ce113 sistem komputer

SISTEM KOMPUTERCOMPUTER SYSTEM

POLITEKNIK TELKOMBANDUNG

2009

Politeknik Telkom Sistem Komputer

Dilarang menerbitkan kembali, menyebarluaskan atau menyimpan baik sebagian maupun seluruh isi buku dalam bentuk dan dengan cara apapun tanpa izin tertulis dari Politeknik Telkom.

Hak cipta dilindungi undang-undang @ Politeknik Telkom 2009

No part of this document may be copied, reproduced, printed, distributed, modified, removed and amended in any form by

ii


any means without prior written authorization of Telkom Polytechnic.

Copyright @ 2009 Telkom Polytechnic. All rights reserved

PenyusunPERIYADI

SIHAR NMP SIMAMORANINA HENDRA

DUDI SOEGIARTOANAK AGUNG GDE AGUNG

IDHAM

iii


iv


KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Segala puji bagi Allah SWT karena dengan karunia-Nya courseware ini dapat diselesaikan.

Atas nama Politeknik Telkom, kami sangat menghargai dan ingin menyampaikan terima kasih kepada penulis, penerjemah dan penyunting yang telah memberikan tenaga, pikiran, dan waktu sehingga courseware ini dapat tersusun.

Tak ada gading yang tak retak, di dunia ini tidak ada yang sempurna, oleh karena itu kami harapkan para pengguna buku ini dapat memberikan masukan perbaikan demi pengembangan selanjutnya.

Semoga courseware ini dapat memberikan manfaat dan membantu seluruh Sivitas Akademika Politeknik Telkom dalam memahami dan mengikuti materi perkuliahan di Politeknik Telkom.Amin.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Bandung, Agustus 2008

Christanto TriwibisonoWakil Direktur IBidang Akademik & Pengembangan

v


vi


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR..................................................ivDAFTAR ISI.............................................................v1 Sejarah Komputer............................................11.1 Pendahuluan................................................................21.2 Generasi Pertama (1940-1959)....................................41.3 Generasi Kedua (1959-1964).......................................71.4 Generasi Ketiga (1964-1970).......................................91.5 Generasi Keempat (sejak tahun 1970).......................111.6 Generasi Kelima.........................................................121.7 Jenis-jenis Komputer..................................................131.8 Komputer berdasarkan penggunaannya....................141.9 Komputer berdasarkan ukurannya.............................142 Konsep Sistem Komputer...............................182.1 Computer System......................................................192.2 Hardware...................................................................232.3 Software.....................................................................272.3.1Klasifikasi perangkat lunak........................................282.3.2Lisensi perangkat lunak.............................................292.3.2.1......................................................Perangkat Lunak Gratis

..................................................................................292.3.2.2..................................Perangkat Lunak dengan hak cipta

..................................................................................302.3.2.3.................Istilah yang terkait dengan software lainnya

..................................................................................312.4 Data...........................................................................323 Sistem Angka dan Representasi Data..............333.1 Sistem Basis Bilangan................................................343.2 Bilangan Pecahan (Floating-point Number)................433.3 Representasi Data dalam sistem komputer...............504 CPU (Central Processing Unit).........................534.1 Control Unit (CU)........................................................564.2 Arithmetic and Logic Unit (ALU).................................574.3 Register.....................................................................584.4 Mekanisme Kerja CPU dan main-memory..................595 Instruksi dalam CPU.......................................625.1 Elemen-elemen Instruksi Mesin..................................65

vii


5.2 Mnemonic Instruction.................................................665.3 Pengalamatan Operand.............................................675.4 Tahapan Pemrosesan Instruksi..................................686 Sejarah CPU...................................................716.1 Sejarah Central Processing Unit (CPU).......................726.1.1Generasi 1 (Processor 8088 dan 8086)......................726.1.2Generasi 2 Processor 80286......................................736.1.3Generasi 3 Processor 80386 DX.................................746.1.4Generasi 4 Processor 80486 DX.................................756.1.5Generasi 5 Pentium Classic (P54C)............................776.2 CPU Saat Ini...............................................................987 Teknologi Memori.........................................1077.1 Teknologi Memori.....................................................1087.1.1Random Access Memory (RAM)................................1087.1.2Read Only Memory (ROM)........................................1107.1.3Metode akses memori..............................................1117.2 VIRTUAL MEMORY....................................................1137.3 Hirarki Memory........................................................11510 Storage........................................................11910.1 KONSEP STORAGE....................................................12010.2 DISK.........................................................................12410.2.1 DISK MAGNETIK (Disket)..................................12610.2.2 DISC OPTIK (DISC)...........................................12710.3 CD-ROM...................................................................13010.4 DVD (Digital Versatile Disc)......................................13011 Computer System Organization.....................13211.1 Pendahuluan............................................................13311.2 Bus...........................................................................13311.3 Processor.................................................................13711.4 Memory....................................................................13911.5 I/O Device................................................................14112 Input/Output System....................................14312.1 Pendahuluan............................................................14412.2 I/O System Architecture...........................................14412.3 Mekanisme Kerja I/O System....................................14512.3.1 Pooling.............................................................14512.3.2 Interrupt..........................................................14612.3.3 Direct Memory Access.....................................14612.4 I/O Subsystem..........................................................14712.4.1 I/O Scheduling.................................................147

viii


12.4.2 Buffering..........................................................14712.4.3 Caching...........................................................14812.4.4 Spooling...........................................................14812.4.5 Error Handling.................................................14813 Input Output Device.....................................14913.1 Input Output Device.................................................15013.2 Input device.............................................................15213.2.1 Keyboard.........................................................15313.2.2 Pointer.............................................................15413.2.3 Scanner...........................................................15613.2.4 Sensor.............................................................15813.3 OUTPUT DEVICE.......................................................15913.3.1 printer dan Plotter...........................................15913.3.2 Monitor............................................................16014 Memaksimalkan Prosesor.............................16414.1 Konsep Paralelisme..................................................16514.1.1 Peningkatan kecepatan perangkat keras,........16514.1.2 Peningkatan kecepatan perangkat lunak.........16614.1.3 Tingkat Paralelisme.........................................16714.1.4 Jenis-Jenis Pemrosesan Paralel.........................16714.2 Perangkat Lunak Pemrograman System Paralel.......16814.2.1 PVM (Parallel Virtual machine).........................16814.2.2 MPI (Message Passing Interface)......................16914.3 Penjadwalan System Paralel....................................17014.3.1 Penjadwalan Asymmetric Multiprocessing

(Penjadwalan AMP)...................................................17014.3.2 Penjadwalan Symmetric Multiprocessing

(Penjadwalan SMP)...................................................17014.3.3 Clustering........................................................17114.4 Aliran Instruksi Dan Data Sistem Paralel..................17214.4.1 Komputer SISD................................................17214.4.2 Komputer SIMD................................................17214.4.3 Komputer MISD................................................17314.4.4 Komputer MIMD...............................................17314.5 Arsitektur System Paralel.........................................17414.5.1 Multiprocessor.................................................17414.5.2 Multikomputer.................................................17614.6 Pipeline....................................................................17814.6.1 Definisi Pipeline...............................................17814.6.2 Kekurangan Pipeline........................................181

ix


14.7 SUPERSCALAR..........................................................18115 Konsep Sistem Operasi.................................18515.1 Konsep Sistem Operasi............................................18615.1.1 Manajemen Proses...........................................18715.1.2 Manajemen Main Memori.................................18815.1.3 Manajemen File...............................................18915.1.4 Manajemen I/O................................................19015.1.5 Manajemen Penyimpanan Sekunder................19015.1.6 Proteksi dan Keamanan...................................19116 Aplikasi Sistem Komputer.............................19416.1 Konsep Pemrograman..............................................19516.2 Pemrograman Prosedural.........................................19616.3 Pemrograman Fungsional........................................19716.4 Pemrograman Deklaratif..........................................19816.5 Pemrograman Berorientasi Objek............................198Daftar Pustaka....................................................202

x


1 Sejarah Komputer

Overview

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

Untuk mengembangkan komputer diperlukan pengetahuan mendasar tentang komputer digital yang saat ini kita kenal. Melalui bab ini, akan dibahas mengenai perkembangan sejarah komputer digital ini.

Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui perkembangan sejarah komputer dari waktu ke waktu.

2. Mahasiswa mengetahui teknologi yang mendasari perkembangan komputer.

1 Sejarah Komputer


3. Mahasiswa dituntut dapat mengenali perkembangan teknologi komputer

1.1 PendahuluanDefini computer menurut Donald H. Sanders 1 adalah :“ Sistem elektronik untuk memanipulasi data dengan cepat dan tepat yang diorganisasikan agar secara otomatis menerima dan menyimpan masukan data, memprosesnya, dari dari hasil pengolahannya menyediakan output dalam bentuk informasi”Masih banyak pengertian tentang komputer lainnya, pada intinya komputer adalah :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 tampilkan Alat 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 dari zaman ke zaman.

1 Computer Today

2 Sejarah Komputer


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

Papyrus (2600 SM) Abacus (2500 SM)

Stonehenge (1900 SM) Quipus (1200 SM)

3 Sejarah Komputer


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

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

Pada akhirnya munculah Personal computer yang mengalami perubahan yang cukup pesat sejak tahun 1993, ini diawali sejak penggunaan disket 51/4 inch pada computer 80386 yang saat itu merupakan processor yang handal, dan tetap bertahan sampai pada saatnya system operasi windows mulai mendominasi system operasi komputer saat itu. Lalu diikuti perkembangan jaringan internet dan perkembangan perangkat keras dan perangkat lunak, sampai dengan mobile personal computer.Tentunya perkembangan ini memiliki berapa 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 Numerical Integrator and Computer, yang dibuat oleh kerjasama antara pemerintah Amerika Serikat dan University of Pennsylvania. Terdiri dari 18.000 tabung vakum, 70.000 resistor, 10000 kapasitor, 75000 relay

4 Sejarah Komputer


dan saklar, luas tempat lebih dari 500 m2, volume 105 m3 dan 5 juta titik solder. Berat komputer ini lebih dari 30 ton, dan mengkonsumsi daya sebesar 160kW. ENIAC merupakan komputer digital pertama. Komputer ini dirancang oleh John Presper Eckert (1919-1995) dan Dr. John W.Mauchly (1907-1980).

5 Sejarah Komputer


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

Pada pertengahan 1940-an, John Von Neumann (1903-1957) bersama dengan H. H. Goldstine dan A.W. Burks, bergabung dengan tim University of Pennsylvania dalam usaha membangun konsep desain komputer yang hingga 40 tahun setelahnya masih dipakai dalam teknik komputer. Von Neumann mendesain Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC) pada tahun 1945 dengan sebuah memori untuk menampung program dan data. Teknik ini memungkinkan komputer untuk berhenti pada suatu saat dan kemudian melanjutkan pekerjaannya kembali. Kunci utama arsitektur von Neumann adalah Central Processing Unit (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal.

Gambar 1.1 EDVACTahun 1951, Universal Automatic Computer I (UNIVAC I) yang dibuat oleh Remington Rand, menjadi komputer komersial pertama yang memanfaatkan model arsitektur von Neumann tersebut. Baik Badan Sensus Amerika Serikat maupun General Electric memiliki UNIVAC. Salah satu hasil mengesankan yang dicapai oleh UNIVAC adalah keberhasilannya dalam

6 Sejarah Komputer


memprediksi kemenangan Dwilight D. Eisenhower dalam pemilihan presiden tahun 1952.

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

tertentu 2. 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 Sejarah Komputer


7. Cepat panas,sehingga memerlukan pendingin.8. Prosesnya lambat.9. Simpanannya kecil.10. Membutuhkan daya listrik yang besar.11. Orientasinya terutama pada aplikasi bisnis.

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

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

Transistor mulai digunakan di dalam komputer pada tahun 1956. Penemuan lain berupa pengembangan memori inti-magnetik membantu pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih dapat diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding para pendahulunya. Mesin pertama yang memanfaatkan teknologi baru ini adalah superkomputer. IBM membuat superkomputer bernama Stretch, dan Sprery-Rand membuat komputer bernama LARC. Komputer-komputer yang dikembangkan untuk laboratorium energi atom ini dapat menangani sejumlah besar data yang sangat dibutuhkan oleh peneliti atom. Mesin tersebut sangat mahal dan cenderung terlalu kompleks untuk kebutuhan komputasi bisnis sehingga membatasi kepopulerannya.

Hanya ada dua LARC yang pernah dipasang dan digunakan, yaitu: satu di Lawrence Radiation Labs di Livermore, California, dan yang lainnya di US Navy Research and Development Center di Washington D.C. Komputer

8 Sejarah Komputer


generasi kedua menggantikan bahasa mesin dengan bahasa assembly. Bahasa assembly adalah bahasa yang menggunakan singkatan-singakatan untuk menggantikan kode biner.

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

9 Sejarah Komputer


Salah satu contoh penting komputer pada masa ini adalah IBM 1401 yang diterima secara luas di kalangan industri. Pada tahun 1965, hampir seluruh bisnis besar menggunakan komputer generasi kedua untuk memproses informasi keuangan.

Program yang tersimpan di dalam komputer dan bahasa pemrograman yang ada di dalamnya memberikan fleksibilitas kepada komputer. Fleksibilitas ini meningkatkan kinerja dengan harga yang pantas bagi penggunaan bisnis. Dengan konsep ini, komputer dapat mencetak faktur pembelian konsumen dan kemudian menjalankan desain produk atau menghitung daftar gaji. Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu. Bahasa pemrograman Common Business-Oriented Language (COBOL) dan Formula Translator (FORTRAN) mulai umum digunakan. Bahasa pemrograman 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, dan ahli sistem komputer). Industri piranti lunak juga mulai bermunculan dan berkembang pada masa komputer generasi kedua ini.

10 Sejarah Komputer


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

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 Eilliam Shockley dan Walter Barattain pada tahun 1947.

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

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

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

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

11 Sejarah Komputer


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

6. Ukuran fisik komputer lebih kecil dibandingkan komputer generasi pertama.

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 berpotensi merusak bagian-bagian internal komputer. Akhirnya ditemukan bahwa batu kuarsa (quartz rock) menghilangkan masalah ini. Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument, mengembangkan integrated circuit (IC) di tahun 1958. IC mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa. Para ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor. Hasilnya, komputer menjadi semakin kecil karena komponen-komponen dapat dipadatkan dalam chip. Kemajuan komputer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem operasi (operating system) yang memungkinkan mesin untuk menjalankan berbagai program yang berbeda secara serentak dengan sebuah program utama yang memonitor dan mengkoordinasi memori komputer.

12 Sejarah 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 integrated circuits. Hybrid integrated circuit atau solid logic tehnology (SLT) adalah transistor dan dioda yang diletakan secara terpisah dalam satu tempat.

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

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

4. kapasitas memori komputer lebih besar, dapat menyimpan ratusan ribu karakter.

5. Menggunakan penyimpan luar sifatnya random acces (dapat memasup record data secara random), yaitu disk magnetik yang kapasitas besar (jutaan kharakter).

6. Penggunaan listrik lebih hemat dibandingkan komputer generasi sebelumnya.

7. Memungkinkan untuk melakukan multiprocessing, yaitu dapat memproses sejumlah data dari sumber-sumber yang berbeda pada waktu yang bersamaan dan multiprogramming, yaitu dapat mengerjakan beberapa program sekaligus.

8. Pengembangan dari alat input-output yang menggunakan visual display terminal yang bisa menampilkan gambar-gambar dan grafik dapat menerima dan mengeluarkan suara serta penggunaan alat pembaca tinta mengetik yaitu MICR (magnetic lnk characters recognition) reader.

9. Harga semakin murah dibandingkan dengan komputer generasi sebelumnya.

10. Kemampuan melakukan komunikasi data dari suatu komputer dengan 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 Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip. Pada tahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) dapat memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal. Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukurang setengah keping uang logam mendorong turunnya harga dan

13 Sejarah Komputer


ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer.

Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971 membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh komponen sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan suatu tugas tertentu yang spesifik. Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat diproduksi dan kemudian 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 dengan mikroprosesor.

Perkembangan yang demikian pesat memungkinkan orang-orang biasa untuk dapat menggunakan komputer. Komputer tidak lagi menjadi dominasi perusahaan-perusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk komputer mereka ke masyarakat umum. Komputer-komputer yang disebut minikomputer ini, dijual dengan paket piranti lunak yang mudah digunakan oleh kalangan awam. Piranti lunak yang paling populer pada saat itu adalah program word processing dan spreadsheet. Pada awal 1980-an, video game seperti Atari 2600 menarik perhatian konsumen pada komputer rumahan yang lebih canggih dan dapat diprogram.

Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer (PC) untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah. Jumlah PC yang digunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982. Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan. Komputer melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam.

14 Sejarah Komputer


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 kelima adalah komputer dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence), komputer yang 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 komputer dapat 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 lebih rumit dari yang diduga ketika programmer menyadari bahwa pengertian manusia sangat bergantung pada konteks dan pengertian daripada sekedar menterjemahkan kata-kata secara langsung.

Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi semkain memungkinkan pembuatan komputer generasi kelima. Dua kemajuan rekayasa yang utama adalah kemampuan pemrosesan paralel, yang akan menggantikan model non Neumann. Model non Neumann akan digantikan dengan sistem yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk bekerja secara serempak. Kemajuan lain adalah teknologi superkonduktor yang memungkinkan aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya dapat mempercepat kecepatan informasi.

15 Sejarah Komputer


Jepang adalah negara yang terkenal dalam sosialisasi jargon dan proyek komputer generasi kelima. Lembaga Institute for new Computer Technology (ICOT) juga dibentuk untuk merealisasikannya. Banyak kabar yang menyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun beberapa informasi lain menatakan bahwa keberhasilan proyek komputer generasi kelima ini akan membawa 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 bukan data yang berbentuk angka, tetapi dalam bentuk phisik, seperti misalnya arus listrik, temperatur, kecepatan, tekanan dan lain sebagainya. Output dari komputer analog umumnya adalah untuk pengaturan atau pengontrolan suatu mesin.

2. Digital KomputerData komputer analog diterima dalam bentuk kontinyu, sedang data yang diterima oleh komputer dalam bentuk angka atau huruf. Komputer digital biasanya 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.

16 Sejarah Komputer


c. Dapat melakukan operasi logika, yaitu membandingkan dua nilai dan menentukan hasilnya, yaitu membandingkan dua elemen nilai yang satu lebih kecil, atau sama dengan, atau lebih kecil sama dengan, atau lebih besar, atau lebih besar sama dengan, atau tidak sama dengan elemen 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 ComputerDi dalam aplikasi yang khusus, dibutuhkan suatu komputer yang mampu menyelesaikan permasalahan lebih cepat dari komputer digital dan lebih tepat dari komputer analog. Komputer ini merupakan kombinasi dari komputer analog dan komputer digital dan disebut dengan hybrid computer (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 berupa komputer digital maupun komputer analog, dan umumnya komputer analog adalah special-purpose computer.Special-purpose computer banyak dikembangkan untuk pengontolan yang otomatis pada proses-proses industri, seperti misalnya pabrik kimia, penyulingan minyak, pabrik baja serta untuk tujuan militer untuk memecahkan masalah navigasi dikapal selam dan kapal terbang.

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

17 Sejarah Komputer


1.9 Komputer berdasarkan ukurannyaBerdasarkan ukurannya, komputer digolongkan ke dalam

micro computer (komputer mikro), mini computer (komputer mini), small computer (komputer kecil), medium computer (komputer menengah), large computer (komputer besar) dan super computer (komputer super).1. Micro Computer

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

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

18 Sejarah Komputer


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

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

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

6. Super ComputerSuper komputer disebut juga dengan nama parallel processor, karena super komputer adalah komputer mainframe yang mempunyai banyakprocessor yang dipasang secara paralel. Contohnya adalah super komputer yang digunakan di perusahaan telephon PTT di belanda yang menggunakan sebanyak 48 processor yang paralel.

19 Sejarah Komputer


20 Sejarah Komputer


Rangkuman

1. Perkembangan komputer secara umum dapat digolongkan ke dalam lima generasi.

2. Komputer generasi pertama memiliki karakterisitik :a. instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu

tugas tertentu b. 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 Bardeen Eilliam Shockley dan Walter Barattain pada tahun 1947.

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

c. kapasitas memori utama sudah cukup besar dengan pengembangan dari magnetic core storage dapat menyimpan puluhan ribu karakter.

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

21 Sejarah Komputer


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

f. Ukuran fisik komputer lebih kecil dibandingkan komputer generasi pertama.

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), yang

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

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

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

d. kapasitas memori komputer lebih besar, dapat menyimpan ratusan ribu karakter.

e. Menggunakan penyimpan luar sifatnya random acces (dapat memasup record data secara random), yaitu disk magnetik yang kapasitas besar (jutaan kharakter).

f. Penggunaan listrik lebih hemat dibandingkan komputer generasi sebelumnya.

g. Memungkinkan untuk melakukan multiprocessing, yaitu dapat memproses sejumlah data dari sumber-sumber yang berbeda pada waktu yang bersamaan dan multiprogramming, yaitu dapat mengerjakan beberapa program sekaligus.

h. Pengembangan dari alat input-output yang menggunakan visual display terminal yang bisa menampilkan gambar-gambar dan grafik dapat menerima dan mengeluarkan suara serta penggunaan alat pembaca tinta mengetik yaitu MICR (magnetic lnk characters recognition) reader.

i. Harga semakin murah dibandingkan dengan komputer generasi sebelumnya.

j. Kemampuan melakukan komunikasi data dari suatu komputer dengan komputer lainnya misalnya lewat alat komunikasi telepon.

22 Sejarah Komputer


5. Komputer generasi IV merupakan evolusi dengan konsentrasi memperkecil ukuran IC.

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

masih dalam tahap penelitian.

23 Sejarah Komputer


2 Konsep Sistem Komputer

Overview

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

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

Tujuan

1. Mahasiswa memahami komponen hardware, software, dan data.

2. Mahasiswa mampu mengerti cara kerja komputer secara umum.



2.1 Computer SystemAgar suatu komputer dapat dipergunakan untuk

mengolah data, maka komputer tersebut harus membentuk suatu sistem yang biasa kita kenal dengan nama sistem komputer. Secara umum, sistem terdiri atas elemen-elemen yang saling berhubungan yang membentuk satu kesatuan untuk melaksanakan suatu tujuan pokok dari sistem tersebut.

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

Gambar 2.1a Arsitektur Komputer umum



Tujuan utama dari sistem komputer adalah mengolah data untuk menghasilkan informasi sehingga perlu didukung oleh elemen-elemen yang terdiri dari perangkat keras (hardware), perangkat lunak (software), dan pengguna (users). Perangkat keras adalah peralatan komputer itu sendiri, perangkat lunak adalah program yang berisi perintah-perintah untuk melakukan proses tertentu, dan brainware adalah manusia yang terlibat di dalam mengoperasikan serta mengatur sistem komputer.

Ketiga elemen sistem komputer tersebut harus saling berhubungan dan membentuk satu kesatuan. Perangkat keras tanpa perangkat lunak tidak akan berarti apa-apa, hanya berupa benda mati. Kedua perangkat keras dan lunak juga tidak dapat berfungsi jika tidak ada para pengguna yang mengoperasikannya.

Struktur komputer didefinisikan sebagai cara-cara dari tiap komponen untuk saling terkait satu sama lain. Sedangkan fungsi komputer didefinisikan sebagai operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Adapun fungsi dari masing-masing komponen dalam struktur tersebut, adalah sebagai 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 untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas hasil pencetakan), soft-copy (ke monitor), atau pun berupa suara.



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

Central Processing Unit (CPU). CPU merupakan otak sistem komputer, dan memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu: Arithmetical Logical Unit (ALU) sebagai pusat pengolah data, Control Unit (CU) sebagai pengontrol kerja computer dan Register .

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

Data Bus, adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran akan menentukan jumlah bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, yang berarti CPU dapat membaca dan menerima data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.

Address Bus, digunakan untuk menandakan lokasi sumber atau pun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori 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 serta akses 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. Dengan cara ini RAM, Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utama berkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus) . Sementara perangkat lain



yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yang berkecepatan lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepat sampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini digunakan sebuah bridge .

Tanggung jawab sinkronisasi bus yang secara tak langsung juga mempengaruhi sinkronisasi memori dilakukan oleh sebuah bus controller atau dikenal sebagai bus master . Bus master akan mengendalikan aliran data hingga pada 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 modernGambar 2.1b Arsitektur Komputer modern 3

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

menghubungkan mouse ke PC;28 Konsep Sistem Komputer


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

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

Bootstrap program utama kemudian akan mencari dan meload kernel sistem operasi ke memori lalu dilanjutkan dengan inisialisasi sistem operasi.Dari sini program sistem operasi akan menunggu kejadian tertentu. Kejadian ini akan menentukan apa yang akan dilakukan sistem operasi berikutnya ( event-driven ).

Kejadian ini pada komputer modern biasanya ditandai dengan munculnya interrupt dari software atau hardware, sehingga Sistem Operasi ini disebut Interrupt-driven. Interrupt darihardware biasanya dikirimkan melalui suatu signal tertentu, sedangkan software mengirim interrupt dengan cara menjalankan system call atau juga dikenal dengan istilah monitor call . System/Monitor call ini akan menyebabkan trap yaitu interrupt khusus yang dihasilkan oleh software karena adanya masalah atau permintaan terhadap layanan 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. Untuk menentukan tindakan yang harus dilakukan, dapat dilakukan dengan dua cara yaitu polling yang membuat komputer memeriksa satu demi satu perangkat yang ada untuk menyelidiki sumber interrupt dan dengan cara menggunakan alamat-alamat ISR yang disimpan dalam array yang dikenal sebagai interrupt vector di mana sistem akan memeriksa Interrupt Vector setiap kaliinterrupt terjadi.

Arsitektur interrupt harus mampu untuk menyimpan alamat instruksi yang diinterrupt . Pada komputer lama, alamat ini disimpan di tempat tertentu yang tetap, sedangkan padakomputer baru, alamat itu disimpan di 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 yang beroperasi di dalamnya, dan dibedakan dengan perangkat lunak (software) yang menyediakan instruksi untuk perangkat keras dalam menyelesaikan tugasnya.

Batasan antara perangkat keras dan perangkat lunak akan sedikit buram kalau kita berbicara mengenai firmware, karena firmware ini adalah perangkat lunak yang "dibuat" ke dalam perangkat keras. Firmware ini merupakan wilayah dari bidang ilmu komputer dan teknik komputer, yang jarang dikenal oleh pengguna umum.

Komputer pada umumnya adalah komputer pribadi, (PC) dalam bentuk desktop 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. Jumlah RAM yang lebih besar akan membantu kecepatan PC

Buses:



o Bus PCIPeripheral Component Interconnect) adalah bus yang didesain untuk menangani beberapa perangkat keras. PCI juga adalah suatu bandwidth tinggi yang populer, prosesor independent bus itu dadpat berfungsi sebagai bus mezzenine atau bus periferal4. Standar bus PCI ini dikembangkan oleh konsorsium PCI Special Interest Group yang dibentuk oleh Intel Corporation dan beberapa perusahaan lainnya, pada tahun 1992. Tujuan dibentuknya bus ini adalah untuk menggantikan Bus ISA/EISA yang sebelumnya digunakan dalam komputer IBM PC atau kompatibelnya.Komputer lama menggunakan slot ISA, yang merupakan bus yang lamban. Sejak kemunculan-nya sekitar tahun 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 yang diperkenalkan dalam IBM PC 5150 pada tanggal 12 Agustus 1981. Bus ISA diperbarui dengan menambahkan bus data selebar menjadi 16-bit pada IBM PC/AT pada tahun 1984, sehingga jenis bus ISA yang beredar pun terbagi menjadi dua bagian, yakni ISA 16-bit dan ISA 8-bit. ISA merupakan bus dasar dan paling umum digunakan dalam komputer IBM PC hingga tahun 1995, sebelum akhirnya digantikan oleh bus PCI yang diluncurkan pada tahun1992.

o USBUniversal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya

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



kepada komputer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti konsol permainan, ponsel dan PDA.Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus.Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI, dan memperbaiki kemampuan plug-and-play (pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu me-reboot komputer. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal sistem komputer dan memroses device driver yang diperlukan untuk menjalankannya.Versi terbaru (hingga Januari 2005) USB adalah versi 2.0. Perbedaan paling mencolok antara versi baru dan lama adalah kecepatan transfer yang jauh meningkat. Kecepatan transfer data USB dibagi menjadi tiga, antara lain: High speed data dengan frekuensi clock

480.00Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada ± 500ppm.

