ukurannya paling kecil tapikecepatannya paling cepat. Umumnya 1 siklus cpu aja.

2. Cache mikroprosesor disusun berdasarkan kedekatannyadengan prosesor (level-1, level-2, level-3, dan seterusnya).Memori cache mikroprosesor dikelaskan ke dalam tingkatan-tingkatannya sendiri:

o level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semuacache, sekitar puluhan kilobyte saja. Kecepatannyapaling cepat di antara semua cache.

Page 118: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

117 Teknologi MemoriPAGE 10

o level-2: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkandengan cache level-1, yakni sekitar 64 kilobyte, 256kilobyte, 512 kilobyte, 1024 kilobyte, atau lebih besar.Meski demikian, kecepatannya lebih lambatdibandingkan dengan level-1, dengan nilai latency kira-kira 2 kali hingga 10 kali. Cache level-2 ini bersifatopsional. Beberapa prosesor murah dan prosesorsebelum Intel Pentium tidak memiliki cache level-2.

o level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkandengan cache level-2, yakni sekitar beberapa megabytetapi agak lambat. Cache ini bersifat opsional. Umumnyadigunakan pada prosesor-prosesor server danworkstation seperti Intel Xeon atau Intel Itanium.Beberapa prosesor desktop juga menawarkan cachelevel-3 (seperti halnya Intel Pentium Extreme Edition),meski ditebus dengan harga yang sangat tinggi.

3. Jika Memori utama: memiliki akses yang jauh lebih lambatdibandingkan dengan memori cache, dengan waktu akses hinggabeberapa ratus siklus CPU, tapi ukurannya mencapai satuangigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam,khususnya dalam kasus mesin-mesin Non-uniform memoryaccess (NUMA).

4. Cache cakram magnetik, yang sebenarnya merupakan memoriyang digunakan dalam memori utama untuk membantu kerjacakram magnetis.

5. Cakram magnetik : salah satu contoh dari cakram magnetisadalah Hard Disk. Kecepatan membacanya jauh lebih lambat darimemori utama

6. Tape magnetik : contoh dari tape magnetis adalah kaset video.Pembacaan datanya jauh lebih lambat dari cakram magnetic. Halini bisa dilihat dari seberapa cepat kaset tape atau video bisa kitaputar.

7. Cakram Optik : contoh dari cakram optic adalah DVD dan CD.Pembacannya jauh lebih lambat dari cakram magnetic.

Hirarki ini juga dibuat sedemikian rupa agar mekanisme transfer databisa berjalan dengan lebih teratur dari level terendah sampai teratas.

Page 119: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

118 Teknologi MemoriPAGE 10

Rangkuman

1. RAM adalah sebuah tempat penyimpanan data sementara yang dapatdibaca maupun ditulis oleh prosesor atau perangkat keras lainnya.

2. ROM adalah sebuah tempat penyimpanan yang memuat instruksiatau data yang dapat dibaca akan tetapi tidak dapat ditulis.

3. Cold booting merupakan proses pengaktifan sistem komputerpertama kali untuk mengambil program bootstrap dari keadaan listrikkomputer mati (off) menjadi hidup (on).

4. Warm booting merupakan proses pengulangan pengambilan programbootstrap pada saat komputer masih hidup dengan cara menekan tigatombol tombol pada papan ketik sekaligus, yaitu Ctrl, Alt, dan Del.

5. ROM yang dapat diprogram kembali adalah PROM (ProgrammableRead Only Memory), yang hanya dapat diprogram satu kali danselanjutnya tidak dapat diubah kembali.

6. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) dapatdihapus secara elektronik dan dapat diprogram kembali.

7. Extended Data Out Random Access Memory atau yang sering dikenaldengan sebutan EDO RAM, adalah variasi dari memori modernpertama yang memiliki kemampuan untuk secara terus menerusmengakses suatu bit pada page yang sama di memori.

8. Virtual memory adalah suatu teknik yang memisahkan antara memorilogis dan memori fisiknya.

9. Hirarki memori adalah suatu acuan yang digunakan oleh paraperancang untuk menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan hargamemori untuk setiap bitnya.

10. Cache mikroprosesor disusun berdasarkan kedekatannya denganprosesor (level-1, level-2, level-3, dan seterusnya).

Page 120: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

119 StoragePAGE 10

8 Storage

Overview

Berbagai macam data baik yang akan maupun yang sudah diolah olehkomputer perlu disimpan dalam suatu media tertentu. Karena sifatpenyimpanannya yang jangka panjang, maka diperlukan media yang dapatmenyimpan data secara permanen (non volatile). Secara prinsip mediapenyimpan dapat dikategorikan sebagai memori. Karena sifatnya untukpenyimpanan jangka panjang dan umunya tidak digunakan secara langsungpada saat pengolahan data, maka memori media penyimpan ini disebut jugasebagai memori sekunder.

Seiring dengan perkembangan kebutuhan media penyimpan dalamjumlah besar dan lalu lintas data yang kompleks, maka berkembang pulateknologi media penyimpan data ini. Melalui bab ini akan dibahas teknologimedia penyimpan atau yang dikenal dengan istilah storage. Istilah storage akandigunakan sebagai pengganti istilah media penyimpan karena lebih umumdigunakan.

Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui fungsi storage dalam sistem komputer secarakeseluruhan.

2. Mahasiswa mengetahui sifat dan cara kerja storage.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

119 StoragePAGE 10

8 Storage

Overview

Berbagai macam data baik yang akan maupun yang sudah diolah olehkomputer perlu disimpan dalam suatu media tertentu. Karena sifatpenyimpanannya yang jangka panjang, maka diperlukan media yang dapatmenyimpan data secara permanen (non volatile). Secara prinsip mediapenyimpan dapat dikategorikan sebagai memori. Karena sifatnya untukpenyimpanan jangka panjang dan umunya tidak digunakan secara langsungpada saat pengolahan data, maka memori media penyimpan ini disebut jugasebagai memori sekunder.

Seiring dengan perkembangan kebutuhan media penyimpan dalamjumlah besar dan lalu lintas data yang kompleks, maka berkembang pulateknologi media penyimpan data ini. Melalui bab ini akan dibahas teknologimedia penyimpan atau yang dikenal dengan istilah storage. Istilah storage akandigunakan sebagai pengganti istilah media penyimpan karena lebih umumdigunakan.

Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui fungsi storage dalam sistem komputer secarakeseluruhan.

2. Mahasiswa mengetahui sifat dan cara kerja storage.

Page 121: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

120 StoragePAGE 10

8.1 KONSEP STORAGEUntuk menyimpan data baik dalam jangka waktu pendek maupun

dalam waktu yang panjang dibutuhkan suatu media untuk melakukannya.Dalam hal ini dibutuhkan suatu media yang disebut dengan mediapenyimpanan atau storage.

Struktur disk merupakan suatu hal yang penting bagi penyimpananinformasi. Sistem modern menggunakan disk sebagai media penyimpanansekunder. Dulu, pita yang memiliki waktu akses lebih lambat dari pada disk,digunakan sebagai media penyimpanan sekunder. Setelah disk banyakdigunakan, tape cenderung digunakan untuk back-up, untuk menyimpaninformasi yang tidak sering digunakan, sebagai media untuk memindahkaninformasi dari satu sistem ke sistem lain, dan untuk menyimpan data yangcukup besar bagi sistem disk.

Bentuk penulisan disk drive modern adalah array satu dimensi yangbesar dari blok logika. Blok logika merupakan satuan unit terkecil daritransfer. Ukuran blok logika umumnya sebesar 512 bytes walaupun disk dapatdiformat ke level rendah (low level formatted) sehingga ukuran blok logikadapat ditentukan, misalnya 1024 bytes. Array satu dimensi dari blok logikatersebut dipetakan ke sektor dalam disk secara sekuensial. Sektor 0 adalahsektor pertama dari track pertama pada silinder paling luar (outermostcylinder). Proses pemetaan dilakukan secara berurut dari sektor 0, lalu keseluruh track dari silinder tersebut, lalu ke seluruh silinder mulai dari silinderyang terluar.Ada dua macam aturan pemetaan (Disk Data Organization,) yaitu:1. Constant Angular Velocity (CAV)

kepadatan bit dari zona terdalam ke zona terluar semakin berkurang,kecepatan rotasi konstan, sehingga aliran data pun konstan. Digunakanpada Hard Disk. Di dalam CAV, saat head dari suatu storage devicebergerak ke bagian track yang lebih dalam, kecepatan rotasi akan tetapdipertahankan.

a. Karakteristik : Kecepatan Rotasi tetap (Constant RPM ) Ukuran Block tetap Jumlah sektor tetap

b. Implikasi Sederhana dalam pengalamatan dan pengawasan Kepadatan bit pada lintasan ( track) semakin keluar

semakin berkurang

Page 122: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

121 StoragePAGE 10

Umumnya digunakan pada sistem terdahulu yaitudisk magnetik

Kurang cocok untuk disk kapasitas besar

pivot arm headc. Kapasitas CAV:

Block = merupakan data yang ada pada 1 sector 1track di suatu permukaan (side)Rumus : B = T S bKeterangan:

1. T = banyak track2. S = banyak sektor= banyak blok tiap track3. b = jumlah bytes tiap block4. B = Total kapasitas data pada disk

Politeknik Telkom Sistem Komputer

121 StoragePAGE 10

Umumnya digunakan pada sistem terdahulu yaitudisk magnetik

Kurang cocok untuk disk kapasitas besar

pivot arm headc. Kapasitas CAV:

Block = merupakan data yang ada pada 1 sector 1track di suatu permukaan (side)Rumus : B = T S bKeterangan:

1. T = banyak track2. S = banyak sektor= banyak blok tiap track3. b = jumlah bytes tiap block4. B = Total kapasitas data pada disk

Page 123: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

122 StoragePAGE 10

d. Waktu akses CAV3 langkah operasional :

ts = Seek Time = waktu memindahkan head pada track yangtepat

tl = Latency Time = waktu delay untuk menunggu block yangdiinginkan dibawah head

tt = Transfer Time =waktu yang dibutuhkan untuk membacablock

tb = total block access time: tb = ts + tl + tt

2. Constant Linear VelocityCLV (Constant Linear Velocity): kepadatan bit tiap track sama, semakin jauhsebuah track dari tengah disk, maka semakin besar jaraknya, dan juga semakinbanyak yang dimilikinya. Digunakan pada CD-ROM dan DVD-ROM. Di dalamCLV, saat head dari suatu storage device bergerak ke bagian track yang lebihdalam, kecepatan rotasi akan bertambah

a. karakteristik Lintasan (track) tidak konsentris. Lintasan berupa spiral). Kepadatan tiap track tetap

b. implikasi Penggunaan disk efisien

Selanjutnya kita lihat beberapa perkembangan teknologi mediapenyimpanan yang akan dijelaskan di dalam uraian-uraian berikut ini.

Host-Attached Storage (HAS) adalah pengaksesan storage melaluiport I/O. Port-port ini menggunakan beberapa teknologi. PC biasanyamenggunakan sebuah arsitektur bus I/O yang bernama IDE (Integrated DriveElectronic) atau ATA (AT Attachement). Arsitektur ini mendukung maksimal 2drive per I/O bus. Arsitektur yang lebih baru yang menggunakan simplifiedcabling adalah SATA (Serial AT Attachement). High-end workstation dan serverbiasanya menggunakan arsitektur I/O yang lebih rumit, seperti SCSI atau FC(fiber channel).

SCSI singkatan dari Small Computer System Interface, adalahsebuah antarmuka bus berkinerja tinggi yang didefinisikan oleh panitia ANSIX3T9.2 (American National Standards Institute). Antarmuka ini digunakan untukmenangani perangkat input/output atau perangkat media penyimpanan.Perangkat yang umum menggunakan SCSI adalah hard disk, CD-ROM, scanner,atau printer.

Page 124: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

123 StoragePAGE 10

Medium fisiknya biasanya adalah kabel ribbon yang memiliki jumlah konduktoryang banyak (biasanya 50 atau 68). SCSI mendukung maksimal 16 device dalambus. Biasanya, device tersebut termasuk sebuah controller card dalam host (SCSIinitiator, yang meminta operasi) dan sampai 15 storage device (SCSI target, yangmenjalankan perintah).

Sebuah SCSI disk adalah sebuah SCSI target yang biasa, tapi protokolnyamenyediakan kemampuan untuk menuliskan sampai 8 logical unit pada setiapSCSI target. Penggunaan logical unit addressing biasanya adalah perintahlangsung pada komponen dari array RAID atau komponen dari removablemedia library.

FC atau fibre chanel adalah sebuah arsitektur seri berkecepatan tinggiyang dapat beroperasi pada serat atau pada kabel copper 4-konduktor. FCmempunyai dua varian. Pertama adalah sebuah switched fabric besar yangmempunyai 24-bit space alamat. Varian ini diharapkan dapat mendominasi dimasa depan dan merupakan dasar dari SAN (storage-area network). Karenabesarnya space alamat dan sifat switched dari komunikasi, banyak host dandevice penyimpanan dapat di-attach pada fabric, memungkinkan fleksibilitasyang tinggi dalam komunikasi I/O. Varian FC lain adalah protokol loop (FC-AL)yang bisa menuliskan 126 device (drive dan controller).

Mekanisme penyimpanan data yang cocok untuk digunakan padaHAS . Perintah I/O yang menginisiasikan transfer data ke HAS device adalahmembaca dan menulis logical data block yang diarahkan ke unit penyimpananteridentifikasi yang spesifik (seperti bus ID, SCSI ID, dan target logical unit).

NAS (Network-Attached Storage) device adalah sebuah sistempenyimpanan yang mempunyai tujuan khusus yaitu untuk diakses dari jauhmelalui data network. Klien mengakses NAS melalui RPC (Remote ProcedureCall) seperti NFS untuk UNIX atau CIFS untuk Windows. RPC dibawamelalui TCP atau UDP (User Datagram Protocol) dari IP network biasanyadalam Local-Area Network (LAN) yang sama dengan yang membawa semua lalulintas data ke klien. Unit NAS biasanya diimplementasikan sebagai sebuahRAID array dengan software yang mengimplementasikan interface RemoteProcedure Call atau pemanggilan jarak jauh. NAS menyediakan jalan yangcocok untuk setiap protokol dalam sebuah LAN untuk saling berbagi poolpenyimpanan dengan kemudahan yang sama seperti menamai dan menikmatiakses seperti HAS protokol. Umumnya cenderung untuk lebih tidak efisiendan memiliki peforma yang lebih buruk dari penyimpanan direct-attached.

ISCSI adalah protokol NAS terbaru. Protokol ini menggunakan protokolIP network untuk membawa protokol SCSI. Host dapat memperlakukanpenyimpanannya seperti direct-attached, tapi storage-nya sendiri dapat beradajauh dari host.

Page 125: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

124 StoragePAGE 10

Storage-area Network (SAN) adalah network private (menggunakanprotokol storage dari protokol network) yang menghubungkan server dan unitpenyimpanan. Keunggulan SAN terletak pada fleksibilitasnya. Sejumlah hostdan storage array dapat di-attach ke SAN yang sama, dan storage dapatdialokasikan secara dinamis pada host. Sebuah SAN switch mengizinkan ataumelarang akses antara host dan storage. Sebagai contoh, apabila host kehabisandisk space, maka SAN dapat mengalokasikan storage lebih banyak pada hosttersebut. SAN memungkinkan cluster server untuk berbagi storage yang samadan memungkinkan storage array untuk memasukkan beberapa koneksi hostlangsung. SAN biasanya memiliki jumlah port yang lebih banyak, dan port yanglebih murah, dibandingkan storage array. FC adalah interkoneksi SAN yangpaling umum.8.2 DISK

Setiap media penyimpanan memiliki suatu alat untuk membaca danmenulis yang dikenal dengan nama head (pada harddisk) dan side (pada floppy).Tiap piringan memiliki dua sisi head/side, yaitu sisi 0 dan sisi 1. Setiap head/sidedibagi menjadi lingkaran lingkaran konsentris yang disebut track. Kumpulantrack yang sama dari seluruh head yang ada disebut cylinder. Suatu track dibagilagi menjadi daerah-daerah lebih kecil yang disebut sector.

Beberapa contoh dari media penyimpanan eksternal adalah harddisk,CD-ROM, DVD. Hampir semua media penyimpanan yang banyak dipakaibelakangan ini berbentuk piringan dan operasi data dilakukan denganperputaran piringan tersebut.

Page 126: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

125 StoragePAGE 10

Dari perputaran ini, dikenal satuan rotasi yang disebut RPM (Rotation PerMinute). Semakin cepat putaran, maka waktu akses pun semakin cepat, namunsemakin besar juga tekanan terhadap piringan sehingga makin besar panasyang dihasilkan. Untuk media berkapasitas besar dikenal beberapa item yangukuran RPM nya sebagai berikut:• 3600 RPM Pre-IDE• 5200 RPM IDE• 5400 RPM IDE/SCSI• 7200 RPM IDE/SCSI• 10000 RPM SCSI

Floppy disk drive yang menjadi standar pemakaian terdiri dari 2ukuran yaitu 5.25” dan 3.5” yang masing-masing memiliki 2 tipe kapasitasDouble Density (DD) dan High Density (HD). Floppy disk 5.25” kapasitasnyaadalah 360 Kbytes (untuk DD) dan 1.2 Mbytes (untuk HD). Sedangkan floppydisk 3.5” kapasitasnya 720 Kbytes (untuk DD). Kapasitas yang dapat ditampungoleh floppy disk memang cenderung kecil, apalagi jika dibandingkan dengankebutuhan transfer dan penyimpanan data yang makin lama makin besar.Floppy disk hanya dapat menyimpan file teks, karena keterbatasan kapasitas.Walaupun demikian, penulisan pada floppy disk dapat dilakukan berulang-ulang, walaupun memakan waktu yang relatif lama.

Seperti yang telah dikatakan, penulisan disk drive modern adalahdengan menggunakan array satu dimensi logical block yang besar. Denganmenggunakan sistem pemetaan ini, secara teori setidaknya kita dapatmengkonversikan sebuah logical block number ke penulisan disk gaya lama yangberisi nomor silinder, nomor track di silinder, dan nomor sektor di dalamtrack.