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

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

o AGPAccelerated Graphics Port adalah sebuah bus yang dikhususkan sebagai bus pendukung kartu grafis berkinerja tinggi, menggantikan bus ISA, bus VESA ataubus PCI yang sebelumnya digunakan.



Spesifikasi AGP pertama kali (1.0) dibuat oleh Intel dalam seri chipset Intel 440 pada Juli tahun 1996. Sebenarnya AGP dibuat berdasarkan bus PCI, tapi memiliki beberapa kemampuan yang lebih baik. Selain itu, secara fisik, logis dan secara elektronik, AGP bersifat independen dari PCI. Tidak seperti bus PCI yang dalam sebuah sistem bisa terdapat beberapa slot, dalam sebuah sistem, hanya boleh terdapat satu buah slot AGP saja.Spesifikasi AGP 1.0 bekerja dengan kecepatan 66 MHz (AGP 1x) atau 133 MHz (AGP 2x), 32-bit, dan menggunakan pensinyalan 3.3 Volt. AGP versi 2.0 dirilis pada Mei 1998 menambahkan kecepatan hingga 266 MHz (AGP 4x), serta tegangan yang lebih rendah, 1.5 Volt. Versi terakhir dari AGP adalah AGP 3.0 yang umumnya disebut sebagai AGP 8x yang dirilis pada November 2000. Spesifikasi ini mendefinisikan kecepatan hingga 533 MHz sehingga mengizinkan throughput teoritis hingga 2133 Megabyte/detik (dua kali lebih tinggi dibandingkan dengan AGP 4x). Meskipun demikian, pada kenyataannya kinerja yang ditunjukkan oleh AGP 8x tidak benar-benar dua kali lebih tinggi dibandingkan AGP 4x, karena beberapa alasan teknis.Mulai tahun 2006, AGP telah mulai digeser oleh kartu grafis berbasis PCI Express x16, yang dapat mentransfer data hingga 4000 Mbyte/detik, yang hampir dua kali lebih cepat dibandingkan dengan AGP 8x, dengan kebutuhan daya yang lebih sedikit (voltase hanya 800 mV saja.)

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

utama komputer Power supply - sebuah kotak yang merupakan

tempat transformer, kontrol voltase dan kipas



Pengontrol penyimpanan, dari jenis IDE, SCSI atau lainnya, yang mengontrol 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 komputer display

Pengontrol komputer bus (paralel, serial, USB, Firewire) untuk menyambung komputer dengan alat tambahan luar lainnya seperti 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 untuk penggunaan jangka panjang. Hard disk - untuk penyimpanan data jangka panjang Disk array controller

Kartu suara - menerjemahkan signal dari papan sistem ke bahasa yang dapat dimengerti oleh speaker, dan memiliki terminal untuk mencolok kabel suara speaker.

Jaringan komputer - untuk menghubungkan komputer ke 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 luar lainnya. Di bawah ini merupakan komponen standar atau yang umum digunakan.



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 memecahkan berbagai masalah. Yang menjadi pemroses data atau pemecah masalah itu adalah software atau perangkat lunak. Bentuk terkecil dari perangkat lunak adalah operasi aritmatik (+, -, :, x) dan logika (AND, OR, >, <, =). Dari operasi 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 yang mengoperasikan komputer serta menyediakan antarmuka dengan perangkat 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 untuk pembuatan atau pengembangan perangkat lunak lain. Bahasa pemprograman dapat diklasifikasikan menjadi tingkat rendah, tingkat sedang, dan tingkat tinggi. Pergeseran dari tingkat rendah ke tinggi menunjukkan kedekatan dengan “bahasa manusia”. Bahasa tingkat rendah (atau biasa disebut bahasa assembly) merupakan bahasa dengan pemetaan satu per satu terhadap instruksi komputer. Contoh bahasa tingkat tinggi : Pascal, BASIC, Prolog, Java dll. Contoh bahasa tingkat menengah : bahasa C.

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

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

made Software :merupakan program yang dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan yang spesifik. Contoh : aplikasi akuntansi, aplikasi perbankan, aplikasi manufaktur, dll.



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

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 dan meningkatkan kinerja perangkat lunak. Suatu program merupakan perangkat lunak bebas, jika setiap pengguna memiliki semua dari kebebasan tersebut. Dengan demikian, kita seharusnya bebas untuk menyebarluaskan salinan program itu, dengan atau tanpa modifikasi (perubahan), secara gratis atau pun dengan memungut biaya penyebarluasan, kepada siapa pun dimana pun. Kebebasan untuk melakukan semua hal di atas berarti kita tidak harus meminta



atau pun membayar untuk ijin tersebut. Ada beberapa kategori yang dikatakan 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 ataupun termodifikasi bisa menjadi proprietary software.Contoh : X Window System

Non Copyrighted: public domain yang terdiri dari pekerjaan kreatif dan pengetahuan lainnya; tulisan,hasil seni, musik, sains, penemuan, dan lainnya; yang tidak ada seseorang atau suatu organisasi memiliki minat proprietari. (minat proprietary biasanya dilakukan dengan sebuah hak cipta atau paten.) Hasil kerja dan penemuan yang ada dalam domain umum dianggap sebagai bagian dari warisan budaya publik, dan setiap orang dapat menggunakan mereka tanpa batasan (tidak termasuk hukum yang menyangkut keamanan, ekspor, dll.).Contoh : STP MP3 Player

Copyrighted pada author: MIT license, BSD license, Apache license

o Semi-Free Software : Software yang non-free, namun mengizinkan untuk menggunakan, mendistribusikan, dan memodifikasinya 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 bekerja sama dengan memanfaatkan kode sumber (source-code) yang tersebar dan tersedia bebas (biasanya menggunakan fasilitas komunikasi internet). Pola pengembangan ini mengambil model ala bazaar, sehingga pola Open Source ini memiliki ciri bagi komunitasnya yaitu adanya dorongan yang bersumber dari budaya



memberi, yang artinya ketika suatu komunitas menggunakan sebuah program Open Source dan telah menerima sebuah manfaat kemudian akan termotivasi untuk menimbulkan sebuah pertanyaan apa yang bisa pengguna berikan balik kepada orang banyak.

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

o Copyrighted softwareo Shareware : Shareware adalah perangkat lunak yang

membatasi penggunanya dengan mengurangi fitur-fitur tertentu atau membatasi masa penggunaannya selama jangka waktu tertentu ataupun juga penggabungkan kedua hal ini. Tujuan dari publikasi shareware adalah untuk berbagi fungsi dan keunggulan perangkat lunak itu kepada konsumen sehingga konsumen bisa berkesempatan mencoba secara langsung perangkat lunak tersebut untuk kemudian memutuskan tidak lagi memakai software tersebut atau membeli versi penuhnya.Contoh : Winzip, mIRC, MusicMatch Jukebox, Real Jukebox

2.3.2.3 Istilah yang terkait dengan software lainnya

o 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 iklan untuk ditampilkan pada adware tersebut. Namun, spyware umumnya juga melakukan 'penyadapan' data teknis komputer yang ditempatinya dan dikirimkan saat komputer itu online.

o Nagware : Varian dari shareware yang selalu menampilkan layar peringatan setiap digunakan, layar ini akan hilang jika software diregistrasi (dengan membayar), namun software itu sendiri masih



berfungsi secara normal walaupun tidak diregistrasi .Contoh : ACDSee (sampai versi 2.42), WinZip, mIRC

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

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

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

o Beta Version :Software proprietary yang telah selesai pengkodeannya dan dapat digunakan, namun masih harus menjalani pengujian eksternal (di luar lingkungan pembuatnya). Software beta bisa gratis, bisa juga komersial.Contoh : ICQ

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

o Proprietary Software :Software komersial yang bersifat closed source, merupakan kebalikan dari free software. Contoh : MS Windows, MS Office

2.4 DataData berasal dari bahasa latin yakni datum yang artinya adalah sesuatu yang diberikan. 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 atau bit data dalam komputer hanya dapat menyimpan dua macam keadaan, yaitu tegangan tinggi dan tegangan rendah. Perbedaan tegangan tersebut mewakili nilai TRUE dan FALSE, atau bit 1 dan 0.

Rangkuman

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

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

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.



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 memahami dan mengerjakan setiap mekanisme yang dilakukan oleh sistem komputer. Karena setiap pengolahan informasi oleh sistem komputer tak lain diproses menggunakan cara arithmatika.

Tujuan

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

42 Sistem Angka dan Representasi


5. mahasiswa mampu melakukan konversi bilangan pecahan desimal ke bilangan biner; maupun sebaliknya.

Salah satu unit dalam Central Processing Unit (CPU) sebuah sistem komputer sederhana adalah unit ALU (Arithmetic and Logic Unit). Ada empat operasi dasar yang dilakukan oleh unit ALU, yaitu ADDed (penjumlahan), SUBtract (pengurangan), MULtiplication (perkalian), dan DIVision (pembagian). Bila skema operasi arithmatika manusia menggunakan basis bilangan 10 (DECimal), maka mesin menggunakan basis bilangan biner (basis biangan 2) yang disebut BINary. Agar memudahkan dalam melakukan perhitungan, terlebih harus dipahami konversi antara basis bilangan yang digunakan manusia (DECimal) dan basis bilangan yang digunakan mesin (BINary, OCTadecimal, HEXadecimal).

3.1 Sistem Basis BilanganBahasa alamiah (bahasa manusia) mengenal

sistem bilangan dalam basis 10 (disebut Desimal); sedangkan bahasa mesin mengenal sistem bilangan dalam tiga basis, yakni: Basis Bilangan 2 (Binary-digit, biasanya digunakan dalam komunikasi data), Basis Bilangan 8 (Octadecimal, biasanya digunakan dalam pengalamatan di memori), dan Basis Bilangan 16 (Hexadecimal, biasanya digunakan dalam pengalamatan di memori dan urusan pengkodean warna).

Untuk urusan kode warna dapat dibuktikan pada contoh script berikut ini 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 Save As dengan nama file diapit oleh tanda double-quotation (misalkan: “warna.htm”). Setelah itu simpankan ke folder My Documents dengan nama warna.htm; lalu buka Windows Explorer\My Documents dan klik dua kali pada file warna.htm maka akan tertampil sebuah page HTML dengan latar belakang dan teks warna yang berbeda.

Hint: bila web-browser yang digunakan adalah Internet Explorer v6.0 ke atas biasanya setiap script tidak akan langsung dijalankan; oleh sebab itu, klik kanan pada pesan yang muncul dan pilih “Allow Blocked Content…”



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 disimpulkan setelah angka 9 adalah gabungan dari reset angka 1 dengan rentang 0 s.d 9 dan seterusnya.Contoh:(23)10 = 2310 = DEC23

(907)10 = 90710 = DEC907

BINary digit / BIT (disebut juga Bilangan Biner) : basis bilangan ini hanya terdiri 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 nama oktal.htm; lalu untuk menjalankannya, buka Windows Explorer\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 teori matematika jam-jam-an, sistem basis bilangan 16 tak lain adalah sistem jam-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 digunakan deret 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 nama heksal.htm; lalu untuk menjalankannya, buka Windows Explorer\My Documents dan klik dua kali pada file tersebut

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 sebagai berikut:(231)10 =2-ratusan + 2-puluhan + 1-satuan

= 2*102 + 2*101

+ 2*100

Ingat! 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 ke dalam DECimal.

Biner ke DesimalDirumuskan:

DEC ∑i=0

N

ai 2i

; i = 0,1,2,…,Na = 0 atau 1

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

Solusi:

(0101)2 = 0*23

+ 1*22

+ 0*21 + 1*2

0

= 0 + 4 + 0 + 1 = 510

= DEC5

Oktadesimal (Oktal) ke Desimal



Dirumuskan:

DEC ∑i=0

N

ai 8i

; i = 0,1,2,…,Na = 0,1,2,3,4,5,6,7

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

Solusi:

(1105)8 = 1*83+ 1*8

2 + 0*81

+ 5*80

= 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 ∑i=0

N

ai 16i

; i = 0,1,2,…,Na = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,…,e,f

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

Solusi:

(10c)16 = 1*162 + 0*161

+ c*160

=1*162 + 0*161

+ 12*160

= 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 N



Untuk 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 3 2 10 = 0 sisa 2 Most Significant Bit (MSB)Dituliskan: 23110 atau (231)10

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 basis bilangan berikut ini:

Desimal ke Basis Bilangan 2 (DEC BIN)Contoh: Tentukan DEC2121 dalam Biner.212110 = (...)2

Solusi:2121 2 = 1060 sisa 1 Least Significant Bit (LSB)1060 2 = 530 sisa 0 530 2 = 265 sisa 0 265 2 = 132 sisa 1 132 2 = 66 sisa 0 66 2 = 33 sisa 0 33 2 = 16 sisa 1 16 2 = 8 sisa 0 8 2 = 4 sisa 0 4 2 = 2 sisa 0 2 2 = 1 sisa 0 1 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 = (...)8

Solusi:2121 8 = 265 sisa 1 Least Significant Digit (LSD) 265 8 = 33 sisa 1 33 8 = 4 sisa 1 4 8 = 0 sisa 4 Most Significant Digit (MSD)Dituliskan: 04111 atau 41118

Dalam script JavaScript persoalan tersebut bisa dibuktikan sebagai berikut:oktal.html<script language=JavaScript>document.writeln(04111);</script>

Desimal ke Basis Bilangan 16 (DEC HEX)Contoh: Tentukan DEC2121 dalam Heksal.212110 = (...)16

Solusi:2121 16 = 132 sisa 9 Least Significant Digit (LSD) 132 16 = 8 sisa 4 8 16 = 0 sisa 8 Most Significant Bit (MSB)Dituliskan: 0x849 atau 84916

Dalam script JavaScript persoalan di atas bisa dibuktikan sebagai 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 DEC tersebut dikonversikan ke basis bilangan yang diinginkan.



Gambar 3.2 Skema Konversi Konvensional

Lebih jelasnya sebagai berikut:Jika A adalah numerik dalam basis bilangan Nx yang diketahui, dan B adalah numerik basis bilangan Ny yang dicari maka:

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

0xe2 =e*161 + 2*160

=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 4 3 8 = 0 sisa 3 Most Significant Digit (MSD)Dituliskan: 0342 atau 3428

Dan B adalah konversi A dalam basis bilangan NyJawab:B = 0342 = 0xe2

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

Algoritma BCD8421 digunakan untuk memudahkan pengkonversian antar basis bilangan yang digunakan dalam sistem komputer (basis bilangan dalam bahasa



mesin), khususnya dari biner ke oktal atau heksal; maupun antar sebaliknya.

Dasar utama Algoritma BCD8421 adalah pemilahan setiap digit sebuah bit ke dalam partisi-partisi deret biner. Jika dikonversikan ke dalam heksal, maka partisi dirangkai sepanjang 4 digit (16=24), sedangkan jika dikonversikan 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 = Bmaka 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 02668

dengan 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 biner dengan panjang setiap kelompok 4bit (untuk HEX) atau 3bit (untuk OCT)Jawab:Partisi-y = 2 = 0010Partisi-z = e = 14 = 1110

Hasil biner lalu digabung, dan dikelompokkan kembali dengan panjang 4bit (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

Konversikan setiap partisi kedalam desimal (khusus ke dalam bentuk HEX, 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 DEC yang sama.

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



Gambar 3.3 Skema Penyelesaian Algoritma BCD8421

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

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

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

Jika user ingin memberi input: ½, maka diketikkan atau

dituliskan (12 ), artinya bilangan

12 diapit oleh tanda ‘(’ dan ‘)’.

Dasar bagaimana melakukan konversi Basis Bilangan N (BIN,OCT,HEX) ke DECimal pada bentuk pecahan tetap berdasar pada bagaimana melakukan konversi pada bentuk bilangan bulat (integer) yang sebelumnya telah dipaparkan.

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

Contoh:



1101.1012 = (…)10

Solusi: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 cara menjumlahkannya seperti berikut ini:Bag.1 + Bag.2 = 0.62510 + 1310 = 13.62510

maka, didapatkan:1101.1012 = (13.625)10

Konversi Pecahan OCT DECContoh:057.11 = 57.118 = (…)10

Solusi:57.118 = 0.118 + 578


= 1.8-1 + 1.8-2

= 0.125 + 0.015625= 0.14062510

Eksekusi Bag.2:578 = (…)10

= 5. 81 + 7.80

= 40 + 7= 4710




maka, didapatkan:57.118 = (47.140625)10

Konversi Pecahan HEX DECContoh:0x57.11 = 57.1116 = (…)10

Solusi:57.1116 = 0.1116 + 5716


= 1.16-1 + 1.16-2

= 0.0625 + 0.00390625= 0.0664062510


= 5. 161 + 7.160

= 80 + 7= 8710

Selanjutnya Bag.1 dan Bag.2 digabungkan dengan cara menjumlahkannya seperti berikut ini:Bag.1 + Bag.2 = 0.0664062510 + 8710 = 87. 0664062510

maka, didapatkan:57.1116 = (87. 06640625)10

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

Konversi Pecahan DEC BINContoh:13.62510 = (…)2



Solusi:13.62510 = 0.62510 + 1310



13 2 = 6 sisa 1 Least Significant Bit (LSB) 6 2 = 3 sisa 0 3 2 = 1 sisa 1 1 2 = 0 sisa 1 Most Significant Bit (MSB)dituliskan menjadi: 11012


maka, didapatkan:1101.1012 = (13.625)10

Konversi Pecahan DEC OCTContoh:47.14062510 = (…)8

Solusi:47.14062510 = 0.14062510 + 4710

= Bag.1 + Bag.2



Eksekusi Bag.1:0.14062510 = (…)8


47 8 = 5 sisa 7 Least Significant Digit (LSD) 5 8 = 0 sisa 5 Most Significant Digit (MSD)dituliskan menjadi: 578


maka, didapatkan:47.14062510 = (57.11)8

Konversi Pecahan DEC HEXContoh:87.0664062510 = (…)16

Solusi:87.0664062510 = 0.0664062510 + 8710

= Bag.1 + Bag.2

Eksekusi Bag.1:0.0664062510 = (…)16




87 16 = 5 sisa 7 Least Significant Digit (LSD) 5 16 = 0 sisa 5 Most Significant Digit (MSD)dituliskan menjadi: 5716


maka, didapatkan:47.14062510 = (57.11)16

Berikutnya, akan dibahas bagaimana melakukan konversi bentuk pecahan dari Basis Bilangan N ke Basis Bilangan M, antara basis bilangan dalam bahasa mesin.

Misalkan: Bagaimanakah untuk OCT BINContoh:10.238 = (…)2

Solusi:Lakukan dengan dua kali proses, yaitu:Proses-1: OCTDECProses-2: DECBIN

Jawab: OCTDEC



10.238 = 0.238 + 108


= 2.8-1 + 3.8-2

= 0.25 + 0.046875= 0.29687510


= 1. 81 + 0.80

= 8 + 0= 810


maka, didapatkan:8.29687510 = (…)2

OCTBIN8.29687510 = 0.29687510 + 810



8 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


maka, didapatkan:8.29687510 = (1000.010101)2 = (00001000.010101)2

atau 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 sebuah blok pen-dekode (decoder) agar data-data yang telah diolah dan diproses oleh sistem komputer dapat disajikan dalam bentuk yang dipahami oleh user. Untuk itu dibutuhkan standar sistem kode dalam sistem komputer. Umumnya dalam sistem komputer modern sistem kode yang digunakan adalah American Standard Code for Information Interchange (ASCII) 8bit.



Gambar 3.4 Skema Representasi Data



Agar dapat memahami perihal ASCII 8 bit dapat digunakan contoh script berikut ini yang ditulis menggunakan JavaScript sebagai berikut:ascii8bit.htm<script language=JavaScript> document.writeln("<font face=tahoma size=5>Menampilkan karakter 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 nama ascii8bit.htm, lalu untuk menjalankannya buka Windows Explorer\My Document dan klik dua kali pada fle ascii8bit.htm, maka akan tertampil karakter yang dikenal/digunakan oleh komputer.



Rangkuman

1. Basis bilangan pada sistem komputer modern menggunakan basis bilangan 2 (biner, BInary digiT); khususnya dalam hal berkomunikasi antar devices/host), Basis Bilangan 16 (HEXadecimal), dan Basis Bilangan 8 (OCTadecimal), yang digunakan untuk pengalamatan data atau instruksi di memory.

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

3. Setiap karakter pada sistem komputer modern direpresentasikan dengan panjang 8bit yang disebut byte (alasannya karena sistem komputer menggunakan Sistem Pengkodean ASCII 8bit). Walapun sebenarnya ASCII menggunakan pengkodean karakter 7 bit, namun komputer tetap menyimpan dalam format pengelompokan 8 bit. Sehingga, kesimpulannya sistem 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 dengan basis 8, dan Bilangan Biner (Binary digiT).

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



4 CPU (Central Processing Unit)

Overview

Unit yang bertanggung jawab untuk urusan pemrosesan dan pengolahan data dalam sistem komputer adalah Central Processing Unit (CPU). Kebanyakan orang awam salah mengartikan istilah CPU ini sebagai semua komponen-komponen mikroleketronika dalam satu unit komputer di luar monitor komputer, 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 itu dalam pembahasan bab ini akan mengulas dan mengekplorasi seluk-beluk dan apa yang dimaksud dengan CPU, agar tidak terjadi salah pengertian dan pemahaman 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

64 CPU PAGE 10


sistem komputer.4. Mahasiswa memahami ALU dan cara kerjanya dalam

sistem komputer.

Sebuah sistem computer pada dasarnya turunan (varian) dari salah satu contoh sebuah system. Seperti diketahui bersama, bahwa sebuah sistem terdiri dari tiga elemen (unit) utama yang saling berinteraksi untuk mencapai tujuan/hasil tertentu, yakni: masukan (input), pemroses (processor)dan keluaran (output).

Gambar 4.1 Sistem sederhana

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

65 CPU PAGE 10


Gambar 4.2 CPU

Untuk menjelaskan bagaimana mekanisme kerja CPU, maka perlu dibahas terlebih dahulu perihal jenis-jenis simpanan (memori) yang dikenal dan digunakan 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-devices namun masih di dalam sistem komputer. Untuk itu disarankan agar tidak secara frequently men-diskoneksi-kan external-memory dari sistem 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 kapasitas external-memory. Oleh disebabkan sebagai supporting terhadap external-memory, disarankan agar tidak memfungsikan archival-memory sebagai

66 CPU PAGE 10


Hard-disk, terlebih mengkoneksikannya ke sistem komputer dalam rentang waktu lama, karena supply listrik yang mengalir terlalu lama kadang kala akan membuat sirkuit pada archival-memory rusak (cepat aus)5. Contoh: tape-disk, floppy-disk, CD, DVD, USB-disk.

Gambar 4.5 Archival-memory

Gambar 4.6 Skema sederhana Sistem Komputer modern

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

67 CPU PAGE 10


4.1 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.

Gambar 4.7 Relasi antar elemen utama dalam CPU4.2 Arithmetic and Logic Unit (ALU)Tugas yang dilakukan oleh ALU dalam sistem komputer adalah melakukan semua perhitungan arithmatika dan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program yang ditetapkan.Empat operasi dasar arithmatika dan sepuluh operasi logika yang dilakukan oleh 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)

68 CPU PAGE 10


Gambar 4.8 Struktur ALU

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

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

Dengan alasan inilah mengapa operasi dasar dari sebuah sistem komputer, bahkan hanya untuk menampilkan sebuah string (kalimat) ke output devices, menggunakan operasi arithmatika. Khusus untuk menampung hasil pengolahan 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 oleh Control Unit akan mengambil bit data 10101100 untuk dijumlahkan oleh ALU sebagai berikut:

69 CPU PAGE 10

4x


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 CPU juga dikenal sebuah unit simpanan yang disebut register. Register merupakan sebuah unit simpanan dengan kapasitas kecil namun kecepatannya di atas main-memory yang bertugas menampung data/instruksi yang sedang diproses.Klasifikasi register: Berdasarkan instruksi yang sedang diproses:

o Instruction Register (IR): digunakan untuk menampung instruksi yang sedang 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 logika yang 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 statement sederhana berikut ini:A A + B ;Ini menerangkan, ada empat nilai input diberikan ke dalam CPU untuk mendapatkan hasil; dengan prosesnya sebagai berikut:

70 CPU PAGE 10


i. Tiga nilai masukan pertama adalah, isi B lalu operator +, dan isi A

ii. Selanjutnya, input-value ke-4 yang dimasukkan ke dalam CPU adalah operator assignment (‘=’), yang selanjutnya hasil di-store-kan kembali ke A.

Saat isi B, operator ‘+’, dan isi A dimasukkan ke register, ditampung terlebih dahulu di main-memory. Setelah register siap untuk digunakan, maka data dan alamat dipisahkan menurut register yang menangani. Disebabkan pengerjaan menggunakan operasi arithmatika, maka penanganan dari Control Unit diambil alih oleh ALU. Hasil operasi yang dilakukan oleh ALU sebelum ditampung ke main-memory, ditampung dulu di accumulator; jika tidak ada lagi pengerjaan selanjutnya, maka hasil yang telah ditampung di accumulator diambil oleh Control Unit untuk di-store-kan ke main-memory untuk selanjutnya akan ditampilkan ke alat keluaran.

71 CPU PAGE 10


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

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

Memory Data Register (MDR) digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari memori utama ke CPU, atau menampung data yang akan direkam ke memori utama dari hasil pengolahan oleh CPU.

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

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

72 CPU PAGE 10


Gambar 4.9 Hirarki memori

Rangkuman

1. Processing-units sistem komputer modern terdiri dari CPU (Central Processing 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-disk

ii. Archival-memory, contoh: floppy-disk, CD/DVD, USB-disk

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

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

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

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

10. Program Counter (PC) adalah register yang digunakan untuk menampung alamat lokasi di memori utama (main-

73 CPU PAGE 10


memory) yang berisi data atau instruksi yang sedang diproses.

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

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

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

14.

74 CPU PAGE 10


5 Instruksi dalam CPU

Overview

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

Tujuan

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

75 Teknologi Memori PAGE 10


Setiap operasi Central Processing Unit (CPU) ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dieksekusinya. Instruksi-instruksi ini dikenal sebagai machine-instruction (instruksi mesin) atau computer instruction (instruksi computer). CPU dapat melakukan bermacam-macam fungsi dan fungsi ini direfleksikan dalam berbagai instruksi CPU. Kumpulan fungsi yang dapat dieksekusi CPU ini disebut set instruksi (CPU Instruction Set).

Agar dapat dieksekusi, setiap instruksi harus berisi informasi yang diperlukan oleh CPU, skema berikut menggambarkan langkah-langkah yang terjadi 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 dari main-memory disebut load, sedangkan meletakkan ke main-memory disebut store.



Gambar 5.2 Siklus sederhana instruksi mesin

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

Dengan demikian, proses yang berlangsung dalam sebuah sistem komputer pada pokoknya berfokus pada relasi CPU dan main-memory, sehingga dikenal sebuah istilah yang disebut instruction-cycle. Instruction cycle adalah periode yang dibutuhkan oleh sebuah komputer untuk membaca dan memproses instruksi dari memori, atau rentetan aksi pada CPU yang dilakukan untuk mengeksekusi setiap bahasa mesin yang terdapat dalam program. Setiap CPU memiliki cycle yang berbeda sesuai dengan set instruksi yang dimilikinya.



Instruction Cycle dibagi menjadi dua cycle yaitu Fetch Cycle dan Execute Cycle. Fetch Cycle mencakup langkah membaca instruksi

dan/atau data dari memori utama. Execute Cycle mencakup eksekusi instruksi yang ada

dan menyimpan hasil instruksi.

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 yang dikenal sebagai op-code.

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

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

d) Operasi data selanjutnya (next instruction reference): elemen ini memberitahukan CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambil setelah 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:

Contoh berikutnya, ditampilkan sebuah listing program dalam Bahasa Pemrograman 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 memahami representasi biner instruksi-instruksi mesin; karena pada dasarnya instruksi mesin direpresentasikan dalam bentuk bit (binary-digit).Oleh karena itu, diperlukan penggunaan representasi simbolik (symbolic representation) instruksi mesin dengan singkatan-singkatan kode akronim yang disebut 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 isi register R2 ke isi register R1, dan simpankan di lokasi register R1.

Agar dapat dieksekusi, setiap program yang ditulis dalam bahasa pemrograman tingkat tinggi harus diterjemahkan ke dalam bahasa mesin. Dengan demikian set instruksi bahasa mesin harus dapat mengekspresikan setiap instruksi bahasa pemrograman tingkat tinggi. Dalam hal ini, jenis-jenis instruksi 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. Kontrol atau kendali (controlling) instruksi-instruksi

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

MOV Y,A Y ASUB Y,B Y Y – BMUL D,E D D E



ADD 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

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 atau membawa atau menjemput instruksi dari main-memory ke CPU.

Instruction Execute tahap ke-2 dari pemrosesan instruksi oleh CPU, dimana terjadi proses dari CPU untuk mengerjakan instruksi yang sudah dijemput (fetch) dari main-memory dan sudah berada di Instruction Register, dan menyimpankan kembali 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 di MAR. Selanjutnya MAR dihubungkan ke main-memory dengan Address Bus, sehingga alamat dari instruksi tersebut dikirimkan ke main-memory lewat Address Bus.

ii. Sementara itu Control Unit di CPU mengirimkan sinyal request membaca instruksi lewat bus untuk instruksi di alamat yang dikirimkan lewat Address Bus.



iii. Setelah mengirimkan sinyal request tersebut, CPU menunggu sampai menerima sinyal jawaban dari main-memory yang dikirimkan balik lewat Control Bus bahwa pengiriman instruksi telah dilakukan dan telah ada di MDR 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 dan instruksi.Address Bus bus yang digunakan untuk jalur transportasi alamat di main-memory untuk data dan/atau instruksi yang akan diambil (loaded) atau akan direkamkan (stored).



Control Bus bus yang digunakan untuk mengirimkan sinyal sebagai pemberitahuan akan dikirimkan suatu informasi atau telah diterimanya informasi 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 ke main-memory melalui Address Bus.

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

iii. CU (Control Unit) menunggu sinyal balik jawaban dari main-memory bahwa 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 Operand Register.

Data yang sudah ada di operand register tersebut, siap untuk diolah oleh ALU. 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, dan dikirimkan ke main-memory melalui Address Bus.

ii. Data hasil pengolahan yang berada di Accumulator dipindahkan ke MDR.

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

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



Rangkuman

1. Instruction cycle adalah periode yang dibutuhkan oleh sebuah komputer untuk membaca dan memproses instruksi dari memori atau rentetan aksi pada CPU yang dilakukan untuk mengeksekusi setiap bahasa mesin yang terdapat 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 Execute Cycle.

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

5. Instruction set adalah sekumpulan instruksi yang dapat dieksekusi oleh prosesor.

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

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

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



6 Sejarah CPU

Overview

CPU merupakan pusat pemrosesan pada komputer. Pemrosesan utama berada pada prosesor. Semua aktifitas pada komputer dikendalikan oleh prosesor ini. Karena prosesor merupakan komponen paling mendasar pada CPU, maka perkembangan CPU sangat ditentukan oleh perkembangan prosesor. Melalui bab ini akan dibahas bagaimana perjalanan sejarah CPU khususnya 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.



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

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

Setelah direalisasikan ternyata alat tersebut berhasil bekerja. Alat tersebut menjadi mikroprosesor multi guna pertama, dimana Intel mulai memasarkannya dengan nama Chip 4004 pada tahun 1971. Chip yang dipasarkan oleh Intel tersebut sukses di pasar. Pada perkembangan selanjutnya pada tahun 1974 Intel mengembangkan versi 4004 menjadi versi 8080. Perkembangan prosesor ini terbagi kedalam beberapa generasi dibawah ini.

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

Processor 8086 (1978) merupakan CPU 16 bit pertama Intel yang menggunakan bus sistem 16 bit. Tetapi perangkat keras 16 bit seperti motherboard saat itu terlalu mahal, dimana komputer mikro 8 bit merupakan standart. Pada 1979 Intel merancang ulang CPU sehingga sesuai dengan perangkat keras 8 bit yang ada. PC pertama (1981) mempunyai CPU 8088 ini. 8088 merupakan CPU 16 bit, tetapi



hanya secara internal. Lebar bus data eksternal hanya 8 bit yang memberi kompatibelan dengan perangkat keras yang ada.

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

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 optimasi penanganan perintah. 286 menghasilkan kerja lebih banyak tiap tik clock daripada 8088/8086. Pada kecepatan awal (6 MHz) berunjuk kerja empat kali lebih baik dari 8086 pada 4.77 MHz. Belakangan diperkenalkan dengan kecepatan clock 8,10,dan 12 MHz yang digunakan pada IBM PC-AT (1984). Pembaharuan yang lain ialah kemampuan untuk bekerja pada protected mode/mode perlindungan – mode kerja baru dengan “24 bit virtual address mode”/mode pengalamatan virtual 24 bit, yang menegaskan arah perpindahan dari DOS ke Windows dan multitasking. Tetapi anda tidak dapat berganti dari protected kembali ke real mode / mode riil tanpa mere-boot PC, dan sistem operasi yang menggunakan hal ini hanyalah OS/2 saat itu.



Gambar 6.2 Intel 80286

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. 286 yang bagus bekerja secepat 386SX pertama-walaupun menerapkan mode 32 bit. Prosessor ini dapat mengalamati memori hingga 4 GB dan mempunyai cara pengalamatan yang lebih baik daripada 286. 386 bekerja pada kecepatan clock 16,20, dan 33 MHz. Belakangan Cyrix dan AMD membuat clones/tiruan-tiruan yang bekerja pada 40 MHz. 386 mengenalkan mode kerja baru disamping mode real dan protected pada 286. Mode baru itu disebut virtual 8086 yang terbuka untuk multitasking karena CPU dapat membuat beberapa 8086 virtual di tiap lokasi memorinya sendiri-sendiri. 80386 merupakan CPU pertama berunjuk kerja baik dengan Windows versi- versi awal.

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 berbeda dengan DX yang 32 bit. Juga, SX hanya mempunyai jalur alamat 24. Oleh karena itu, prosessor ini hanya dapat mengalamati maksimum RAM 16 MB. Prosessor ini bukan 386 yang sesungguhnya, tetapi motherboard yang lebih murah membuatnya sangat terkenal.

Gambar 6.4 Intel 80386SX6.1.4 Generasi 4 Processor 80486 DX

80486 dikeluarkan 10 April 1989 dan bekerja dua kali lebih cepat dari pendahulunya. Hal ini dapat terjadi karena penanganan perintah-perintah x86 yang lebih cepat, lebih-lebih pada mode RISC. Pada saat yang sama kecepatan bus dinaikkan, tetapi 386DX dan 486DX merupakan chip 32 bit. Sesuatu yang baru dalam 486 ialah menjadikan satu math coprocessor/prosesor pembantu matematis.

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


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/80386/L_Intel-NG80386SX-25%2520%28SAMPLE%29.jpg&imgrefurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/80386/&usg=__Azlq9gyq0s9aC_A8MqLHJBc14wI=&h=290&w=291&sz=20&hl=id&start=1&sig2=BDhMWNlwgszRBmuYh3-swg&tbnid=YHzj2LrO9h3OdM:&tbnh=115&tbnw=115&ei=L98vSbmfKNGwkAWyn9nlCQ&prev=/images%3Fq%3Dprocessor%2B80386%2Bsx%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


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 sama seperti 486DX, dan bekerja secara internal 32 bit seperti DX. Tetapi secara eksternal bekerja hanya pada 16 bit (seperti 386SX). Oleh karena itu, chip-chip tersebut hanya menangani RAM 16 MB. Lagipula, hanya mempunyai cache internal 1 KB dan tidak ada mathematical co-processor. Sesungguhnya chip-chip tersebut hanya merupakan perbaikan 286/386SX. Chip-chip tersebut bukan merupakan chip-chip clone. Chip-chip tersebut mempunyai perbedaan yang mendasar dalam arsitekturnya jika dibandingkan dengan chip Intel.



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 tidak mempunyai mathematical coprocessor yang menjadi satu. Tetapi mempunyai cache internal 16 KB (bandingkan dengan Intel yang mempunyai 8 KB). Yang mengurangi unjuk kerjanya ialah antarmuka bus dari chip 386. SLC2 bekerja pada 25/50 MHz secara eksternal dan internal, sedangkan chip SLC3 bekerja pada 25/75 dan 33/100 MHz. IBM membuat chip-chip ini untuk PC mereka sendiri dengan fasilitas mereka sendiri, melesensi logiknya dari Intel.

Gambar 6.8 486-SLC2Perkembangan 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. Chip DX4 lainnya dipercepat hingga dari 25 ke 83 MHz. DX4 mempunyai cache internal 16 KB dan bekerja pada 3.3 volt. DX dan DX2 hanya mempunyai cache 8 KB dan memerlukan 5 volt dengan masalah panas 6.1.5 Generasi 5 Pentium Classic (P54C)

Chip ini dikembangkan oleh Intel dan dikeluarkan pada 22 Maret 1993. Prosessor Pentium merupakan super scalar, yang berarti prosessor ini dapat menjalankan lebih dari satu perintah tiap tik clock. Prosessor ini menangani dua perintah tiap tik, sebanding dengan dua buah 486 dalam satu chip. Terdapat perubahan yang besar dalam bus sistem : lebarnya lipat dua menjadi 64 bit dan kecepatannya meningkat


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.cpu-world.com/Images/uploaded/0000/02/00000232.jpg&imgrefurl=http://www.cpu-world.com/info/IBM-parts.html&usg=__gc9Leoh4DKhi6CBMBQXVtk2mjj0=&h=549&w=547&sz=64&hl=id&start=63&sig2=PuGEmPTO1LtyCwlfnagAkg&tbnid=K--aWtvbCHVjGM:&tbnh=133&tbnw=133&ei=XOAvSZm3GoKskAW-hvjbCQ&prev=/images%3Fq%3Dprocessor%2B486slc2%26start%3D60%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DN


menjadi 60 atau 66 MHz. Sejak itu, Intel memproduksi dua macam Pentium yang bekerja pada sistem bus 60 MHz (P90, P120, P150, dan P180) dan sisanya, bekerja pada 66 MHz(P100, P133,P166, dan P200).

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

Gambar 6.10 cyrix 6x86 150

AMD (Advanced Micro Devices)



Pentium-pentium AMD seperti chip-chip yang ditawarkan oleh Intel bersaing dengan ketat. AMD menggunakan teknologi- teknologi mereka sendiri. Oleh karena itu, prosesornya bukan merupakan clone-clone. AMD mempunyai 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 sebagai PR133 (Perform Rating). Maksudnya, bahwa chip tersebut akan berunjuk kerja seperti sebuah Pentium P133. Tetapi, hanya berjalan 100 MHz secara internal. Chip tersebut masih harus dipasang pada motherboard seperti sebuah P133. K5 AMD juga ada yang PR166. Chip ini dimaksudkan untuk bersaing dengan P166 Intel. Bekerja hanya pada 116.6 MHz (1.75 x 66 MHz) secara internal. Hal ini dikarenakan cache yang dioptimasi dan perkembangan-perkembangan baru lainnya. Hanya ada fitur yang tidak sesuai dengan P166 yaitu dalam kerja floating-point. PR133 dan PR166 berharga jauh lebih murah dari jenis Pentium yang sebanding, dan prosessor ini sangat terkenal pada mesin-mesin dengan harga yang murah.


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.penstarsys.com/reviews/cpu/amd/x2_3800_939/x2_amd.jpg&imgrefurl=http://www.penstarsys.com/reviews/cpu/amd/x2_3800_939/index.html&usg=__LlC8ENdkstOY_XdZQdfDt0-7yzw=&h=368&w=384&sz=20&hl=id&start=6&sig2=KmFxzZE6DJYgO2LuBZnkYw&tbnid=wDSJ6H2rRUpwPM:&tbnh=118&tbnw=123&ei=M-EvSfKzBoKskAXdhvjbCQ&prev=/images%3Fq%3Damd%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


Gambar 6.12 AMD K5

Pentium MMX (P55C)

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

Gambar 6.13 P233MMX


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/K5/L_AMD-AMD-K5-PR133ABR%2520%28with%2520heatspreader%29.jpg&imgrefurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/K5/&usg=__JyLPX6KCZPDL_OQUSKRTWYTEjDU=&h=574&w=647&sz=55&hl=id&start=1&sig2=AzJVRasLB2eyEPSieynwTw&tbnid=2W-65jPQx1mWAM:&tbnh=122&tbnw=137&ei=TuEvSe-3KNGwkAWyn9nlCQ&prev=/images%3Fq%3Damd%2Bk5%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


IDT WinchipIDT merupakan perusahaan yang lebih kecil yang

menghasilkan CPU seperti Pentium MMX dengan harga murah. WinChip C6 pertama IDT diperkenalkan pada Mei 1997.

Gambar 6.14 Idt WinChip AMD K6

K6 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, dapat diletakkan di Socket 7, pada motherboard Pentium umumnya, dan ini segera membuat 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 chip Pentium MMX dari Intel. Jenis berikutnya dapat dibandingkan dengan K6. Prosessor


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/WinchipC6/L_IDT-Winchip%2520%28bw%2520sample%29%2520%28top%29.jpg&imgrefurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/WinchipC6/&usg=__RqA1TjGgCfJOuuNc3vAZHvvSbAk=&h=560&w=649&sz=51&hl=id&start=1&sig2=IQchRUKYjxwMGOPjCJPD0w&tbnid=Wv_L6413BB8ZfM:&tbnh=118&tbnw=137&ei=nuEvSYG_MJO1kAXVl53gCQ&prev=/images%3Fq%3Didt%2Bwinchip%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG

http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/K6/L_AMD-AMD-K6-266ACZ%2520%28engineering%2520sample%29.jpg&imgrefurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/K6/&usg=__Vzp4mlsyLNfc9f2Dx2KjXe1Bdgc=&h=545&w=604&sz=50&hl=id&start=2&sig2=-_M6wTJVQGqpFJkWIN6I2g&tbnid=Nacr4LSCmpUxUM:&tbnh=122&tbnw=135&ei=uOEvSZL6G4u9kAXo2_TVCQ&prev=/images%3Fq%3Damd%2Bk6%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


kelompok P6 yang powerful dari Cyrix diumumkan sebagai “M2”. Diperkenalkan pada 30 Mei 1997 namanya menjadi 6×86MX. Kemudian diberi nama MII. Chip 6×86MX ini kompatibel dengan Pnetium MMX dan dipasangkan pada motherboard Socket 7 biasa, 6×86MX mempunyai 64 KB cache L1 internal. Cyrix juga memanfaatkan teknologi yang tidak ditemukan di dalam Pentium MMX.

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

6X86MX mempunyai – seperti semua prosessor dary Cyrix – masalah yang berhubungan dengan unit FPU. Tetapi, jika hanya digunakan untuk aplikasi standart, hal ini bukan masalah. Masalah akan muncul jika memainkan game 3D. 6×86MX chip yang cukup powerful. Tetapi chip-chip ini tidak punya FPU dan MMX yang berunjuk kerja baik. Chip-chip ini tidak memasukkan 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 hanya bekerja pada frekuensi clock yang lebih tinggi. Selanjutnya tegangannya dikurangi hingga 2.2 volt. AMD K6-2

Versi “model 8” berikutnya K6 mempunyai nama sandi “Chomper”. Prosessor ini pada 28 Mei 1998 dipasarkan sebagai K6-2, dan seperti versi model 7 K6 yang asli, dibuat dengan teknologi 0.25 mikron. Chip-chip ini bekerja hanya dengan 2.2 voltage. Chip ini berhasil menjadi saingan Pentium II Intel.


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/6x86/L_Cyrix-6x86MX-PR266%2520%2883MHz%25202.9V%2520ES%29.jpg&imgrefurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/6x86/&usg=__H-t89FmZ-JM-6M5cgL2lLcvggo8=&h=563&w=608&sz=56&hl=id&start=1&sig2=DX-6g5NuGdgHYMGSSRnMvg&tbnid=7d9tOMl6ZU0t0M:&tbnh=126&tbnw=136&ei=2uEvSbbkLYKskAXShvjbCQ&prev=/images%3Fq%3Dcyrix%2B6x86mx%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


K6-2 dibuat untuk bus front side (bus sistem) pada kecepatan 100 MHz dan motherboard Super 7. AMD membuat perusahaan lain seperti Via dan 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 lebih baik dibandingkan dengan K6 yang awal. K6-2 mempunyai plug-in 3D baru (disebut 3DNow!) untuk unjuk kerja game yang lebih baik. Terdiri dari 21 perintah baru yang dapat digunakan oleh pengembang perangkat lunak untuk memberikan unjuk kerja 3D yang lebih baik.Dukungan termasuk dalam DirectX 6.0 untuk Windows. DirectX merupakan multimedia API, untuk Windows. DirectX merupakan beberapa program yang dapat meningkatkan unjuk kerja multimedia di dalam semua program Windows.

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

K6-2 memberi unjuk kerja sangat, sangat bagus. Anda dapat membandingkan prosessor ini dengan Pentium II. K6-2 350 MHz berunjuk kerja 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 yang baru ialah bahwa cache L2 yang menjadi satu Chip raksasa, dengan chip empat persegi panjang dan Socket-8nya. Unit


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/K6-2/L_AMD-AMD-K6-2-433ADK.jpg&imgrefurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/K6-2/&usg=__o_848g7bWR4EK2V4-N3Ou7-Lemw=&h=554&w=624&sz=44&hl=id&start=1&sig2=PMA8_YPW-JBzIxfH8POAaQ&tbnid=qOE9GDYkMnCQrM:&tbnh=121&tbnw=136&ei=_eEvSbHjD9GwkAXons3lCQ&prev=/images%3Fq%3Damd%2Bk6-2%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


CPU dan cache L2 merupakan unit yang terpisah di dalam chip ini.

Gambar 6.18 Pentium Pro

Pentium IIPentium Pro “Klamath” merupakan nama sandi

prosessor puncak Intel. Prosessor ini mengakhiri seri Pentium Pro yang sebagian terdapat pengurangan 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 150 MHz. Jelas merupakan sebuah kemunduran dari Pentium Pro, yang dapat bekerja pada 200 MHz antara CPU dan cache L2. Hal ini dijawab dengan cache 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 set 8244BX dan i810 Pentium II mempunyai unjuk kerja yang baik sekali.


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.tomshardware.se/processorer/20051121/images/intel_s8_pentium_pro.jpg&imgrefurl=http://www.tomshardware.se/processorer/20051121/sveriges_storsta_cpu_jamforelse_0506-18.html&usg=__rki7FVsRuaioLiA2ior6WixH2Ew=&h=392&w=425&sz=48&hl=id&start=1&sig2=cQWyp466ydD43lG0OttAxg&tbnid=LAjfI4V7-YyO3M:&tbnh=116&tbnw=126&ei=JeIvSbP6EJfNkAXphuzUCQ&prev=/images%3Fq%3Dpentium%2Bpro%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DX


Pentium II berbentuk kotak plastik persegi empat besar, yang berisi CPU dan cache. Juga terdapat kontroler kecil (S824459AB) dan kipas pendingin dengan ukuran yang besar.

Pentium-II CeleronAwal 1998 Intel mempunyai masa yang sulit dengan

Pentium Pro II yang agak mahal. Banyak pengguna membeli AMD K6-233M, yang menawarkan 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 Pentium MMX-nya dengan Celeron pertama. Kemudian rancangannya diperbaiki.

Cartridge Celeron sesuai dengan Slot 1 dan bekerja pda sistem bus 66 MHz. Clock internal bekerja pada 266 atau 300 MHz.

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 cache L2 bekerja pada kecepatan CPU penuh. Celeron 300A merupakan sebuah chip dalam kartu :


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://images.compusa.com/skuimages/large/Intel-Celeron-Dual-Core-CP2.jpg&imgrefurl=http://news.compusa.com/intel-celeron-e1200/484/&usg=__pUIrdT5KKo3AlGLCZeVwmcbqhX0=&h=300&w=300&sz=25&hl=id&start=7&sig2=4EoXB6wqGhZwJmdi-iA7Yw&tbnid=nQ9CARVJDlzFGM:&tbnh=116&tbnw=116&ei=nuIvSbbTG9GwkAXSns3lCQ&prev=/images%3Fq%3Dprocessor%2B%2Bceleron%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG

http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://tuvantinhoc1088.com/my_documents/my_pictures/Giainghia/Celeron/Mendocino.jpg&imgrefurl=http://www.tuvantinhoc1088.com/index.asp%3Ffref%3Dques%26LV%3D33%26Page%3D14%26CH%3D2893&usg=__TXsKEZ42pPV4xSQ1kEjI8Dwj6oE=&h=291&w=300&sz=36&hl=id&start=31&sig2=POmS17KLGMIpmikfDvQZgQ&tbnid=co0reH4ZW-x9AM:&tbnh=113&tbnw=116&ei=0-IvSfaqAo7JkAXS2rnjCQ&prev=/images%3Fq%3Dprocessor%2B%2Bceleron%2Bmendocino%26start%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DN


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 seperti Socket 7 tradisional.yang mempunyai 370 pin.

Gambar 6.21 Celeron using Socket 370

Pentium-II XeonPada 26 Juli 1998 Intel mengenalkan cartridge Pentium

II baru yang diberi nama Xeon. Ditujukan untuk server dan pemakai high-end. Xeon merupakan Pentium II degnan cartridge baru yang sesuai konektor baru yang disebut Slot two. Modul ini dua kal lebih tinggi dari Pentium II, tetapi ada perubahan 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. Dapat diperkirakan, bahwa akan mempunyai unjuk kerja yang sama seperti cache L1. Tetapi antarmuka dari L1 ke L2 bernilai beberapa tik clock pada awal tiap perpindahan, sehingga ada beberapa kelambatan. Tetapi jika data sudah dipindahkan, bekerja pada kecepatan clock penuh.


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/Celeron/L_Intel-B80524P400%2520%28bottom%29.jpg&imgrefurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/Celeron/Intel-Celeron%2520400%2520-%2520BX80524P400128%2520%28B80524P400%2520128%29.html&usg=__ktwN2G0BK4JogGmdkH-p_7wuw6w=&h=515&w=614&sz=83&hl=id&start=1&sig2=4iQg36NzafUIPiMqs6RzTA&tbnid=WbWblSToS76sdM:&tbnh=114&tbnw=136&ei=CeMvSbqPB4u9kAXF3LTWCQ&prev=/images%3Fq%3Dprocessor%2B%2Bceleron%2Bppga%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


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.


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://download.intel.com/pressroom/kits/xeon/Nocona_Lindenhurst_Dobson.JPg&imgrefurl=http://www.intel.com/pressroom/kits/xeon/&usg=__6qyC8NguhKqH_GEewG3EqoRy52M=&h=1008&w=1080&sz=403&hl=id&start=3&sig2=pA-bAlFgGQ0ShvkoityEYQ&tbnid=nPsb8C3ciLUjYM:&tbnh=140&tbnw=150&ei=L-MvSeKjLo23kAWbs93XCQ&prev=/images%3Fq%3Dprocessor%2B%2Bxeon%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


Kedua cache 64 KB L1 dan 256 KB L2 disatukan dengan chipnya. Cache pada die L2 ini bekerja pada kecepatan prosesor penuh seperti yang dilakukan pada Pentium Pro, dan seperti yang dilakukan pada Celeron A dan pada prosessor Xeon dari Intel.Hal ini secara pasti akan banyak meningkatkan kecepatan K6 ! Karena K6-3 digunakan pada motherboard Super 7 dan ruang untuk cache tingkat berikutnya cache L3. Perancangan cache tiga tingkat dibuat untuk menggunakan motherboard yang sudah ada hingga 2 MB cache yang on-board. Ini seharusnya merupakan cache L2 (pada motherboard) yang digunakan sebagai cache tingkat tiga. Hal ini terjadi secara otomatis, dan semakin 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. Maret 1999 Intel mengenalkan kumpulan MMX2 baru yang ditingkatkan untuk perintayh grafis (diantaranya 70 buah). Perintah ini disebut Katmai New Instructions (KNI) /Perintah Baru Katmai atau SSE. Perintah ini ditujukan untuk meningkatkan unjuk kerja game 3D – seperti teknologi 3DNow! AMD. Katmai memasukkan “double precision floating-point single instruction multiple data”/”floating point dengan ketelitian ganda satu perintah banyak data” (atau DPFS SIMD untuk singkatnya) yang bekerja dalam delapan register 128 bit.

KNI diperkenalkan pada Pentium III 500 MHz baru. Prosessor ini sangat mirip dengan Pentium II. Menggunakan Slot 1, dan hanya berbeda pada fitur baru seperti pemaikaian Katmai dan SSE.


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.alaide.com/img/dico/001901.jpg&imgrefurl=http://www.alaide.com/dico.php%3Fq%3DAMD%2BK6-3%26ix%3D1901&usg=__42NhDizYMj2ywzGl9aTAH357Coc=&h=174&w=200&sz=12&hl=id&start=17&sig2=fVRds3s_h5o5xkUY_xP9DQ&tbnid=tQ-AoHsJO_B0VM:&tbnh=90&tbnw=104&ei=TeMvSYv2HcGrkAW3v_jdCQ&prev=/images%3Fq%3Damd%2Bk6-3%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


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 ruang untuk peningkatan lebih lanjut. Pentium III Xeon (dengan nama sandi Tanner) diperkenalkan 17 Maret 1999. Chip Xeon diperbarui dengan semua fitur baru dari Pentium III. Untuk memanfaatkannya Intel telah mengumumkan chip set Profusion.

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

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 dapat diharapkan hingga akhir tahun 2000. Dalam bulan-bulan pertama, pasar menanggapi 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.


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.fh-wedel.de/cis/archiv/seminare/ws96/hardware/ppro.jpg&imgrefurl=http://episteme.arstechnica.com/eve/forums/a/tpc/f/174096756/m/939003605631/inc/1&usg=__XWOTKNV6scXHBV2XfICaMGAgmC8=&h=248&w=329&sz=46&hl=id&start=9&sig2=ftSR-Tn8wEIPOZcw-ZYQkg&tbnid=fKUKUH4RZxxu-M:&tbnh=90&tbnw=119&ei=neMvSc-iAo23kAXusaXWCQ&prev=/images%3Fq%3Dpentium%2BIII%2Bkatmai%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


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 diharapkan kemudian. Kecepatan RAM 200MHz merupakan dua kali lebih cepat daripada semua CPU Intel yang ada. Kecepatan yang tinggi ini akan memerlukan RAM cepat yang baru untuk memperoleh keuntungan penuh dari akibat ini.

Bus backside yang bebas, yang menghubungkan cache L2. Disini kecepatan clock dapat menjadi ¼, 1/3, 2/3 atau sama dengan frekuensi CPU internal. Hal itu merupakan sistem yang sama seperti yang 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 dapat dijalankan secara sererntak. Uji coba pertama menunjukkan pengkodean 2.8 perintah CISC tiap putaran clock. Hal ini kira-kira 30% lebih baik dari Pentium 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 satu GFLOP pada 500 floating point. Dua GFLOP dengan perintah MMX dan 3DNow! Hal itu sedikitnya sama dengan unjuk kerja Pentium III dengan memanfaatkan secara penuh Katmai. Mesin 3DNow! bahkan sudah diperbaiki dibandingkan pada K6-3.