Dalam prakteknya, sangatlah sulit untuk melakukan hal ini. Ada duaalasan, yang pertama adalah kebanyakan disk memiliki beberapa sektor yangtidak sempurna, tapi pemetaan menutupi dengan cara menggantikannyadengan sektor tambahan dari tempat lain di disk. Alasan kedua adalah jumlahsector tiap track berbeda pada beberapa disk.

Mari kita lihat lebih dekat pada alasan kedua. Dalam media yangmenggunakan Constant Linear Velocity (CLV), jumlah bit tiap track adalah sama.Semakin jauh posisi track dari pusat disk, jaraknya semakin besar, sehinggasemakin banyak sektor yang ada. Saat kita bergerak dari zona yang lebih luarke zona yang lebih dalam, jumlah sektor tiap track menurun. Track di zonayang lebih luar biasanya memiliki sektor lebih banyak 40% dari track di zonayang lebih dalam. Drive meningkatkan kecepatan rotasinya saat head bergerakdari track terluar sampai track yang lebih dalam untuk mempertahankan

Page 127: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

126 StoragePAGE 10

kecepatan perpindahan data di bawah head. Metode ini digunakan pada driveCD-ROM dan DVD-ROM.

Alternatif dari metode ini, kecepatan rotasi disk bisa tetap, danjumlah (kepadatan) bit menurun dari track yang lebih dalam ke track yanglebih luar untuk mempertahankan kecepatan data tetap konstan. Metode inidigunakan dalam hard disk dan dikenal sebagai Constant Angular Velocity (CAV).Keuntungan menggunakan metode CAV adalah sebuah data bisa langsungdipetakan sesuai pada track dan nomor silinder yang diminta. Tetapi metodeini juga memiliki kelemahan, yaitu jumlah data yang bisa disimpan pada trackterluar dan terdalam sama, padahal kita tahu bahwa panjang track bagian luarlebih panjang daripada track bagian dalam.

Jumlah sektor per track telah semakin berkembang sesuai denganperkembangan teknologi disk, dan bagian terluar dari sebuah disk biasanyamemiliki beberapa ratus sektor per track. Begitu pula jumlah silinder per disksemakin bertambah. Sebuah disk ukuran besar bisa memiliki puluhan ribusilinder.8.2.1 DISK MAGNETIK (Disket)a. KONDISI FISIK

Terbuat dari bahan yang dapat menjadi magnet ,missal : iron Oxide,steel, aluminium.

b. Penulisan dan pembacaan Magneto resistansiPola magnet :Saat penulisan :arahnya berubah dari utara ke selatan,mekanismenya denganmelewatkan secara rotasi disk pada medan magnet yang ditimbulkan olehkumparan

- sifatnya non volatile

Comp 212 Computer Org & Arch 52 Z. Li, 2008

Page 128: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

127 StoragePAGE 10

Saat Pembacaan :Menggunakan head untuk membaca partiel magnet pada disk

8.2.2 DISC OPTIK (DISC)a. Kondisi Fisik

Disc Size: 86 – 130 mm Disc Thickness: 0.6t/1.2t Disc Material: Plastic/GlassOptical Head Initialize Mode: CAV, CLV, DBL, CAV-B, CLV-B Wavelength: 810 nm 2 nm LD Power: 150 – 1000 mWSpindle Clamping method: Air clamp No. of rotations CAV: 200 – 6000 rpm No. of rotations CLV: 2 – 13 m/s

b. Tinjauan proses pembuatan disc secara mikroskopis

Sinar laser berintensitas tinggi dijatuhkan pada disk yang berputarsehingga terjadi kristalisasi tumpukan zat As yang awalnya dalam kondisi takberbentuk (amorphous) menjadi teraturc. Mekanisme pembuatan laser disc

Page 129: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

128 StoragePAGE 10

d. Peralatan Pembuat Laser disc

e. TEHNOLOGI PEMBUATAN LASER DISC

f. Ukuran Pit dan Landukuran pit dan land sesuai kecepatan putar disk saat perekaman.Umumnyasekitar 1.2 - 1.4 m/s.

Page 130: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

129 StoragePAGE 10

g. Cara membaca data:

"1" channel bit = saat perpindahan land ke pit atau sebaliknya."0" channel bit = saat tidak ada perubahan.

EFM (Eight-to-Fourteen-Modulation)adalah proses merubah data 8 bytemenjadi 14Contoh: Bagaimana menulis kata "Nerd" pada sebuah CDASCII character - Decimal code - Binary code - EMF codeN = 078 = 01001110 = 00010001000100e = 101 = 01100101 = 00000000100010r = 114 = 01110010 = 10010010000010d = 100 = 01100100 = 01000100100010EMF code + Merge channel bits:(14 channel bits per byte + 3 Merge channel bits per EMF code)001 00010001000100 001 00000000100010 000 10010010000010 00001000100100010 001

Page 131: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

130 StoragePAGE 10

8.3 CD-ROMDi awal tahun 1983 sistem penyimpanan data di optical disc mulai

diperkenalkan dengan diluncurkannya Digital Audio Compact Disc. Sejak saat itumulai berkembanglah teknologi penyimpanan pada optical disc. CD-ROMterbuat dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat reflektifseperti alumunium. Informasi direkam secara digital sebagai lubang-lubangmikroskopis pada permukaan yang reflektif. Proses ini dilakukan deganmenggunakan laser yang berintensitas tinggi. Permukaan yang berlubang inikemudian dilapisi oleh lapisan bening.

Informasi dibaca dengan menggunakan laser berintensitas rendahyang menyinari lapisan bening tersebut sementara motor memutar disk.Intensitas laser tersebut berubah setelah mengenai lubang-lubang tersebutkemudian terefleksikan dan dideteksi oleh fotosensor yang kemudiandikonversi menjadi data digital.

Penulisan data pada CD-ROM hanya dapat dilakukan sekali saja.Walaupun demikian, optical disk ini memiliki keunggulan dari segi mobilitas.Bentuknya yang kecil dan tipis memudahkannya untuk dibawa-bawa. Kapasitaspenyimpanannya pun cukup besar, yaitu 650 Mbytes. Sehingga media inibiasanya digunakan untuk menyimpan data-data sekali tulis saja, sepertiinstaller, file lagu (mp3), ataupun data statik lainnya.8.4 DVD (Digital Versatile Disc)

DVD adalah generasi lanjutan dari teknologi penyimpanan denganmenggunakan media optical disc. DVD memiliki kapastias yang jauh lebih besardaripada CD-ROM biasa, yaitu mencapai 9 Gbytes. Teknologi DVD ini sekarang banyakdimanfaatkan secara luas oleh perusahaan musik dan film besar, sehinggamenjadikannya sebagai produk elektronik yang paling diminati dalam kurun waktu 3tahun sejak diperkenalkan pertama kali. Perkembangan teknologi DVD-ROM punlebih cepat dibandingkan CD-ROM. 1x DVD-ROM memungkinkan rata-rata transferdata 1.321 MB/s dengan rata-rata burst transfer 12 MB/s. Semakin besar cache(memori buffer) yang dimiliki DVD-ROM, semakin cepat penyaluran data yang dapatdilakukan.

DVD menyediakan format yang dapat ditulis satu kali ataupun lebih, yangdisebut dengan Recordable DVD, dan memiliki 6 macam versi, yaitu : DVD-R for General, hanya sekali penulisan. DVD-R for Authoring, hanya sekali penulisan. DVD-RAM, dapat ditulis berulang kali. DVD-RW, dapat ditulis berulang kali. DVD+RW, dapat ditulis berulang kali. DVD+R, hanya sekali penulisan.

Setiap versi DVD recorder dapat membaca DVD-ROM disc, tetapimemerlukan jenis disc yang berbeda untuk melakukan pembacaan.

Page 132: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

131 StoragePAGE 10

Rangkuman

1. Bentuk penulisan disk drive modern adalah array satu dimensi yangbesar dari blok logika.

2. CLV (Constant Linear Velocity): kepadatan bit tiap track sama, semakinjauh sebuah track dari tengah disk, maka semakin besar jaraknya, danjuga semakin banyak yang dimilikinya.

3. CAV (Constant Angular Velocity): kepadatan bit dari zona terdalam kezona terluar semakin berkurang, kecepatan rotasi konstan, sehinggaaliran data pun konstan.

4. Host-Attached Storage (HAS) adalah pengaksesan storage melalui portI/O.

5. SCSI singkatan dari Small Computer System Interface, adalah sebuahantarmuka bus berkinerja tinggi yang didefinisikan oleh panitia ANSIX3T9.2 (American National Standards Institute).

6. FC atau Fibre Chanel adalah sebuah arsitektur seri berkecepatantinggi yang dapat beroperasi pada serat atau pada kabel copper 4-konduktor.

7. NAS (Network-Attached Storage) device adalah sebuah sistempenyimpanan yang mempunyai tujuan khusus yaitu untuk diakses darijauh melalui data network.

8. ISCSI adalah protokol NAS terbaru, yang menggunakan protokol IPnetwork untuk membawa protokol SCSI.

9. Satuan kecepatan rotasi pada disk disebut RPM (Rotation Per Minute).10. CD ROM dan Hardisk berbeda dalam hal bahannya, representasi

datanya, bentuk lintasannya, dan cara pembacaannya.

Page 133: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

132 Computer System OrganizationPAGE 10

9 Computer System Organization

Overview

Agar dapat mengoptimalkan kinerja suatu sistem komputer, perlu diketahuikomponen-komponen apa saja yang dapat mempengaruhi kinerja komputertersebut, cara kerjanya dan bagaimana suatu komponen berinteraksi dengankomponen lainnya. Pada bab ini akan menjelaskan pengorganisasian suatusistem komputer secara global.

Tujuan

1. Memahami konsep organisasi sistem komputer dasar2. Mengetahui bagian utama sistem komputer3. Memahami hubungan dan cara kerja dasar bagian utama sistem

komputer

Politeknik Telkom Sistem Komputer

132 Computer System OrganizationPAGE 10

9 Computer System Organization

Overview

Agar dapat mengoptimalkan kinerja suatu sistem komputer, perlu diketahuikomponen-komponen apa saja yang dapat mempengaruhi kinerja komputertersebut, cara kerjanya dan bagaimana suatu komponen berinteraksi dengankomponen lainnya. Pada bab ini akan menjelaskan pengorganisasian suatusistem komputer secara global.

Tujuan

1. Memahami konsep organisasi sistem komputer dasar2. Mengetahui bagian utama sistem komputer3. Memahami hubungan dan cara kerja dasar bagian utama sistem

komputer

Page 134: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

133 Computer System OrganizationPAGE 10

9.1 PendahuluanOrganisasi komputer pada prinsipnya adalah bagaimana seorang

pengembang komputer mengkombinasikan dan menyusun komponen-komponen yang terdapat dalam suatu komputer. Komponen dasar yangterdapat dalam suatu komputer adalah processor (CPU), memory dan I/Odevice. Ketiga komponen dasar diatas dihubungkan dengan suatu jalur yangdinamakan bus.

Gambar 11.1 Komponen Dasar KomputerSuatu komputer modern contohnya, memiliki komponen-komponen

sebagai berikut:- Processor: i7 950 3.06 GHz- Memory: DDR3 4 GB- I/O device: Hard disk SATA 320 GB, keyboard dan mouse USB, VGA

card ATI Radeon 4870 dengan LCD monitor, sound card Audigy X-Fi,Blu Ray drive.

9.2 BusBus adalah jalur yang menghubungkan komponen-komponen yang

terdapat di komputer. Wujud fisik bus adalah jalur-jalur pada sirkuitelektronik yang dilalui oleh sinyal listrik. Dalam suatu desain komputer, busdapat dibagi menjadi tiga, data bus, adderss bus dan control bus. Besar busdidefinisikan dalam satuan bit.

Data bus adalah jalur yang digunakan oleh komponen komputer untukbertukar data. Lebar data bus menentukan jumlah maksimal data yang dapatdikirim dalam satu satuan waktu. Komputer modern dapat memiliki data bussebesar 8 bit, 16 bit, 32 bit atau 64 bit. Walaupun masih terdapat perdebatan,data bus dihitung dari jumlah terbesar dari register integer general purpose.Jadi jika sebuah prosesor memiliki lebar data bus 64 bit tetapi hanya memilikiregister integer general purpose sebesar 32 bit, prosesor tersebutdikategorikan sebagai prosesor 32 bit.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

133 Computer System OrganizationPAGE 10

9.1 PendahuluanOrganisasi komputer pada prinsipnya adalah bagaimana seorang

pengembang komputer mengkombinasikan dan menyusun komponen-komponen yang terdapat dalam suatu komputer. Komponen dasar yangterdapat dalam suatu komputer adalah processor (CPU), memory dan I/Odevice. Ketiga komponen dasar diatas dihubungkan dengan suatu jalur yangdinamakan bus.

Gambar 11.1 Komponen Dasar KomputerSuatu komputer modern contohnya, memiliki komponen-komponen

sebagai berikut:- Processor: i7 950 3.06 GHz- Memory: DDR3 4 GB- I/O device: Hard disk SATA 320 GB, keyboard dan mouse USB, VGA

card ATI Radeon 4870 dengan LCD monitor, sound card Audigy X-Fi,Blu Ray drive.

9.2 BusBus adalah jalur yang menghubungkan komponen-komponen yang

terdapat di komputer. Wujud fisik bus adalah jalur-jalur pada sirkuitelektronik yang dilalui oleh sinyal listrik. Dalam suatu desain komputer, busdapat dibagi menjadi tiga, data bus, adderss bus dan control bus. Besar busdidefinisikan dalam satuan bit.

Data bus adalah jalur yang digunakan oleh komponen komputer untukbertukar data. Lebar data bus menentukan jumlah maksimal data yang dapatdikirim dalam satu satuan waktu. Komputer modern dapat memiliki data bussebesar 8 bit, 16 bit, 32 bit atau 64 bit. Walaupun masih terdapat perdebatan,data bus dihitung dari jumlah terbesar dari register integer general purpose.Jadi jika sebuah prosesor memiliki lebar data bus 64 bit tetapi hanya memilikiregister integer general purpose sebesar 32 bit, prosesor tersebutdikategorikan sebagai prosesor 32 bit.

Page 135: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

134 Computer System OrganizationPAGE 10

Data bus digunakan untuk mengirim data dari CPU dari dan ke alamatmemori atau I/O device tertentu. Untuk mengetahui alamat memori ataualamat I/O device tertentu, digunakan address bus. Karena bus bekerja secaraelektronik dan diterjemahkan ke dalam bilangan biner, maka banyaknyaalamat memory dan alamat I/O device sama dengan 2n, dimana n adalah lebaraddress bus.

Lebar AddressBus

Maksimal Alamat yang Dapat Diakses

20 bit 1,048,576 (~ 1 MB)32 bit 4,294,976,296 (~ 4 GB)64 bit 18,446,744,073,709,600,000 (~18,446,744 TB)

Tabel 11.1 Address Bus

Control bus mengatur kapan suatu perangkat aktif. Pengaturan inidibutuhkan agar tidak terjadi tabrakan data pada data bus.

Bus pada komputer pada umumnya diatur oleh controller yang biasadisebut juga dengan chipset atau bridge. Komputer dengan satu processoratau satu core processor biasanya memiliki dua buah bridge, northbridge dansouthbridge. Northbridge mengatur pertukaran data antara processor,graphic card (PCI Express atau AGP) dan memory (RAM) sedangkannorthbridge mengatur pertukaran data antar I/O device. Bus yang bekerjaantara CPU, graphic card dan RAM dinamakan frontside bus, sedangkanantara southbridge dan I/O device dinalakan Low Pin Count (LPC) bus. Busyang menghubungkan northbridge dan southbridge dinamakan internal bus.

Intel menamakan northbridge Memory Controller Hub (MCH) dansouthbridge I/O Controller Hub (ICH).

Page 136: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

135 Computer System OrganizationPAGE 10

Gambar 11.2 Arsitektur Komputer

Dengan berkembangnya prosesor multi-core, arsitektur ini dirasakantidak mampu menangani lalu lintas data yang semakin padat, karena hanyaterdapat satu jalur bus yang digunakan oleh semua processor. Untukmengatasi hal ini Intel menggunakan suatuarsitektur yang disebut Quick PathInterconnect (QPI) sedangkan AMD mengembangkan teknologiHyperTransport dalam menggantikan frontside bus.

Page 137: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

136 Computer System OrganizationPAGE 10

Gambar 11.3 Arsitektur FSB dengan Multi ProcessorDengan QPI, masing-masing processor memiliki akses tersendiri ke

memory dan I/O controller sehingga bottleneck yang terjadi apabilamenggunakan frontside bus dapat dihindari. Pendekatan HyperTransport(HT) sedikit berbeda dengan QPI. Dengan HT, masing-masing node(northbridge) dapat memiliki hubungan dengan semua northbridge lainnya.Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut:

Gambar 11.4 Arsitektur Multiprosesor Dengan QPI

Page 138: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

137 Computer System OrganizationPAGE 10

Gambar 11.5 Arsitektur QPI (atas) dan HyperTransport (bawah)9.3 Processor

Processor atau CPU adalah komponen yang menjalankan program(baris-baris perintah) yang tersimpan pada memory. Dalam menjalankanprogram, CPU melakukan tiga langkah, yaitu:

a. Mengambil perintah (fetch)b. Menterjemahkan perintah (decode)c. Melaksanakan perintah (execute)

CPU memiliki beberapa bagian dalam melaksanakan tugasnya, yaitu:- Control Unit (CU) yang mengambil perintah dan menentukan perintah

tersebut,- Arithmetic and Logic unit, yang berfungsi menjalankan perintah

matematika dan logika (misalnya operasi AND dan penjumlahan biner)- Register, yaitu memory yang sangat cepat yang digunakan untuk

menampung perhitungan di CPU. Selain itu terdapat register yangberfungsi khusus:

o Program counter (PC) yang menunjukkan perintah selanjutnyayang akan dikerjakan oleh CPU

o Instruction register (IR) yang menunjukkan perintah yang sedangdikerjakan saat ini.