Gambar 6.25 AMD Athlon K7


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.cpu-world.com/CPUs/K7/L_AMD-A1100AMS3B.jpg&imgrefurl=http://docs.indymedia.org/view/Sysadmin/KosmosInfo&usg=__CdUc_MHb13u3bKJ2ntQ7w6PEE50=&h=506&w=624&sz=37&hl=id&start=1&sig2=2fA_i08FB5lOLYchVCXuCA&tbnid=pw-2eNcslv5RpM:&tbnh=110&tbnw=136&ei=w-MvSYj1G8GrkAXgv4TeCQ&prev=/images%3Fq%3Damd%2Bk7-athlon%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


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

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

Teknologi MMX dari Intel didesain untuk meningkatkan performa multimedia dan aplikasi komunikasi. Sebelum adanya MMX, beberapa processor secara terpisah digunakan untuk mengimplementasikan komunikasi dan suara dalam system komputer. Dengan desain MMX, teknologi ini dapat ditambahkan ke dalam desain dari processor. Hal ini berarti himpunan instruksi yang dimiliki oleh processor dioptimalkan untuk menangani bidang multimedia dan program komunikasi. MMX menambahkan 57 instruksi baru dalam himpunan instruksi dasar dari processor.

Instruksi- instruksi ini dioptimalkan untuk dapat melakukan eksekusi dengan cepat. Tipe data baru dan 64 bit registers juga ditambahkan untuk mendukung 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)

Kecep

ata

n

Tanggal Uku

ran

C

ach

e

Kecep

ata

n

Fro

nt-

Sid

e

Instr

uc

tion

S

et

Design Rules

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



Kecep

ata

n

Tanggal Uku

ran

C

ach

e

Kecep

ata

n

Fro

nt-

Sid

e

Instr

uc

tion

S

et

Design Rules



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 dan FSB pada saat ini, walaupun pada perkembangannya menjadi Gigahertz karena kecepatan CPU semakin tinggi.

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 Processor



Processor 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. Diaman terdapat 70 instruksi baru yang memungkinkan penggambaran image tingkat lanjut, grafik 3D, audio dan video, dan pengenalan percakapan. Fitur barunya adalah processor serial number, yaitu suatu nomer elektronik yang ditambahkan ke setiap Processor Pentium III, yang dapat digunakan oleh departement IT untuk manajemen informasi/asset.Processor ini memiliki fitur : kecepatan berkisar 450MHz, 500MHz, 550MHz dan

600MHz (di tahun 1999) 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)

Kece

pa-

tan

(MH

z)

Tanggal

Uku

ran

C

ach

eK

ece

pa-

tan

Fro

nt

-Sid

e

Instr

uc-

tion

Design Rules

450 February 26, 1999

512KB

100MHz

SSE 0.25 micron

500 February 26, 1999

512KB

100MHz

SSE 0.25 micron



Kece

pa-

tan

(MH

z)Tanggal

Uku

ran

C

ach

eK

ece

pa-

tan

Fro

nt

-Sid

e

Instr

uc-

tion

Design Rules

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

850 March 20, 2000 256K 100MH SSE 0.18



Kece

pa-

tan

(MH

z)Tanggal

Uku

ran

C

ach

eK

ece

pa-

tan

Fro

nt

-Sid

e

Instr

uc-

tion

Design Rules

B z 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 dan server/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 duo



Processor 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 Core Microarchitecture, di mana arsitektur tersebut menggantikan arsitektur lama dari Intel yang disebut dengan NetBurst sejak tahun 2000 yang lalu. Penggunaan Core 2 ini juga menandai era processor Intel yang baru, di mana brand Intel Pentium yang sudah digunakan sejak tahun 1993 diganti menjadi Intel Core.

Pada desain kali ini Core 2 sangat berbeda dengan NetBurst. Pada NetBurst yang diaplikasikan dalam Pentium 4 dan Pentium D, Intel lebih mengedepankan clock speed yang sangat tinggi. Sedangkan pada arsitektur Core 2 yang baru tersebut, Intel lebih menekankan peningkatan dari fitur-fitur dari CPU tersebut, seperti cache size dan jumlah dari core yang ada dalam processor Core 2. Pihak Intel mengklaim, konsumsi daya dari arsitektur yang baru tersebut hanya memerlukan sangat sedikit daya jika dibandingkan dengan jajaran 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, Enhanced SpeedStep Technology, dan Intel Active Management Technology (iAMT2).Berikut adalah beberapa codenamed dari core processor yang terdapat pada produk processor Intel Core 2, tentunya codenamed tersebut mempunyai perbedaan antara satu dengan yang lainnya.

Gambar 6.30 Core 2 DuoCONROECore processor dari Intel Core 2 Duo yang pertama diberi kode nama Conroe. Processor ini dibangun dengan


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.tech2.com/media/images/img_1614_intel-core2-duo.jpg&imgrefurl=http://atlantisgamers.com/15/gaming-cpu/the-roaring-horses/&usg=__kY7yWGOxG0_1eOsGIClkyefcmiE=&h=768&w=1024&sz=224&hl=id&start=1&sig2=_bx59IzH2txdNpBb1xhFsg&tbnid=Gr91GQY7kAz4kM:&tbnh=113&tbnw=150&ei=LOQvSfD4JsWzkAWN8_HhCQ&prev=/images%3Fq%3Dintel%2Bcore%2B2%2Bduo%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


menggunakan teknologi 65 nm dan ditujukan untuk penggunaan desktop menggantikan jajaran Pentium 4 dan Pentium D. Bahkan pihak Intel mengklaim bahwa Conroe mempunyai performa 40% lebih baik dibandingkan dengan Pentium D yang tentunya sudah menggunakan dual core juga. Core 2 Duo hanya membutuhkan daya yang lebih kecil 40% dibandingkan dengan Pentium D untuk menghasilkan performa 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 tipe E6300 dengan clock speed sebesar1.86 GHz, tipe E6400 dengan clock speed sebesar 2.13 GHz, tipe E6600 dengan clock speed sebesar 2.4 GHz, dan tipe E6700 dengan clock speed sebesar 2.67 GHz. Untuk processor dengan tipe E6300 dan E6400 mempunyai Shared L2 Cache sebesar 2 MB, sedangkan tipe yang lainnya mempunyai L2 cache sebesar 4 MB. Jajaran dari processor ini memiliki FSB (Front Side BUS) sebesar 1066 MT/s (Megatransfer) dan daya yang dibutuhkan hanya sebesar 65 Watt TDP (Thermal Design Power).

Berdasarkan pengetesan yang ada dalam beberapa situs yang kami temukan, sampai dengan tulisan ini diturunkan processor dari keluarga Core 2 tersebut mampu menandingi musuh besarnya, yaitu AMD. Dan pada saat di-overclocking sampai sebesar 4 GHz sekalipun, processor dengan tipe E6600 dan E6700 masih mampu berkerja secara stabil walaupun multipliers yang dimiliki sangat terbatas. Hasil tersebut mematahkan anggapan dari komunitas overclocker yang menganggap bahwa processor buatan Intel tidak untuk di-overclocking. Faktanya dari beberapa processor yang dites oleh beberapa situs tersebut, Intel Core 2 Duo malah mampu mengungguli AMD yang sudah sekian lama menjadi “raja” dari jajaran processor yang digunakan untuk desktop terutama fitur 3D Now!-nya.



Gambar 6.31 ConroeCONROE XE

Core processor berikutnya adalah Conroe XE yang saat ini banyak menjadi bahan perbincangan. Conroe XE sendiri adalah core processor dari Intel Core 2 Extreme yang diluncurkan bersamaan dengan Intel Core 2 Duo pada 27 Juli 2006. Conroe XE mempunyai tenaga lebih dibandingkan dengan Conroe. Tipe pertama dan satusatunya yang dikeluarkan oleh Intel untuk jajaran processor Core 2 Extreme adalah X6800 dan sudah beredar di pasaran saat ini meskipun jumlahnya sangat terbatas.

Processor Intel Core 2 yang sudah memakai Intel Core 2 Extreme dengan core Conroe XE ini akan menggantikan posisi dari Processor Pentium 4 EE (Extreme Edition) dan Dual Core Extreme Edition. Core 2 Extreme mempunyai clock speed sebesar 2.93 GHz dan FSB sebesar 1066 MT/s. Keluarga dari Conroe XE memerlukan TDP hanya sebesar 75 sampai 80 Watt. Dalam keadaan full load temperature processor dari X6800 yang dihasilkan tidak akan melebihi 450C. Lain lagi jika fungsi SpeedStep-nya berada dalam keadaan aktif. Jika aktif, maka temperatur processor saat keadaan idle yang dihasilkan oleh X6800 hanya berkisar sekitar 250C. Cukup mengesankan, mengingat pada generasi sebelumnya processor Intel Pentium 4 Extreme Edition menghasilkan panas yang bisa dikatakan sangat tinggi.

Hampir sama seperti Core 2 Duo, Core 2 Extreme memiliki shared L2 cache sebesar 4 MB hanya saja perbedaan yang paling terlihat dari kedua Conroe tersebut adalah kecepatan dari masing-masing clock speednya saja. Sebenarnya untuk sebuah processor sekelas “Extreme Edition”, perbedaan seharusnya bisa lebih banyak lagi, bukan hanya didasarkan pada besar kecilnya clock speed-nya saja.


http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://anti-furry.org/file/conroe1_f.jpg&imgrefurl=http://anti-furry.org/file/&usg=__HeYj6mYZGL8Ag8FqCRW_jENKdPY=&h=393&w=500&sz=41&hl=id&start=4&sig2=e_bHcQjSMzaHR4vCIEDVGw&tbnid=nXxg8Det-YAyoM:&tbnh=102&tbnw=130&ei=QeQvSeTTI9GwkAXzns3lCQ&prev=/images%3Fq%3Dconroe%26gbv%3D2%26hl%3Did%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:en-US:official%26sa%3DG


Selain perbedaan clock speed tersebut, Core 2 Extreme mempunyai fitur untuk merubah multipliers sampai 11x (step) untuk mendapatkan hasil overclocking yang maksimal. Fitur-fitur unik lain yang disertakan juga pada Core 2 Extreme Edition kali ini adalah FSB yang lebih besar, L2 cache lebih besar, dan adanya L3 cache.

Intel Core 2 Extreme Edition dengan tipe X6800 mempunyai kinerja 36% lebih tinggi dibandingkan dengan AMD Athlon 64 FX-62. Core 2 Extreme Edition X6800 mampu dioverclock sampai 3.4 GHz hanya dengan menggunakan sebuah heatsink standar saja, kemampuan yang cukup luar biasa kami rasa karena dengan begitu Anda tidak membutuhkan dana tambahan untuk sebuah heatsink.

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

MEROMMerom adalah core processor Intel Core 2 versi mobile

pertama yang diluncurkan secara bersamaan dengan Conroe, Conroe XE, dan Allendale. Pada dasarnya, Merom mempunyai spesifikasi dan fitur yang sama dengan Conroe namun Merom mempunyai kelebihan, yaitu ia hanya membutuhkan daya yang sedikit. Pihak Intel sendiri mengklaim bahwa Merom mampu mendongkrak kinerja dari notebook sebesar 20%, namun dengan menggunakan resource daya yang sama dengan processor core duo yang memakai core processor Yonah. Selain itu, Merom adalah processor mobile Intel pertama yang telah mengintegrasikan teknologi EM64T 64-bit di dalamnya. Merom sendiri mempunyai FSB sebesar 667 MT/s sama persis dengan jajaran processor sebelumnya yaitu Intel Core Duo.Processor Core 2 yang menggunakan core processor Merom diberi label dengan “T5×00” dan “T7×00”. Keduanya mempunyai besar shared L2 cache yang 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 speed sebesar 1.66 GHz, T5600 dengan clock speed sebesar 1.83 GHz, T7200 dengan closk speed sebesar 2.00 GHz, T7400 dengan clock speed sebesar 2.16 GHz, dan T7600 dengan clock speed sebesar 2.33 GHz.

Sesuai dengan jenisnya, processor ini didesain oleh intel untuk diaplikasikan ke dalam notebook, karena kelebihannya yang hanya membutuhkan sedikit resource daya dari sebuah baterai notebook untuk bisa bekerja secara maksimal. Sehingga dengan begitu, tidak saja baterai notebook Anda yang akan tahan lebih lama, namun tentu kinerja yang akan Anda dapatkan akan lebih maksimal dibandingkan dengan processor core duo dengan 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 yang dikenal sebagai chip yang terbaik. Selanjutnya mereka terfokus untuk membuat chip untuk komputer personal. Perubahan ini terjadi pada tahun 1981 sampai dengan tahun 1987. Contoh prosesor pertama untuk komputer personal pada tahun ini adalah Intel 8086, yang dipergunakan oleh IBM. Dan selanjutnya berkembang hingga keluarga prosesor Intel 386 (1988), 486 (1989).

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



Tabel 6.32 Tabel release Intel Pentium 4 (2000)K

ecep

a-t

an

(MH

z)

Tanggal Uku

ran

C

ach

e

Kecep

a-t

an

Fro

nt-

Sid

e

Bu

sIn

str

uc-t

ion

S

et

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



Kecep

a-t

an

(MH

z)

Tanggal Uku

ran

C

ach

e

Kecep

a-t

an

Fro

nt-

Sid

e

Bu

sIn

str

uc-t

ion

S

et

Design Rules

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 jenis prosesor 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 230 juta transistor. Seri yang terkenal dari jenis ini adalah Pentium D Presler yang memiliki varian dari kecepatan 2,8 sampai 3,6 Gigahertz.

b. Intel Pentium Dual Core, diperkenalkan pada tanggal 21 Januari 2006. Prosesor ini memiliki dua buah inti di dalam satu prosesor dan 167 juta transistor. Seri yang terkenal dari jenis ini adalah Intel Pentium Allendale E2220 dengan kecepatan 2,40 Gigahertz.

c. Intel Pentium Core 2, diperkenalkan pada tanggal 27 Juli 2006. Prosesor ini memiliki dua buah inti di dalam satu prosesor dan 291 juta transistor. Seri yang terkenal dari jenis ini adalah Intel Pentium Wolfdale Core 2 Duo E8600 dengan kecepatan 3,33 Gigahertz.

d. Intel Pentium Core 2 Quad, diperkenalkan pada tanggal 13 Desember 2006. Prosesor ini memiliki dua buah dual inti dari prosesor Intel Pentium Wolfdale di dalam satu prosesor dan 820 juta transistor. Seri yang terkenal dari jenis ini adalah Intel Pentium Yorkfield Core 2 Extreme QX9770 dengan kecepatan 3,2 GHz.

6.2 CPU Saat Ini Saat ini perkembangan CPU terfokus pada perpidahan

ke platform 64-bit dan teknologi multi core. Sebagai contohnya, pada tanggal 13 November 2006 Intel mulai



memasarkan sebuah prosesor multi core dengan empat buah prosessor di dalam satu prosesor yang di kenal dengan nama Intel Core 2 Quad, prosesor ini memungkinkan untuk melakukan pemrosesan aplikasi lebih cepat karena mengandalkan 4 core mikroprosesor di dalam satu prosesor yang biasanya hanya terdapat satu core di dalam satu prosesor. Hal ini memungkinkan untuk melakukan multi-tasking dan multi-processing yang jauh lebih cepat.

Satu-satunya saingan kuat intel dalam produksi prosesor adalah AMD (Advance Micro Devices). Dimulai dengan seri AMD K5, dan dilanjutkan dengan K6, K7, dan selanjutnya. Untuk mengimbangi perkembangan Intel, AMD-pun melakukan pengembangan untuk teknologi multi core. Akan tetapi di dalam proses tersebut AMD sempat mengalami kegagalan karena 1 dari 4 core prosesor gagal berjalan, akan tetapi AMD tetap memasarkannya dengan nama produk AMD phenom X3. Pada akhirnya AMD berhasil di dalam pengembangan quad core-nya tersebut dan mulai memasarkannya dengan nama AMD Phenom yang direlease ke pasar 1 tahun lebih dari Intel yaitu pada akhir tahun 2007.



Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat dari tabel perbandingan di bawah ini.

Tabel 6.33 Tabel perbandingan produksi AMD dan IntelNama Prosesor

AMD Phenom 9600

Intel Core 2 Quad Q6600

Form factor AM2+ (940-pin) LGA775Proses Manufaktur

65nm* 65nm*

Die size 285mm² 286mm² (2 x 143mm)

Transistors 450 juta 582 jutaCore Fisik 4 4Instruksi/Clock

3 4

Pipelinestages

12 14

Kecepatan Clock

2,3 Ghz 2,4 Ghz

FSB/HT clock 200Mhz 266MhzMemory support

DDR2, 1066MHz, DC, ganged, un-ganged

DDR2/3, 800MHz/1066MHz, DC

Total cache L1

128 Kb data + 128Kb code

128Kb data + 128Kb code

Total cache L2

2 Mb (512Kb per core)

8 Mb

Cache L3 2 Mb n/aISA x86, x86-64, SSE-

SSE4ax86, x86-64, SSE-SSSE3

TDP 95W 95WVoltase Operasi

1.1-1.25V 1.2-1.3625V

Harga +/- 150 s.d 230 USD

+/- 200 s.d. 250 USD

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



Tabel 6.34 procesor berdasarkan vendorAMD

Processor

Year

Bus width

Description

29000 1988

32 32-bit embedded RISC microprocessor

29030 199?

32 32-bit embedded RISC microprocessor

29040 199?

32 32-bit high-performance embedded RISC microprocessor

K5 1996

32 Pentium-class processor

K6 1997

32 Pentium/Pentium II-class processor

K6-2 1998

32 Pentium II-class processor, enhanced version of K6

K6-III 1999

32 Pentium II-class processor, enhanced version of K6-2

K7 1999

32 Pentium III/IV class processor

K8 2003

64 Eighth generation of x86 processors

K10 2007

64 Ninth generation of x86 processors

ARM

Processor

Year

Bus width

Description

SA-110 19??

32 Low-power embedded StrongARM microprocessor

Cyrix

Processor

Year

Bus width

Description

5x86 199?

32 80486/Pentium class processor



6x86 199?

32 Pentium/Pentium II class processor

GX1 199?

32 Highly integrated Pentium/Pentium II class processor

GXm 199?

32 Highly integrated Pentium/Pentium II class processor

MII 199?

32 Pentium II class processor

MXi 32 Enhanced version of MediaGX processor (never released)

Digital Equipment Corporation

Processor

Year

Bus width

Description

21064 199?

64 21064 and 21064A RISC processors

IDT

Processor

Year

Bus width

Description

Winchip C6

199?

32 Pentium class processor

Winchip 2

199?

32 Pentium II class processor

Intel

Processor Year

Bus width

Description

4004 1971

4 First microprocessor.

4040 1972

4 Enhanced version of the Intel 4004 processor.

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.

80186198

2 16Next generation of 80x86 processors. Used mostly as embedded processor.

80188198

2 8/16Next generation of 80x86 processors. Used mostly as embedded processor.

80286 1982

16

Second generation of 80x86 processors:new instructions, protected mode, support for 16MB of memory.

80376 1989

32 Embedded 32-bit microprocessor based on Intel 80386.

80386198

5 32Third generation of 80x86 processors: 32 bit architecture, new processor modes.

80486198

9 32Fourth generation of 80x86 processors: integrated FPU, internal clock multiplier.

80486 overdrive

19??

32 Overdrive/Upgrade processors for Intel 80486 family.

Pentium 1993

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

Pentium II 1997

32 Sixth generation of x86 processors.

Celeron199

8 32Low-cost version of Pentium II, Pentium III and Pentium 4 processors.

Timna 32Low-cost microprocessor with integrated peripherals (never released)

Pentium III 1999

32 Enhanced and faster version of Pentium II.



Pentium 4 2000

32, 64

New generation of Pentium processors.

Pentium M200

3 32Pentium microprocessor specifically designed for mobile applications

Celeron D 2004

32, 64

Low-cost version Pentium 4 desktop processors.

Celeron M200

4 32Low-cost microprocessor specifically designed for mobile applications

Pentium D 2005

64 Dual-core CPUs based on Pentium 4 architecture.

Pentium Extreme Edition

2005 64

Dual-core CPUs based on Pentium 4 architecture.

Xeon 200?

32, 64

High-performance version of Pentium 4 CPU.

80860 1989

32 Embedded 32-bit microprocessor with integrated 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.

Intersil

Processor

Year

Bus width

Description

6100 19??

12 CMOS microprocessor

MIPS Technologies

Processor

Year

Bus width

Description

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 microprocessor

R10000 199?

64 Super-scalar 64-bit RISC microprocessor

MOS Technology

Processor

Year

Bus width

Description

650x 1975

8 Very popular version of 8 bit processor.

Motorola

Processor

Year

Bus width

Description

6800 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 of processors.

68008 19??

8/32 First generation of Motorola 680x0 series of processors.

68010 1982

16/32 Second generation of Motorola 680x0 series of processors.

68012 198?

16/32 Second generation of Motorola 680x0 series of processors.

68020 1984

32 Third generation of Motorola 680x0 series of processors.

68030 1987

32 Fourth generation of Motorola 680x0 series of processors.

68040 1991

32 Fifth generation of Motorola 680x0 series of processors.

68060 1994

32 Sixth generation of Motorola 680x0 series of processors.

PowerPC 603

199?

32 RISC microprocessor

National Semiconductor

Processor

Year

Bus width

Description

32016 19??

16/32 32-bit microprocessor with 16-bit data bus

NSC800 198?

8 Z80 compatible microprocessor

SC/MP II

19??

8 8-bit microprocessor

NEC

Processor

Year

Bus width

Description

V20 1984

8/16 8088-compatible processor with 8080 emulation mode.

V30 198 16 8086-compatible processor with 8080



4 emulation mode.

V40198

? 8/168088-compatible processor with integrated peripherals and 8080 emulation mode.

V50198

? 168086-compatible processor with integrated peripherals and 8080 emulation mode.

NexGen

Processor

Year

Bus width

Description

Nx586 19??

32 Pentium class processor.

RCA

Processor

Year

Bus width

Description

1802 197?

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

Rise Technology

Processor

Year

Bus width

Description

MP6 19??

32 Pentium class processor.

Signetics

Processor

Year

Bus width

Description

2650 197?

8 8-bit processor

8X300 197?

8 8-bit RISC-like microprocessor

Sun Microsystems

Processor

Year Bus width

Description

UltraSparc II

1996?

64 Second generation of UltraSparc processors



UltraSparc IIi

199?

64 Second generation of UltraSparc processors

UltraSparc III

199?

64 Third generation of UltraSparc processors

Texas Instruments

Processor

Year Bus width

Description

TMS9900

1976?


TMS9980

197?

16 16-bit microprocessor with 8-bit data bus

TMS99105

1981

16 Enhanced version of TMS9995 16-bit microprocessor

TMS99110

1981

16 Enhanced version of TMS9995 16-bit microprocessor

Transmeta

Processor

Year

Bus width

Description

TM5600 19??

32 Low power microprocessor.

TM5800 2001

32 Low power microprocessor.

USSR

Processor

Year

Bus width

Description

1801 198?

16 DEC (PDP-11) compatible microprocessor

VIA

Processor

Year

Bus width

Description

Cyrix III (C3)

2000

32 Pentium/Pentium II class processor

Eden ESP

19??

32 Embedded ultra low-power x86-compatible microprocessor



C7-M 2005

32 Low-power mobile microprocessor

C7-D 2006

32 Low-power desktop microprocessor

Western Design Center

Processor

Year

Bus width

Description

65816 19??

16 16-bit microprocessor with 6502 emulation mode

Western Electric

Processor

Year Bus width

Description

WE 32100

1985?


WE 32200

198?


Zilog

Processor

Year Bus width

Description

Z80 1976

8 Improved version of Intel 8080 processor: new instructions.

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 perusahaan kalkulator Jepang yaitu Busicom membuat permintaan kepada Intel untuk membuat rangkaian kalkulator.



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

3. Mikroprosesor multi guna pertama adalah chip 4004 yang dipasarkan 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 proses manufaktur CPU.

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

7 Teknologi Memori

Overview

Memori merupakan media penampung sementara program dan data yang sedang dijalankan oleh komputer. Memori yang demikian sering disebut sebagai memori utama.



Namun sesungguhnya, segala media yang bersifat mampu menampung data, baik sementara maupun permanen dapat dikategorikan sebagai memori. Melalui bab ini akan dibahas mengenai teknologi memori, jenis-jenis memori beserta karakterisitiknya, hirarki memori, dan virtual memory pada komputer.

Tujuan

1. Mahasiswa mampu mengenal memori dan fungsinya dalam sistem komputer secara keseluruhan.

2. Mahasiswa mampu mengenal karakteristik dan cara kerja memori fisik.

3. Mahasiswa mengetahui fungsi dan cara kerja virtual memory.

7.1 Teknologi MemoriSecara sederhana memori diartikan sebagai sebuah

tempat penyimpanan, Di dalam sistem komputer memori

adalah menyimpanan sementara informasi.Sebelum melakukan proses terhadap instruksi yang

masuk, CPU akan menyimpan instruksi yang akan diproses tersbut di dalam sebuah tempat penyimpanan kecil yang bernama register, akan tetapi hal ini akan menimbulkan masalah apabila data yang akan diproses besar jumlahnya. Untuk mengatasi kesulitan dalam penyimpanan instruksi di register CPU yang berukuran kecil, maka CPU harus dilengkapi dengan alat penyimpan yang berkapasitas lebih besar yaitu memori utama. Unit ini dapat diilustrasikan sebagai sebuah lemari yang memiliki kotak-kotak penyimpanan yang masing-masing dapat menyimpan sepenggal informasi baik berupa data maupun instruksi.



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, 256 Mb, 512 Mb, atau bahkan ada yang sampai 2Gb. Pada umumnya 1 byte memori terdiri dari 8 – 32 bit (binary digit), atau banyaknya digit biner (0 atau 1) 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-data dan program yang masuk melalui alat input akan disimpan terlebih dahulu di memori utama, khususnya RAM, yang dapat diakses secara random (dapat diisi/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, secara periodik RAM ini melakukan refresh isinya sehingga menyebabkan penalti terhadap kecepatannya.



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 yang cepat..

Kekurangan:Harganya mahal dan mengkonsumsi tenaga listrik yang lebih besar.

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

Memori ini adalah tempat penyimpanan informasi yang sifatnya segera dibutuhkan. Memori ini berfungsi sebagai buffer antara CPU dan media penyimpanan disk.

Memori Cache.Mempergunakan SRAM. Memori ini dikenal juga sebagai buffer antara CPU 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 akan dipindahkan ke program storage, dan bila berbentuk data yang akan diolah atau data hasil pengolahan maka akan dipindahkan ke working storage. Hasil dari pengolahan juga ditampung terlebih dahulu di



working storage dan bila akan ditampilkan ke alat output maka hasil tersebut dipindahkan ke output storage.

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 dapat dibaca sehingga pemrogram tidak bisa mengisi sesuatu ke dalam ROM.

ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya berupa sistem operasi yang terdiri 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, dan bootstrap program. Program bootstrap diperlukan pada saat pertama kali sistem komputer diaktifkan. Proses pengaktifan komputer pertama kali ini disebut dengan booting, yang dapat berupa cold booting atau warm booting.

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

Instruksi-instruksi yang tersimpan di ROM disebut dengan microinstruction atau firmware karena hardware dan software dijadikan satu oleh pabrik pembuatnya. Isi dari ROM ini tidak boleh hilang atau rusak karena bila terjadi demikian, maka sistem komputer tidak akan bisa berfungsi. Oleh karena itu, untuk mencegahnya maka pabrik pembuatnya merancang ROM sedemikian rupa sehingga hanya bisa dibaca, tidak dapat diubah-ubah isinya oleh orang lain. Selain itu, ROM bersifat non volatile agar data yang di simpan didalamnya tidak hilang bila listrik komputer dimatikan.



Pada kasus yang lain memungkinkan untuk merubah isi ROM, yaitu dengan cara memprogram kembali instruksi-instruksi yang ada di dalamnya. ROM jenis ini berbentuk chip yang ditempatkan pada rumahnya yang mempunyai 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.

7.1.3 Metode akses memori

Ada dua jenis metode akses memori, yaitu: Asynchronous, pada metode akses ini CPU diharuskan

melakukan tindakan sesuai dengan penjadwalan yang telah ditentukan. CPU tidak diperbolehkan untuk melakukan transfer informasi lainnya diluar penjadwalan yang telah ditentukan. Jenis-jenis memori yang mengunakan metode Asynchronous: Extended Data Out (EDO) DRAM, Burst Extended Data Out (BEDO) DRAM.

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

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

Extended Data Out Random Access Memory



Dikenal dengan sebutan EDO RAM, adalah variasi dari memori modern pertama yang memiliki kemampuan untuk secara terus menerus mengakses suatu bit pada page yang sama di memori. Biasanya memori sebelum ini menghentikan terlebih dahulu satu operasi untuk menjalankan operasi yang lain dan proses tersebut membutuhkan waktu untuk melakukan pengisian ulang sebelum melakukan operasi yang lain. EDO RAM mengubahnya dengan tetap mempertahankan data sampai ada sinyal yang berbeda. EDO RAM juga merubah timing yang diperbolehkan untuk CAS signal (Column Address Strobe signal), data akan valid pada saat line CAS dimatikan. Hasilnya tidak lagi harus menunggu untuk melakukan akses selanjutnya (read/write). Dengan cara ini hanya perlu menunggu waktu kira-kira 10 nano detik untuk melakukan akses selanjutnya.

Gambar 7.1 EDO RAM'

Untuk memperoleh kecepatan dari EDO RAM, Perusahaan Micron Technology menambahkan untaian ke dalam chip untuk meniru burst mode yang digunakan oleh Intel microporosesor pada saat pembuatan seri 486, mode ini memungkinkan peningkatan 10 hingga 40 persen kinerja dari kinerja prosesor normal. Chip tersebut dinamakan Burst EDO DRAM (BEDO), yang dapat 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 hal tersebut maka dibutuhkanlah sebuah memori yang dapat beroperasi sinkron terhadap



prosesor hostnya. Memori tersebut dinamakan synchronous DRAM.

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

SDR dikategorikan berdasarkan kecepatan dari bus sistem yang terkait, 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 kecepatan clock sebenarnya. Tiga rating kecepatan yang tersedia saat ini adalah DDR 200, DDR 266, dan DDR 333.Sebagai contoh, sebuah modul DDR pada 100MHz bus mentransfer data pada 200MHz, akan tetapi puncak bandwithnya atau banyaknya informasi yang dapat ditransfer dalam suatu waktu dan koneksi adalah 1.6GBps. Modul pada kecepatan ini menjadi PC1600. Jadi dapat dilihat bahwa kategori RAM ini di dasarkan pada puncak bandwith bukan pada kecepatan bus.



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 microprosesor 386. Chip tersebut dapat melakukan pencarian isi dari memori saat isi tersebut berpindah dari disk dan memori solid state 4K blok. Mikroprosesor mendaftarkan address terhadap data tersebut di dalam blok, dan address tersebut akan tetap ada dimanapun data tersebut disimpan.

Selama bertahun-tahun, pelaksanaan manajemen memori pada intinya adalah dengan menempatkan semua bagian proses yang akan dijalankan ke dalam memori sebelum proses dapat mulai dieksekusi. Dengan demikian semua bagian proses tersebut harus memiliki alokasi sendiri di dalam memori fisik. Pada kenyataannya tidak semua bagian dari program tersebut 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 menjadi masalah. Namun pada memori dengan kapasitas yang sangat terbatas, hal di atas akan menurunkan optimalisasi utilitas dari ruang memori fisik (memori utama).

Setiap program yang dijalankan harus berada di memori. Memori merupakan suatu tempat penyimpanan utama (primary storage) yang bersifat sementara. Ukuran memori yang terbatas dapat menimbulkan masalah



bagaimana menempatkan program yang berukuran yang lebih besar dari ukuran memori fisik (memori utama) dan masalah penerapan multiprogramming yang membutuhkan tempat yang lebih besar di memori.

Virtual memory adalah suatu teknik yang memisahkan antara memori logis dan memori fisiknya. Memori logis merupakan kumpulan keseluruhan halaman dari suatu program. Tanpa virtual memory, memori logis akan langsung dibawa ke memori fisik (memori utama). Disinilah virtual memory melakukan pemisahan dengan menaruh memori logis ke secondary storage (disk sekunder) dan hanya membawa halaman yang diperlukan ke memori utama (memori fisik). Teknik ini menempatkan keseluruhan program di disk sekunder dan membawa halaman-halaman yang diperlukan ke memori fisik sehingga memori utama hanya akan menyimpan sebagian alamat proses yang sering digunakan dan sebagian lainnya akan disimpan dalam disk sekunder dan dapat diambil sesuai dengan kebutuhan. Jadi jika proses yang sedang berjalan membutuhkan instruksi atau data yang terdapat pada suatu halaman tertentu maka halaman tersebut akan dicari di memori utama. Jika halaman 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 dibagi menjadi bagian-bagian yang sama dan diidentifikasikan dengan nomor virtual pages. Memori fisik dibagi menjadi page frames yang berukuran sama dan diidentifikasikan dengan nomor page frames. Bingkai (frame) menyimpan data dari halaman. Dengan kata lain virtual memory memetakan nomor virtual pages ke nomor page frames. Mapping (pemetaan) menyebabkan halaman virtual hanya dapat mempunyai satu lokasi alamat fisik.



Dalam sistem paging, jika sebuah ruang diperlukan untuk proses dan halaman yang bersangkutan tidak sedang digunakan, maka halaman dari proses akan mengalami paged out (disimpan ke dalam disk) atau swap out, memori akan kosong untuk halaman aktif yang lain. Halaman yang dipindah dari disk ke memori ketika diperlukan dinamakan paged in (dikembalikan ke memori) atau swap in. Ketika sebuah item dapat mengalami paging, maka item tersebut termasuk dalam item yang menempati ruang virtual, yang diakses dengan alamat virtual dan ruangan yang ada dialokasikan untuk informasi pemetaan.

Sistem operasi mengalokasikan alamat suatu item hanya ketika item tersebut mengalami paging in. Keuntungan yang diperoleh dari penyimpanan hanya 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 lebih banyak permintaan dari pengguna.

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

Prinsip dari virtual memory adalah bahwa “Kecepatan maksimum ekseskusi proses di virtual memory dapat sama, tetapi tidak akan pernah melampaui kecepatan eksekusi proses yang sama di sistem yang tidak menggunakan virtual memory”.



7.3 Hirarki MemoryHirarki memori adalah suatu acuan yang digunakan

oleh para perancang untuk menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk setiap bitnya.

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

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

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

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

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

Gambar 7.5 Hirarki memori

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



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

2. Cache mikroprosesor disusun berdasarkan kedekatannya dengan 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 semua cache, sekitar puluhan kilobyte saja. Kecepatannya paling cepat di antara semua cache.



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

o level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-2, yakni sekitar beberapa megabyte tapi agak lambat. Cache ini bersifat opsional. Umumnya digunakan pada prosesor-prosesor server dan workstation seperti Intel Xeon atau Intel Itanium. Beberapa prosesor desktop juga menawarkan cache level-3 (seperti halnya Intel Pentium Extreme Edition), meski ditebus dengan harga yang sangat tinggi.

3. Jika Memori utama: memiliki akses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori cache, dengan waktu akses hingga beberapa ratus siklus CPU, tapi ukurannya mencapai satuan gigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam, khususnya dalam kasus mesin-mesin Non-uniform memory access (NUMA).

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

5. Cakram magnetik : salah satu contoh dari cakram magnetis adalah Hard Disk. Kecepatan membacanya jauh lebih lambat dari memori utama

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



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 data bisa berjalan dengan lebih teratur dari level terendah sampai teratas.



Rangkuman

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

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

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

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

5. ROM yang dapat diprogram kembali adalah PROM (Programmable Read Only Memory), yang hanya dapat diprogram satu kali dan selanjutnya tidak dapat diubah kembali.

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

7. Extended Data Out Random Access Memory atau yang sering dikenal dengan sebutan EDO RAM, adalah variasi dari memori modern pertama yang memiliki kemampuan untuk secara terus menerus mengakses suatu bit pada page yang sama di memori.

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

9. Hirarki memori adalah suatu acuan yang digunakan oleh para perancang untuk menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk setiap bitnya.

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



8 Storage

Overview

Berbagai macam data baik yang akan maupun yang sudah diolah oleh komputer perlu disimpan dalam suatu media tertentu. Karena sifat penyimpanannya yang jangka panjang, maka diperlukan media yang dapat menyimpan data secara permanen (non volatile). Secara prinsip media penyimpan dapat dikategorikan sebagai memori. Karena sifatnya untuk penyimpanan jangka panjang dan umunya tidak digunakan secara langsung pada saat pengolahan data, maka memori media penyimpan ini disebut juga sebagai memori sekunder. Seiring dengan perkembangan kebutuhan media penyimpan dalam jumlah besar dan lalu lintas data yang kompleks, maka berkembang pula teknologi media penyimpan data ini. Melalui bab ini akan dibahas teknologi media penyimpan atau yang dikenal dengan istilah storage. Istilah storage akan digunakan sebagai pengganti istilah media penyimpan karena lebih umum digunakan.

Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui fungsi storage dalam sistem

146 Storage PAGE 10


komputer secara keseluruhan.2. Mahasiswa mengetahui sifat dan cara kerja storage.

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 media penyimpanan atau storage.

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

Bentuk penulisan disk drive modern adalah array satu dimensi yang besar dari blok logika. Blok logika merupakan satuan unit terkecil dari transfer. Ukuran blok logika umumnya sebesar 512 bytes walaupun disk dapat diformat ke level rendah (low level formatted) sehingga ukuran blok logika dapat ditentukan, misalnya 1024 bytes. Array satu dimensi dari blok logika tersebut dipetakan ke sektor dalam disk secara sekuensial. Sektor 0 adalah sektor pertama dari track pertama pada silinder paling luar (outermost cylinder). Proses pemetaan dilakukan secara berurut dari sektor 0, lalu ke seluruh track dari silinder tersebut, lalu ke seluruh silinder mulai dari silinder yang 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. Digunakan pada Hard Disk. Di dalam CAV, saat head dari suatu storage device bergerak ke bagian track yang lebih dalam, kecepatan rotasi akan tetap dipertahankan.

147 Storage PAGE 10


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 Umumnya digunakan pada sistem

terdahulu yaitu disk magnetik Kurang cocok untuk disk kapasitas besar

pivot arm headc. Kapasitas CAV:

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

1. T = banyak track2. S = banyak sektor= banyak blok tiap

track3. b = jumlah bytes tiap block 4. B = Total kapasitas data pada disk

148 Storage PAGE 10


d. Waktu akses CAV 3 langkah operasional :

ts = Seek Time = waktu memindahkan head pada track yang

tepattl = Latency Time = waktu delay untuk

menunggu block yang diinginkan dibawah headtt = Transfer Time =waktu yang dibutuhkan

untuk membaca block

tb = total block access time: tb = ts + tl

+ tt

2. Constant Linear VelocityCLV (Constant Linear Velocity): kepadatan bit tiap track sama, semakin jauh sebuah track dari tengah disk, maka semakin besar jaraknya, dan juga semakin banyak yang dimilikinya. Digunakan pada CD-ROM dan DVD-ROM. Di dalam CLV, saat head dari suatu storage device bergerak ke bagian track yang lebih dalam, kecepatan rotasi akan bertambah

a. karakteristik Lintasan (track) tidak konsentris. Lintasan berupa spiral). Kepadatan tiap track tetap

b. implikasi Penggunaan disk efisien

149 Storage PAGE 10


Selanjutnya kita lihat beberapa perkembangan teknologi media penyimpanan yang akan dijelaskan di dalam uraian-uraian berikut ini.

Host-Attached Storage (HAS) adalah pengaksesan storage melalui port I/O. Port-port ini menggunakan beberapa teknologi. PC biasanya menggunakan sebuah arsitektur bus I/O yang bernama IDE (Integrated Drive Electronic) atau ATA (AT Attachement). Arsitektur ini mendukung maksimal 2 drive per I/O bus. Arsitektur yang lebih baru yang menggunakan simplified cabling adalah SATA (Serial AT Attachement). High-end workstation dan server biasanya menggunakan arsitektur I/O yang lebih rumit, seperti SCSI atau FC (fiber channel).

SCSI singkatan dari Small Computer System Interface, adalah sebuah antarmuka bus berkinerja tinggi yang didefinisikan oleh panitia ANSI X3T9.2 (American National Standards Institute). Antarmuka ini digunakan untuk menangani perangkat input/output atau perangkat media penyimpanan. Perangkat yang umum menggunakan SCSI adalah hard disk, CD-ROM, scanner, atau printer.

150 Storage PAGE 10


Medium fisiknya biasanya adalah kabel ribbon yang memiliki jumlah konduktor yang banyak (biasanya 50 atau 68). SCSI mendukung maksimal 16 device dalam bus. Biasanya, device tersebut termasuk sebuah controller card dalam host (SCSI initiator, yang meminta operasi) dan sampai 15 storage device (SCSI target, yang menjalankan perintah).

Sebuah SCSI disk adalah sebuah SCSI target yang biasa, tapi protokolnya menyediakan kemampuan untuk menuliskan sampai 8 logical unit pada setiap SCSI target. Penggunaan logical unit addressing biasanya adalah perintah langsung pada komponen dari array RAID atau komponen dari removable media library.

FC atau fibre chanel adalah sebuah arsitektur seri berkecepatan tinggi yang dapat beroperasi pada serat atau pada kabel copper 4-konduktor. FC mempunyai dua varian. Pertama adalah sebuah switched fabric besar yang mempunyai 24-bit space alamat. Varian ini diharapkan dapat mendominasi di masa depan dan merupakan dasar dari SAN (storage-area network). Karena besarnya space alamat dan sifat switched dari komunikasi, banyak host dan device penyimpanan dapat di-attach pada fabric, memungkinkan fleksibilitas yang 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 pada HAS . Perintah I/O yang menginisiasikan transfer data ke HAS device adalah membaca dan menulis logical data block yang diarahkan ke unit penyimpanan teridentifikasi yang spesifik (seperti bus ID, SCSI ID, dan target logical unit).

NAS (Network-Attached Storage) device adalah sebuah sistem penyimpanan yang mempunyai tujuan khusus yaitu untuk diakses dari jauh melalui data network. Klien mengakses NAS melalui RPC (Remote Procedure Call) seperti NFS untuk UNIX atau CIFS untuk Windows. RPC dibawa melalui TCP atau UDP (User Datagram Protocol) dari IP network biasanya dalam Local-Area Network (LAN) yang sama dengan yang membawa semua lalu lintas data ke klien. Unit NAS biasanya diimplementasikan sebagai sebuah RAID array dengan software yang mengimplementasikan interface

151 Storage PAGE 10


Remote Procedure Call atau pemanggilan jarak jauh. NAS menyediakan jalan yang cocok untuk setiap protokol dalam sebuah LAN untuk saling berbagi pool penyimpanan dengan kemudahan yang sama seperti menamai dan menikmati akses seperti HAS protokol. Umumnya cenderung untuk lebih tidak efisien dan memiliki peforma yang lebih buruk dari penyimpanan direct-attached.

ISCSI adalah protokol NAS terbaru. Protokol ini menggunakan protokol IP network untuk membawa protokol SCSI. Host dapat memperlakukan penyimpanannya seperti direct-attached, tapi storage-nya sendiri dapat berada jauh dari host.

Storage-area Network (SAN) adalah network private (menggunakan protokol storage dari protokol network) yang menghubungkan server dan unit penyimpanan. Keunggulan SAN terletak pada fleksibilitasnya. Sejumlah host dan storage array dapat di-attach ke SAN yang sama, dan storage dapat dialokasikan secara dinamis pada host. Sebuah SAN switch mengizinkan atau melarang akses antara host dan storage. Sebagai contoh, apabila host kehabisan disk space, maka SAN dapat mengalokasikan storage lebih banyak pada host tersebut. SAN memungkinkan cluster server untuk berbagi storage yang sama dan memungkinkan storage array untuk memasukkan beberapa koneksi host langsung. SAN biasanya memiliki jumlah port yang lebih banyak, dan port yang lebih murah, dibandingkan storage array. FC adalah interkoneksi SAN yang paling umum.8.2 DISK

Setiap media penyimpanan memiliki suatu alat untuk membaca dan menulis 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/side dibagi menjadi lingkaran lingkaran konsentris yang disebut track. Kumpulan track yang sama dari seluruh head yang ada disebut cylinder. Suatu track dibagi lagi menjadi daerah-daerah lebih kecil yang disebut sector.

152 Storage PAGE 10


Beberapa contoh dari media penyimpanan eksternal adalah harddisk, CD-ROM, DVD. Hampir semua media penyimpanan yang banyak dipakai belakangan ini berbentuk piringan dan operasi data dilakukan dengan perputaran piringan tersebut. Dari perputaran ini, dikenal satuan rotasi yang disebut RPM (Rotation Per Minute). Semakin cepat putaran, maka waktu akses pun semakin cepat, namun semakin besar juga tekanan terhadap piringan sehingga makin besar panas yang dihasilkan. Untuk media berkapasitas besar dikenal beberapa item yang ukuran 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 2 ukuran yaitu 5.25” dan 3.5” yang masing-masing memiliki 2 tipe kapasitas Double Density (DD) dan High Density (HD). Floppy disk 5.25” kapasitasnya adalah 360 Kbytes (untuk DD) dan 1.2 Mbytes (untuk HD). Sedangkan floppy disk 3.5” kapasitasnya 720 Kbytes (untuk DD). Kapasitas yang dapat ditampung oleh floppy disk memang

153 Storage PAGE 10


cenderung kecil, apalagi jika dibandingkan dengan kebutuhan 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 adalah dengan menggunakan array satu dimensi logical block yang besar. Dengan menggunakan sistem pemetaan ini, secara teori setidaknya kita dapat mengkonversikan sebuah logical block number ke penulisan disk gaya lama yang berisi nomor silinder, nomor track di silinder, dan nomor sektor di dalam track.

Dalam prakteknya, sangatlah sulit untuk melakukan hal ini. Ada dua alasan, yang pertama adalah kebanyakan disk memiliki beberapa sektor yang tidak sempurna, tapi pemetaan menutupi dengan cara menggantikannya dengan sektor tambahan dari tempat lain di disk. Alasan kedua adalah jumlah sector tiap track berbeda pada beberapa disk.

Mari kita lihat lebih dekat pada alasan kedua. Dalam media yang menggunakan Constant Linear Velocity (CLV), jumlah bit tiap track adalah sama. Semakin jauh posisi track dari pusat disk, jaraknya semakin besar, sehingga semakin banyak sektor yang ada. Saat kita bergerak dari zona yang lebih luar ke zona yang lebih dalam, jumlah sektor tiap track menurun. Track di zona yang lebih luar biasanya memiliki sektor lebih banyak 40% dari track di zona yang lebih dalam. Drive meningkatkan kecepatan rotasinya saat head bergerak dari track terluar sampai track yang lebih dalam untuk mempertahankan kecepatan perpindahan data di bawah head. Metode ini digunakan pada drive CD-ROM dan DVD-ROM.

Alternatif dari metode ini, kecepatan rotasi disk bisa tetap, dan jumlah (kepadatan) bit menurun dari track yang lebih dalam ke track yang lebih luar untuk mempertahankan kecepatan data tetap konstan. Metode ini digunakan dalam hard disk dan dikenal sebagai Constant Angular Velocity (CAV). Keuntungan menggunakan metode CAV adalah sebuah data bisa langsung dipetakan sesuai pada track dan nomor silinder yang diminta. Tetapi metode ini juga memiliki

154 Storage PAGE 10


kelemahan, yaitu jumlah data yang bisa disimpan pada track terluar dan terdalam sama, padahal kita tahu bahwa panjang track bagian luar lebih panjang daripada track bagian dalam.

Jumlah sektor per track telah semakin berkembang sesuai dengan perkembangan teknologi disk, dan bagian terluar dari sebuah disk biasanya memiliki beberapa ratus sektor per track. Begitu pula jumlah silinder per disk semakin bertambah. Sebuah disk ukuran besar bisa memiliki puluhan ribu silinder.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 resistansi Pola magnet :Saat penulisan : arahnya berubah dari utara ke selatan,mekanismenya dengan melewatkan secara rotasi disk pada medan magnet yang ditimbulkan oleh kumparan

- sifatnya non volatile

Comp 212 Computer Org & Arch 52 Z. Li, 2008

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

155 Storage PAGE 10


Disc Material: Plastic/Glass Optical Head Initialize Mode: CAV, CLV, DBL, CAV-B, CLV-B Wavelength: 810 nm 2 nm LD Power: 150 – 1000 mW Spindle 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 berputar sehingga terjadi kristalisasi tumpukan zat As yang awalnya dalam kondisi tak berbentuk (amorphous) menjadi teraturc. Mekanisme pembuatan laser disc

d. Peralatan Pembuat Laser disc

156 Storage PAGE 10


e. TEHNOLOGI PEMBUATAN LASER DISC

f. Ukuran Pit dan Land ukuran pit dan land sesuai kecepatan putar disk saat perekaman.Umumnya sekitar 1.2 - 1.4 m/s.

157 Storage PAGE 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 byte menjadi 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)

158 Storage PAGE 10


001 00010001000100 001 00000000100010 000 10010010000010 000 01000100100010 0018.3 CD-ROM

Di awal tahun 1983 sistem penyimpanan data di optical disc mulai diperkenalkan dengan diluncurkannya Digital Audio Compact Disc. Sejak saat itu mulai berkembanglah teknologi penyimpanan pada optical disc. CD-ROM terbuat dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Informasi direkam secara digital sebagai lubang-lubang mikroskopis pada permukaan yang reflektif. Proses ini dilakukan degan menggunakan laser yang berintensitas tinggi. Permukaan yang berlubang ini kemudian dilapisi oleh lapisan bening.

Informasi dibaca dengan menggunakan laser berintensitas rendah yang menyinari lapisan bening tersebut sementara motor memutar disk. Intensitas laser tersebut berubah setelah mengenai lubang-lubang tersebut kemudian terefleksikan dan dideteksi oleh fotosensor yang kemudian dikonversi 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. Kapasitas penyimpanannya pun cukup besar, yaitu 650 Mbytes. Sehingga media ini biasanya digunakan untuk menyimpan data-data sekali tulis saja, seperti installer, file lagu (mp3), ataupun data statik lainnya. 8.4 DVD (Digital Versatile Disc)

DVD adalah generasi lanjutan dari teknologi penyimpanan dengan menggunakan media optical disc. DVD memiliki kapastias yang jauh lebih besar daripada CD-ROM biasa, yaitu mencapai 9 Gbytes. Teknologi DVD ini sekarang banyak dimanfaatkan secara luas oleh perusahaan musik dan film besar, sehingga menjadikannya sebagai produk elektronik yang paling diminati dalam kurun waktu 3 tahun sejak diperkenalkan pertama kali. Perkembangan teknologi DVD-ROM pun lebih cepat dibandingkan CD-ROM. 1x DVD-ROM memungkinkan rata-rata transfer data 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 dapat dilakukan.

159 Storage PAGE 10


DVD menyediakan format yang dapat ditulis satu kali ataupun lebih, yang disebut 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, tetapi memerlukan jenis disc yang berbeda untuk melakukan pembacaan.

Rangkuman

1. Bentuk penulisan disk drive modern adalah array satu dimensi yang besar dari blok logika.

2. CLV (Constant Linear Velocity): kepadatan bit tiap track sama, semakin jauh sebuah track dari tengah disk, maka semakin besar jaraknya, dan juga semakin banyak yang dimilikinya.

3. CAV (Constant Angular Velocity): kepadatan bit dari zona terdalam ke zona terluar semakin berkurang, kecepatan rotasi konstan, sehingga aliran data pun konstan.

4. Host-Attached Storage (HAS) adalah pengaksesan storage melalui port I/O.

5. SCSI singkatan dari Small Computer System Interface, adalah sebuah antarmuka bus berkinerja tinggi yang didefinisikan oleh panitia ANSI X3T9.2 (American National Standards Institute).

6. FC atau Fibre Chanel adalah sebuah arsitektur seri berkecepatan tinggi yang dapat beroperasi pada serat atau pada kabel copper 4-konduktor.

7. NAS (Network-Attached Storage) device adalah sebuah sistem penyimpanan yang mempunyai tujuan khusus yaitu untuk diakses dari jauh melalui data network.

160 Storage PAGE 10


8. ISCSI adalah protokol NAS terbaru, yang menggunakan protokol IP network 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.

161 Storage PAGE 10


9 Computer System Organization

Overview

Agar dapat mengoptimalkan kinerja suatu sistem komputer, perlu diketahui komponen-komponen apa saja yang dapat mempengaruhi kinerja komputer tersebut, cara kerjanya dan bagaimana suatu komponen berinteraksi dengan komponen lainnya. Pada bab ini akan menjelaskan pengorganisasian suatu sistem 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



9.1 PendahuluanOrganisasi komputer pada prinsipnya adalah bagaimana

seorang pengembang komputer mengkombinasikan dan menyusun komponen-komponen yang terdapat dalam suatu komputer. Komponen dasar yang terdapat dalam suatu komputer adalah processor (CPU), memory dan I/O device. Ketiga komponen dasar diatas dihubungkan dengan suatu jalur yang dinamakan 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 sirkuit elektronik yang dilalui oleh sinyal listrik. Dalam suatu desain komputer, bus dapat dibagi menjadi tiga, data bus, adderss bus dan control bus. Besar bus didefinisikan dalam satuan bit.

Data bus adalah jalur yang digunakan oleh komponen komputer untuk bertukar data. Lebar data bus menentukan jumlah maksimal data yang dapat dikirim dalam satu satuan waktu. Komputer modern dapat memiliki data bus sebesar 8 bit, 16 bit, 32 bit atau 64 bit. Walaupun masih terdapat perdebatan, data bus dihitung dari jumlah terbesar dari

Processor

Memory

I/O device

bus



register integer general purpose. Jadi jika sebuah prosesor memiliki lebar data bus 64 bit tetapi hanya memiliki register integer general purpose sebesar 32 bit, prosesor tersebut dikategorikan sebagai prosesor 32 bit.

Data bus digunakan untuk mengirim data dari CPU dari dan ke alamat memori atau I/O device tertentu. Untuk mengetahui alamat memori atau alamat I/O device tertentu, digunakan address bus. Karena bus bekerja secara elektronik dan diterjemahkan ke dalam bilangan biner, maka banyaknya alamat memory dan alamat I/O device sama dengan 2n, dimana n adalah lebar address bus.

Lebar Address Bus

Maksimal Alamat yang Dapat Diakses

20 bit 1,048,576 (~ 1 MB)32 bit 4,294,976,296 (~ 4 GB)

64 bit18,446,744,073,709,600,000 (~18,446,744 TB)

Tabel 11.1 Address Bus

Control bus mengatur kapan suatu perangkat aktif. Pengaturan ini dibutuhkan agar tidak terjadi tabrakan data pada data bus.

Bus pada komputer pada umumnya diatur oleh controller yang biasa disebut juga dengan chipset atau bridge. Komputer dengan satu processor atau satu core processor biasanya memiliki dua buah bridge, northbridge dan southbridge. Northbridge mengatur pertukaran data antara processor, graphic card (PCI Express atau AGP) dan memory (RAM) sedangkan northbridge mengatur pertukaran data antar I/O device. Bus yang bekerja antara CPU, graphic card dan RAM dinamakan frontside bus, sedangkan antara southbridge dan I/O device dinalakan Low Pin Count (LPC) bus. Bus yang menghubungkan northbridge dan southbridge dinamakan internal bus.

Intel menamakan northbridge Memory Controller Hub (MCH) dan southbridge I/O Controller Hub (ICH).



Gambar 11.2 Arsitektur Komputer

Dengan berkembangnya prosesor multi-core, arsitektur ini dirasakan tidak mampu menangani lalu lintas data yang semakin padat, karena hanya terdapat satu jalur bus yang digunakan oleh semua processor. Untuk mengatasi hal ini Intel menggunakan suatuarsitektur yang disebut Quick Path Interconnect (QPI) sedangkan AMD mengembangkan teknologi HyperTransport dalam menggantikan frontside bus.



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 apabila menggunakan 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



Gambar 11.5 Arsitektur QPI (atas) dan HyperTransport (bawah)

9.3 ProcessorProcessor atau CPU adalah komponen yang

menjalankan program (baris-baris perintah) yang tersimpan pada memory. Dalam menjalankan program, 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 yang berfungsi khusus:

o Program counter (PC) yang menunjukkan perintah selanjutnya yang akan dikerjakan oleh CPU

o Instruction register (IR) yang menunjukkan perintah yang sedang dikerjakan saat ini.