Page 139: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

138 Computer System OrganizationPAGE 10

Gambar 11.6 Data Path CycleLangkah-langkah kerja CPU adalah sebagai berikut:1. Ambil perintah selanjutnya dari memory dan tempatkan di IR2. Ubah PC agar menunjuk ke perintah selanjutnya3. Tentukan jenis perintah yang harus dijalankan4. Tentukan data yang akan diproses oleh perintah selanjutnya5. Tempatkan data tersebut di regiser6. Kerjakan perintah dengan menggunakan data yang telah ada tersebut7. Tempatkan hasil perhitungan di memory atau register8. Ulangi langkah 1 untuk perintah selanjutnyaLangkah-langkah ini disebut juga siklus Fatch-Decode-Execute.

Kecepatan processor diukur dengan satuan Hertz, yang berartiprocessor yang bekerja dengan kecepatan 1 MHz (Mega Hertz). Satu hertzadalah jumlah gelombang lengkap yang dihasilkan dalam satu detik, yangberarti processor tersebut dapat menghasilkan satu juta gelombang lengkapdalam satu detik. Karena eksekusi perintah pada CPU dimulai padagelombang positif, maka CPU tersebut dapat melaksanakan satu juta perintahper detik. Perlu diperhatikan bahwa perintah yang dimiliki setiap prosesormembutuhkan waktu eksekusi yang beragam, jadi waktu eksekusi suatuperintah yang menghasilkan keluaran yang sama yang dikerjakan olehprocessor Intel dapat berbeda dengan waktu yang dibutuhkan oleh processorAMD atau PowerPC. Dari pernyataan diatas maka dapat disimpulkan bahwa

Page 140: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

139 Computer System OrganizationPAGE 10

kecepatan processor tidak dapat dijadikan acuan langsung dalam mengukurkinerja system komputer,9.4 Memory

Memory utama dalam sebuah sistem komputer biasa mengacu padatempat penyimpanan data sementara. Dalam kehidupan nyata, memory utamasering diidentikkan dengan RAM. Memory ini bersifat volatile, artinya tanpadaya listrik, data yang disimpan akan hilang. Sifat ini berbeda dengan chip bios(EEPROM) yang bersifat non-volatile, artinya walaupun tanpa daya listrik, datayang terkandung didalamnya tetap ada.

Memory terdiri dari sejumlah sel. Setiap sel memiliki alamat yang unik.Setiap sel dapat ditulisi atau dibaca secara independen. Data yang disimpanpada memory dapat disimpan pada satu atau lebih sel.

Alamat Sel

0000

data A0001000200030004 data B

0005data C

00060007 data D

0008 data E

0009 data F

Gambar 11.7 Struktur MemorySatuan memory dinyatakan dalam byte. Satu sel terdiri dari 8 bit atau

satu byte, Byte kemudian dikelompokkan menjadi word, yang terdiri dari byteuntuk komputer 32 bit atau 8 byte untuk komputer 64 bit. Data dalam satuword disusun dengan dua cara, big endian (byte paling kanan bernilai lebihbesar) atau little endian (byte paling kanan bernilai lebih kecil). Satu byteterdiri dari 8 bit. Perlu diperhatikan bahwa satu kilobyte bukan 1,000 byte,melainkan 1024 byte (210)

Page 141: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

140 Computer System OrganizationPAGE 10

Memory memiliki mekanisme untuk mengecek kesalahan data yangdisimpannya. Metode yang paling sederhana adalah dengan parity check.Metode lain seperti Hamming dapat mendeteksi dan mengoreksi kesalahandata yang tersimpan di memory.

Walaupun uluran memory utama saat ini telah mencapai gigabytenamun kecepatan memory utama masih relatif lebih rendah dibandingkandengan kecepatan processor. Kecepatan processor saat ini telah mencapaisatuan giga hertz sedangkan kecepatan memory utama belum menembusangka satu gigahertz. Hal ini menyebabkan terjadinya bottleneck antara CPUdan memory utama. Untuk mengatasi masalah ini, sebelum menggunakanmemory utama, data yang akan diproses di CPU dapat menggunakan cache,Cache adalah memory tambahan yang sangat cepat yang diletakkan sangatdekat dengan processor.

Cache dibuat berlapis. Ada cache level 1 dan cache level 2. Cachelevel 1 biasanya lebih kecil ukurannya daripada cache level 2, namunkecepatannya lebih tinggi. Cache level 1 terbagi menjadi instruction cache dandata cache. Ketika akan mengeksekusi data, processor akan mencari datatersebut di register, apabila tidak terdapat maka akan mencari di cache level1, kemudian cache level 2, kemudian cache level 3 (jika ada), kemudian padamemory utama (RAM), kemudian pada secondary memory (magnetic disc,optical disc). Apabila processor menemukan data di cache akan disebutsebagai cache hit. Apabila tidak menemukan data di cache akan disebut cachemiss.

Pada arsitektur komputer generasi sebelum Pentium Pro/Pentium II,cache ini bentuknya sama seperti RAM dan dapat dipasang pada slottambahan, Pentium Pro memiliki cache yang terdapat pada inti (core/die)processor, sedangkan Pentium II menempatkan cache pada boardprocessornya.

Page 142: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

141 Computer System OrganizationPAGE 10

Gambar 11.8 CPU Core, cache dan RAMSebagai contoh, secara teori, kecepatan cache processor Pentium IV

3,2 GHz dengan lebar bus 256 bit sekitar 102 GB/detik.

Gambar 11.9 Core Pentium II dan Chip Cache L2.Memory utama (RAM) selalu tidak pernah cukup, maka

sistem komputer terutama PC memiliki secondary memory, yang bersifatnon-volatile.9.5 I/O Device

I/O device adalah perangkat yang menjadi penghubung antara manusiadan mesin. Perangkat ini menerima masukan dari manusia danmerepsentasikan data yang telah diolah dalam format yang dapat dimengertioleh manusia. Untuk lebih jelasnya, jenis-jenis dan kegunaan I/O device akandibahas dalam bab tersendiri.

Page 143: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

142 Computer System OrganizationPAGE 10

Rangkuman

1. Organisasi sistem komputer adalah susunan dari perangkat-perangkatkomputer yang membentuk suatu sistem komputer.

2. Komponen dasar komputer terdiri dari bus, processor (CPU), memorydan I/O device.

3. Bus adalah jalur yang digunakan untuk komunikasi dan pertukaran antarperangkat.

4. Bus terdiri dari data bus, address bus dan control bus.5. Processor memiliki siklus pemrosesan data yang melibatkan tiga proses,

fetch, decode dan execute.6. Processor (CPU) terdiri dari Control Unit, ALU dan Register.7. Memory utama adalah komponen yang berfungsi untuk menyimpan data

dan bersifat volatile.8. Memory memiliki tingkatan, register, cache dan RAM.9. Memory sekunder bersifat non-volatile10. I/O device merupakan perangkat yang menerima input dari pengguna dan

merepresentasikan hasil perhitungan CPU ke pengguna.

Page 144: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

143 Input Output SystemPAGE 10

10 Input/Output System

Overview

Sebuah sistem komputer selain memiliki alat pemroses (CPU) juga harusmemiliki I/O device, yang merepresentasikan hasil perhitungan kepadapengguna. Pada bab ini akan dibahas komponen I/O yang memebentuksuatu I/O system.

Tujuan

1. Memahami konsep I/O system2. Memahami mekasnisme dasar dalam I/O system

Politeknik Telkom Sistem Komputer

143 Input Output SystemPAGE 10

10 Input/Output System

Overview

Sebuah sistem komputer selain memiliki alat pemroses (CPU) juga harusmemiliki I/O device, yang merepresentasikan hasil perhitungan kepadapengguna. Pada bab ini akan dibahas komponen I/O yang memebentuksuatu I/O system.

Tujuan

1. Memahami konsep I/O system2. Memahami mekasnisme dasar dalam I/O system

Page 145: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

144 Input Output SystemPAGE 10

10.1 PendahuluanDalam melaksanakan kerjanya, komputer selalu berhubungan dengan

pihak luar dengan perantara I/O device,Inout device akan menerima data danmasukan lainnya untuk diproses dan output device akan merepresentasikanhasil perhitungan tadi dengan format yang dikehendaki oleh pengguna.

Terdapat dua bagian penting yang membangun suatu I/O system, yaituI/O bus dan I/O device. I/O device adlah alat-alat I/O yang digunakan padasuatu komputer sedangkan I/O bua adalah tipe kanal atau interface yangdigunakan oleh I/O device tersebut, seperti ISA, PCI, PCI express dansebagainya.10.2 I/O System Architecture

I/O device diatur melalui southbridge yang terdapat dalam suatukomputer (motherboard). Dalam perkembangannya, southbridge biasanyadibantu oleh suatu super I/O controller yang bertugas mengatur kerja I/Oyang memiliki fungsi kerja yang tidak begitu membutuhkan prioritas.

Gambar 12.1 Arsitektur Southbridge

Untuk menentukan kinerja I/O system dapat digunakan dua acuan”- Nilai Latency, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk melakukan transfer

data dengan ukuran terkecil. Satuan latency adalah detik.- Bandwidth, yaitu banyaknya data maksimal yang dapat ditransfer

dalam satuan waktu. Satuan dari bandwidth adalah Byte/s.Dari dua acuan diatas, waktu untuk melakukan transfer data dapat dihitungdengan pendekatan sebagai berikut:

Waktu = latency + ukuran data yang akan ditransfer / bandwidth

Page 146: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

145 Input Output SystemPAGE 10

10.3 Mekanisme Kerja I/O SystemAgar CPU dapat berkomunikasi dengan perangkat I/O, dibutuhkan

suatu mekanisme yang disepakati antara CPU dan I/O Interface/controller.Mekanisme ini dibutuhkan karena bus yang ada digunakan oleh semua I/Odevice yang ada.10.3.1 Pooling

Busy waiting/pooling adalah mekanisme CPU membaca status devicesecara terus-menerus untuk menentukan device yang bebas.

Gambar 12.2 Mekanisme PoolingPada pooling terdapat dua bit yang berperan, busy bit yang

mengindikasikan suatu device sedang bekerja atau bebas dan command readybit yang mengindikasikan apakah suatu perintah dapat dieksekusi oleh deviceatau tidak. Berikut cara kerja pooling:

1. Command ready bit akan diset aktif oleh host (CPU/microprocessorpada gambar)

2. Host akan mencari device yang bebas3. Ketika menemukan device yang bebas, busy bit akan diset oleh

device controller4. Host akan melakukan pertukaran data dengan device5. Setelah selesai, device controller akan menonaktifkan command

ready bit dan busy bit

Page 147: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

146 Input Output SystemPAGE 10

10.3.2 InterruptKonsep dasar interrupt adalah device dapat mengalihkan sementara

CPU untuk melayani device tersebut. Cara kerjanya adalah sebagai berikut:1. CPU mendeteksi interrupt request line yang dikirimkan oleh device

via controller2. CPU menyimpan status kerja sekarang dan memanggil interrupt

handler untuk agar dapat melayani interrupt diatas

Gambar 12.3 Mekanisme IntteruptPada komputer modern, terdapat beberapa fitur tambahan yang

dimiliki interrupt handler, yaitu kemampuan menghambat suatu interruptapabila CPU berada dalam kondisi kritis (critical state), efisiensi penangananinterrupt sehingga tidak perlu dilakukan pooling untuk mencari device yangbebas, dan sistem prioritas dalam menangani interrupt.10.3.3 Direct Memory Access

DMA adalah sebuah prosesor tambahan yang digunakan untukmenghindari pembebanan CPU. Berikut cara kerja DMA:

Page 148: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

147 Input Output SystemPAGE 10

1. CPU akan menuliskan sebuah DMA command block yang berisi pointerasal dan tujuan transfer data serta jumlah byte yang akan ditransfer kememory.

2. Command block kemudian dieksekusi oleh DMA controller sehinggacontroller dapat langsung mengoperasikan bus memory secara langsung.

3. Processor menyiapkan DMA transfer dengan menyedia kan data-datadari device, operasi yang akan ditampilkan, alamat memori yang menjadisumber dan tujuan data, dan banyaknya byte yang di transfer.

4. DMA controller memulai operasi (menyiapkan bus, menyediakan alamat,menulis dan membaca data), sampai seluruh data selesai ditransfer.

5. Processor akan diinterrupt oleh DMA controller, dimana selanjutnyaakan ditentukan tindakan berikutnya.

10.4 I/O SubsystemSelain mekanisme diatas, terdapat juga service yang disediakan oleh

kernel I/O subsystem, yang digunakan dalam membuat device driver (aplikasiantarmuka/interface antara aplikasi dan device). Fungsi I/O subsystem antaralain:

- Melakukan manajemen nama untuk file dan device- Melakukan control akses untuk file dan device- Melakukan alokasi untuk file dan device- Melakukan I/O scheduling, buffering, caching, spooling- Mengawasi status device, error handling dan recovery- Konfigurasi dan utilisasi device driver-

10.4.1 I/O SchedulingService ini menentukan urutan ketika beberapa proses berjalan

dalam suatu waktu. Permintaan terhadap I/O akan ditampung dalam antriandan diproses oleh I/O scheduler untuk meningkatkan efisiensi sisten danmengurangi waktu tunggu yang dihasilkan.

10.4.2 BufferingBuffering adalah teknik untuk menyimpan data sementara pada

memory ketika dipindahkan dari suatu device/aplikasi ke device /aplikasilainnya. Teknik buffering dapat meningkatkan kinerja sistem karena memoryyang digunakan untuk proses ini lebih cepat dibandingkan akses ke disk.

Page 149: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

148 Input Output SystemPAGE 10

10.4.3 CachingHampir sma dengan teknik buffering, caching akan mengduplikasi

data dari device/disk ke memory sementara sehingga akses yang dibutuhkanmenjadi lebih cepat. Pada buffering, data pada buffer adalah data satu-satunyasedangkan pada teknik caching, data pada cache merupakan data duplikat daritempat lain.10.4.4 Spooling

Spooling adalah suatu buffer yang digunakan untuk menyimpan datasementara sebelum dieksekusi oleh suatu device. Teknik spooling banyakdugunakan oleh device printer, karena printer hanya dapat melayani satupekerjaan (mencetak) dalam suatu waktu, maka permintaan pekerjaan yanglain harus menunggu di buffer spooler.10.4.5 Error Handling

Device dan data yang ditransfer melalui I/O dapat mengalamikegagalan dalam banyak cara, misalnya pada saat pengiriman data ataukegagalan permanen seperti kerusakan pada hardware (controller).

Sistem operasi dapat mengkompensasikan sebagian besar kesalahanyang terjadi melalui proses recovery, misalnya ketika terjadi read error padasuatu disk, sistem operasi akan melakukan pembacaan ulang. Untuk kesalahanyang bersifat permanen, biasanya sistem perasi tidak dapat mengembalikandata seperti semula.Service ini menentukan urutan ketika beberapa prosesberjalan dalam suatu waktu. Permintaan terhadap I/O akan ditampung dalamantrian dan diproses oleh I/O scheduler untuk meningkatkan efisiensi sistendan mengurangi waktu tunggu yang dihasilkan.

Rangkuman

1. Terdapat dua bagian penting yang membangun suatu I/O system, yaituI/O bus dan I/O device.

2. Mekanisme kerja I/O system dapat dijelaskan melalui Pooling, Interuptdan DMA

3. Service yang dimiliki I/O subsystem diantaranya scheduling, buffering,caching, spooling serta error handling dan recovery.

Input/Output Device

Page 150: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

149 Input Output DevicePAGE 10

11 Input Output Device

Overview

Input dan output pada komputer merupakan hal yang mendasar bagisebuah sistem komputer, selain dari pemrosesan. Segala hal yang hendakdiproses dimasukkan melalui perangkat masukan. Hasil pemrosesan akanbermanfaat apabila dapat dikeluarkan baik secara langsung melalui perngkatkeluaran sehingga dapat dinikmati oleh user, maupun secara tiak langsungyaitu disimpan dalam media tertentu.

Melalui bab ini akan dibahas beberapa perangkat input dan outputdevice pada sistem komputer beserta fungsi dan cara kerjanya.

Tujuan

1. Mengenal input ouput device dari sistem computer2. Memahami fungsi dan cara kerja input device di sistem computer3. Memahami fungsi dan cara kerja output device di sistem computer

Politeknik Telkom Sistem Komputer

149 Input Output DevicePAGE 10

11 Input Output Device

Overview

Input dan output pada komputer merupakan hal yang mendasar bagisebuah sistem komputer, selain dari pemrosesan. Segala hal yang hendakdiproses dimasukkan melalui perangkat masukan. Hasil pemrosesan akanbermanfaat apabila dapat dikeluarkan baik secara langsung melalui perngkatkeluaran sehingga dapat dinikmati oleh user, maupun secara tiak langsungyaitu disimpan dalam media tertentu.

Melalui bab ini akan dibahas beberapa perangkat input dan outputdevice pada sistem komputer beserta fungsi dan cara kerjanya.

Tujuan

1. Mengenal input ouput device dari sistem computer2. Memahami fungsi dan cara kerja input device di sistem computer3. Memahami fungsi dan cara kerja output device di sistem computer

Page 151: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

150 Input Output DevicePAGE 10

11.1 Input Output DevicePada saat ini banyak sekali jenis dari perangkat I/O seperti perangkat

penyimpanan (disk, tape), perangkat transmisi (network card, modem), danperangkat antar muka dengan pengguna (layar, keyboard, mouse). Secaraumum, perangkat I/O dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu:1. Perangkat blok.

Perangkat yang menyimpan informasi dalam blok-blok berukuran tertentu(umumnya 512 sampai 32.768 byte) dan setiap blok memiliki alamatmasing-masing. Setiap blok pada perangkat ini bisa diakses dan ditulissecara independen. Contoh perangkat blok adalah disk.

2. Perangkat karakter.Perangkat yang mengirim dan menerima sebarisan karakter tanpamenghiraukan struktur blok. Contoh perangkat karakter adalah printer,network interface dan perangkat yang bukan disk.

Perangkat yang tidak memenuhi kedua kriteria tersebut yaitu clock.Clock merupakan perangkat yang tidak memiliki blok beralamat, tidakmengirim dan menerima barisan karakter melainkan hanya menginterupsidalam jangka waktu tertentu.

Unit I/O terdiri dari dua komponen, yaitu:1. Komponen mekanis, adalah perangkat I/O itu sendiri seperti mouse,

monitor, dll.2. Komponen elektronis, disebut juga dengan controller untuk perangkat.

Perangkat I/O tidak berhubungan langsung dengan prosesor. Controlleryang menjadi penghubung antara prosesor dengan perangkat.

Perangkat I/O berkomunikasi dengan sistem komputer melalui sinyalyang dikirimkan melalui kabel maupun udara (wireless). Perangkat I/Oberhubungan dengan mesin melalui suatu titik yang bernama port. Port I/Oterdiri dari 4 register, yaitu:1. Data-in register. Register ini yang akan dibaca CPU untuk mendapatkan

input.2. Data-out register . CPU menulis bit disini sebagai output data.3. Status. CPU akan membaca register ini untuk mengetahui status

perangkat. Status perangkat bisa menandakan apakah tersedia input didata-in register, perangkat selesai melaksanakan tugasnya dengan baik atauterjadi error di perangkat.

4. Kontrol. Register ini ditulis oleh CPU untuk memulai perintah atau untukmengganti modus perangkat. Salah satu contoh penggantian modusperangkat adalah terdapat bit di register kontrol di serial port yangberfungsi untuk memilih kecepatan transfer yang didukung oleh serial porttersebut.

Page 152: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

151 Input Output DevicePAGE 10

Bus adalah kumpulan kabel dan protokol yang menetapkan sekumpulanpesan yang bisa dikirim melalui kabel. Beberapa perangkat bisa terhubung kebus yang sama. Bila perangkat A terhubung ke perangkat B, perangkat Bterhubung ke perangkat C dan seterusnya sampai perangkat yang terakhirterhubung ke komputer, rangkaian perangkat ini disebut daisy chain. Daisychain juga berfungsi sebagai bus.

PCI (Peripheral Component Interconnect) bus adalah bus berkecepatantinggi yang menghubungkan subsistem memori-prosesor ke perangkatberkecepatan tinggi dan ke expansion bus yang berhubungan dengan perangkatyang lebih lambat seperti keyboard, serial port dan paralell port. SCSI atau SmallComputer System Interface (baca: skasi) adalah bus yang menghubungkanbeberapa disk ke SCSI controller. Dengan SCSI, kita bisa mendapatkan hinggatujuh perangkat terhubung ke komputer tetapi ini akan memperlambatkomputer pada saat start-up.

Kita semua tentu sudah mengenal perangkat penyimpanan sepertifloppy drive, hard drive dan CD-ROM drive. Biasanya perangkat-perangkat initerhubung ke komputer melalui port IDE (Integrated Drive Electronics).Antarmuka ini menyatukan controller ke drive, sehingga dengan instruksi yanglebih sederhana dan rute yang lebih dekat antara drive dan controller,membuatnya lebih cepat dan mudah untuk digunakan.

Bus, port dan perangkat bisa dioperasikan oleh controller yangmerupakan sekumpulan perangkat elektronik. Serial-port controller adalah salahsatu controller perangkat yang sederhana karena hanya sebuah chip yangmengontrol sinyal dari kabel di port. Di sisi lain, juga ada controller perangkatyang kompleks yaitu SCSI controller yang sedemikian rumitnya sehingga harusdiimplementasikan secara khusus sebagai papan sirkuit tersendiri di dalamkomputer. Ini disebut dengan host adapter. SCSI controller berisi prosesor,microcode, dan beberapa memori sendiri.

Perbedaan dari alat-alat I/O dapat dipisahkan dengan mengelompokkanalat-alat yang serupa ke beberapa kelas generik. Untuk setiap kelas generikterdapat beberapa fungsi yang diberikan melalui antarmuka standar yangdiberikan. Perbedaan detil untuk setiap alat akan dienkapsulasi pada modulkernel yang disebut device driver. Driver ini dibuat oleh pembuat perangkatuntuk memenuhi kebutuhan setiap peralatan dengan menggunakan salah satuantarmuka standar. Penggunaan layer untuk driver peralatan inimenyembunyikan perbedaan setiap pengendali peralatan dari subsistem I/Opada kernel, sama seperti bagaimana system call I/O menyembunyikanperbedaan perangkat keras dari aplikasi melalui abstraksi yang berisi kelas-kelas peralatan generik. Karakteristik peralatan dapat berupa:

Page 153: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

152 Input Output DevicePAGE 10

1. Character stream , atau blok sebuah peralatan character stream (contoh:terminal) untuk mentransfer byte satu per satu sedangkan block deviceakan mentransfer sekumpulan byte sebagai unit, contohnya adalah disk.

2. Sequensial atau random-access, Sebuah perangkat yang sekuensialmemindahkan data yang sudah pasti seperti yang ditentukan olehperangkat, contohnya modem, sedangkan pengguna akses random dapatmeminta perangkat untuk mencari ke seluruh lokasi penyimpanan datayang tersedia, contohnya CD-ROM.

3. Synchronous atau asyinchronous. Perangkat synchronous menampilkan data-data transfer dengan reaksi yang dapat diduga, contohnya tape, sedangkanperangkat asyinchronous menampilkan waktu reaksi yang tidak dapatdiduga, contohnya keyboard.

4. Sharable atau dedicated. Perangkat yang dapat dibagi digunakan secarabersamaan oleh beberapa prosesor atau sharable, contohnya keyboard,sedangkan perangkat yang dedicated tidak dapat digunakan secarabersamaan oleh beberapa prosesor, contohnya tape.

5. Speed of operation. Rentangan kecepatan perangkat dari beberapa bytesper detik sampai beberapa gigabytes per detik.

6. Read-write, read only, write only.

11.2 Input deviceInput device adalah alat yang digunakan untuk menerima input dari luar

sistem, dan dapat berupa sinyal input atau maintenance input. Di dalam sistemkomputer, sinyal input berupa data yang dimasukkan ke dalam sistemkomputer, sedangkan maintenance input berupa program yang digunakanuntuk mengolah data yang dimasukkan. Dengan demikian, alat input selaindigunakan untuk memasukkan data juga untuk memasukkan program.

Beberapa alat input mempunyai fungsi ganda, yaitu di sampingsebagai alat input juga berfungsi sebagai alat output sekaligus. Alatyang demikian disebut sebagai terminal. Terminal dapat dihubungkanke sistem komputer dengan menggunakan kabel langsung atau lewatalat komunikasi.Contoh: Modem, Ethernet, ATM, PDA, kameradigital dll

Page 154: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

153 Input Output DevicePAGE 10

Terminal dapat digolongkan menjadi non intelligent terminal, smartterminal, dan intelligent terminal. Non intelligent terminal hanya berfungsi sebagaialat memasukkan input dan penampil output, dan tidak bisa diprogram karenatidak mempunyai alat pemroses. Peralatan seperti ini juga disebut sebagaidumb terminal. Smart terminal mempunyai alat pemroses dan memori didalamnya sehingga input yang terlanjur dimasukkan dapat dikoreksi kembali.Walaupun demikian, terminal jenis ini tidak dapat diprogram oleh pemakai,kecuali oleh pabrik pembuatnya. Sedangkan intelligent terminal dapatdiprogram oleh pemakai.

Peralatan yang hanya berfungsi sebagai alat input dapat digolongkanmenjadi alat input langsung dan tidak langsung. Alat input langsung yaitu inputyang dimasukkan langsung diproses oleh alat pemroses, sedangkan alat inputtidak langsung melalui media tertentu sebelum suatu input diproses oleh alatpemroses.

Alat input langsung dapat berupa papan ketik (keyboard), pointingdevice (misalnya mouse, touch screen, light pen, digitizer graphics tablet), scanner(misalnya magnetic ink character recognition, optical data reader atau opticalcharacter recognition reader), sensor (misalnya digitizing camera), voicerecognizer (misalnya microphone). Sedangkan alat input tidak langsung misalnyakeypunch yang dilakukan melalui media punched card (kartu plong), key-to-tapeyang merekam data ke media berbentuk pita (tape) sebelum diproses olehalat pemroses, dan key-to-disk yang merekam data ke media magnetic disk(misalnya disket atau hard disk) sebelum diproses lebih lanjut.11.2.1 Keyboard

Penciptaan keyboard komputer diilhami oleh penciptaan mesin ketikyang dasar rancangannya dibuat dan dipatenkan oleh Christopher Lathampada tahun 1868 dan banyak dipasarkan pada tahun 1877 oleh PerusahaanRemington.

Keyboard komputer pertama disesuaikan dari kartu pelubang (punchcard) dan teknologi pengiriman tulisan jarak jauh (Teletype). Tahun 1946komputer ENIAC menggunakan pembaca kartu pembuat lubang (punchedcard reader) sebagai alat input dan output.

Keyboard merupakan Alat input yang paling umum digunakan,input dimasukkan ke alat proses dengan cara mengetikan lewat penekanantombol yang ada di keyboard. Jenis american standard, british standard, japan,dll.

Page 155: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

154 Input Output DevicePAGE 10

11.2.2 PointerUntuk pembuatan grafik, memilih icon dilayar, shooting pd games,

dll, penggunaan keyboard tidak praktis alat pointing device akan lebih mudahdigunakan m Mouse, touch screen, light pen, stylus, digitizer graphic tablet.

Pada dasarnya, penunjuk (pointer) yang dikenal dengan sebutan "mouse"dapat digerakkan kemana saja berdasarkan arah gerakan bola kecil yangterdapat dalam mouse.

Jika kita hanya menggerakkan pengendali horisontal maka penunjukhanya akan bergerak secara horisontal saja pada layar monitor komputer.Dan sebaliknya jika penunjuk vertikal yang digerakkan, maka penunjuk(pointer) hanya bergerak secara vertikal saja dilayar monitor. Jika keduanyakita gerakkan maka gerakan penunjuk (pointer) akan menjadi diagonal. Jikabola kecil dimasukkan kembali, maka bola itu akan menyentuh danmenggerakkan kedua pengendali gerak tersebut sesuai dengan arah mouseyang kita gerakkan.

Pada sebagian besar mouse terdapat tiga tombol, tetapi umumnyahanya dua tombol yang berfungsi, yaitu tombol paling kiri dan yang palingkanan. Pengaruh dari penekanan tombol atau yang di kenal dengan istilah“click” ini tergantung pada obyek (daerah) yang kita tunjuk. Komputer akanmengabaikan penekanan tombol (click) bila tidak mengenai area atau obyekyang tidak penting.

Page 156: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

155 Input Output DevicePAGE 10

Kemudian dalam penggunaan mouse juga kita kenal istilah "drag" yangartinya menggeser atau menarik. Apabila kita menekan tombol paling kiritanpa melepaskannya dan sambil menggesernya, salah satu akibatnya obyektersebut berpindah atau menjadi pindah (tersalin) ke obyek lain dan terdapatkemungkinan lainnya. Kemungkinan-kemungkinan ini tergantung pada jenisprogram aplikasi apa yang kita jalankan. Mouse terhubung dengan komputerdengan sebuah kabel yang terdapat pada mouse. Ujung kabel tersebutdimasukkan dalam port yang terdapat di CPU komputer.

Touch screen (layar sentuh) ; layar monitor yang akan mengaktifkanprogram bila layarnya disentuh dengan tangan, (menggantikan mouse/keyboard)

Light pen ; menyentuh layar monitor dengan pena khusus menggunakan lightsensitive (photo electric)

Digital graphic tablet : membuat grafik dengan menghubungkan dua titikataumengambar langsung pada pad khusus dengan penkhusus dan hasilnya akanditampilkan pada layar

Page 157: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

156 Input Output DevicePAGE 10

11.2.3 ScannerScanner menggunakan teknologi CCD (charge couple device)

Pemindahan objek, gambar atau tulisan dilakukan dengan cahaya yangdipantulkan, cahaya yang dipantulkan akan masuk ke suatu tempat sesuaidengan warna aslinya.Cara mirip dengan mesin fotocopy

Data yang telah diambil dengan scanner itu, bisa dimasukkan secaralangsung ke semua aplikasi komputer yang mengenali teks ASCII. Perbedaantiap scanner dari berbagai merek terletak pada pemakaian teknologi danresolusinya. Pemakaian teknologi misalnya penggunaan tombol-tombol digitaldan teknik pencahayaan.

Cara kerja Scanner :Ketika menekan tombol mouse untuk memulai proses Scan, yang terjadiadalah :1. Penekanan tombol mouse dari komputer menggerakkan pengendali

kecepatan pada mesin scanner. Mesin yang terletak dalam scanner tersebutmengendalikan proses pengiriman ke unit scanning.

2. Kemudian unit scanning menempatkan proses pengiriman ke tempat ataujalur yang sesuai untuk langsung memulai scanning.

3. Nyala lampu yang terlihat pada scanner menandakan bahwa kegiatanscanning sudah mulai dilakukan.

4. Setelah nyala lampu sudah tidak ada, berarti proses scanning sudah selesaidan hasilnya dapat dilihat pada layar monitor.

5. Apabila hasil atau tampilan teks/gambar ingin diubah, kita dapatmengubahnya dengan menggunakan software-software aplikasi yang ada.Misalnya dengan photoshop, Adobe, dan lain- lain.

Ada dua macam perbedaan scanner dalam memeriksa gambar yangberwarna yaitu :

1. Scanner yang hanya bisa satu kali melakukan scanning warna danmenyimpan semua warna pada saat itu saja.

2. Scanner yang langsung bisa tiga kali digunakan untuk menyimpanbeberapa warna. Warna-warna tersebut adalah merah, hijau danbiru.

Scaner yang disebut pertama lebih cepat dibandingkan dengan yangkedua, tetapi menjadi kurang bagus jika digunakan untuk reproduksi warna.Kebanyakan scanner dijalankan pada 1bit (binary digit / angka biner), 8 bit(256 warna), dan 24 bit (lebih dari 16 juta warna). Apabila kita membutuhkanhasil yang sangat baik maka dianjurkan menggunakan scanner dengan bit yangbesar agar resolusi warna lebih banyak dan bagus.Contoh : Image Scanner, Barcode reader, OMR dll

Page 158: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

157 Input Output DevicePAGE 10

Ada dua macam : magnetic Ink Character Recognition (MICR) reader danOptical Character reader (OCR)

Alat pembaca pengenal karakter tinta magnetik (MICR)Digunakan dibank-bank untuk transaksi cek.

.

.OCR reader dapat membaca tulisan tangan, OCR meraba masing-masingkarakter yang dibaca dan dibandingkan dengan bentuk karakter yang disimpandi memori OCR

-Optical MARK Recognizion (OMR) ; biasanya digunakan untuk penilaian testmasuk scoring, yang membaca kertas yang telah diisi dengan pensil 2B

Page 159: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

158 Input Output DevicePAGE 10

-

-Barcode Barcode : dipergunakan di swalayan untuk membaca label data

barang yang dicetak dalam bentuk font karakter Font yang ada di barang biasanya mempunyai 10 digit, 5 digit identik

pabrik dan 5 digit kode barang

11.2.4 SensorMerupakan alat yang mampu secara langsung menangkap

datakejadian fisik, data analog diubah ke analog to digital converter yang akandiproses.Sensor panas, cahaya, suara,biometric dllMasukan biometrikBiometrik = Pengenalan atau identifikasi dengan menggunakan faktor fisikmanusia sebagai masukan data. Pemasukan dilakukan dengan menggunakansuatu pola entitas yang terdefinisi dan dapat diidentifikasi melalui ciri2(feature) tertentu yang kemudian digunakan untuk membedakan satu denganyang lain. Suara, tanda tangan, sidik jari, muka, mata dll

Page 160: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

159 Input Output DevicePAGE 10

11.3 OUTPUT DEVICEOutput yang dihasilkan dari pemroses dapat digolongkan menjadi

empat bentuk, yaitu tulisan (huruf, angka, simbol khusus), image (dalambentuk grafik atau gambar), suara, dan bentuk lain yang dapat dibaca olehmesin (machine-readable form). Tiga golongan pertama adalah output yangdapat digunakan langsung oleh manusia, sedangkan golongan terakhir biasanyadigunakan sebagai input untuk proses selanjutnya dari komputer.

Peralatan output dapat berupa:1. Hard-copy device, yaitu alat yang digunakan untuk mencetak tulisan dan

image pada media keras seperti kertas atau film.2. Soft-copy device, yaitu alat yang digunakan untuk menampilkan tulisan dan

image pada media lunak yang berupa sinyal elektronik.3. Drive device atau driver, yaitu alat yang digunakan untuk merekam simbol

dalam bentuk yang hanya dapat dibaca oleh mesin pada media sepertimagnetic disc atau magnetic tape. Alat ini berfungsi ganda, sebagai alatoutput dan juga sebagai alat input.

Output bentuk pertama sifatnya adalah permanen dan lebih portable(dapat dilepas dari alat outputnya dan dapat dibawa ke mana-mana). Alat yangumum digunakan untuk ini adalah printer, plotter, dan alat microfilm. Sedangkanoutput bentuk kedua dapat berupa video display, flat panel, dan speaker. Alatoutput bentuk ketiga yang menggunakan media magnetic disc adalah disk drive,dan yang menggunakan media magnetic tape adalah tape drive.11.3.1 printer dan Plotter

Printer dan plotter adalah jenis hard-copy device, karena keluaran hasilproses dicetak di atas kertas. Printer memiliki berbagai macam bentuk danukuran, serta ketajaman hasil cetak. Ukuran kertas yang dapat digunakan punberagam. Tetapi, untuk mencetak di atas kertas dengan ukuran yang sangatbesar, digunakan plotter. Jenis printer:

1.Dot matrix printer: printer yang menggunakan susunan pin yang akanmenekan ribbon keatas kertas.