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 tersebut 7. 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 berarti processor yang bekerja dengan kecepatan 1 MHz (Mega Hertz). Satu hertz adalah jumlah gelombang lengkap yang dihasilkan dalam satu detik, yang berarti processor tersebut dapat menghasilkan satu juta gelombang lengkap dalam satu detik. Karena eksekusi perintah pada CPU dimulai pada gelombang positif, maka CPU tersebut dapat



melaksanakan satu juta perintah per detik. Perlu diperhatikan bahwa perintah yang dimiliki setiap prosesor membutuhkan waktu eksekusi yang beragam, jadi waktu eksekusi suatu perintah yang menghasilkan keluaran yang sama yang dikerjakan oleh processor Intel dapat berbeda dengan waktu yang dibutuhkan oleh processor AMD atau PowerPC. Dari pernyataan diatas maka dapat disimpulkan bahwa kecepatan processor tidak dapat dijadikan acuan langsung dalam mengukur kinerja system komputer,9.4 Memory

Memory utama dalam sebuah sistem komputer biasa mengacu pada tempat penyimpanan data sementara. Dalam kehidupan nyata, memory utama sering diidentikkan dengan RAM. Memory ini bersifat volatile, artinya tanpa daya listrik, data yang disimpan akan hilang. Sifat ini berbeda dengan chip bios (EEPROM) yang bersifat non-volatile, artinya walaupun tanpa daya listrik, data yang 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 disimpan pada memory dapat disimpan pada satu atau lebih sel.

Alamat Sel

0000

data A0001000200030004 data B0005

data C00060007 data D0008 data E0009 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 byte untuk komputer 32 bit atau 8 byte untuk komputer 64 bit. Data dalam satu word disusun dengan dua cara, big endian (byte paling kanan bernilai lebih besar) atau little endian (byte paling kanan bernilai lebih kecil). Satu byte terdiri dari 8 bit. Perlu diperhatikan bahwa satu kilobyte bukan 1,000 byte, melainkan 1024 byte (210)



Memory memiliki mekanisme untuk mengecek kesalahan data yang disimpannya. Metode yang paling sederhana adalah dengan parity check. Metode lain seperti Hamming dapat mendeteksi dan mengoreksi kesalahan data yang tersimpan di memory.

Walaupun uluran memory utama saat ini telah mencapai gigabyte namun kecepatan memory utama masih relatif lebih rendah dibandingkan dengan kecepatan processor. Kecepatan processor saat ini telah mencapai satuan giga hertz sedangkan kecepatan memory utama belum menembus angka satu gigahertz. Hal ini menyebabkan terjadinya bottleneck antara CPU dan memory utama. Untuk mengatasi masalah ini, sebelum menggunakan memory utama, data yang akan diproses di CPU dapat menggunakan cache, Cache adalah memory tambahan yang sangat cepat yang diletakkan sangat dekat dengan processor.

Cache dibuat berlapis. Ada cache level 1 dan cache level 2. Cache level 1 biasanya lebih kecil ukurannya daripada cache level 2, namun kecepatannya lebih tinggi. Cache level 1 terbagi menjadi instruction cache dan data cache. Ketika akan mengeksekusi data, processor akan mencari data tersebut di register, apabila tidak terdapat maka akan mencari di cache level 1, kemudian cache level 2, kemudian cache level 3 (jika ada), kemudian pada memory utama (RAM), kemudian pada secondary memory (magnetic disc, optical disc). Apabila processor menemukan data di cache akan disebut sebagai cache hit. Apabila tidak menemukan data di cache akan disebut cache miss.

Pada arsitektur komputer generasi sebelum Pentium Pro/Pentium II, cache ini bentuknya sama seperti RAM dan dapat dipasang pada slot tambahan, Pentium Pro memiliki cache yang terdapat pada inti (core/die) processor, sedangkan Pentium II menempatkan cache pada board processornya.



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 bersifat non-volatile. 9.5 I/O Device

I/O device adalah perangkat yang menjadi penghubung antara manusia dan mesin. Perangkat ini menerima masukan dari manusia dan merepsentasikan data yang telah diolah dalam format yang dapat dimengerti oleh manusia. Untuk lebih jelasnya, jenis-jenis dan kegunaan I/O device akan dibahas dalam bab tersendiri.



Rangkuman

1. Organisasi sistem komputer adalah susunan dari perangkat-perangkat komputer yang membentuk suatu sistem komputer.

2. Komponen dasar komputer terdiri dari bus, processor (CPU), memory dan I/O device.

3. Bus adalah jalur yang digunakan untuk komunikasi dan pertukaran antar perangkat.

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.



10Input/Output System

Overview

Sebuah sistem komputer selain memiliki alat pemroses (CPU) juga harus memiliki I/O device, yang merepresentasikan hasil perhitungan kepada pengguna. Pada bab ini akan dibahas komponen I/O yang memebentuk suatu I/O system.

Tujuan

1. Memahami konsep I/O system2. Memahami mekasnisme dasar dalam I/O system

174 Input Output System PAGE 10


10.1PendahuluanDalam melaksanakan kerjanya, komputer selalu

berhubungan dengan pihak luar dengan perantara I/O device,Inout device akan menerima data dan masukan lainnya untuk diproses dan output device akan merepresentasikan hasil perhitungan tadi dengan format yang dikehendaki oleh pengguna.

Terdapat dua bagian penting yang membangun suatu I/O system, yaitu I/O bus dan I/O device. I/O device adlah alat-alat I/O yang digunakan pada suatu komputer sedangkan I/O bua adalah tipe kanal atau interface yang digunakan oleh I/O device tersebut, seperti ISA, PCI, PCI express dan sebagainya.10.2 I/O System Architecture

I/O device diatur melalui southbridge yang terdapat dalam suatu komputer (motherboard). Dalam perkembangannya, southbridge biasanya dibantu oleh suatu super I/O controller yang bertugas mengatur kerja I/O yang 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 dihitung dengan pendekatan sebagai berikut:

Waktu = latency + ukuran data yang akan ditransfer / bandwidth

10.3Mekanisme 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/O device yang ada.10.3.1Pooling

Busy waiting/pooling adalah mekanisme CPU membaca status device secara terus-menerus untuk menentukan device yang bebas.

Gambar 12.2 Mekanisme Pooling



Pada pooling terdapat dua bit yang berperan, busy bit yang mengindikasikan suatu device sedang bekerja atau bebas dan command ready bit yang mengindikasikan apakah suatu perintah dapat dieksekusi oleh device atau tidak. Berikut cara kerja pooling:

1. Command ready bit akan diset aktif oleh host (CPU/microprocessor pada 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 bit10.3.2Interrupt

Konsep 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 controller

2. 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 interrupt apabila CPU berada dalam kondisi kritis (critical state), efisiensi penanganan interrupt sehingga tidak perlu dilakukan pooling untuk mencari device yang bebas, dan sistem prioritas dalam menangani interrupt.10.3.3Direct Memory Access

DMA adalah sebuah prosesor tambahan yang digunakan untuk menghindari pembebanan CPU. Berikut cara kerja DMA:



1. CPU akan menuliskan sebuah DMA command block yang berisi pointer asal dan tujuan transfer data serta jumlah byte yang akan ditransfer ke memory.

2. Command block kemudian dieksekusi oleh DMA controller sehingga controller dapat langsung mengoperasikan bus memory secara langsung.

3. Processor menyiapkan DMA transfer dengan menyedia kan data-data dari device, operasi yang akan ditampilkan, alamat memori yang menjadi sumber 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 selanjutnya akan 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 (aplikasi antarmuka/interface antara aplikasi dan device). Fungsi I/O subsystem antara lain:

- 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-

10.4.1I/O SchedulingService ini menentukan urutan ketika beberapa proses

berjalan dalam suatu waktu. Permintaan terhadap I/O akan ditampung dalam antrian dan diproses oleh I/O scheduler untuk meningkatkan efisiensi sisten dan mengurangi waktu tunggu yang dihasilkan.

10.4.2BufferingBuffering adalah teknik untuk menyimpan data

sementara pada memory ketika dipindahkan dari suatu device/aplikasi ke device /aplikasi lainnya. Teknik buffering



dapat meningkatkan kinerja sistem karena memory yang digunakan untuk proses ini lebih cepat dibandingkan akses ke disk.

10.4.3CachingHampir sma dengan teknik buffering, caching akan

mengduplikasi data dari device/disk ke memory sementara sehingga akses yang dibutuhkan menjadi lebih cepat. Pada buffering, data pada buffer adalah data satu-satunya sedangkan pada teknik caching, data pada cache merupakan data duplikat dari tempat lain. 10.4.4Spooling

Spooling adalah suatu buffer yang digunakan untuk menyimpan data sementara sebelum dieksekusi oleh suatu device. Teknik spooling banyak dugunakan oleh device printer, karena printer hanya dapat melayani satu pekerjaan (mencetak) dalam suatu waktu, maka permintaan pekerjaan yang lain harus menunggu di buffer spooler.10.4.5Error Handling

Device dan data yang ditransfer melalui I/O dapat mengalami kegagalan dalam banyak cara, misalnya pada saat pengiriman data atau kegagalan permanen seperti kerusakan pada hardware (controller).

Sistem operasi dapat mengkompensasikan sebagian besar kesalahan yang terjadi melalui proses recovery, misalnya ketika terjadi read error pada suatu disk, sistem operasi akan melakukan pembacaan ulang. Untuk kesalahan yang bersifat permanen, biasanya sistem perasi tidak dapat mengembalikan data seperti semula.Service ini menentukan urutan ketika beberapa proses berjalan dalam suatu waktu. Permintaan terhadap I/O akan ditampung dalam antrian dan diproses oleh I/O scheduler untuk meningkatkan efisiensi sisten dan mengurangi waktu tunggu yang dihasilkan.

Rangkuman



1. Terdapat dua bagian penting yang membangun suatu I/O system, yaitu I/O bus dan I/O device.

2. Mekanisme kerja I/O system dapat dijelaskan melalui Pooling, Interupt dan DMA

3. Service yang dimiliki I/O subsystem diantaranya scheduling, buffering, caching, spooling serta error handling dan recovery.

Input/Output Device



11Input Output Device

Overview

Input dan output pada komputer merupakan hal yang mendasar bagi sebuah sistem komputer, selain dari pemrosesan. Segala hal yang hendak diproses dimasukkan melalui perangkat masukan. Hasil pemrosesan akan bermanfaat apabila dapat dikeluarkan baik secara langsung melalui perngkat keluaran sehingga dapat dinikmati oleh user, maupun secara tiak langsung yaitu disimpan dalam media tertentu. Melalui bab ini akan dibahas beberapa perangkat input dan output device 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

computer

182 Input Output Device PAGE 10


3. Memahami fungsi dan cara kerja output device di sistem computer

11.1 Input Output DevicePada saat ini banyak sekali jenis dari perangkat I/O

seperti perangkat penyimpanan (disk, tape), perangkat transmisi (network card, modem), dan perangkat antar muka dengan pengguna (layar, keyboard, mouse). Secara umum, 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 alamat masing-masing. Setiap blok pada perangkat ini bisa diakses dan ditulis secara independen. Contoh perangkat blok adalah disk.

2. Perangkat karakter. Perangkat yang mengirim dan menerima sebarisan karakter tanpa menghiraukan 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, tidak mengirim dan menerima barisan karakter melainkan hanya menginterupsi dalam 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. Controller yang menjadi penghubung antara prosesor dengan perangkat.

Perangkat I/O berkomunikasi dengan sistem komputer melalui sinyal yang dikirimkan melalui kabel maupun udara (wireless). Perangkat I/O berhubungan dengan mesin melalui suatu titik yang bernama port. Port I/O terdiri 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 di data-in register, perangkat selesai melaksanakan tugasnya dengan baik atau terjadi error di perangkat.

4. Kontrol. Register ini ditulis oleh CPU untuk memulai perintah atau untuk mengganti modus perangkat. Salah satu contoh penggantian modus perangkat adalah terdapat bit di register kontrol di serial port yang berfungsi untuk memilih kecepatan transfer yang didukung oleh serial port tersebut.

Bus adalah kumpulan kabel dan protokol yang menetapkan sekumpulan pesan yang bisa dikirim melalui kabel. Beberapa perangkat bisa terhubung ke bus yang sama. Bila perangkat A terhubung ke perangkat B, perangkat B terhubung ke perangkat C dan seterusnya sampai perangkat yang terakhir terhubung ke komputer, rangkaian perangkat ini disebut daisy chain. Daisy chain juga berfungsi sebagai bus.

PCI (Peripheral Component Interconnect) bus adalah bus berkecepatan tinggi yang menghubungkan subsistem memori-prosesor ke perangkat berkecepatan tinggi dan ke expansion bus yang berhubungan dengan perangkat yang lebih lambat seperti keyboard, serial port dan paralell port. SCSI atau Small Computer System Interface (baca: skasi) adalah bus yang menghubungkan beberapa disk ke SCSI controller. Dengan SCSI, kita bisa mendapatkan hingga tujuh perangkat terhubung ke komputer tetapi ini akan memperlambat komputer pada saat start-up.

Kita semua tentu sudah mengenal perangkat penyimpanan seperti floppy drive, hard drive dan CD-ROM drive. Biasanya perangkat-perangkat ini terhubung ke komputer melalui port IDE (Integrated Drive Electronics). Antarmuka ini menyatukan controller ke drive, sehingga dengan instruksi yang lebih 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 yang merupakan sekumpulan perangkat elektronik. Serial-port controller adalah salah satu controller perangkat yang sederhana karena hanya sebuah chip yang mengontrol sinyal dari kabel di port. Di sisi lain, juga ada controller perangkat yang kompleks yaitu SCSI controller yang sedemikian rumitnya sehingga harus diimplementasikan secara khusus sebagai papan sirkuit tersendiri di dalam komputer. Ini disebut dengan host adapter. SCSI controller berisi prosesor, microcode, dan beberapa memori sendiri.

Perbedaan dari alat-alat I/O dapat dipisahkan dengan mengelompokkan alat-alat yang serupa ke beberapa kelas generik. Untuk setiap kelas generik terdapat beberapa fungsi yang diberikan melalui antarmuka standar yang diberikan. Perbedaan detil untuk setiap alat akan dienkapsulasi pada modul kernel yang disebut device driver. Driver ini dibuat oleh pembuat perangkat untuk memenuhi kebutuhan setiap peralatan dengan menggunakan salah satu antarmuka standar. Penggunaan layer untuk driver peralatan ini menyembunyikan perbedaan setiap pengendali peralatan dari subsistem I/O pada kernel, sama seperti bagaimana system call I/O menyembunyikan perbedaan perangkat keras dari aplikasi melalui abstraksi yang berisi kelas-kelas peralatan generik. Karakteristik peralatan dapat berupa: 1. Character stream , atau blok sebuah peralatan character

stream (contoh: terminal) untuk mentransfer byte satu per satu sedangkan block device akan mentransfer sekumpulan byte sebagai unit, contohnya adalah disk.

2. Sequensial atau random-access, Sebuah perangkat yang sekuensial memindahkan data yang sudah pasti seperti yang ditentukan oleh perangkat, contohnya modem, sedangkan pengguna akses random dapat meminta perangkat untuk mencari ke seluruh lokasi penyimpanan data yang tersedia, contohnya CD-ROM.

3. Synchronous atau asyinchronous. Perangkat synchronous menampilkan data-data transfer dengan reaksi yang dapat diduga, contohnya tape, sedangkan perangkat asyinchronous menampilkan waktu reaksi yang tidak dapat diduga, contohnya keyboard.



4. Sharable atau dedicated. Perangkat yang dapat dibagi digunakan secara bersamaan oleh beberapa prosesor atau sharable, contohnya keyboard, sedangkan perangkat yang dedicated tidak dapat digunakan secara bersamaan oleh beberapa prosesor, contohnya tape.

5. Speed of operation. Rentangan kecepatan perangkat dari beberapa bytes per 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 sistem komputer, sinyal input berupa data yang dimasukkan ke dalam sistem komputer, sedangkan maintenance input berupa program yang digunakan untuk mengolah data yang dimasukkan. Dengan demikian, alat input selain digunakan untuk memasukkan data juga untuk memasukkan program.

Beberapa alat input mempunyai fungsi ganda, yaitu di samping sebagai alat input juga berfungsi sebagai alat output sekaligus. Alat yang demikian disebut sebagai terminal. Terminal dapat dihubungkan ke sistem komputer dengan menggunakan kabel langsung atau lewat alat komunikasi.Contoh: Modem, Ethernet, ATM, PDA, kamera digital dll



Terminal dapat digolongkan menjadi non intelligent terminal, smart terminal, dan intelligent terminal. Non intelligent terminal hanya berfungsi sebagai alat memasukkan input dan penampil output, dan tidak bisa diprogram karena tidak mempunyai alat pemroses. Peralatan seperti ini juga disebut sebagai dumb terminal. Smart terminal mempunyai alat pemroses dan memori di dalamnya 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 dapat diprogram oleh pemakai.

Peralatan yang hanya berfungsi sebagai alat input dapat digolongkan menjadi alat input langsung dan tidak langsung. Alat input langsung yaitu input yang dimasukkan langsung diproses oleh alat pemroses, sedangkan alat input tidak langsung melalui media tertentu sebelum suatu input diproses oleh alat pemroses.

Alat input langsung dapat berupa papan ketik (keyboard), pointing device (misalnya mouse, touch screen, light pen, digitizer graphics tablet), scanner (misalnya magnetic ink character recognition, optical data reader atau optical character recognition reader), sensor (misalnya digitizing camera), voice recognizer (misalnya microphone). Sedangkan alat input tidak langsung misalnya keypunch yang dilakukan melalui media punched card (kartu plong), key-to-tape yang merekam data ke media berbentuk pita (tape) sebelum diproses oleh alat pemroses, dan key-to-disk yang merekam data ke media magnetic disk (misalnya disket atau hard disk) sebelum diproses lebih lanjut.11.2.1Keyboard

Penciptaan keyboard komputer diilhami oleh penciptaan mesin ketik yang dasar rancangannya dibuat dan dipatenkan oleh Christopher Latham pada tahun 1868 dan banyak dipasarkan pada tahun 1877 oleh Perusahaan Remington.

Keyboard komputer pertama disesuaikan dari kartu pelubang (punch card) dan teknologi pengiriman tulisan jarak jauh (Teletype). Tahun 1946 komputer ENIAC menggunakan pembaca kartu pembuat lubang (punched card reader) sebagai alat input dan output.



Keyboard merupakan Alat input yang paling umum digunakan,input dimasukkan ke alat proses dengan cara mengetikan lewat penekanan tombol yang ada di keyboard. Jenis american standard, british standard, japan, dll.

11.2.2PointerUntuk 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 yang terdapat dalam mouse.

Jika kita hanya menggerakkan pengendali horisontal maka penunjuk hanya 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 keduanya kita gerakkan maka gerakan penunjuk (pointer) akan menjadi diagonal. Jika bola kecil dimasukkan kembali, maka bola itu akan menyentuh dan menggerakkan kedua pengendali gerak tersebut sesuai dengan arah mouse yang kita gerakkan.



Pada sebagian besar mouse terdapat tiga tombol, tetapi umumnya hanya dua tombol yang berfungsi, yaitu tombol paling kiri dan yang paling kanan. Pengaruh dari penekanan tombol atau yang di kenal dengan istilah “click” ini tergantung pada obyek (daerah) yang kita tunjuk. Komputer akan mengabaikan penekanan tombol (click) bila tidak mengenai area atau obyek yang tidak penting.



Kemudian dalam penggunaan mouse juga kita kenal istilah "drag" yang artinya menggeser atau menarik. Apabila kita menekan tombol paling kiri tanpa melepaskannya dan sambil menggesernya, salah satu akibatnya obyek tersebut berpindah atau menjadi pindah (tersalin) ke obyek lain dan terdapat kemungkinan lainnya. Kemungkinan-kemungkinan ini tergantung pada jenis program aplikasi apa yang kita jalankan. Mouse terhubung dengan komputer dengan sebuah kabel yang terdapat pada mouse. Ujung kabel tersebut dimasukkan dalam port yang terdapat di CPU komputer.

Touch screen (layar sentuh) ; layar monitor yang akan mengaktifkan program bila layarnya disentuh dengan tangan, (menggantikan mouse /keyboard)

Light pen ; menyentuh layar monitor dengan pena khusus menggunakan light sensitive (photo electric)

Digital graphic tablet : membuat grafik dengan menghubungkan dua titikatau mengambar langsung pada pad khusus dengan penkhusus dan hasilnya akan ditampilkan pada layar



11.2.3Scanner Scanner menggunakan teknologi CCD (charge couple

device) Pemindahan objek, gambar atau tulisan dilakukan dengan cahaya yang dipantulkan, cahaya yang dipantulkan akan masuk ke suatu tempat sesuai dengan warna aslinya.Cara mirip dengan mesin fotocopy

Data yang telah diambil dengan scanner itu, bisa dimasukkan secara langsung ke semua aplikasi komputer yang mengenali teks ASCII. Perbedaan tiap scanner dari berbagai merek terletak pada pemakaian teknologi dan resolusinya. Pemakaian teknologi misalnya penggunaan tombol-tombol digital dan teknik pencahayaan.

Cara kerja Scanner : Ketika menekan tombol mouse untuk memulai proses Scan, yang terjadi adalah : 1. Penekanan tombol mouse dari komputer menggerakkan

pengendali kecepatan pada mesin scanner. Mesin yang terletak dalam scanner tersebut mengendalikan proses pengiriman ke unit scanning.

2. Kemudian unit scanning menempatkan proses pengiriman ke tempat atau jalur yang sesuai untuk langsung memulai scanning.

3. Nyala lampu yang terlihat pada scanner menandakan bahwa kegiatan scanning sudah mulai dilakukan.

4. Setelah nyala lampu sudah tidak ada, berarti proses scanning sudah selesai dan hasilnya dapat dilihat pada layar monitor.

5. Apabila hasil atau tampilan teks/gambar ingin diubah, kita dapat mengubahnya dengan menggunakan software-software aplikasi yang ada. Misalnya dengan photoshop, Adobe, dan lain- lain.



Ada dua macam perbedaan scanner dalam memeriksa gambar yang berwarna yaitu :

1. Scanner yang hanya bisa satu kali melakukan scanning warna dan menyimpan semua warna pada saat itu saja.

2. Scanner yang langsung bisa tiga kali digunakan untuk menyimpan beberapa warna. Warna-warna tersebut adalah merah, hijau dan biru.

Scaner yang disebut pertama lebih cepat dibandingkan dengan yang kedua, 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 membutuhkan hasil yang sangat baik maka dianjurkan menggunakan scanner dengan bit yang besar agar resolusi warna lebih banyak dan bagus. Contoh : Image Scanner, Barcode reader, OMR dll

Ada dua macam : magnetic Ink Character Recognition (MICR) reader dan Optical 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-masing



karakter yang dibaca dan dibandingkan dengan bentuk karakter yang disimpandi memori OCR

-Optical MARK Recognizion (OMR) ; biasanya digunakan untuk penilaian test masuk scoring, yang membaca kertas yang telah diisi dengan pensil 2B

-

-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



11.2.4SensorMerupakan alat yang mampu secara langsung

menangkap datakejadian fisik, data analog diubah ke analog to digital converter yang akan diproses.Sensor panas, cahaya, suara,biometric dllMasukan biometrik Biometrik = Pengenalan atau identifikasi dengan menggunakan faktor fisik manusia sebagai masukan data. Pemasukan dilakukan dengan menggunakan suatu pola entitas yang terdefinisi dan dapat diidentifikasi melalui ciri2 (feature) tertentu yang kemudian digunakan untuk

membedakan satu dengan yang lain. Suara, tanda tangan,

sidik jari, muka, mata dll



11.3OUTPUT DEVICEOutput yang dihasilkan dari pemroses dapat

digolongkan menjadi empat bentuk, yaitu tulisan (huruf, angka, simbol khusus), image (dalam bentuk grafik atau gambar), suara, dan bentuk lain yang dapat dibaca oleh mesin (machine-readable form). Tiga golongan pertama adalah output yang dapat digunakan langsung oleh manusia, sedangkan golongan terakhir biasanya digunakan 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 seperti magnetic disc atau magnetic tape. Alat ini berfungsi ganda, sebagai alat output 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 yang umum digunakan untuk ini adalah printer, plotter, dan alat microfilm. Sedangkan output bentuk kedua dapat berupa video display, flat panel, dan speaker. Alat output bentuk ketiga yang menggunakan media magnetic disc adalah disk drive, dan yang menggunakan media magnetic tape adalah tape drive. 11.3.1printer dan Plotter

Printer dan plotter adalah jenis hard-copy device, karena keluaran hasil proses dicetak di atas kertas. Printer memiliki berbagai macam bentuk dan ukuran, serta ketajaman hasil cetak. Ukuran kertas yang dapat digunakan pun beragam. Tetapi, untuk mencetak di atas kertas dengan ukuran yang sangat besar, digunakan plotter. Jenis printer:

1.Dot matrix printer: printer yang menggunakan susunan pin yang akan menekan ribbon keatas kertas.



2.Ink Jet Printerbekerja dengan menyemprotkantinta ke kertas sesuai dengan kadarnya

3.Laser Printer: gabungan teknologi laser dengan fotocopy, output digital dari komputer akan diubahmenjadi pulsa sinar laser. Bayangan yang ditangkap di drum akan dikirim kekertas dengan proses seperti mesin fotocopy



11.3.2MonitorMonitor adalah salah satu jenis soft-copy device, karena

keluarannya adalah berupa sinyal elektronik, dalam hal ini berupa gambar yang tampil di layar monitor. Gambar yang tampil adalah hasil pemrosesan data atau pun informasi masukan. Monitor memiliki berbagai ukuran layar seperti layaknya sebuah televisi. Tiap merek dan ukuran monitor memiliki tingkat resolusi yang berbeda. Resolusi ini lah yang akan menentukan ketajaman gambar yang dapat ditampilkan pada layar monitor. Jenis-jenis monitor saat ini sudah sangat beragam, mulai dari bentuk yang besar dengan layar cembung, sampai dengan bentuk yang tipis dengan layar datar (flat), dan layar dengan teknologi LCD.

LCD TFT

Plasma,

TFT Glass terdiri dari beberapa lapis yang masing-masing mempunyai fungsi.

Liquid crystals bergerak dengan tegangan tertentu

Monitor CRT ( Cathode Ray Tube )



Rangkuman

1. Unit I/O terdiri dari dua komponen, yaitu: komponen mekanik dan elektronik.

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 sekumpulan pesan yang bisa dikirim melalui kabel.

4. PCI (Peripheral Component Interconnect) bus adalah bus berkecepatan tinggi yang menghubungkan subsistem memori-prosesor ke perangkat berkecepatan tinggi dan ke expansion bus yang berhubungan dengan perangkat yang lebih lambat seperti keyboard, serial port dan paralell port.

5. SCSI atau Small Computer System Interface adalah bus yang menghubungkan beberapa disk ke SCSI controller.

6. Input device adalah alat yang digunakan untuk menerima input dari luar sistem, 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, dan drive device atau driver.

9. Yang termasuk output device diantaranya: printer, plotter, monitor, speaker.



12Memaksimalkan Prosesor

Overview

Prosesor dapat ditingkatkan kinerjanya dengan membuatnya bekerja secara paralel. Namun paralelisme pada prosesor bukanlah hal yang mudah untuk diimplementasikan apabila terdapat ketergantungan antar proses yang sedang dieksekusi.

Melalui bab ini akan dipelajari bagaimana komputer dapat ditingkatkan kinerjanya dengan menbuat paralelisme pada prosesornya.

Tujuan

1.Memahami cara mempercepat kinerja pada prosesor secara paralel.

2.Mempelajari karakteristik pada teknik memaksimalkan kinerja prosesor.

200 Memaksimalkan prosessor PAGE 10


Dewasa ini berbagai macam cara telah dilakukan untuk meningkatkan kinerja prosesor. Dalam buku ini akan dibahas cara meningkatkan kinerja prosesor dengan cara proses paralel dan pipeline.12.1Konsep Paralelisme

Paralelisme (parallelism) lahir dari pendekatan yang biasa dipergunakan oleh para perancang sistem untuk menerapkan konsep pemrosesan konkuren. Teknik ini meningkatkan kecepatan proses dengan cara memperbanyak jumlah modul perangkat keras yang dapat beroperasi secara simultan disertai dengan membentuk beberapa proses yang bekerja secara simultan pada modul-modul perangkat keras tersebut. Secara formal, pemrosesan paralel adalah sebuah bentuk efisien pemrosesan informasi yang menekankan pada eksploitasi dari konkurensi kejadian-kejadian dalam proses komputasi.

Pemrosesan paralel dapat terjadi pada beberapa tingkatan (level) proses. Tingkatan tertinggi pemrosesan paralel terjadi pada proses di antara banyak job (pekerjaan) atau pada program yang menggunakan multiprogramming, time sharing, dan multiprocessing. Multiprogramming kemampuan eksekusi terhadap beberapa proses perangkat lunak dalam sebuah system secara serentak, jika dibandingkan dengan sebuah proses dalam satu waktu, dan time sharing berarti menyediakan pembagian selang waktu yang tetap atau berubah-ubah untuk banyak program. Multiprocessing adalah dukungan sebuah sistem untuk mendukung lebih dari satu prosesor dan mengalokasikan tugas kepada prosesor-prosesor tersebut. Multiprocessing sering diimplementasikan dalam perangkat keras (dengan menggunakan beberapa CPU sekaligus), sementara multiprogramming sering digunakan dalam perangkat lunak. Sebuah sistem mungkin dapat memiliki dua kemampuan 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 :12.1.1Peningkatan kecepatan perangkat keras,

Komponen utama perangkat keras komputer adalah processor. Meskipun kecepatan processor dapat ditingkatkan terus, namun karena keterbatasan materi pembuatnya, tentu ada suatu batas kecepatan yang tak mungkin lagi dapat dilewati. Karena itu timbul ide pembuatan komputer multiprocessor.



Dengan adanya banyak processor dalam satu komputer, pekerjaan bisa dibagi-bagi kepada masing-masing processor. Dengan demikian lebih banyak proses dapat dikerjakan dalam satu saat. Peningkatan kecepatan setiap proses bisa dicapai melalui peningkatan kecepatan perangkat lunak. Kecepatan perangkat lunak sangat ditentukan oleh algoritmanya. 12.1.2Peningkatan kecepatan perangkat lunak.

Program komputer untuk komputer sekuensial harus menyediakan sederetan operasi untuk dikerjakan oleh prosesor tunggal. Program komputer untuk komputer paralel harus menyediakan sederetan operasi untuk beberapa prosesor untuk dikerjakan secara paralel, termasuk operasi untuk mengatur dan mengitegrasikan prosesor-prosesor yang terpisah tersebut mengerjakan suatu komputasi yang koheren.

Kebutuhan akan pembuatan dan pengaturan berbagai aktivitas komputasi paralel 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 di prosesor yang berbeda. Karena itu, meskipun arsitektur multiprosesor dan multikomputer mempunyai pontensi yang tinggi untuk meningkatkan kemampuan komputasi, potensi ini akan tercapai melalui pengertian yang baik mengenai bahasa pemrograman paralel dan perancangan algoritma paralel.

a) pemrosesan tunggal/serial



b) pemrosesan parallel

Gambar 14.1 Perbandingan antara pemrosesan serial dan

parallel12.1.3Tingkat Paralelisme

Berdasarkan tingkat paralelismenya prosesor paralel dapat dibagi menjadi 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 – beda atau 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.

12.1.4Jenis-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



2. Berdasarkan aliran instruksi dan datanya, pemrosesan parallel dapat dibagi 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 dapat dibagi dalam beberapa jenis: a) Multikomputer (Loosely Coupled/ local memory)

dengan memori yang terdistribusi b) Multiprosesor (Tightly Coupled/ global memory)

dengan memori yang dapat digunakan bersama (shared memory)

12.2Perangkat Lunak Pemrograman System Paralel

Pada suatu system multiprosesing sebuah prosesor tidak dapat mengakses lokal memori prosesor lain dengan secara langsung, tetapi prosesor tersebut dapat mengirim atau menerima data dari prosesor lain dengan mengunakan jaringan komunikasi message passing. Sehingga data dapat disebar dan ditukar sesuai dengan kebutuhan. Beberapa perangkat lunak yang biasa digunakan untuk jaringan komunikasi massage passing adalah :



12.2.1PVM (Parallel Virtual machine).

PVM adalah perangkat lunak yang membuat sekumpulan komputer menjadi tampak seperti sebuah sistem komputer virtual yang besar. Sekumpulan komputer yang akan terlibat dalam proses penyelesaian masalah harus didefinisikan terlebih dahulu, agar dapat menjalankan fungsinya. Komputer-komputer yang terlibat dalam komputasi bisa homogen, dengan platform yang sama, maupun heterogen, dengan platform yang berbeda, asal di antara mereka bisa saling berkomunikasi.

PVM dapat menangani semua pengiriman proses, konversi data, dan penjadwalan task secara message passing untuk sistem yang tidak kompatibel sekalipun.

Sistem PVM terdiri dari dua bagian. Bagian pertama adalah daemon yang diberi nama pvmd. Pvmd diaktifkan di setiap komputer yang akan membentuk mesin virtual. Bagian kedua adalah pustaka rutin antarmuka PVM yang berisi koleksi perintah-perintah primitif untuk mengoperasikan proses-proses pustaka tersebut. Pustaka rutin ini digunakan dalam program aplikasi paralel yang ditulis dengan

bahasa pemrograman C, C++, atau FORTRAN 77. Aplikasi dalam bahasa pemrograman C dan C++ dihubungkan melalui pustaka libpvm3.lib, sedangkan aplikasi dalam bahasa pemrograman FORTRAN 77 dapat mengambil rutin-rutin dalam libfpvm3.lib. Kedua pustaka tersebut telah tersedia pada saat instalasi.

12.2.2MPI (Message Passing Interface)

Bahasa pemrograman dengan basis pertukaran pesan. Dalam implementasinya MPI menggunakan fungsi-fungsi pustaka yang dapat dipanggil dari program C,C++, atau Fortran. Hampir sama dengan PVM, MPI juga portable untuk berbagai arsitektur. Salah satu implementasi terbaru yang berjalan pada lingkungan Windows adalah MPICH.

Ditinjau dari sisi aplikasi, MPI hanya dapat digunakan dengan model single instruction multiple data (SIMD), sedangkan PVM dapat digunakan dengan model SIMD maupun multiple instruction multiple data (MIMD).



Model SIMD secara fisik ditunjukkan dengan program master dan slave yang menyatu, sedangkan MIMD ditunjukkan dengan program master dan slave yang terpisah, sehingga slave dapat mengerjakan tugas yangberbeda-beda antara satu node dengan node lainnya.

Gambar 14.2 Jaringan komunikasi message passing

12.3Penjadwalan System Paralel12.3.1Penjadwalan Asymmetric Multiprocessing

(Penjadwalan AMP)

Pendekatan pertama untuk penjadwalan system parallel adalah penjadwalan asymmetric multiprocessing atau biasa disebut juga sebagai penjadwalan 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) hanya mengeksekusi proses. Metode ini sederhana karena hanya satu prosesor yang mengakses struktur data sistem dan juga mengurangi data sharing.

Dalam teknik penjadwalan master/slave, satu prosesor menjaga status dari semua proses dalam sistem dan



menjadwalkan kinerja untuk semua prosesor slave. Sebagai contoh, prosesor master memilih proses yang akan dieksekusi, kemudian mencari prosesor yang available, dan memberikan instruksi start processor. Prosesor slave memulai eksekusi pada lokasi memori yang dituju. Saat slave mengalami sebuah kondisi tertentu seperti meminta M/K, prosesor slave memberi interupsi kepada prosesor master dan berhenti untuk menunggu perintah selanjutnya. Perlu diketahui bahwa prosesor slave yang berbeda dapat ditujukan untuk suatu proses yang sama pada waktu yang berbeda.

Gambar 14.3 Penjawalan AMP12.3.2Penjadwalan Symmetric Multiprocessing

(Penjadwalan SMP)

Penjadwalan SMP (Symmetric multiprocessing) adalah pendekatan kedua untuk penjadwalan system paralel. Dimana setiap prosesor menjadwalkan dirinya sendiri (self scheduling). Semua proses mungkin berada pada antrian ready yang biasa, atau mungkin setiap prosesor memiliki antrian ready tersendiri. Bagaimanapun juga, penjadwalan terlaksana dengan menjadwalkan setiap prosesor untuk memeriksa antrian ready dan memilih suatu proses untuk dieksekusi.

Jika suatu sistem system parallel mencoba untuk mengakses dan meng-update suatu struktur data, penjadwal dari prosesor-prosesor tersebut harus diprogram dengan hati-hati; kita harus yakin bahwa dua prosesor tidak memilih proses yang sama dan proses tersebut tidak hilang dari antrian. Secara virtual, semua sistem operasi modern



mendukung SMP, termasuk Windows XP, Windows 2000, Windows Vista, Solaris, Linux, dan Mac OS X.

Gambar 14.4. Penjawalan SMP12.3.3Clustering

Secara harafiah, clustering berarti pengelompokan. Clustering dapat diartikan pengelompokan beberapa buah komputer menjadi satu kesatuan dan mampu memproses dengan interkoneksi jaringan baik itu lokal maupun internet.

Sekelompok computer yang saling terhubung dan bekerja sama sebagai satu kesatuan sumber daya komputasi, sedemikian sehingga seolah-olah merupakan mesin tunggal.

Pada dasarnya pada sistem ini, sebuah komputer dapat diibaratkan satu buah elemen pemroses, untuk dapat menggunakan PC sebagai bagian dari suatu elemen pemroses dibutuhkan software yang sebelumnya telah didesain untuk keperluan tertentu.



Gambar 14.5 Clustering12.4Aliran Instruksi Dan Data Sistem Paralel

Berdasarkan jumlah aliran instruksi dan aliran datanya, Michael J. Flynn pada tahun 1966 mengelompokkan komputer digital menjadi empat golongan besar.

Aliran instruksi (instruction stream) adalah urutan instruksi yang dieksekusi oleh sistem komputer, sedangkan aliran data (data stream) adalah urutan data yang diolah termasuk data masukan, bagian dari data, maupun data sementara yang dipanggil atau digunakan oleh aliran instruksi.Keempat kelompok komputer tersebut adalah :12.4.1Komputer SISD

Pada komputer jenis ini semua instruksi dikerjakan terurut satu demi satu, tetapi juga dimungkinkan adanya overlapping dalam eksekusi setiap bagian instruksi (pipelining).

Pada umumnya komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data stream) berupa komputer yang terdiri atas satu buah pemroses (single processor). Namun komputer SISD juga mungkin memiliki lebih dari satu unit fungsional (modul memori, unit pemroses, dan lain-lain), selama seluruh unit fungsional tersebut berada dalam kendali sebuah unit



pengendali. Skema arsitektur global komputer SISD dapat dilihat pada gambar 14 .6 (a).12.4.2Komputer SIMD

Pada komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream) terdapat lebih dari satu elemen pemrosesan yang dikendalikan oleh sebuah unit pengendali yang sama.

Seluruh elemen pemrosesan menerima dan menjalankan instruksi yang sama yang dikirimkan unit pengendali, namun melakukan operasi terhadap himpunan data yang berbeda yang berasal dari aliran data yang berbeda pula. Skema arsitektur global komputer SIMD dapat dilihat pada gambar 14.6 (b).12.4.3Komputer MISD

Komputer jenis ini memiliki n unit pemroses yang masing-masing menerima dan mengoperasikan instruksi yang berbeda terhadap aliran data yang sama, dikarenakan setiap unit pemroses memiliki unit pengendali yang berbeda.

Keluaran dari satu pemroses menjadi masukan bagi pemroses berikutnya. Belum ada perwujudan nyata dari komputer jenis ini kecuali dalam bentuk prototipe untuk penelitian. Skema arsitektur global komputer MISD (Multiple Instruction stream-Single Data stream) dapat dilihat pada gambar 14.6 (c).12.4.4Komputer MIMD

Pada sistem komputer MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream) murni terdapat interaksi di antara n pemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses.

Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebut loosely coupled

jika tingkat interaksi antara pemroses rendah. Pada umumnya multiprosesor dan multicomputer termasuk dalam kategori ini. Skema arsitektur global komputer MISD dapat dilihat pada gambar 14 .6 (d).



Gambar14.6 Aliran instruksi dan data system paralel12.5Arsitektur System Paralel 12.5.1Multiprocessor

Sistem multiprosesor adalah, suatu sistem dengan lebih dari satu CPU yang memiliki sebuah memori bersama, seperti sekelompok orang dalam suatu ruangan yang memili papan tulis bersama. Karena setiap CPU dapat membaca atau menulis bagian apa saja dari memori, mereka harus berkoordinasi (dalam software) agar tidak saling berebut jalurnya masing -masing.

Berbagai skema implementasi dapat dilaksanakan. Salah satu skema paling sederhana adalah memiliki sebuah bus tunggal dengan banyak CPU dan satu memori yang seluruhnya dipasang ke dalam bus tersebut.

Semua prosesor dapat melakukan komputasi secara paralel dan masing-masing dapat mengakses memori melalui bus. Bus bertanggung jawab mengatur permintaan pemakaian memori yang berlangsung secara simultan oleh



beberapa prosesor. Bus juga bertanggung jawab untuk meyakinkan bahwa semua prosesor dilayani secara adil dengan waktu tunda (delay) akses yang minimum.

Gambar 14.7. System multiprosesor dengan memori bersama

Dengan sejumlah besar prosesor cepat yang selalu berusaha mengakses memori melalui bus yang sama, konflik - konflik akan terjadi. Para perancang multiprosesor telah mengajukan berbagai macam skema untuk mengurangi konflik ini guna meningkatkan kinerja seperti ditunjukan oleh gambar 14.8.

Multiprosesor memiliki keunggulan dibanding jenis - jenis komputer paralel yaitu: a) Peningkatan throughput, karena lebih banyak proses /

thread yang berjalan dalam satu waktu sekaligus (jika proses yang antri di ready queue sedikit). Perlu diingat hal ini tidak berarti daya komputasinya menjadi meningkat sejumlah prosesornya. Yang meningkat ialah jumlah pekerjaan yang bisa dilakukannya dalam waktu tertentu.

b) Economy of scale (ekonomis), ekonomis dalam devices yang dibagi bersama – sama. Prosesor - prosesor terdapat dalam satu komputer dan dapat membagi peripheral (ekonomis) seperti disk dan catu daya listrik.

c) Peningkatan kehandalan (reliabilitas), Jika satu prosesor mengalami suatu gangguan, maka proses yang terjadi masih dapat berjalan dengan baik karena tugas prosesor yang terganggu diambil alih oleh prosesor lain. Hal ini



dikenal dengan istilah Graceful Degradation. Sistemnya sendiri dikenal bersifat fault tolerant atau failoft system.

a. shared memory model b. message passing multiprocessor c. wide area distributed systemGambar 14.8 Multiprosesor arsitektur

12.5.2Multikomputer

Dalam multikomputer, setiap prosesor mempunyai modul memori untuk menyimpan dan mengambil data selama pemrosesan. Masing-masing prosesor mempunyai satu atau lebih hubungan langsung ke prosesor lain untuk transmisi data. Jika prosesor tidak mempunyai koneksi langsung ke prosesor lain, komunikasi dapat dilangsungkan melalui prosesor antara (intermediate processor) untuk mengirim data.

Transmisi data antar prosesor membutuhkan sejumlah waktu yang selanjutnya disebut waktu tunda komunikasi. Jika selama eksekusi program sering terjadi komunikasi antar prosesor, maka jumlah waktu tunda komunikasi akan menambah waktu eksekusi program.

Pada dasarnya waktu komunikasi sebuah message pada multicomputer, terdiri dari tiga komponen, yaitu waktu transmisi (transmision time), waktu proses (processing time) dan waktu tunggu (waiting time).

Waktu transmisi adalah waktu yang dibutuhkan untuk transmisi secara fisik sejumlah bit message melalui saluran komunikasi. Waktu proses adalah waktu yang diperlukan untuk memproses suatu komputasi. Sedangkan waktu tunggu adalah waktu yang diperlukan untuk menunda pengiriman



pesan. Peristiwa penundaan ini disebabkan karena prosesor tersebut sedang menerima message dari prosesor lainnya, atau karena prosesor tersebut sedang sibuk. Peristiwa penundaan ini disebut kongesti (congestion).

Salah satu parameter yang penting dari topologi multikomputer ini adalah jumlah saluran yang terhubung pada setiap antar muka prosesor, yang disebut keterhubungan (connectivity) topologi. Keterhubungan ini menjadi faktor yang penting untuk menentukan beban jaringan. Parameter penting lainnya adalah diameter dari topologi, yaitu jumlah maksimum saluran yang dibutuhkan untuk mengirim suatu message pada jarak terjauh prosesor. Diameter menjadi factor penting kinerja jaringan.

Topologi jaringan dapat bersifat statis ataupun dinamis. Jaringan dinamis diimplementasikan dalam switched channel yang konfigurasinya akan berubah-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 statis dibentuk dari hubungan langsung dari titik ke titik. Hubungan ini tidak akan berubah selama program dieksekusi. Tipe jaringan ini sesuai untuk pembangunan komputer dimana pola komunikasi dapat diperkirakan atau diimplementasikan dengan hubungan statis.

Terdapat banyak topologi jaringan komunikasi untuk multikomputer. Topologi tersebut dapat dikategorikan menjadi satu dimensi, dua dimensi ataupun 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

12.6Pipeline12.6.1Definisi Pipeline

Telah lama diketahui bahwa membaca instruksi dari memori merupakan hambatan utama dalam hal kecepatan untuk menjalankan suatu instruksi. Untuk mengatasi masalah ini, computer-komputer generasi IBM Stretch(1959) telah memiliki kemampuan untuk mengambil terlebih dahulu instruksi-instruksi dari memori sehingga instruksi-instruksi tersebut akan selalu siap ketika mereka dibutuhkan. Instruksi-instruksi ini disimpan dalam sekumpulan register yang disebut penyangga prabaca. Dengan cara ini, ketika sebuah instruksi dibutuhkan, instruksi tersebut biasanya dapat segera diambil dari penyangga prabaca daripada menunggu sebuah memori membaca hingga selesai. Oleh karena itu, penyangga prabaca membagi pelaksanaan instruksi menjadi bagian: membaca dan pelaksanaan parallel.

Konsep pipeline menjelaskan strategi lebih jauh. Pelaksanaan instruksi sering dibagi ke dalam banyak bagian dan bukan hanya ke dalam dua bagian saja, di mana masing-masing bagian ditangani oleh seperangkat hardware khusus,



dan keseluruhan bagian tersebut dapat beroperasi secara parallel.

Gambar 14.10 Pipeline

Gambar 14.10 mengilustrasikan sebuah pipeline dengan lima unit, atau lima stage (5 tahap). Uraian setiap tahapnya adalah sebagai berikut:

1. Tahap 1 Mengambil instruksi dari memori dan menempatkan instruksi tersebut dalam sebuah penyangga sampai instruksi itu dibutuhkan.

2. Tahap 2 Mendekodekan instruksi tersebut, menentukan jenisnya dan operand apa yang dibutuhkan instruksi tersebut.

3. Tahap 3 Melokasi dan mengambil operand - operand, baik itu dari register-register ataupun dari memori.

4. Tahap 4



Sebenarnya melaksanakan pekerjaan menjalankan instruksi tersebut, terutama dengan menjalankan operand - operand melalui jalur data pada CPU.

5. Tahap 5 Menulis hasilnya kembali ke register yang sesuai.

Dalam Gambar 14.10 kita melihat bagaimana pipeline tersebut beroperasi sebagai suatu fungsi waktu. Selama siklus jam (waktu) 1, Sl sedang menangani instruksi 1, dengan mengambilnya dari memori. Selama siklus 2, tahap S2 mendekodekan instruksi 1, sedangkan tahap Sl mengambil instruksi 2. 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 mengambil instruksi 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. Pada proses 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 jika proses dilakukan dalam satu sekuen saja maka selama 4 jam akan menyelesaikan :

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 penyucian mobil hanya bisa menyelesaikan 2 order. Sekarang bandingkan dengan dengan tabel 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 dengan menggunakan teknik pipeline dapat menyelesaikan lima order.

Dengan tabel di atas maka dapat disimpulkan bahwa untuk melakukan proses dengan cara pipeline kita harus mempunyai sistem yang bisa melakukan proses paralel sebanyak langkah yang dimiliki oleh proses. Proses mencuci mobil di atas memiliki 4 langkah. Maka kita harus menyediakan 4 unit kerja yang bisa melakukan setiap langkahnya secara bersamaan.

Meski demikian bukan berarti pipeline bekerja mulus dengan segala keunggulannya. Justru dengan itu maka ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :1. Penggunaan sumber daya secara bersamaan

Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama, sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar

2. Ketergantungan kepada data Misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya.

3. Menyebabkan pengaturan Jump ke alamat memory.



ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu, akan terjadi perubahan program counter, sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter.

12.6.2Kekurangan Pipeline

Ada 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 tidak mendukung adanya proses pipeline seperti yang diharapkan. Dalam analogi mobil di atas kekurangan struktural ini terjadi apabila pekerja yang mengeringkan mobil dan memoles mobil ternyata adalah orang yang sama maka dua langkah tersebut tidak bisa dipisahkan. 12.6.2.2 Data

Kekurangan data disebabkan adanya proses yang membutuhkan data hasil proses sebelumnya. Maka proses selanjutnya tidak bisa dimulai sebelum proses yang sedang berlangsung telah selesai. Dalam hal ini terjadi ketergantungan proses.12.6.2.3 Control

Kekurangan kontrol terjadi apabila suatu langkah waktu eksekusinya berbeda-beda tergantung dari data yang diolahnya. Sebagai contoh waktu untuk mencuci menggunakan sabun untuk mobil sedan tidak akan sama dengan mobil minibus, walaupun langkah keduanya sama, yaitu mencuci mobil menggunakan sabun.12.7SUPERSCALAR

Prosesor Superskalar adalah istilah bagi prosesor yang mampu melakukan banyak instruksi setiap siklusnya, dengan menggunakan sebuah teknik yang disebut dengan pipelining.

Prosesor superskalar umumnya menggunakan beberapa unit fungsional, menciptakan jalur paralel di mana berbagai instruksi yang berbeda dapat dieksekusi secara parallel seperti diperlihatkan pada gambar 9. Dengan



pengaturan tersebut, maka dimungkinkan untuk memulai eksekusi beberapa instruksi secara paralel tiap siklus detak. Tentu saja, eksekusi paralel harus mempertahankan kebenaran logikan program, sehingga hasil yang diperoleh harus sama dengan hasil dari eksekusi secara serial.

Prosesor Intel x86 yang menggunakan arsitektur superskalar adalah keluarga Intel Pentium, Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Pentium III, Intel Itanium, Intel Xeon, Intel Pentium 4, Intel Pentium M, Intel Core dari Intel Corporation; keluarga AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD Athlon 64, dan AMD Opteron.

Superscalar CPU arsitektur menerapkan suatu bentuk paralel disebut-tingkat instruksi paralel dalam satu prosesor, sehingga memungkinkan prosesor tersebut mampu mencapai throughput eksekusi lebih dari satu instruksi per siklus. Sebuah prosesor superscalar melaksanakan lebih dari satu instruksi selama satu waktu secara bersamaan dengan siklus dispatching. Superscalar CPU biasanya juga pipelined, mereka adalah dua teknik peningkatan kinerja yang berbeda. Hal ini secara teoritis memungkinkan untuk mendapatkan non-pipelined superscalar CPU atau pipelined non-superscalar CPU.

Salah satu arsitektur superscalar adalah sebuah uniprocessor yang dapat mengeksekusi dua atau lebih operasi scalar dalam bentuk parallel, dapat dilihat pada gambar 10, merupakan salah satu rancangan untuk meningkatkan kecepatan CPU. Kebanyakan dari komputer saat ini menggunakan mekanisme superscalar ini. Standar pipeline yang digunakan adalah untuk pengolahan bilangan matematika integer (bilangan bulat, bilangan yang tidak memiliki pecahan), kebanyakan CPU juga memiliki kemampuan untuk pengolahan untuk data floating point (bilangan berkoma). Pipeline yang mengolah integer dapat juga digunakan untuk mengolah data bertipe floating point ini, namun untuk aplikasi tertentu, terutama untuk aplikasi keperluan ilmiah CPU yang memiliki kemampuan pengolahan floating point dapat meningkatkan kecepatan prosesnya secara dramatis.

Peristiwa menarik yang bisa dilakukan dengan metoda superscalar ini adalah dalam hal memperkirakan



pencabangan instruksi (brach prediction) serta perkiraan eksekusi perintah (speculative execution). Peristiwa ini sangat menguntungkan buat program yang membutuhkan pencabangan dari kelompok intruksi yang dijalankannya.

Jika CPU berfikir bahwa branch akan menuju suatu cabang, biasanya berdasarkan pekerjaan sebelumnya, maka perintah berikutnya sudah dipersiapkan untuk dieksekusi berikut data-datanya, bahkan dengan adanya pipeline ini, bila tidak diperlukan suatu referensi dari instruksi terakhir, maka bisa dilaksanakan dengan segera, karena data dan instruksi yang dibutuhkan telah dipersiapkan sebelumnya.

Dalam hal speculative execution, artinya CPU akan menggunakan melakukan perhitungan pada pipeline yang berbeda berdasarkan kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer.Jika kemungkinan yang dilakukan oleh komputer tepat, maka hasilnya sudah bisa diambil langsung dan tinggal melanjutkan perintah berikutnya, sedangkan jika kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer tidak tepat, maka akan dilaksanakan kemungkinan lain sesuai dengan logika instruksi tersebut. Teknik yang digunakan untuk pipeline dan superscalar ini bisa melaksanakan branch prediction dan speculative execution tentunya membutuhkan ekstra transistor yang tidak sedikit untuk hal tersebut.

Gambar 14.11 Superskalar 5 tahap dengan pipeline ganda



Gambar 14.12 Superskalar yang tahapnya memiliki 5 fungsional

Rangkuman

1. Prinsip paralelisme pada prosesor adalah menyelesaikan beberapa instruksi secara paralel dalam waktu yang bersamaan.

2. Paralelisme dilakukan dengan mengurangi masalah ketergantungan pada data, proses, dan output.

3. Berdasarkan simetri penjadwalannya, pemrosesan parallel dapat dibagi dalam beberapa jenis: a) Asymmetric Multiprocessing (ASMP) b) Symmetric Multiprocessing (SMP) c) Clustering

4. Berdasarkan aliran instruksi dan datanya, pemrosesan parallel dapat dibagi 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 dapat dibagi dalam beberapa jenis: a) Multikomputer (Loosely Coupled/ local memory)

dengan memori yang terdistribusi b) 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 setiap pemrosesannya.

7. Prosesor Superskalar adalah istilah bagi prosesor yang mampu melakukan banyak instruksi setiap siklusnya, dengan menggunakan sebuah teknik yang disebut dengan pipelining.



13Konsep Sistem Operasi

Overview

Berbagai macam aplikasi yang dijalankan pada komputer dapat bekerja dengan baik karena ditopang oleh sistem operasi yang mengatur jalannya sebuah program dengan berbagai macam peripheral input output yang ada pada komputer. Selain itu, sistem operasi juga mengatur keberjalanan sebuah program dengan program yang lain dan membagi sumber daya seperti memori dan hardware untuk input output melalui mekanisme tertentu. Melalui bab ini akan diperkenalkan tentang dasar-dasar sistem operasi.