Page 161: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

160 Input Output DevicePAGE 10

2.Ink Jet Printerbekerja dengan menyemprotkantinta ke kertas sesuai dengankadarnya

3.Laser Printer: gabungan teknologi laser dengan fotocopy, output digital darikomputer akan diubahmenjadi pulsa sinar laser. Bayangan yang ditangkap didrum akan dikirim kekertas dengan proses seperti mesin fotocopy

11.3.2 MonitorMonitor adalah salah satu jenis soft-copy device, karena keluarannya

adalah berupa sinyal elektronik, dalam hal ini berupa gambar yang tampil dilayar monitor. Gambar yang tampil adalah hasil pemrosesan data atau puninformasi masukan. Monitor memiliki berbagai ukuran layar seperti layaknyasebuah televisi. Tiap merek dan ukuran monitor memiliki tingkat resolusiyang berbeda. Resolusi ini lah yang akan menentukan ketajaman gambar yangdapat ditampilkan pada layar monitor. Jenis-jenis monitor saat ini sudah

Page 162: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

161 Input Output DevicePAGE 10

sangat beragam, mulai dari bentuk yang besar dengan layar cembung, sampaidengan bentuk yang tipis dengan layar datar (flat), dan layar dengan teknologiLCD.

LCD TFT

Plasma,

TFT Glass terdiri dari beberapa lapis yang masing-masing mempunyaifungsi.

Liquid crystals bergerak dengan tegangan tertentu

Monitor CRT ( Cathode Ray Tube )

Page 163: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

162 Input Output DevicePAGE 10

Page 164: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

163 Input Output DevicePAGE 10

Rangkuman

1. Unit I/O terdiri dari dua komponen, yaitu: komponen mekanik danelektronik.

2. Port I/O terdiri dari 4 register, yaitu: Data-in register, Data-out register,Status, dan Control.

3. Bus adalah kumpulan kabel dan protokol yang menetapkan sekumpulanpesan yang bisa dikirim melalui kabel.

4. PCI (Peripheral Component Interconnect) bus adalah bus berkecepatantinggi yang menghubungkan subsistem memori-prosesor ke perangkatberkecepatan tinggi dan ke expansion bus yang berhubungan denganperangkat yang lebih lambat seperti keyboard, serial port dan paralell port.

5. SCSI atau Small Computer System Interface adalah bus yangmenghubungkan beberapa disk ke SCSI controller.

6. Input device adalah alat yang digunakan untuk menerima input dari luarsistem, dan dapat berupa sinyal input atau maintenance input.

7. Yang termasuk input device diantaranya: keyboard, printer, pointer/mouse,scanner, joystick.

8. Peralatan output dapat berupa: hard-copy device, soft-copy device, dandrive device atau driver.

9. Yang termasuk output device diantaranya: printer, plotter, monitor,speaker.

Page 165: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

164 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

12 Memaksimalkan Prosesor

Overview

Prosesor dapat ditingkatkan kinerjanya dengan membuatnya bekerjasecara paralel. Namun paralelisme pada prosesor bukanlah hal yang mudahuntuk diimplementasikan apabila terdapat ketergantungan antar proses yangsedang dieksekusi.

Melalui bab ini akan dipelajari bagaimana komputer dapatditingkatkan kinerjanya dengan menbuat paralelisme pada prosesornya.

Tujuan

1. Memahami cara mempercepat kinerja pada prosesor secara paralel.2. Mempelajari karakteristik pada teknik memaksimalkan kinerja prosesor.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

164 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

12 Memaksimalkan Prosesor

Overview

Prosesor dapat ditingkatkan kinerjanya dengan membuatnya bekerjasecara paralel. Namun paralelisme pada prosesor bukanlah hal yang mudahuntuk diimplementasikan apabila terdapat ketergantungan antar proses yangsedang dieksekusi.

Melalui bab ini akan dipelajari bagaimana komputer dapatditingkatkan kinerjanya dengan menbuat paralelisme pada prosesornya.

Tujuan

1. Memahami cara mempercepat kinerja pada prosesor secara paralel.2. Mempelajari karakteristik pada teknik memaksimalkan kinerja prosesor.

Page 166: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

165 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Dewasa ini berbagai macam cara telah dilakukan untuk meningkatkankinerja prosesor. Dalam buku ini akan dibahas cara meningkatkan kinerjaprosesor dengan cara proses paralel dan pipeline.12.1 Konsep Paralelisme

Paralelisme (parallelism) lahir dari pendekatan yang biasa dipergunakanoleh para perancang sistem untuk menerapkan konsep pemrosesankonkuren. Teknik ini meningkatkan kecepatan proses dengan caramemperbanyak jumlah modul perangkat keras yang dapat beroperasi secarasimultan disertai dengan membentuk beberapa proses yang bekerja secarasimultan pada modul-modul perangkat keras tersebut. Secara formal,pemrosesan paralel adalah sebuah bentuk efisien pemrosesan informasi yangmenekankan pada eksploitasi dari konkurensi kejadian-kejadian dalam proseskomputasi.

Pemrosesan paralel dapat terjadi pada beberapa tingkatan (level)proses. Tingkatan tertinggi pemrosesan paralel terjadi pada proses di antarabanyak job (pekerjaan) atau pada program yang menggunakanmultiprogramming, time sharing, dan multiprocessing. Multiprogrammingkemampuan eksekusi terhadap beberapa proses perangkat lunak dalamsebuah system secara serentak, jika dibandingkan dengan sebuah prosesdalam satu waktu, dan time sharing berarti menyediakan pembagian selangwaktu yang tetap atau berubah-ubah untuk banyak program. Multiprocessingadalah dukungan sebuah sistem untuk mendukung lebih dari satu prosesordan mengalokasikan tugas kepada prosesor-prosesor tersebut. Multiprocessingsering diimplementasikan dalam perangkat keras (dengan menggunakanbeberapa CPU sekaligus), sementara multiprogramming sering digunakandalam perangkat lunak. Sebuah sistem mungkin dapat memiliki duakemampuan tersebut, salah satu di antaranya, atau tidak sama sekali.

Pemrosesan paralel dapat juga terjadi pada proses di antara prosedur-prosedur atau perintah-perintah (segmen program) pada sebuah program.Untuk meningkatkan kecepatan proses komputasi, dapat ditempuh dua cara :12.1.1 Peningkatan kecepatan perangkat keras,

Komponen utama perangkat keras komputer adalah processor.Meskipun kecepatan processor dapat ditingkatkan terus, namun karenaketerbatasan materi pembuatnya, tentu ada suatu batas kecepatan yang takmungkin lagi dapat dilewati. Karena itu timbul ide pembuatan komputermultiprocessor.

Page 167: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

166 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Dengan adanya banyak processor dalam satu komputer, pekerjaan bisadibagi-bagi kepada masing-masing processor. Dengan demikian lebih banyakproses dapat dikerjakan dalam satu saat. Peningkatan kecepatan setiap prosesbisa dicapai melalui peningkatan kecepatan perangkat lunak. Kecepatanperangkat lunak sangat ditentukan oleh algoritmanya.12.1.2 Peningkatan kecepatan perangkat lunak.

Program komputer untuk komputer sekuensial harus menyediakansederetan operasi untuk dikerjakan oleh prosesor tunggal. Programkomputer untuk komputer paralel harus menyediakan sederetan operasiuntuk beberapa prosesor untuk dikerjakan secara paralel, termasuk operasiuntuk mengatur dan mengitegrasikan prosesor-prosesor yang terpisahtersebut mengerjakan suatu komputasi yang koheren.

Kebutuhan akan pembuatan dan pengaturan berbagai aktivitas komputasiparalel menambah dimensi baru proses dari pemrograman komputer.Algoritma untuk problem yang spesifik harus diformulasikan sedemikian rupa,agar menghasilkan aliran operasi paralel yang kemudian akan dieksekusi diprosesor yang berbeda. Karena itu, meskipun arsitektur multiprosesor danmultikomputer mempunyai pontensi yang tinggi untuk meningkatkankemampuan komputasi, potensi ini akan tercapai melalui pengertian yang baikmengenai bahasa pemrograman paralel dan perancangan algoritma paralel.

a) pemrosesan tunggal/serial

Page 168: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

167 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

b) pemrosesan parallel

Gambar 14.1 Perbandingan antara pemrosesan serial dan parallel12.1.3 Tingkat Paralelisme

Berdasarkan tingkat paralelismenya prosesor paralel dapat dibagimenjadi beberapa tingkat sebagai berikut :

1. Komputer Array :a. Prosesor array : beberapa prosesor yang bekerja sama untuk

mengolah set instruksi yang sama dan data yang berbeda – bedaatau biasa disebut SIMD (Single Instruction-stream Multiple Data)

b. Prosesor vektor : beberapa prosesor yang disusun seperti pipeline.2. Multiprosesor, yaitu sebuah sistem yang memiliki 2 prosesor atau lebih

yang saling berbagi memori.3. Multikomputer, yaitu sebuah sistem yang memiliki 2 prosesor atau

lebih yang masing-masing prosesor memiliki memori sendiri.12.1.4 Jenis-Jenis Pemrosesan Paralel

Pemrosesan paralel dapat dibagi ke dalam beberapa klasifikasi,sebagai berikut :1. Berdasarkan simetri penjadwalannya, pemrosesan parallel dapat dibagi

dalam beberapa jenis:a) Asymmetric Multiprocessing (ASMP)b) Symmetric Multiprocessing (SMP)c) Clustering

Page 169: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

168 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

2. Berdasarkan aliran instruksi dan datanya, pemrosesan parallel dapatdibagi dalam beberapa jenis:

a) SISD (Single Instruction on Single Data Stream)b) SIMD (Single Instruction on Multiple Data Stream)c) MISD (Multiple Instruction on Single Data Stream)d) MIMD (Multiple Instruction on Multiple Data Stream)

3. Berdasarkan kedekatan antar prosesor, pemrosesan parallel dapatdibagi dalam beberapa jenis:a) Multikomputer (Loosely Coupled/ local memory) dengan memori

yang terdistribusib) Multiprosesor (Tightly Coupled/ global memory) dengan memori

yang dapat digunakan bersama (shared memory)12.2 Perangkat Lunak Pemrograman System Paralel

Pada suatu system multiprosesing sebuah prosesor tidak dapatmengakses lokal memori prosesor lain dengan secara langsung, tetapiprosesor tersebut dapat mengirim atau menerima data dari prosesor laindengan mengunakan jaringan komunikasi message passing. Sehingga data dapatdisebar dan ditukar sesuai dengan kebutuhan. Beberapa perangkat lunak yangbiasa digunakan untuk jaringan komunikasi massage passing adalah :12.2.1 PVM (Parallel Virtual machine).

PVM adalah perangkat lunak yang membuat sekumpulan komputermenjadi tampak seperti sebuah sistem komputer virtual yang besar.Sekumpulan komputer yang akan terlibat dalam proses penyelesaian masalahharus didefinisikan terlebih dahulu, agar dapat menjalankan fungsinya.Komputer-komputer yang terlibat dalam komputasi bisa homogen, denganplatform yang sama, maupun heterogen, dengan platform yang berbeda, asaldi antara mereka bisa saling berkomunikasi.

PVM dapat menangani semua pengiriman proses, konversi data, danpenjadwalan task secara message passing untuk sistem yang tidak kompatibelsekalipun.

Sistem PVM terdiri dari dua bagian. Bagian pertama adalah daemonyang diberi nama pvmd. Pvmd diaktifkan di setiap komputer yang akanmembentuk mesin virtual. Bagian kedua adalah pustaka rutin antarmuka PVMyang berisi koleksi perintah-perintah primitif untuk mengoperasikan proses-proses pustaka tersebut. Pustaka rutin ini digunakan dalam program aplikasiparalel yang ditulis dengan bahasa pemrograman C, C++, atau FORTRAN 77.

Page 170: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

169 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Aplikasi dalam bahasa pemrograman C dan C++ dihubungkan melaluipustaka libpvm3.lib, sedangkan aplikasi dalam bahasa pemrogramanFORTRAN 77 dapat mengambil rutin-rutin dalam libfpvm3.lib. Kedua pustakatersebut telah tersedia pada saat instalasi.

12.2.2 MPI (Message Passing Interface)Bahasa pemrograman dengan basis pertukaran pesan. Dalam

implementasinya MPI menggunakan fungsi-fungsi pustaka yang dapat dipanggildari program C,C++, atau Fortran. Hampir sama dengan PVM, MPI jugaportable untuk berbagai arsitektur. Salah satu implementasi terbaru yangberjalan pada lingkungan Windows adalah MPICH.

Ditinjau dari sisi aplikasi, MPI hanya dapat digunakan dengan model singleinstruction multiple data (SIMD), sedangkan PVM dapat digunakan denganmodel SIMD maupun multiple instruction multiple data (MIMD).

Model SIMD secara fisik ditunjukkan dengan program master dan slaveyang menyatu, sedangkan MIMD ditunjukkan dengan program master danslave yang terpisah, sehingga slave dapat mengerjakan tugas yangberbeda-bedaantara satu node dengan node lainnya.

Gambar 14.2 Jaringan komunikasi message passing

Page 171: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

170 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

12.3 Penjadwalan System Paralel12.3.1 Penjadwalan Asymmetric Multiprocessing (Penjadwalan

AMP)Pendekatan pertama untuk penjadwalan system parallel adalah

penjadwalan asymmetric multiprocessing atau biasa disebut juga sebagaipenjadwalan master/slave. Dimana pada metode ini hanya satu prosesor(master) yang menangani semua keputusan penjadwalan pemrosesan M/K,dan aktivitas sistem lainnya dan prosesor lainnya (slave) hanyamengeksekusi proses. Metode ini sederhana karena hanya satu prosesoryang mengakses struktur data sistem dan juga mengurangi data sharing.

Dalam teknik penjadwalan master/slave, satu prosesor menjagastatus dari semua proses dalam sistem dan menjadwalkan kinerja untuksemua prosesor slave. Sebagai contoh, prosesor master memilih prosesyang akan dieksekusi, kemudian mencari prosesor yang available, danmemberikan instruksi start processor. Prosesor slave memulai eksekusi padalokasi memori yang dituju. Saat slave mengalami sebuah kondisitertentu seperti meminta M/K, prosesor slave memberi interupsi kepadaprosesor master dan berhenti untuk menunggu perintah selanjutnya. Perludiketahui bahwa prosesor slave yang berbeda dapat ditujukan untuksuatu proses yang sama pada waktu yang berbeda.

Gambar 14.3 Penjawalan AMP12.3.2 Penjadwalan Symmetric Multiprocessing (Penjadwalan SMP)

Penjadwalan SMP (Symmetric multiprocessing) adalah pendekatan keduauntuk penjadwalan system paralel. Dimana setiap prosesor menjadwalkandirinya sendiri (self scheduling). Semua proses mungkin berada pada antrianready yang biasa, atau mungkin setiap prosesor memiliki antrian readytersendiri. Bagaimanapun juga, penjadwalan terlaksana denganmenjadwalkan setiap prosesor untuk memeriksa antrian ready danmemilih suatu proses untuk dieksekusi.

Page 172: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

171 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Jika suatu sistem system parallel mencoba untuk mengakses danmeng-update suatu struktur data, penjadwal dari prosesor-prosesor tersebutharus diprogram dengan hati-hati; kita harus yakin bahwa dua prosesortidak memilih proses yang sama dan proses tersebut tidak hilang dariantrian. Secara virtual, semua sistem operasi modern mendukung SMP,termasuk Windows XP, Windows 2000, Windows Vista, Solaris, Linux, danMac OS X.

Gambar 14.4. Penjawalan SMP12.3.3 Clustering

Secara harafiah, clustering berarti pengelompokan. Clustering dapatdiartikan pengelompokan beberapa buah komputer menjadi satu kesatuandan mampu memproses dengan interkoneksi jaringan baik itu lokalmaupun internet.

Sekelompok computer yang saling terhubung dan bekerja sama sebagaisatu kesatuan sumber daya komputasi, sedemikian sehingga seolah-olahmerupakan mesin tunggal.

Pada dasarnya pada sistem ini, sebuah komputer dapat diibaratkansatu buah elemen pemroses, untuk dapat menggunakan PC sebagai bagiandari suatu elemen pemroses dibutuhkan software yang sebelumnyatelah didesain untuk keperluan tertentu.

Page 173: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

172 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Gambar 14.5 Clustering12.4 Aliran Instruksi Dan Data Sistem Paralel

Berdasarkan jumlah aliran instruksi dan aliran datanya, Michael J. Flynnpada tahun 1966 mengelompokkan komputer digital menjadi empat golonganbesar.

Aliran instruksi (instruction stream) adalah urutan instruksi yangdieksekusi oleh sistem komputer, sedangkan aliran data (data stream) adalahurutan data yang diolah termasuk data masukan, bagian dari data, maupundata sementara yang dipanggil atau digunakan oleh aliran instruksi.Keempat kelompok komputer tersebut adalah :12.4.1 Komputer SISD

Pada komputer jenis ini semua instruksi dikerjakan terurut satu demisatu, tetapi juga dimungkinkan adanya overlapping dalam eksekusi setiap bagianinstruksi (pipelining).

Pada umumnya komputer SISD (Single Instruction stream-Single Datastream) berupa komputer yang terdiri atas satu buah pemroses (singleprocessor). Namun komputer SISD juga mungkin memiliki lebih dari satu unitfungsional (modul memori, unit pemroses, dan lain-lain), selama seluruh unitfungsional tersebut berada dalam kendali sebuah unit pengendali. Skemaarsitektur global komputer SISD dapat dilihat pada gambar 14 .6 (a).12.4.2 Komputer SIMD

Pada komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream)terdapat lebih dari satu elemen pemrosesan yang dikendalikan oleh sebuahunit pengendali yang sama.

Page 174: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

173 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Seluruh elemen pemrosesan menerima dan menjalankan instruksiyang sama yang dikirimkan unit pengendali, namun melakukan operasiterhadap himpunan data yang berbeda yang berasal dari aliran data yangberbeda pula. Skema arsitektur global komputer SIMD dapat dilihat padagambar 14.6 (b).12.4.3 Komputer MISD

Komputer jenis ini memiliki n unit pemroses yang masing-masingmenerima dan mengoperasikan instruksi yang berbeda terhadap aliran datayang sama, dikarenakan setiap unit pemroses memiliki unit pengendali yangberbeda.