Tujuan

1. Mahasiswa memahami apa yang dimaksud dengan sistem operasi

2. Mahasiswa mengerti hubungan antara sistem operasi dengan hardware dan aplikasi yang berjalan pada komputer.

226 Aplikasi Sistem Komputer PAGE 10


13.1Konsep Sistem Operasi.Sistem operasi dapat dikatakan adalah perangkat

lunak yang sangat kompleks. Hal-hal yang ditangani oleh sistem operasi bukan hanya satu atau dua saja, melainkan banyak hal. Dari menangani perangkat keras, perangkat lunak atau program yang berjalan, sampai menangani pengguna. Hal tersebut menyebabkan sebuah sistem operasi memiliki banyak sekali komponen-komponen tersendiri yang memiliki fungsinya masing-masing. Seluruh komponen yang menyusun sistem operasi tersebut saling bekerjasama untuk satu tujuan, yaitu efisiensi kerja seluruh perangkat komputer dan kenyamanan dalam penggunaan sistem operasi.

Oleh karena itu, penting bagi kita untuk mengetahui komponen-komponen apa saja yang ada didalam sebuah sistem operasi, agar kita bisa mempelajari sistem operasi secara menyeluruh. Tanpa satu saja dari komponen-komponen tersebut, bisa dipastikan sebuah sistem operasi tidak akan berjalan dengan maksimal. Bayangkan jika kita memiliki sistem operasi yang tidak memiliki kemampuan untuk menangani program-program yang berjalan sekaligus. Kita tak akan bisa mengetik sambil mendengarkan lagu sambil 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 mempermudah pemahaman untuk mengetahui hal-hal yang lebih detail lagi tentang sistem operasi.

Pengertian secara umum adalah pengelola seluruh sumberdaya yang terdapat pada sistem komputer dan menyediakan sekumpulan layanan ke pemakai sehingga memudahkan dan menyamankan penggunaan serta pemanfaatan sumberdaya sistem komputer.



Dari berbagai macam sistem operasi yang ada, tidak semuanya memiliki komponen-komponen penyusun yang sama. Pada umumnya sebuah sistem 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.

Dalam kegiatannya sehari-hari, sistem operasi memiliki sebuah mekanisme proteksi untuk memastikan dirinya, semua program yang berjalan, dan data-data penggunanya berjalan dengan baik. Untuk melakukan hal tersebut, sistem operasi memiliki dua jenis mode operasi yang saling terpisah. Dua operasi tersebut, yaitu user mode, eksekusi program dikendalikan oleh pengguna, dan kernel mode, eksekusi program dikendalikan oleh sistem operasi, dinamakan dual-mode operation.

Dual-mode operation diimplementasikan pada arsitektur perangkat keras. Sebuah bit yang disebut mode bit ditambahkan ke perangkat keras untuk menunjukkan mode operasi saat itu: 0 untuk kernel mode dan 1 untuk user mode.

Dengan adanya dual-mode operation, eksekusi sebuah program atau sebuah proses bisa dibedakan sumbernya, apakah dieksekusi oleh sistem operasi atau dieksekusi oleh pengguna. Hal ini akan sangat berguna dalam berjalannya sistem operasi.

Selain itu, sistem operasi memiliki sebuah mekanisme untuk melindungi prosesor dari berbagai macam program yang berjalan. Bayangkan jika ada sebuah proses mengalami infinite loop. Tentu saja prosesor akan terus menerus melayani program itu dan menghambat proses lainnya yang akan dieksekusi prosesor, dan hal ini bisa dipastikanakan mengurangi kinerja dari komputer.

Perlindungan prosesor tersebut dilakukan dengan timer. Timer diset untuk melakukan interupsi prosesor setelah



beberapa periode waktu. Dengan adanya timer, sebuah program bisa dicegah dari berjalan terlalu lama. Misalkan sebuah program memiliki time limit 7 menit. Setelah 7 menit tersebut terlewati, sistem operasi akan menginterupsi prosesor dan menghentikan eksekusi program tersebut.

13.1.1Manajemen ProsesProses adalah sebuah program yang sedang

dieksekusi. Sedangkan program adalah kumpulan instruksi yang ditulis ke dalam bahasa yang dimengerti sistem operasi. Sebuah proses membutuhkan sejumlah sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, alamat memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O. Sistem operasi mengalokasikan sumber daya-sumber daya tersebut saat proses itu diciptakan atau sedang diproses/dijalankan. Ketika proses tersebut berhenti dijalankan, sistem operasi akan mengambil kembali semua sumber daya agar bisa digunakankembali oleh proses lainnya.

Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan manajemen proses seperti:• Membuat dan menghapus proses pengguna dan sistem

proses. Sistem operasi bertugas mengalokasikan sumber daya yang dibutuhkan oleh sebuah proses dan kemudian mengambil sumber daya itu kembali setelah proses tersebut selesai agar dapat digunakan untuk proses lainnya.

• Menunda atau melanjutkan proses. Sistem operasi akan mengatur proses apa yang harus dijalankan terlebih dahulu berdasarkan berdasarkan prioritas dari proses-proses yang ada. Apa bila terjadi 2 atau lebih proses yang mengantri untuk dijalankan, sistem operasi akan mendahulukan proses yang memiliki prioritas paling besar.

• Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi. Sistem operasi akan mengatur jalannya beberapa proses yang dieksekusi bersamaan. Tujuannya adalah menghindarkan terjadinya inkonsistensi data karena pengaksesan data yang sama, juga untuk mengatur urutan jalannya proses agar setiap proses berjalan dengan lancer.



• Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi. Sistem operasi menyediakan mekanisme agar beberapa proses dapat saling berinteraksi dan berkomunikasi (contohnya berbagi sumber daya antar proses) satu sama lain tanpa menyebabkan terganggunya proses lainnya.

• Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock. Deadlock adalah suatu keadaan dimana sistem seperti terhenti karena setiap proses memiliki sumber daya yang tidak bias dibagi dan menunggu untuk mendapatkan sumber daya yang sedang dimiliki oleh proses lain.

Saling menunggu inilah yang disebut deadlock. Sistem operasi harus bisa mencegah, menghindari, dan mendeteksi adanya deadlock. Jika deadlock terjadi, sistem operasi juga harus dapat memulihkan kondisi sistemnya.

13.1.2Manajemen Main MemoriSistem operasi memiliki tugas untuk mengatur bagian

memori yang sedang digunakan dan mengalokasikan jumlah dan alamat memori yang diperlukan, baik untuk program yang akan berjalan maupun untuk sistem operasi itu sendiri. Tujuan dari manajemen main memory adalah agar utilitas CPU meningkat dan untuk meningkatkan efisiensi pemakaian memori.

Main memory atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah array yang besar dari word atau byte yang ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Main memory berfungsi sebagai tempat penyimpanan instruksi/data yang akses datanya digunakan oleh CPU dan perangkat I/O. Main memory termasuk tempat penyimpanan data yang yang bersifat volatile (tidak permanen), yaitu data akan hilang kalau komputer dimatikan.

Sistem komputer modern memiliki sistem hirarki memori, artinya memori yang ada di komputer disusun dengan tingkatan kecepatan dan kapasitas yang berbeda. Memori yang memiliki kecepatan sama dengan kecepatan prosesor memiliki kapasitas yang kecil, berkisar hanya dari ratusan KB hingga 4 MB dengan harga yang sangat mahal. Sedangkan main memory yang kecepatannya jauh di bawah kecepatan prosesor memiliki kapasitas yang lebih besar,



berkisar dari 128 MB hingga 4 GB dengan harga yang jauh lebih murah. Sistem hirarki memori ini memiliki tujuan agar kinerja komputer yang maksimal bisa didapat dengan harga yang terjangkau.

13.1.3Manajemen FileFile atau berkas adalah representasi program dan data

yang berupa kumpulan informasi yang saling berhubungan dan disimpan di perangkat penyimpanan. Sistem berkas ini sangatlah penting, karena informasi atau data yang disimpan dalam berkas adalah sesuatu yang sangat berharga bagi pengguna.

Sistem operasi harus dapat melakukan operasi-operasi pada berkas, seperti membuka, membaca, menulis, dan menyimpan berkas tersebut pada sarana penyimpanan sekunder. Oleh karena itu, sistem operasi harus dapat melakukan operasi berkas dengan baik.

Sistem operasi melakukan manajemen sistem berkas dalam beberapa hal:• 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 atau direktori tersebut akan diletakkan. Setelah itu, sistem operasi akan membuat entri yang berisi nama berkas dan lokasinya pada sistem berkas.

• Penghapusan berkas atau direktori. Sistem operasi akan mencari letak berkas atau direktori yang hendak dihapus dari sistem berkas, lalu menghapus seluruh entri berkas tersebut, agar tempat dari berkas tersebut dapat digunakan oleh berkas lainnya.

• Pembacaan dan menulis berkas. Proses pembacaan dan penulisan berkas melibatkan pointer yang menunjukkan posisi dimana sebuah informasi akan dituliskan di dalam sebuah berkas.

• Meletakkan berkas pada sistem penyimpanan sekunder. Sistem operasi mengatur lokasi fisik tempat penyimpanan berkas pada sarana penyimpanan sekunder.



13.1.4Manajemen I/OPekerjaan utama yang paling sering dilakukan oleh

sistem komputer selain melakukan komputasi adalah Masukan/Keluaran (I/O). Dalam kenyataannya, waktu yang digunakan untuk komputasi lebih sedikit dibandingkan waktu untuk I/O. Ditambah lagi dengan banyaknya variasi perangkat I/O sehingga membuat manajemen I/O menjadi komponen yang penting bagi sebuah sistem operasi. Sistem operasi juga sering disebut device manager, 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 pada perangkat keras I/O yang umum, seperti optical drive, media penyimpanan sekunder, dan layar monitor.

• Menyediakan driver perangkat yang khusus. Driver digunakan agar sistem operasi dapat memberi perintah untuk melakukan operasi pada perangkat keras I/O tertentu, seperti kartu suara, kartu grafis, dan motherboard.

13.1.5Manajemen Penyimpanan SekunderPenyimpanan sekunder (secondary storage) adalah

sarana penyimpanan yang berada satu tingkat di bawah memori utama sebuah komputer dalam hirarki memori. Tidak seperti memori utama komputer, penyimpanan sekunder tidak memiliki hubungan langsung dengan prosesor melalui bus, sehingga harus melewati I/O.

Sarana penyimpanan sekunder memiliki ciri-ciri umum sebagai berikut:

1. Non volatile (tahan lama). Walaupun komputer dimatikan, data-data yang disimpan di sarana



penyimpanan sekunder tidak hilang. Data disimpan dalam piringan-piringan magnetik.

2. Tidak berhubungan langsung dengan bus CPU. Dalam struktur organisasi komputer modern, sarana penyimpanan sekunder terhubung dengan northbridge. Northbridge yang menghubungkan sarana penyimpanan sekunder pada I/O dengan bus CPU.

3. Lambat. Data yang berada di sarana penyimpanan sekunder memiliki waktu yang lebih lama untuk diakses (read/write) dibandingkan dengan mengakses di memori utama. Selain disebabkan oleh bandwidth bus yang lebih rendah, hal ini juga dikarenakan adanya mekanisme perputaran head dan piringan magnetik yang memakan waktu.

4. Harganya murah. Perbandingan harga yang dibayar oleh pengguna per byte data jauh lebih murah dibandingkan dengan harga memori utama.

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 hilang walaupun komputer dimatikan (non volatile)

2. Menyimpan program yang belum dieksekusi prosesor. Jika sebuah program ingin dieksekusi oleh prosesor, program tersebut dibaca dari disk, lalu diletakkan di memori utama komputer untuk selanjutnya dieksekusi oleh prosesor menjadi proses.

3. Memori virtual. Adalah mekanisme sistem operasi untuk menjadikan beberapa ruang kosong dari disk menjadi alamat-alamat memori virtual, sehingga prosesor bisa menggunakan memori virtual ini seolah-olah sebagai memori utama. Akan tetapi, karena letaknya di penyimpanan sekunder, akses prosesor ke memori virtual menjadi jauh lebih lambat dan menghambat kinerja komputer.Sistem operasi memiliki peran penting dalam

manajemen penyimpanan sekunder. Tujuan penting dari



manajemen ini adalah untuk keamanan, efisiensi, dan optimalisasi penggunaan sarana penyimpanan sekunder.13.1.6Proteksi dan Keamanan

Proteksi adalah mekanisme sistem operasi untuk mengontrol akses 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 sebuah program yang bernama reference monitor. Setiap kali ada pengaksesan sumber daya PC yang diproteksi, sistem pertama kali akan menanyakan reference monitor tentang keabsahan akses tersebut. Reference monitor kemudian akan menentukan keputusan apakah akses tersebut diperbolehkan atau ditolak.

Secara sederhana, mekanisme proteksi dapat digambarkan dengan konsep domain. Domain adalah himpunan yang berisi pasangan objek dan hak akses. Masing-masing pasangan domain berisi sebuah objek dan beberapa akses operasi (seperti read, write, execute) yang dapat dilakukan terhadap objek tersebut. Dalam setiap waktu, setiap proses berjalan dalam beberapa domain proteksi. Hal itu berarti terdapat beberapa objek yang dapat diakses oleh proses tersebut, dan operasi-operasi apa yang boleh dilakukan oleh proses terhadap objek tersebut. Proses juga bisa berpindah dari domain ke domain lain dalam eksekusi.

Pengguna sistem komputer sudah tentu memiliki data-data dan informasi 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. Sistem komputer dan data-data di dalamnya terancam dari aspek ancaman (threats), aspek penyusup (intruders), dan aspek musibah.

Dari aspek ancaman, secara umum sistem komputer menghadapi ancaman terbukanya data-data rahasia, pengubahan data-data oleh orang yang tidak berhak,



juga pelumpuhan sistem dengan adanya serangan Denial of Service (DoS).

Dari aspek penyusup, saat ini banyak orang mencoba masuk ke dalam sistem operasi dengan berbagai macam tujuan. Ada yang hanya sekedar mencoba menjebol sistem operasi (hacking), ada yang mencoba mengambil keuntungan dari tindakan penjebolah itu (cracking).

Tidak hanya disusupi oleh manusia, sistem operasi juga menghadapi ancaman keamanan dari program-program penyusup, yang disebut malicious program atau malware. Malware adalah program yang menyusup ke dalam sistem operasi dan memiliki tujuan-tujuan tertentu seperti mengambil data-data pribadi, mengambil alih komputer, dan seringkali bertujuan merusak. Yang termasuk kategori malware adalah virus, keylogger, worm, trojan, dan sypware. Yang terakhir, sistem operasi dan data-data di dalamnya terancam justru dari hal-hal non teknis, yaitu dari musibah. Sistem operasi terancam akibat adanya bencana alam (banjir, lumpur panas, gempa bumi, dan lain-lain), kerusakan perangkat keras atau lunak, bahkan kelalaian dari penggunanya.



Perkembangan dunia internet saat ini membawa konsekuensi meningkatnya resiko keamanan terhadap sistem operasi. Oleh karena itu, sistem operasi harus memiliki ketahanan keamanan. Bagi kebanyakan pengembang sistem operasi saat ini, keamanan adalah salah satu permasalahan utama.

Rangkuman

1. Sistem operasi merupakan perangkat lunak kompleks yang menangani interaksi semua program yang berjalan, interaksi dengan perangkat keras, dan pengguna.

2. Pada umumnya sebuah sistem operasi modern terdiri dari komponen-komponen: manajemen proses, manajemen memori utama, manajemen file, manajemen sistem I/O, manajemen penyimpanan sekunder, dan proteksi keamanan.

3. Sistem operasi mempunya peran dalam manajemen proses yang berkaitan dengan membuat dan menghapus proses pengguna dan proses sistem, menunda atau melanjutkan proses, sinkronisasi dan komunikasi antar proses, dan penanganan deadlock.

4. Sistem operasi memiliki tugas untuk mengatur bagian memori yang sedang digunakan dan mengalokasikan jumlah dan alamat memori yang diperlukan, baik untuk program yang akan berjalan maupun untuk sistem operasi itu sendiri.

5. Sistem operasi melakukan operasi-operasi pada berkas (file), seperti membuka, membaca, menulis, dan menyimpan berkas tersebut pada sarana penyimpanan sekunder.

6. Sistem operasi mengatur I/O berkaitan dengan buffering, scheduling, spooling, dan penyediaan driver.



7. Sistem operasi melakukan pengaturan penyimpanan sekunder dengan memperhatikan keamanan, efisiensi, dan optimalisasi.

8. Sistem operasi wajib menyediakan sistem keamanan yang melindungi sistem yang dinaunginya dari berbagai macam ancaman.

14Aplikasi Sistem Komputer

Overview

Komputer sebagai alat bantu dapat bekerja berdasarkan perintah-perintah yang diberikan. Perintah-perintah ini dapat dikerjakan oleh komputer apabila insturksi tersebut dikenali oleh komputer. Sayangnya bahasa pada komputer pada tingkat rendah sangat sulit untuk langsung dimengerti oleh manusia sehingga diperlukan alat bantu untuk menjembatani bahasa manusia ke bahasa mesin melalui bahasa pemrograman baik yang berupa interpreter maupun kompiler. Melalui bab ini akan dibahas konsep dasar bahasa



pemrograman pada komputer.

Tujuan

1. Mahasiswa memahami konsep bahasa pemrograman2. Mahasiswa mengetahui beberapa paradigma

pemrograman

14.1Konsep PemrogramanPada saat sebuah program aplikasi dieksekusi pada

sebuah CPU, ia melakukan beberapa fungsi, seperti fungsi akunting, fungsi banking, dan fungsi lainnya.

Programming dapat diartikan sebagai memberikan instruksi kepada komputer agar dapat bekerja seperti yang kita kehendaki.

• Yang ‘dipahami’ atau dijalankan oleh komputer : data dan instruksi dalam 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 menjadi instruksi mesin komputer.

Tool atau alat programming juga merupakan sebuah program aplikasi dan tool tersebut dipergunakan untuk mengembangkan aplikasi lainnya. Sebuah aplikasi program atau tool software berjalan bersamaan di dalam satu komputer. Suatu aplikasi program biasanya disimpan di dalam suatu disk file yang untuk menjalankannya harus di load ke dalam komputer tersebut melalui command di dalam OS.

Bahasa pemprograman modern dikembangkan dengan menggunakan teori bahasa, sehingga memiliki sifat-sifat yang analogis dengan bahasa manusia. Bahasa memiliki grammar (tata bahasa), yang tersusun atas berbagai aturan produksi.



Sebagai contoh, dalam tata bahasa Bahasa Indonesia, terdapat aturan sebagai berikut

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 dinyatakan dalam bentuk regular expression. Tahap-tahap analisis:

1. Analisis Leksikal, merupakan analisis terhadap satuan-satuan leksikal (token, atau simbol) dari kode sumber. Dari analisis ini akan diketahui jenis-jenis token yang dibaca. Dapat diketahui juga jika terdapat token / simbol yang tidak dikenal atau salah. Proses ini biasa juga disebut sebagai scanning.

2. Analisis Sintaktik, dilakukan setelah analisis leksikal dilalui dengan benar (tidak ada token salah atau token tak dikenal). Dalam analisis sintaktik, dilakukan pemeriksaan kesesuaian kode sumber dengan aturan produksi dari grammar bahasa tersebut. Proses ini biasa juga disebut sebagai parsing.

3. Analisis Semantik, biasa dilakukan bersamaan dengan analisis sintaktik. Analisis semantik dapat dianggap sebagai analisis terhadap kebenaran ‘makna’ dari suatu ekspresi. Contoh analogis : kalimat ‘Panda Beli Mobil’ adalah benar secara tata bahasa, tetapi tidak benar maknanya.



Berdasarkan tingkat kedekatannya dengan bahasa mesin dan bahasa manusia, diklasifikasinya menjadi

1. Bahasa tingkat rendah, memetakan setiap instruksi dari kode sumber kedalam satu instruksi bahasa mesin. Biasa disebut juga dengan bahasa assembly. Untuk dapat memprogram dalam bahasa assembly, diperlukan pengetahuan yang benar tentang perangkat keras, representasi data, cara kerja pemprosesan, dan instruksi-instruksi mesin komputer.

2. Bahasa tingkat tinggi, memiliki kedekatan dengan bahasa dan cara berpikir manusia. Contoh : bahasa Pascal.

3. Bahasa tingkat menengah, antara kedua tingkat di atas. Contoh : bahasa C.

Berdasarkan paradigma Pemprograman komputer dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

14.2Pemrograman ProseduralProgram tersusun atas prosedur-prosedur algoritma.

Pemprograman prosedural dicirikan dengan adanya sequence (urutan), branch (pencabangan), dan loop (pengulangan).

Urutan, berarti bahasa tersebut memiliki urutan pemprosesan tertentu, biasanya dari atas ke bawah dan dari kiri ke kanan.

Pencabangan, merupakan alternatif alur program berdasarkan evaluasi terhadap kondisi tertentu. Contoh pencabangan adalah beberapa statement berikut:• 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 terhadap kondisi tertentu. Contoh pengulangan adalah beberapa statement berikut: • REPEAT <aksi> UNTIL <kondisi>



• WHILE <kondisi> DO <aksi> • FOR <n> DO <aksi> Contoh bahasa Pemprograman Prosedural : Pascal, C,

Basic.

14.3Pemrograman Fungsional tersusun 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))))



14.4Pemrograman DeklaratifTersusun atas deklarasi-deklarasi logika, berupa fakta,

aturan, dan sasaran. Bahasa pemprograman prosedural memiliki mekanisme inferensi, yang memungkinkan komputer ‘menalar’ atau menelusuri berbagai fakta dan aturan yang diberikan untuk mendapatkan hasil / jawaban dari pertanyaan tertentu. 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

14.5Pemrograman 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, atau merupakan instance dari kelas objek tertentu. Setiap kelas objek minimal memiliki :

1. nama kelas objek yang unik, membedakannya dengan kelas objek yang lain.

2. atribut-atribut, atau data, atau properti-properti, atau sifat-sifat yang melekat pada kelas objek tersebut.

3. perilaku, atau kemampuan, atau operasi, atau method, atau tanggung jawab yang melekat pada kelas objek tersebut. Ciri utama dari pemprograman berorientasi objek

adalah adanya encapsulation (pembungkusan), inheritance (penurunan sifat), dan polymorphism (perubahan bentuk).



Encapsulation, merupakan pembungkusan suatu kelas objek dengan atribut-atribut dan perilaku-perilaku yang dimilikinya. Contoh kelas objek sederhana.

Inheritance, merupakan penurunan sifat dari kelas objek induk kepada kelas 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 dari induk yang sama mendukung antarmuka properti dan method yang sama. (dapat dipahami jika telah terlibat lebih lanjut dengan pemprograman berorientasi objek). Contoh : Object Pascal, C++, Eiffel, SmallTalk, Java, C#.

Penerjemahan dari kode sumber dalam bahasa tingkat tinggi kedalam instruksi mesin dilakukan dengan dua macam cara, yaitu kompilasi dan interpretasi

1. kompilasi, merupakan penerjemahan keseluruhan kode sumber menjadi kode biner, yang selanjutnya dieksekusi oleh mesin/komputer.

2. interpretasi, merupakan penerjemahan baris per baris kode sumber kedalam instruksi komputer yang bersesuaian.

Bahasa Assembly adalah bahasa pemrograman

tingkat rendah. Dalam pemrograman komputer dikenal dua jenis tingkatan bahasa, jenis yang pertama adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) dan jenis yang kedua adalah bahasa pemrograman tingkat rendah (low level language).

Bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih berorientasi kepada manusia yaitu bagaimana agar pernyataan-pernyataan yang ada dalam program mudah ditulis dan dimengerti oleh manusia. Sedangkan bahasa tingkat rendah lebih berorientasi ke mesin, yaitu bagaimana agar komputer dapat langsung mengintepretasikan pernyataan-pernyataan program.

Kelebihan dari Bahasa Assembly:



1. Ketika di-compile lebih kecil ukuran.2. Lebih efisien/hemat memori 3. Lebih cepat dieksekusi



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 assembly atau rakitan biasanya memiliki hubungan sama dengan instruksi bahasa mesin. Misalnya, tiap julukan (mnemonic) yang ditulis di program dengan bahasa rakitan akan diterjemahkan menjadi tepat satu kode operasi yang dapat dimengerti langsung oleh komputer. Pada bahasa tingkat tinggi, satu perintah dapat 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 arsitektur komputer memiliki bahasa mesin yang berbeda-beda sehingga bahasa rakitannya pun berbeda-beda.

Dalam program bahasa assembly terdapat 2 jenis yang kita tulis dalam program 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 dalam code 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).



Rangkuman

1. Programming dapat diartikan sebagai memberikan instruksi kepada komputer agar dapat bekerja seperti yang kita kehendaki.

2. Bahasa tingkat rendah memetakan setiap instruksi dari kode sumber ke dalam satu instruksi bahasa mesin, disebut juga dengan bahasa assembly.

3. Bahasa tingkat tinggi, memiliki kedekatan dengan bahasa dan cara berpikir manusia, misalnya bahasa Pascal.

4. Bahasa tingkat menengah, merupakan bahasa yang ada di antara bahasa tingkat tinggi dan tingkat rendah.

5. Pada paradigma pemrograman prosedural, program tersusun atas prosedur-prosedur algoritma yang disusun secara modular.

6. Bahasa pemrograman ini tersusun atas fungsi-fungsi, baik yang sudah terdefinisi maupun yang dibuat sendiri oleh pengguna.

7. Pada paradigma pemrograman deklaratif, program tersusun atas deklarasi-deklarasi logika, berupa fakta, aturan, dan sasaran.

8. Pada paradigma pemprograman berorientasi obyek, persoalan dan solusinya dimodelkan sebagai obyek.

9. Kompilasi merupakan penerjemahan keseluruhan kode sumber menjadi kode biner, yang selanjutnya dieksekusi oleh mesin/komputer.

10. Interpretasi, merupakan penerjemahan baris per baris kode sumber ke dalam instruksi komputer yang bersesuaian.



Daftar Pustaka

1. An Introduction to the Intel Quick Path Interconnect, Intel Corp, 2009

2. Art of Assembly, Chapter 73. Ayi Purbasari , Kuliah Pengantar IlmuKomputer.Com, 4. [Ber89] Bersetekas, D.P. and Tsitsklis, J. N., Parallel and

Distributed Computation :Numerical Methods, NJ : Prentice-Hall, 1989

5. Dasar Arsitektur dan Organisasi Komputer, Program Profesional

6. Daniel M. Smith, Vincent W. Freeh, Frank Mueller, Asymmetric Multiprocessing for Simultaneous Multithreading Processors , Department of Computer Science, North Carolina State University, Raleigh, NC 27695-7534

7. Departemen Pendidikan Nasional D3 TKJ (Teknik Komputer dan Jaringan)

8. Gilmore, Charles M., “Microprocessors: Principles and Applications, Second Edition”, McGraw-Hill, 1996.

9. Heru Suhartanto, KAJIAN PERANGKAT BANTU KOMPUTASI PARALLEL PADA JARINGAN PC, MAKARA, TEKNOLOGI, VOL. 10, NO. 2, NOVEMBER 2006: 72-817272, , Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia

10. http://id.wikipedia.org/wiki/Pemrograman_paralel 11. [Hwa93] Hwang, Kai., Advanced Computer Architecture :

Parallelism, Scalability,Programmability, McGraw-Hill, 199312. HowStuffWorks, CD, DVD, BluRay13. Huang, Howard, Introduction to I/O, 200314. Hsieh, Paul, Graphics Accelerator, 200415. Hamacher, Vrenesic and Zacky, Computer Organization

5/e McGraw-Hill, 2002 16. Karbo, Michael, PC Architecture17. Nashelsky, Louis, “Introduction to Digital Computer

Technology – Second Edition”, John Wiley & Sons, Inc., 1977.

18. PcTechGuide, HyperTransport19. Patterson, Dave dan Kong, Shing, Computer Architecture

and Engineering: I/O System, 1995


20. Shreiner, Wolfgang, Computer System Organization, Johannes Kepler University


21. Suseno, Lukas, Sistem22. South, George, QPI – Quick Path Interconnect23. Stallings, W., “Computer Organization and Architecture, 4th

edition: Designing for Performance”, Prentice-Hall Inc., 1998.

24. Tanembaum, Andrew S., “Structured Computer Organization, 3rd edition”, Prentice-Hall International Editions, 1999.

25. Wear, Larry L.,”COMPUTERS, An Introduction to Hardware and Software Design”, McGraw-Hill, 1991.