Keluaran dari satu pemroses menjadi masukan bagi pemrosesberikutnya. Belum ada perwujudan nyata dari komputer jenis ini kecuali dalambentuk prototipe untuk penelitian. Skema arsitektur global komputer MISD(Multiple Instruction stream-Single Data stream) dapat dilihat pada gambar 14.6(c).12.4.4 Komputer MIMD

Pada sistem komputer MIMD (Multiple Instruction stream-MultipleData stream) murni terdapat interaksi di antara n pemroses. Hal inidisebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yangsama bagi semua pemroses.

Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antarapemroses tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antarapemroses rendah. Pada umumnya multiprosesor dan multicomputertermasuk dalam kategori ini. Skema arsitektur global komputer MISD dapatdilihat pada gambar 14 .6 (d).

Page 175: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

174 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Gambar14.6 Aliran instruksi dan data system paralel12.5 Arsitektur System Paralel12.5.1 Multiprocessor

Sistem multiprosesor adalah, suatu sistem dengan lebih dari satu CPUyang memiliki sebuah memori bersama, seperti sekelompok orang dalamsuatu ruangan yang memili papan tulis bersama. Karena setiap CPU dapatmembaca atau menulis bagian apa saja dari memori, mereka harusberkoordinasi (dalam software) agar tidak saling berebut jalurnya masing -masing.

Berbagai skema implementasi dapat dilaksanakan. Salah satu skema palingsederhana adalah memiliki sebuah bus tunggal dengan banyak CPU dan satumemori yang seluruhnya dipasang ke dalam bus tersebut.

Semua prosesor dapat melakukan komputasi secara paralel dan masing-masing dapat mengakses memori melalui bus. Bus bertanggung jawabmengatur permintaan pemakaian memori yang berlangsung secara simultanoleh beberapa prosesor. Bus juga bertanggung jawab untuk meyakinkanbahwa semua prosesor dilayani secara adil dengan waktu tunda (delay) aksesyang minimum.

Page 176: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

175 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Gambar 14.7. System multiprosesor dengan memori bersama

Dengan sejumlah besar prosesor cepat yang selalu berusaha mengaksesmemori melalui bus yang sama, konflik - konflik akan terjadi. Para perancangmultiprosesor telah mengajukan berbagai macam skema untuk mengurangikonflik ini guna meningkatkan kinerja seperti ditunjukan oleh gambar 14.8.

Multiprosesor memiliki keunggulan dibanding jenis - jenis komputerparalel yaitu:a) Peningkatan throughput, karena lebih banyak proses / thread yang

berjalan dalam satu waktu sekaligus (jika proses yang antri di readyqueue sedikit). Perlu diingat hal ini tidak berarti daya komputasinyamenjadi meningkat sejumlah prosesornya. Yang meningkat ialah jumlahpekerjaan yang bisa dilakukannya dalam waktu tertentu.

b) Economy of scale (ekonomis), ekonomis dalam devices yang dibagibersama – sama. Prosesor - prosesor terdapat dalam satu komputer dandapat membagi peripheral (ekonomis) seperti disk dan catu daya listrik.

c) Peningkatan kehandalan (reliabilitas), Jika satu prosesor mengalami suatugangguan, maka proses yang terjadi masih dapat berjalan dengan baikkarena tugas prosesor yang terganggu diambil alih oleh prosesor lain. Halini dikenal dengan istilah Graceful Degradation. Sistemnya sendiri dikenalbersifat fault tolerant atau failoft system.

Page 177: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

176 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

a. shared memory modelb. message passing multiprocessorc. wide area distributed system

Gambar 14.8 Multiprosesor arsitektur12.5.2 Multikomputer

Dalam multikomputer, setiap prosesor mempunyai modul memori untukmenyimpan dan mengambil data selama pemrosesan. Masing-masing prosesormempunyai satu atau lebih hubungan langsung ke prosesor lain untuktransmisi data. Jika prosesor tidak mempunyai koneksi langsung ke prosesorlain, komunikasi dapat dilangsungkan melalui prosesor antara (intermediateprocessor) untuk mengirim data.

Transmisi data antar prosesor membutuhkan sejumlah waktu yangselanjutnya disebut waktu tunda komunikasi. Jika selama eksekusi programsering terjadi komunikasi antar prosesor, maka jumlah waktu tundakomunikasi akan menambah waktu eksekusi program.

Pada dasarnya waktu komunikasi sebuah message padamulticomputer, terdiri dari tiga komponen, yaitu waktu transmisi (transmisiontime), waktu proses (processing time) dan waktu tunggu (waiting time).

Waktu transmisi adalah waktu yang dibutuhkan untuk transmisisecara fisik sejumlah bit message melalui saluran komunikasi. Waktu prosesadalah waktu yang diperlukan untuk memproses suatu komputasi. Sedangkanwaktu tunggu adalah waktu yang diperlukan untuk menunda pengirimanpesan. Peristiwa penundaan ini disebabkan karena prosesor tersebut sedangmenerima message dari prosesor lainnya, atau karena prosesor tersebutsedang sibuk. Peristiwa penundaan ini disebut kongesti (congestion).

Salah satu parameter yang penting dari topologi multikomputer iniadalah jumlah saluran yang terhubung pada setiap antar muka prosesor, yangdisebut keterhubungan (connectivity) topologi. Keterhubungan ini menjadifaktor yang penting untuk menentukan beban jaringan.

Page 178: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

177 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Parameter penting lainnya adalah diameter dari topologi, yaitu jumlahmaksimum saluran yang dibutuhkan untuk mengirim suatu message pada jarakterjauh prosesor. Diameter menjadi factor penting kinerja jaringan.

Topologi jaringan dapat bersifat statis ataupun dinamis. Jaringandinamis diimplementasikan dalam switched channel yang konfigurasinya akanberubah-ubah, sesuai dengan kebutuhan komunikasi program yang dieksekusi.Jaringan dinamis, misalnya Busses, Crossbar Switces dan Multistages Networks,biasanya dipergunakan dalam multiprosesor.

Dengan mempergunakan saluran berarah yang tetap, jaringan statisdibentuk dari hubungan langsung dari titik ke titik. Hubungan ini tidak akanberubah selama program dieksekusi. Tipe jaringan ini sesuai untukpembangunan komputer dimana pola komunikasi dapat diperkirakan ataudiimplementasikan dengan hubungan statis.

Terdapat banyak topologi jaringan komunikasi untuk multikomputer.Topologi tersebut dapat dikategorikan menjadi satu dimensi, dua dimensiataupun tiga dimensi. Misalnya untuk topologi satu dimensi ialah topologi Line(Linear Array), Ring, Star dan Tree. Untuk dua dimensi misalnya topologi Mesh,Torus, Illiac Mesh dan Systolic Array. Untukcontoh topologi tiga dimensi adalah topologi Mesh 3 dimensi dan Hypercube.

Gambar 14.9 Topologi jaringan komunikasi multikomputer(a) single switch (d) double torus(b) ring (e) cube(c) grid (f) hypercube

Page 179: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

178 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

12.6 Pipeline12.6.1 Definisi Pipeline

Telah lama diketahui bahwa membaca instruksi dari memorimerupakan hambatan utama dalam hal kecepatan untuk menjalankan suatuinstruksi. Untuk mengatasi masalah ini, computer-komputer generasi IBMStretch(1959) telah memiliki kemampuan untuk mengambil terlebih dahuluinstruksi-instruksi dari memori sehingga instruksi-instruksi tersebut akanselalu siap ketika mereka dibutuhkan. Instruksi-instruksi ini disimpan dalamsekumpulan register yang disebut penyangga prabaca. Dengan cara ini,ketika sebuah instruksi dibutuhkan, instruksi tersebut biasanya dapat segeradiambil dari penyangga prabaca daripada menunggu sebuah memori membacahingga selesai. Oleh karena itu, penyangga prabaca membagi pelaksanaaninstruksi menjadi bagian: membaca dan pelaksanaan parallel.

Konsep pipeline menjelaskan strategi lebih jauh. Pelaksanaaninstruksi sering dibagi ke dalam banyak bagian dan bukan hanya ke dalam duabagian saja, di mana masing-masing bagian ditangani oleh seperangkathardware khusus, dan keseluruhan bagian tersebut dapat beroperasi secaraparallel.

Gambar 14.10 Pipeline

Page 180: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

179 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Gambar 14.10 mengilustrasikan sebuah pipeline dengan lima unit,atau lima stage (5 tahap). Uraian setiap tahapnya adalah sebagai berikut:

1. Tahap 1Mengambil instruksi dari memori dan menempatkan instruksitersebut dalam sebuah penyangga sampai instruksi itu dibutuhkan.

2. Tahap 2Mendekodekan instruksi tersebut, menentukan jenisnya dan operandapa yang dibutuhkan instruksi tersebut.

3. Tahap 3Melokasi dan mengambil operand - operand, baik itu dari register-register ataupun dari memori.

4. Tahap 4Sebenarnya melaksanakan pekerjaan menjalankan instruksi tersebut,terutama dengan menjalankan operand - operand melalui jalur datapada CPU.

5. Tahap 5Menulis hasilnya kembali ke register yang sesuai.

Dalam Gambar 14.10 kita melihat bagaimana pipeline tersebutberoperasi sebagai suatu fungsi waktu. Selama siklus jam (waktu) 1, Sl sedangmenangani instruksi 1, dengan mengambilnya dari memori. Selama siklus 2,tahap S2 mendekodekan instruksi 1, sedangkan tahap Sl mengambil instruksi2. Selama siklus 3, tahap S3 mengambil operand - operand dari instruksi 1,tahap S2 mendekodekan instruksi 2, dan tahap Sl mengambil instruksi ketiga.Selama siklus 4, tahap S4 menjalankan instruksi 1, S3 mengambil operand -operand untuk instruksi 2, S2 mendekodekan instruksi 3, dan Sl mengambilinstruksi 4. Terakhir, selama siklus 5, S5 menulis kembali hasil instruksi 1,sementara tahap-tahap lainnya menangani instruksi - instruksi berikutnya.

Sebagai contoh kita bisa melihat proses pada mencuci mobil. Padaproses mencuci mobil kita bisa membagi proses menjadi beberapa langkah(instruksi) sebagai berikut:

1. Mencopot semua sistem kelistrikan pada mobil.2. Mencuci mobil menggunakan sabun.3. Mengeringkan mobil.4. Memoles mobil menggunakan pengkilap.

Jika untuk setiap langkah di atas memerlukan waktu 30 menit maka jikaproses dilakukan dalam satu sekuen saja maka selama 4 jam akanmenyelesaikan :

Page 181: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

180 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Time 5:00 5:30 6:00 6:30 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00

Order

A 1 2 3 4

B 1 2 3 4

Dalam tabel di atas terlihat dalam waktu 4 jam tempat penyucianmobil hanya bisa menyelesaikan 2 order. Sekarang bandingkan dengan dengantabel di bawah ini dimana proses dilakukan dengan cara pipeline :

Time 5:00 5:30 6:00 6:30 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00

Order

A 1 2 3 4

B 1 2 3 4

C 1 2 3 4

D 1 2 3 4

E 1 2 3 4

Dalam tabel di atas dapat dilihat, dalam jangka waktu yang sama denganmenggunakan teknik pipeline dapat menyelesaikan lima order.

Dengan tabel di atas maka dapat disimpulkan bahwa untuk melakukanproses dengan cara pipeline kita harus mempunyai sistem yang bisa melakukanproses paralel sebanyak langkah yang dimiliki oleh proses. Proses mencucimobil di atas memiliki 4 langkah. Maka kita harus menyediakan 4 unit kerjayang bisa melakukan setiap langkahnya secara bersamaan.

Meski demikian bukan berarti pipeline bekerja mulus dengan segalakeunggulannya. Justru dengan itu maka ada beberapa hal yang perludiperhatikan :1. Penggunaan sumber daya secara bersamaan

Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinaninstruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama, sehinggadiperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalandengan benar

2. Ketergantungan kepada dataMisalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yangsebelumnya.

Page 182: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

181 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

3. Menyebabkan pengaturan Jump ke alamat memory.ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memoritertentu, akan terjadi perubahan program counter, sedangkan instruksiyang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnyamungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter.

12.6.2 Kekurangan PipelineAda beberapa kondisi dimana pipeline tidak akan berjalan dengan baik.

Proses selanjutnya bisa jadi tidak dilaksanakan tepat pada clock berikutnya.Penyebab kekurangan ini adalah struktur prosesor, data dan kontrol.12.6.2.1 Kekurangan Struktural

Kekurangan struktural disebabkan oleh perangkat keras yang tidakmendukung adanya proses pipeline seperti yang diharapkan. Dalam analogimobil di atas kekurangan struktural ini terjadi apabila pekerja yangmengeringkan mobil dan memoles mobil ternyata adalah orang yang samamaka dua langkah tersebut tidak bisa dipisahkan.12.6.2.2 Data

Kekurangan data disebabkan adanya proses yang membutuhkan datahasil proses sebelumnya. Maka proses selanjutnya tidak bisa dimulai sebelumproses yang sedang berlangsung telah selesai. Dalam hal ini terjadiketergantungan proses.12.6.2.3 Control

Kekurangan kontrol terjadi apabila suatu langkah waktu eksekusinyaberbeda-beda tergantung dari data yang diolahnya. Sebagai contoh waktuuntuk mencuci menggunakan sabun untuk mobil sedan tidak akan samadengan mobil minibus, walaupun langkah keduanya sama, yaitu mencuci mobilmenggunakan sabun.12.7 SUPERSCALAR

Prosesor Superskalar adalah istilah bagi prosesor yang mampumelakukan banyak instruksi setiap siklusnya, dengan menggunakan sebuahteknik yang disebut dengan pipelining.

Prosesor superskalar umumnya menggunakan beberapa unitfungsional, menciptakan jalur paralel di mana berbagai instruksi yang berbedadapat dieksekusi secara parallel seperti diperlihatkan pada gambar 9. Denganpengaturan tersebut, maka dimungkinkan untuk memulai eksekusi beberapainstruksi secara paralel tiap siklus detak. Tentu saja, eksekusi paralel harusmempertahankan kebenaran logikan program, sehingga hasil yang diperolehharus sama dengan hasil dari eksekusi secara serial.

Page 183: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

182 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Prosesor Intel x86 yang menggunakan arsitektur superskalar adalahkeluarga Intel Pentium, Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Pentium III,Intel Itanium, Intel Xeon, Intel Pentium 4, Intel Pentium M, Intel Core dariIntel Corporation; keluarga AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD Athlon64, dan AMD Opteron.

Superscalar CPU arsitektur menerapkan suatu bentuk paraleldisebut-tingkat instruksi paralel dalam satu prosesor, sehingga memungkinkanprosesor tersebut mampu mencapai throughput eksekusi lebih dari satuinstruksi per siklus. Sebuah prosesor superscalar melaksanakan lebih dari satuinstruksi selama satu waktu secara bersamaan dengan siklus dispatching.Superscalar CPU biasanya juga pipelined, mereka adalah dua teknikpeningkatan kinerja yang berbeda. Hal ini secara teoritis memungkinkan untukmendapatkan non-pipelined superscalar CPU atau pipelined non-superscalarCPU.

Salah satu arsitektur superscalar adalah sebuah uniprocessor yangdapat mengeksekusi dua atau lebih operasi scalar dalam bentuk parallel, dapatdilihat pada gambar 10, merupakan salah satu rancangan untuk meningkatkankecepatan CPU. Kebanyakan dari komputer saat ini menggunakan mekanismesuperscalar ini. Standar pipeline yang digunakan adalah untuk pengolahanbilangan matematika integer (bilangan bulat, bilangan yang tidak memilikipecahan), kebanyakan CPU juga memiliki kemampuan untuk pengolahanuntuk data floating point (bilangan berkoma). Pipeline yang mengolah integerdapat juga digunakan untuk mengolah data bertipe floating point ini, namununtuk aplikasi tertentu, terutama untuk aplikasi keperluan ilmiah CPU yangmemiliki kemampuan pengolahan floating point dapat meningkatkankecepatan prosesnya secara dramatis.

Peristiwa menarik yang bisa dilakukan dengan metoda superscalar iniadalah dalam hal memperkirakan pencabangan instruksi (brach prediction)serta perkiraan eksekusi perintah (speculative execution). Peristiwa ini sangatmenguntungkan buat program yang membutuhkan pencabangan darikelompok intruksi yang dijalankannya.

Jika CPU berfikir bahwa branch akan menuju suatu cabang, biasanyaberdasarkan pekerjaan sebelumnya, maka perintah berikutnya sudahdipersiapkan untuk dieksekusi berikut data-datanya, bahkan dengan adanyapipeline ini, bila tidak diperlukan suatu referensi dari instruksi terakhir, makabisa dilaksanakan dengan segera, karena data dan instruksi yang dibutuhkantelah dipersiapkan sebelumnya.

Dalam hal speculative execution, artinya CPU akan menggunakanmelakukan perhitungan pada pipeline yang berbeda berdasarkan kemungkinanyang diperkirakan oleh komputer.

Page 184: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

183 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Jika kemungkinan yang dilakukan oleh komputer tepat, maka hasilnya sudahbisa diambil langsung dan tinggal melanjutkan perintah berikutnya, sedangkanjika kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer tidak tepat, maka akandilaksanakan kemungkinan lain sesuai dengan logika instruksi tersebut. Teknikyang digunakan untuk pipeline dan superscalar ini bisa melaksanakan branchprediction dan speculative execution tentunya membutuhkan ekstratransistor yang tidak sedikit untuk hal tersebut.

Gambar 14.11 Superskalar 5 tahap dengan pipeline ganda

Gambar 14.12 Superskalar yang tahapnya memiliki 5 fungsional

Page 185: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

184 Memaksimalkan prosessorPAGE 10

Rangkuman

1. Prinsip paralelisme pada prosesor adalah menyelesaikan beberapainstruksi secara paralel dalam waktu yang bersamaan.

2. Paralelisme dilakukan dengan mengurangi masalah ketergantunganpada data, proses, dan output.

3. Berdasarkan simetri penjadwalannya, pemrosesan parallel dapatdibagi dalam beberapa jenis:a) Asymmetric Multiprocessing (ASMP)b) Symmetric Multiprocessing (SMP)c) Clustering

4. Berdasarkan aliran instruksi dan datanya, pemrosesan parallel dapatdibagi dalam beberapa jenis:a) SISD (Single Instruction on Single Data Stream)b) SIMD (Single Instruction on Multiple Data Stream)c) MISD (Multiple Instruction on Single Data Stream)d)MIMD (Multiple Instruction on Multiple Data Stream)

5. Berdasarkan kedekatan antar prosesor, pemrosesan parallel dapatdibagi dalam beberapa jenis:a) Multikomputer (Loosely Coupled/ local memory) dengan

memori yang terdistribusib) Multiprosesor (Tightly Coupled/ global memory) dengan

memori yang dapat digunakan bersama (shared memory)6. Pipeline adalah suatu teknik dimana beberapa instruksi disusun

sedemikian lupa sehingga akan terjadi overlap pada setiappemrosesannya.

7. Prosesor Superskalar adalah istilah bagi prosesor yang mampumelakukan banyak instruksi setiap siklusnya, dengan menggunakansebuah teknik yang disebut dengan pipelining.

Page 186: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

185 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

13 Konsep Sistem Operasi

Overview

Berbagai macam aplikasi yang dijalankan pada komputer dapat bekerjadengan baik karena ditopang oleh sistem operasi yang mengatur jalannyasebuah program dengan berbagai macam peripheral input output yang adapada komputer.

Selain itu, sistem operasi juga mengatur keberjalanan sebuah programdengan program yang lain dan membagi sumber daya seperti memori danhardware untuk input output melalui mekanisme tertentu. Melalui bab ini akandiperkenalkan tentang dasar-dasar sistem operasi.

Tujuan

1. Mahasiswa memahami apa yang dimaksud dengan sistem operasi2. Mahasiswa mengerti hubungan antara sistem operasi dengan hardware

dan aplikasi yang berjalan pada komputer.

Politeknik Telkom Sistem Komputer

185 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

13 Konsep Sistem Operasi

Overview

Berbagai macam aplikasi yang dijalankan pada komputer dapat bekerjadengan baik karena ditopang oleh sistem operasi yang mengatur jalannyasebuah program dengan berbagai macam peripheral input output yang adapada komputer.

Selain itu, sistem operasi juga mengatur keberjalanan sebuah programdengan program yang lain dan membagi sumber daya seperti memori danhardware untuk input output melalui mekanisme tertentu. Melalui bab ini akandiperkenalkan tentang dasar-dasar sistem operasi.

Tujuan

1. Mahasiswa memahami apa yang dimaksud dengan sistem operasi2. Mahasiswa mengerti hubungan antara sistem operasi dengan hardware

dan aplikasi yang berjalan pada komputer.

Page 187: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

186 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

13.1 Konsep Sistem Operasi.Sistem operasi dapat dikatakan adalah perangkat lunak yang sangat

kompleks. Hal-hal yang ditangani oleh sistem operasi bukan hanya satu ataudua saja, melainkan banyak hal. Dari menangani perangkat keras, perangkatlunak atau program yang berjalan, sampai menangani pengguna. Hal tersebutmenyebabkan sebuah sistem operasi memiliki banyak sekali komponen-komponen tersendiri yang memiliki fungsinya masing-masing. Seluruhkomponen yang menyusun sistem operasi tersebut saling bekerjasama untuksatu tujuan, yaitu efisiensi kerja seluruh perangkat komputer dan kenyamanandalam penggunaan sistem operasi.

Oleh karena itu, penting bagi kita untuk mengetahui komponen-komponen apa saja yang ada didalam sebuah sistem operasi, agar kita bisamempelajari sistem operasi secara menyeluruh. Tanpa satu saja darikomponen-komponen tersebut, bisa dipastikan sebuah sistem operasi tidakakan berjalan dengan maksimal. Bayangkan jika kita memiliki sistem operasiyang tidak memiliki kemampuan untuk menangani program-program yangberjalan sekaligus. Kita tak akan bisa mengetik sambil mendengarkan lagusambil berselancar di internet seperti yang biasa kita lakukan saat ini.

Contoh sebelumnya hanya sedikit gambaran bagaimana komponen-komponen sistem operasi tersebut saling terkait satu sama lainnya.Mempelajari komponen sistem operasi secara umum dapat mempermudahpemahaman untuk mengetahui hal-hal yang lebih detail lagi tentang sistemoperasi.

Pengertian secara umum adalah pengelola seluruh sumberdaya yangterdapat pada sistem komputer dan menyediakan sekumpulan layanan kepemakai sehingga memudahkan dan menyamankan penggunaan sertapemanfaatan sumberdaya sistem komputer.

Dari berbagai macam sistem operasi yang ada, tidak semuanyamemiliki komponen-komponen penyusun yang sama. Pada umumnya sebuahsistem operasi modern akan terdiri dari komponen sebagai berikut:

• Manajemen Proses.• Manajemen Main Memory.• Manajemen File.• Manajemen Sistem I/O.• Manajemen Penyimpanan Sekunder.• Proteksi dan Keamanan.

Page 188: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

187 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

Dalam kegiatannya sehari-hari, sistem operasi memiliki sebuahmekanisme proteksi untuk memastikan dirinya, semua program yang berjalan,dan data-data penggunanya berjalan dengan baik. Untuk melakukan haltersebut, sistem operasi memiliki dua jenis mode operasi yang saling terpisah.Dua operasi tersebut, yaitu user mode, eksekusi program dikendalikan olehpengguna, dan kernel mode, eksekusi program dikendalikan oleh sistemoperasi, dinamakan dual-mode operation.

Dual-mode operation diimplementasikan pada arsitektur perangkatkeras. Sebuah bit yang disebut mode bit ditambahkan ke perangkat kerasuntuk menunjukkan mode operasi saat itu: 0 untuk kernel mode dan 1 untukuser mode.

Dengan adanya dual-mode operation, eksekusi sebuah program atausebuah proses bisa dibedakan sumbernya, apakah dieksekusi oleh sistemoperasi atau dieksekusi oleh pengguna. Hal ini akan sangat berguna dalamberjalannya sistem operasi.

Selain itu, sistem operasi memiliki sebuah mekanisme untukmelindungi prosesor dari berbagai macam program yang berjalan. Bayangkanjika ada sebuah proses mengalami infinite loop. Tentu saja prosesor akanterus menerus melayani program itu dan menghambat proses lainnya yangakan dieksekusi prosesor, dan hal ini bisa dipastikanakan mengurangi kinerjadari komputer.

Perlindungan prosesor tersebut dilakukan dengan timer. Timer disetuntuk melakukan interupsi prosesor setelah beberapa periode waktu. Denganadanya timer, sebuah program bisa dicegah dari berjalan terlalu lama.Misalkan sebuah program memiliki time limit 7 menit. Setelah 7 menittersebut terlewati, sistem operasi akan menginterupsi prosesor danmenghentikan eksekusi program tersebut.

13.1.1 Manajemen ProsesProses adalah sebuah program yang sedang dieksekusi. Sedangkan

program adalah kumpulan instruksi yang ditulis ke dalam bahasa yangdimengerti sistem operasi. Sebuah proses membutuhkan sejumlah sumberdaya untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPUtime, alamat memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O. Sistemoperasi mengalokasikan sumber daya-sumber daya tersebut saat proses itudiciptakan atau sedang diproses/dijalankan. Ketika proses tersebut berhentidijalankan, sistem operasi akan mengambil kembali semua sumber daya agarbisa digunakankembali oleh proses lainnya.

Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yangberkaitan dengan manajemen proses seperti:

Page 189: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

188 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

• Membuat dan menghapus proses pengguna dan sistem proses. Sistemoperasi bertugas mengalokasikan sumber daya yang dibutuhkan olehsebuah proses dan kemudian mengambil sumber daya itu kembali setelahproses tersebut selesai agar dapat digunakan untuk proses lainnya.

• Menunda atau melanjutkan proses. Sistem operasi akan mengatur prosesapa yang harus dijalankan terlebih dahulu berdasarkan berdasarkanprioritas dari proses-proses yang ada. Apa bila terjadi 2 atau lebih prosesyang mengantri untuk dijalankan, sistem operasi akan mendahulukanproses yang memiliki prioritas paling besar.

• Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi. Sistem operasi akanmengatur jalannya beberapa proses yang dieksekusi bersamaan.Tujuannya adalah menghindarkan terjadinya inkonsistensi data karenapengaksesan data yang sama, juga untuk mengatur urutan jalannya prosesagar setiap proses berjalan dengan lancer.

• Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi. Sistem operasimenyediakan mekanisme agar beberapa proses dapat saling berinteraksidan berkomunikasi (contohnya berbagi sumber daya antar proses) satusama lain tanpa menyebabkan terganggunya proses lainnya.

• Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock. Deadlock adalahsuatu keadaan dimana sistem seperti terhenti karena setiap prosesmemiliki sumber daya yang tidak bias dibagi dan menunggu untukmendapatkan sumber daya yang sedang dimiliki oleh proses lain.

Saling menunggu inilah yang disebut deadlock. Sistem operasi harusbisa mencegah, menghindari, dan mendeteksi adanya deadlock. Jika deadlockterjadi, sistem operasi juga harus dapat memulihkan kondisi sistemnya.

13.1.2 Manajemen Main MemoriSistem operasi memiliki tugas untuk mengatur bagian memori yang

sedang digunakan dan mengalokasikan jumlah dan alamat memori yangdiperlukan, baik untuk program yang akan berjalan maupun untuk sistemoperasi itu sendiri. Tujuan dari manajemen main memory adalah agar utilitasCPU meningkat dan untuk meningkatkan efisiensi pemakaian memori.

Main memory atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah arrayyang besar dari word atau byte yang ukurannya mencapai ratusan, ribuan,atau bahkan jutaan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Mainmemory berfungsi sebagai tempat penyimpanan instruksi/data yang aksesdatanya digunakan oleh CPU dan perangkat I/O. Main memory termasuktempat penyimpanan data yang yang bersifat volatile (tidak permanen), yaitudata akan hilang kalau komputer dimatikan.

Page 190: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

189 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

Sistem komputer modern memiliki sistem hirarki memori, artinyamemori yang ada di komputer disusun dengan tingkatan kecepatan dankapasitas yang berbeda. Memori yang memiliki kecepatan sama dengankecepatan prosesor memiliki kapasitas yang kecil, berkisar hanya dari ratusanKB hingga 4 MB dengan harga yang sangat mahal. Sedangkan main memoryyang kecepatannya jauh di bawah kecepatan prosesor memiliki kapasitas yanglebih besar, berkisar dari 128 MB hingga 4 GB dengan harga yang jauh lebihmurah. Sistem hirarki memori ini memiliki tujuan agar kinerja komputer yangmaksimal bisa didapat dengan harga yang terjangkau.

13.1.3 Manajemen FileFile atau berkas adalah representasi program dan data yang berupa

kumpulan informasi yang saling berhubungan dan disimpan di perangkatpenyimpanan. Sistem berkas ini sangatlah penting, karena informasi atau datayang disimpan dalam berkas adalah sesuatu yang sangat berharga bagipengguna.

Sistem operasi harus dapat melakukan operasi-operasi pada berkas,seperti membuka, membaca, menulis, dan menyimpan berkas tersebut padasarana penyimpanan sekunder. Oleh karena itu, sistem operasi harus dapatmelakukan operasi berkas dengan baik.

Sistem operasi melakukan manajemen sistem berkas dalam beberapahal:• Pembuatan berkas atau direktori. Berkas yang dibuat nantinya akan

diletakkan pada direktori-direktori yang diinginkan pada sistem berkas.Sistem operasi akan menunjukkan tempat dimana lokasi berkas ataudirektori tersebut akan diletakkan. Setelah itu, sistem operasi akanmembuat entri yang berisi nama berkas dan lokasinya pada sistemberkas.

• Penghapusan berkas atau direktori. Sistem operasi akan mencari letakberkas atau direktori yang hendak dihapus dari sistem berkas, lalumenghapus seluruh entri berkas tersebut, agar tempat dari berkastersebut dapat digunakan oleh berkas lainnya.

• Pembacaan dan menulis berkas. Proses pembacaan dan penulisan berkasmelibatkan pointer yang menunjukkan posisi dimana sebuah informasiakan dituliskan di dalam sebuah berkas.

• Meletakkan berkas pada sistem penyimpanan sekunder. Sistem operasimengatur lokasi fisik tempat penyimpanan berkas pada saranapenyimpanan sekunder.

Page 191: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

190 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

13.1.4 Manajemen I/OPekerjaan utama yang paling sering dilakukan oleh sistem komputer

selain melakukan komputasi adalah Masukan/Keluaran (I/O). Dalamkenyataannya, waktu yang digunakan untuk komputasi lebih sedikitdibandingkan waktu untuk I/O. Ditambah lagi dengan banyaknya variasiperangkat I/O sehingga membuat manajemen I/O menjadi komponen yangpenting bagi sebuah sistem operasi. Sistem operasi juga sering disebut devicemanager, karena sistem operasi mengatur berbagai macam perangkat (device).

Fungsi-fungsi sistem operasi untuk sistem I/O:• Penyanggaan (buffering). Menampung data sementara dari/ke perangkat

I/O• Penjadwalan (scheduling). Melakukan penjadwalan pemakaian I/O sistem

supaya lebih efisien.• Spooling. Meletakkan suatu pekerjaan program pada penyangga, agar

setiap perangkat dapat mengaksesnya saat perangkat tersebut siap.• Menyediakan driver perangkat yang umum. Driver digunakan agar sistem

operasi dapat memberi perintah untuk melakukan operasi padaperangkat keras I/O yang umum, seperti optical drive, mediapenyimpanan sekunder, dan layar monitor.

• Menyediakan driver perangkat yang khusus. Driver digunakan agar sistemoperasi dapat memberi perintah untuk melakukan operasi padaperangkat keras I/O tertentu, seperti kartu suara, kartu grafis, danmotherboard.

13.1.5 Manajemen Penyimpanan SekunderPenyimpanan sekunder (secondary storage) adalah sarana

penyimpanan yang berada satu tingkat di bawah memori utama sebuahkomputer dalam hirarki memori. Tidak seperti memori utama komputer,penyimpanan sekunder tidak memiliki hubungan langsung dengan prosesormelalui bus, sehingga harus melewati I/O.

Sarana penyimpanan sekunder memiliki ciri-ciri umum sebagaiberikut:

1. Non volatile (tahan lama). Walaupun komputer dimatikan, data-datayang disimpan di sarana penyimpanan sekunder tidak hilang. Datadisimpan dalam piringan-piringan magnetik.

2. Tidak berhubungan langsung dengan bus CPU. Dalam strukturorganisasi komputer modern, sarana penyimpanan sekunderterhubung dengan northbridge. Northbridge yang menghubungkansarana penyimpanan sekunder pada I/O dengan bus CPU.

Page 192: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

191 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

3. Lambat. Data yang berada di sarana penyimpanan sekunder memilikiwaktu yang lebih lama untuk diakses (read/write) dibandingkandengan mengakses di memori utama. Selain disebabkan olehbandwidth bus yang lebih rendah, hal ini juga dikarenakan adanyamekanisme perputaran head dan piringan magnetik yang memakanwaktu.

4. Harganya murah. Perbandingan harga yang dibayar oleh penggunaper byte data jauh lebih murah dibandingkan dengan harga memoriutama.

Sarana penyimpanan sekunder memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut:1. Menyimpan berkas secara permanen. Data atau berkas diletakkan

secara fisik pada piringan magnet dari disk, yang tidak hilangwalaupun komputer dimatikan (non volatile)

2. Menyimpan program yang belum dieksekusi prosesor. Jika sebuahprogram ingin dieksekusi oleh prosesor, program tersebut dibacadari disk, lalu diletakkan di memori utama komputer untukselanjutnya dieksekusi oleh prosesor menjadi proses.

3. Memori virtual. Adalah mekanisme sistem operasi untuk menjadikanbeberapa ruang kosong dari disk menjadi alamat-alamat memorivirtual, sehingga prosesor bisa menggunakan memori virtual iniseolah-olah sebagai memori utama. Akan tetapi, karena letaknya dipenyimpanan sekunder, akses prosesor ke memori virtual menjadijauh lebih lambat dan menghambat kinerja komputer.Sistem operasi memiliki peran penting dalam manajemen

penyimpanan sekunder. Tujuan penting dari manajemen ini adalah untukkeamanan, efisiensi, dan optimalisasi penggunaan sarana penyimpanansekunder.13.1.6 Proteksi dan Keamanan

Proteksi adalah mekanisme sistem operasi untuk mengontrolakses terhadap beberapa objek yang diproteksi dalam sistem operasi.Objek-objek tersebut bisa berupa perangkat keras (seperti CPU,memori, disk, printer, dll) atau perangkat lunak (seperti program, proses,berkas, basis data, dll). Di beberapa sistem, proteksi dilakukan oleh sebuahprogram yang bernama reference monitor. Setiap kali ada pengaksesansumber daya PC yang diproteksi, sistem pertama kali akan menanyakanreference monitor tentang keabsahan akses tersebut. Reference monitorkemudian akan menentukan keputusan apakah akses tersebut diperbolehkanatau ditolak.

Page 193: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

192 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

Secara sederhana, mekanisme proteksi dapat digambarkan dengankonsep domain. Domain adalah himpunan yang berisi pasangan objek dan hakakses. Masing-masing pasangan domain berisi sebuah objek dan beberapaakses operasi (seperti read, write, execute) yang dapat dilakukan terhadapobjek tersebut. Dalam setiap waktu, setiap proses berjalan dalam beberapadomain proteksi. Hal itu berarti terdapat beberapa objek yang dapat diaksesoleh proses tersebut, dan operasi-operasi apa yang boleh dilakukan olehproses terhadap objek tersebut. Proses juga bisa berpindah dari domain kedomain lain dalam eksekusi.

Pengguna sistem komputer sudah tentu memiliki data-data daninformasi yang berharga baginya. Melindungi data-data ini dari pihak-pihak yang tidak berhak merupakan hal penting bagi sistem operasi.Inilah yang disebut keamanan (security).

Sebuah sistem operasi memiliki beberapa aspek tentang keamanan.Aspek-aspek ini berhubungan terutama dengan hilangnya data-data. Sistemkomputer dan data-data di dalamnya terancam dari aspek ancaman (threats),aspek penyusup (intruders), dan aspek musibah.

Dari aspek ancaman, secara umum sistem komputer menghadapiancaman terbukanya data-data rahasia, pengubahan data-data oleh orangyang tidak berhak, juga pelumpuhan sistem dengan adanya serangan Denial ofService (DoS).

Dari aspek penyusup, saat ini banyak orang mencoba masuk kedalam sistem operasi dengan berbagai macam tujuan. Ada yang hanyasekedar mencoba menjebol sistem operasi (hacking), ada yang mencobamengambil keuntungan dari tindakan penjebolah itu (cracking).

Tidak hanya disusupi oleh manusia, sistem operasi juga menghadapiancaman keamanan dari program-program penyusup, yang disebut maliciousprogram atau malware. Malware adalah program yang menyusup ke dalamsistem operasi dan memiliki tujuan-tujuan tertentu seperti mengambildata-data pribadi, mengambil alih komputer, dan seringkali bertujuanmerusak. Yang termasuk kategori malware adalah virus, keylogger, worm,trojan, dan sypware. Yang terakhir, sistem operasi dan data-data di dalamnyaterancam justru dari hal-hal non teknis, yaitu dari musibah. Sistem operasiterancam akibat adanya bencana alam (banjir, lumpur panas, gempa bumi,dan lain-lain), kerusakan perangkat keras atau lunak, bahkan kelalaian daripenggunanya.

Page 194: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

193 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

Perkembangan dunia internet saat ini membawa konsekuensimeningkatnya resiko keamanan terhadap sistem operasi. Oleh karena itu,sistem operasi harus memiliki ketahanan keamanan. Bagi kebanyakanpengembang sistem operasi saat ini, keamanan adalah salah satu permasalahanutama.

Rangkuman

1. Sistem operasi merupakan perangkat lunak kompleks yangmenangani interaksi semua program yang berjalan, interaksi denganperangkat keras, dan pengguna.

2. Pada umumnya sebuah sistem operasi modern terdiri darikomponen-komponen: manajemen proses, manajemen memoriutama, manajemen file, manajemen sistem I/O, manajemenpenyimpanan sekunder, dan proteksi keamanan.

3. Sistem operasi mempunya peran dalam manajemen proses yangberkaitan dengan membuat dan menghapus proses pengguna danproses sistem, menunda atau melanjutkan proses, sinkronisasi dankomunikasi antar proses, dan penanganan deadlock.

4. Sistem operasi memiliki tugas untuk mengatur bagian memori yangsedang digunakan dan mengalokasikan jumlah dan alamat memoriyang diperlukan, baik untuk program yang akan berjalan maupununtuk sistem operasi itu sendiri.

5. Sistem operasi melakukan operasi-operasi pada berkas (file), sepertimembuka, membaca, menulis, dan menyimpan berkas tersebut padasarana penyimpanan sekunder.

6. Sistem operasi mengatur I/O berkaitan dengan buffering, scheduling,spooling, dan penyediaan driver.

7. Sistem operasi melakukan pengaturan penyimpanan sekunderdengan memperhatikan keamanan, efisiensi, dan optimalisasi.

8. Sistem operasi wajib menyediakan sistem keamanan yang melindungisistem yang dinaunginya dari berbagai macam ancaman.

Page 195: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

194 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

14 Aplikasi Sistem Komputer

Overview

Komputer sebagai alat bantu dapat bekerja berdasarkan perintah-perintahyang diberikan. Perintah-perintah ini dapat dikerjakan oleh komputer apabilainsturksi tersebut dikenali oleh komputer. Sayangnya bahasa pada komputerpada tingkat rendah sangat sulit untuk langsung dimengerti oleh manusiasehingga diperlukan alat bantu untuk menjembatani bahasa manusia ke bahasamesin melalui bahasa pemrograman baik yang berupa interpreter maupunkompiler. Melalui bab ini akan dibahas konsep dasar bahasa pemrogramanpada komputer.

Tujuan

1. Mahasiswa memahami konsep bahasa pemrograman2. Mahasiswa mengetahui beberapa paradigma pemrograman

Politeknik Telkom Sistem Komputer

194 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

14 Aplikasi Sistem Komputer

Overview

Komputer sebagai alat bantu dapat bekerja berdasarkan perintah-perintahyang diberikan. Perintah-perintah ini dapat dikerjakan oleh komputer apabilainsturksi tersebut dikenali oleh komputer. Sayangnya bahasa pada komputerpada tingkat rendah sangat sulit untuk langsung dimengerti oleh manusiasehingga diperlukan alat bantu untuk menjembatani bahasa manusia ke bahasamesin melalui bahasa pemrograman baik yang berupa interpreter maupunkompiler. Melalui bab ini akan dibahas konsep dasar bahasa pemrogramanpada komputer.

Tujuan

1. Mahasiswa memahami konsep bahasa pemrograman2. Mahasiswa mengetahui beberapa paradigma pemrograman

Page 196: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

195 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

14.1 Konsep PemrogramanPada saat sebuah program aplikasi dieksekusi pada sebuah CPU, ia

melakukan beberapa fungsi, seperti fungsi akunting, fungsi banking, dan fungsilainnya.

Programming dapat diartikan sebagai memberikan instruksi kepadakomputer agar dapat bekerja seperti yang kita kehendaki.

• Yang ‘dipahami’ atau dijalankan oleh komputer : data dan instruksidalam bentuk biner (rangkaian bit-bit bernilai ‘0’ atau ‘1’).

• Yang dipahami manusia : logika, aritmetika, algoritma, konsep,model, dan sebagainya.Untuk menjembatani, dibuatlah bahasa pemprograman, yang

menerjemahkan dari apa yang dikehendaki/dimengerti manusia menjadiinstruksi mesin komputer.

Tool atau alat programming juga merupakan sebuah program aplikasidan tool tersebut dipergunakan untuk mengembangkan aplikasi lainnya.Sebuah aplikasi program atau tool software berjalan bersamaan di dalam satukomputer. Suatu aplikasi program biasanya disimpan di dalam suatu disk fileyang untuk menjalankannya harus di load ke dalam komputer tersebut melaluicommand di dalam OS.

Bahasa pemprograman modern dikembangkan dengan menggunakanteori bahasa, sehingga memiliki sifat-sifat yang analogis dengan bahasamanusia. Bahasa memiliki grammar (tata bahasa), yang tersusun atas berbagaiaturan produksi.Sebagai contoh, dalam tata bahasa Bahasa Indonesia, terdapat aturan sebagaiberikut

setiap naskah terdiri atas satu atau beberapa paragraph. setiap paragraf terdiri atas satu atau beberapa kalimat. setiap kalimat tersusun atas subjek, predikat, objek, dan keterangan. subjek dan objek dalam kalimat merupakan frase benda. frase benda dapat tersusun atas satu kata benda atau kombinasi kata

benda dan kata sifat, dengan susunan M-D. predikat merupakan frase kerja atau sifat dan seterusnya.

Dalam bahasa pemprograman, aturan produksi biasa dinyatakandalam bentuk regular expression.Tahap-tahap analisis:

1. Analisis Leksikal, merupakan analisis terhadap satuan-satuan leksikal(token, atau simbol) dari kode sumber. Dari analisis ini akandiketahui jenis-jenis token yang dibaca. Dapat diketahui juga jika

Page 197: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

196 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

terdapat token / simbol yang tidak dikenal atau salah. Proses ini biasajuga disebut sebagai scanning.

2. Analisis Sintaktik, dilakukan setelah analisis leksikal dilalui denganbenar (tidak ada token salah atau token tak dikenal). Dalam analisissintaktik, dilakukan pemeriksaan kesesuaian kode sumber denganaturan produksi dari grammar bahasa tersebut. Proses ini biasa jugadisebut sebagai parsing.

3. Analisis Semantik, biasa dilakukan bersamaan dengan analisissintaktik. Analisis semantik dapat dianggap sebagai analisis terhadapkebenaran ‘makna’ dari suatu ekspresi. Contoh analogis : kalimat‘Panda Beli Mobil’ adalah benar secara tata bahasa, tetapi tidak benarmaknanya.

Berdasarkan tingkat kedekatannya dengan bahasa mesin dan bahasamanusia, diklasifikasinya menjadi

1. Bahasa tingkat rendah, memetakan setiap instruksi dari kode sumberkedalam satu instruksi bahasa mesin. Biasa disebut juga denganbahasa assembly. Untuk dapat memprogram dalam bahasa assembly,diperlukan pengetahuan yang benar tentang perangkat keras,representasi data, cara kerja pemprosesan, dan instruksi-instruksimesin komputer.

2. Bahasa tingkat tinggi, memiliki kedekatan dengan bahasa dan caraberpikir manusia. Contoh : bahasa Pascal.

3. Bahasa tingkat menengah, antara kedua tingkat di atas. Contoh :bahasa C.

Berdasarkan paradigma Pemprograman komputer dapatdiklasifikasikan sebagai berikut:

14.2 Pemrograman ProseduralProgram tersusun atas prosedur-prosedur algoritma. Pemprograman

prosedural dicirikan dengan adanya sequence (urutan), branch (pencabangan),dan loop (pengulangan).

Urutan, berarti bahasa tersebut memiliki urutan pemprosesantertentu, biasanya dari atas ke bawah dan dari kiri ke kanan.

Pencabangan, merupakan alternatif alur program berdasarkanevaluasi terhadap kondisi tertentu. Contoh pencabangan adalahbeberapa statement berikut:

Page 198: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

197 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

• IF <kondisi> THEN <aksi>• IF <kondisi> THEN <aksi1> ELSE <aksi2>• CASE <nilai>

<nilai 1> : <aksi 1><nilai 2> : <aksi 2><nilai n> : <aksi n>

Pengulangan terhadap alur program berdasarkan evaluasi terhadapkondisi tertentu. Contoh pengulangan adalah beberapa statementberikut:• REPEAT <aksi> UNTIL <kondisi>• WHILE <kondisi> DO <aksi>• FOR <n> DO <aksi>Contoh bahasa Pemprograman Prosedural : Pascal, C, Basic.

14.3 Pemrograman Fungsionaltersusun atas fungsi-fungsi, baik yang sudah terdefinisi maupun yang

dibuat sendiri oleh pengguna. Contoh : LISP.

;Fungsi factorial adalah fungsi yang;menghitung factorial suatu bilangan (n)

(defun) factorial (n)(if (<= n 1)

1(* n (factorial (- n 1)))))

;Fungsi factorial adalah fungsi yang;menghitung factorial suatu bilangan (n)

(defun) factorial (n &optional (acc 1))(if (<= n 1)

acc(factorial (- n 1) (*acc n))))

Page 199: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

198 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

14.4 Pemrograman DeklaratifTersusun atas deklarasi-deklarasi logika, berupa fakta, aturan, dan

sasaran. Bahasa pemprograman prosedural memiliki mekanisme inferensi,yang memungkinkan komputer ‘menalar’ atau menelusuri berbagai fakta danaturan yang diberikan untuk mendapatkan hasil / jawaban dari pertanyaantertentu.Contoh : Prolog (programming in logic).

sibling(X, Y) : parent_child(Z, X),parent_child(Z, Y).

parent_child(X, Y) : father_child(X, Y).parent_child(X, Y) : mother_child(X, Y).

mother_child(trude, sally).

father_child(tom, sally).father_child(tom, erica).father_child(mike, tom).

?- sibling(sally, Erica).Yes

14.5 Pemrograman Berorientasi ObjekDalam pemprograman berorientasi objek, persoalan dan solusinya

dimodelkan sebagai objek. Objek adalah segala sesuatu di alam semesta(lahiriah) yang dapat diamati. Setiap objek merupakan anggota, ataumerupakan instance dari kelas objek tertentu. Setiap kelas objek minimalmemiliki :

1. nama kelas objek yang unik, membedakannya dengan kelas objekyang lain.

2. atribut-atribut, atau data, atau properti-properti, atau sifat-sifat yangmelekat pada kelas objek tersebut.

3. perilaku, atau kemampuan, atau operasi, atau method, atau tanggungjawab yang melekat pada kelas objek tersebut.Ciri utama dari pemprograman berorientasi objek adalah adanya

encapsulation (pembungkusan), inheritance (penurunan sifat), dan polymorphism(perubahan bentuk).

Page 200: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

199 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

Encapsulation, merupakan pembungkusan suatu kelas objek denganatribut-atribut dan perilaku-perilaku yang dimilikinya. Contoh kelasobjek sederhana.

Inheritance, merupakan penurunan sifat dari kelas objek induk kepadakelas objek anaknya, dari suatu kelas objek yang lebih general /umum kepada kelas objek yang lebih spesifik / khusus.

Polymorphism, berarti objek yang berbeda-beda yang diturunkan dariinduk yang sama mendukung antarmuka properti dan method yangsama. (dapat dipahami jika telah terlibat lebih lanjut denganpemprograman berorientasi objek). Contoh : Object Pascal, C++,Eiffel, SmallTalk, Java, C#.

Penerjemahan dari kode sumber dalam bahasa tingkat tinggi kedalaminstruksi mesin dilakukan dengan dua macam cara, yaitu kompilasi daninterpretasi

1. kompilasi, merupakan penerjemahan keseluruhan kode sumbermenjadi kode biner, yang selanjutnya dieksekusi olehmesin/komputer.

2. interpretasi, merupakan penerjemahan baris per baris kode sumberkedalam instruksi komputer yang bersesuaian.

Bahasa Assembly adalah bahasa pemrograman tingkat rendah. Dalampemrograman komputer dikenal dua jenis tingkatan bahasa, jenis yangpertama adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) danjenis yang kedua adalah bahasa pemrograman tingkat rendah (low levellanguage).

Bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih berorientasi kepadamanusia yaitu bagaimana agar pernyataan-pernyataan yang ada dalam programmudah ditulis dan dimengerti oleh manusia. Sedangkan bahasa tingkat rendahlebih berorientasi ke mesin, yaitu bagaimana agar komputer dapat langsungmengintepretasikan pernyataan-pernyataan program.

Kelebihan dari Bahasa Assembly:1. Ketika di-compile lebih kecil ukuran.2. Lebih efisien/hemat memori3. Lebih cepat dieksekusi

Page 201: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

200 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

Kekurangan dari Bahasa Assembly:1. Dalam melakukan suatu pekerjaan, baris program relatif lebih panjang

dibanding bahasa tingkat tinggi2. Relatif lebih sulit untuk dipahami terutama jika jumlah baris sudah terlalu

banyak3. Lebih sulit dalam melakukan pekerjaan rumit, misalnya operasi matematis

Berbeda dengan bahasa pemrograman tingkat tinggi, bahasa assemblyatau rakitan biasanya memiliki hubungan sama dengan instruksi bahasa mesin.Misalnya, tiap julukan (mnemonic) yang ditulis di program dengan bahasarakitan akan diterjemahkan menjadi tepat satu kode operasi yang dapatdimengerti langsung oleh komputer. Pada bahasa tingkat tinggi, satu perintahdapat diterjemahkan menjadi beberapa kode operasi dalam bahasa mesin.Proses pengubahan bahasa rakitan ke bahasa mesin dilakukan oleh assembler,dan proses balikannya dilakukan oleh disassembler. Setiap arsitekturkomputer memiliki bahasa mesin yang berbeda-beda sehingga bahasarakitannya pun berbeda-beda.

Dalam program bahasa assembly terdapat 2 jenis yang kita tulis dalamprogram yaitu:1. Assembly Directive (yaitu merupakan kode yang menjadi arahan bagi

assembler/compiler untuk menata program).Contohnya:

Include 'D:\TOOLS\18C88.inc'directive ini berfungsi untuk menambahkan source file ke dalamcode kita pada saat assembly.

2. Instruksi (yaitu kode yang harus dieksekusi oleh CPU mikrokontroler).Contohnya: Instruksi pada Intel x86,

XCHG [Operator satu, Operator dua](berfungsi untuk menukar operator satu dengan operator dua).

Page 202: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

201 Aplikasi Sistem KomputerPAGE 10

Rangkuman

1. Programming dapat diartikan sebagai memberikan instruksi kepadakomputer agar dapat bekerja seperti yang kita kehendaki.

2. Bahasa tingkat rendah memetakan setiap instruksi dari kode sumberke dalam satu instruksi bahasa mesin, disebut juga dengan bahasaassembly.

3. Bahasa tingkat tinggi, memiliki kedekatan dengan bahasa dan caraberpikir manusia, misalnya bahasa Pascal.

4. Bahasa tingkat menengah, merupakan bahasa yang ada di antara bahasatingkat tinggi dan tingkat rendah.

5. Pada paradigma pemrograman prosedural, program tersusun atasprosedur-prosedur algoritma yang disusun secara modular.

6. Bahasa pemrograman ini tersusun atas fungsi-fungsi, baik yang sudahterdefinisi maupun yang dibuat sendiri oleh pengguna.

7. Pada paradigma pemrograman deklaratif, program tersusun atasdeklarasi-deklarasi logika, berupa fakta, aturan, dan sasaran.

8. Pada paradigma pemprograman berorientasi obyek, persoalan dansolusinya dimodelkan sebagai obyek.

9. Kompilasi merupakan penerjemahan keseluruhan kode sumbermenjadi kode biner, yang selanjutnya dieksekusi oleh mesin/komputer.

10. Interpretasi, merupakan penerjemahan baris per baris kode sumber kedalam instruksi komputer yang bersesuaian.

Page 203: CE - 113 - Sistem Komputer Ind

Politeknik Telkom Sistem Komputer

PAGE 10