pengantar teknologi informasi -...

Ser i - 01

Pengantar Teknologi Informasi

Ser i - 01

Dasar Teknol ogi Inf or masi

Pokok Bahasan

1. Penger t i an Teknol ogi Inf or masi

2. Pengel ompokkan Teknol ogi Inf or masi

• Teknol ogi Masukan

• Masi n Pemr oses

• Teknol ogi Penyi mpanan

• Teknol ogi Kel uar an

• Teknol ogi Per angkat Lunak

3. Komponen Si st em Teknol ogi Inf or masi

4. Kl asi f i kasi Si st em Teknol ogi Inf or masi

• Fungsi Si st em

• Ukur an

• Kl i en Ser ver

Ser i - 01

Pokok Bahasan

Pengert i an Teknol ogi Inf ormasi

Teknol ogi Inf or masi :

Teknol ogi yang mer upakan gabungan dar i kemampuan H/ W

dan S/ W yang di t unj ang ol eh t eknol ogi komuni kasi .

Teknol ogi Komput er :

Teknol ogi yang t er kai t dengan si st em komput er bai k H/ W

maupun S/ W.

Si st em Komput er :

Mesi n ser baguna yang di kendal i kan ol eh pr ogr am

sehi ngga dapat mengol ah dat a menj adi i nf or masi .

Ser i - 01

Pokok Bahasan

Pr ogr am :

Sekumpul an i nst r uksi yang dapat di t er i ma ol eh

komput er unt uk suat u t ugas t er t ent u ber dasar kan

masukan dat a.Dat a :

Masukan ment ah bagi komput er , dapat ber upa angka,

gambar , suar a, pol a, dan l ai n- l ai n.

Inf or masi :

Repr esent asi dat a yang memi l i ki makna sehi ngga

dapat di i nt er pr et asi .

Ser i - 01

Pokok Bahasan

Si st em

Komput erDat a Inf or mas

i

Teknol ogi Komuni kasi :

Model i nt er aksi yang l ebi h menekankan pada

i nt er aksi j ar ak j auh.

Ser i - 01

Pokok BahasanPokok Bahasan

Bagi an- bagi an TI :

1. Teknol ogi komuni kasi : Net wor k

2. Teknol ogi masukan : keyboar d, mi c, kamer a, mouse,

sensor , scanner

3. Teknol ogi kel uar an : CRT, pr i nt er , pl ot t er , LS

4. Teknol ogi sof t war e : HLL, LLL, pr ogr am apl i kasi ,

i nst r uksi

5. Teknol ogi peyi mpanan : ROM, RAM, di sk

6. Teknol ogi pemr osesan : CPU, mi r opr osesor / pr osesor

Ser i - 01

Bagi an- bagi an Si st em TI :

1. Har dwar e,

2. Sof t war e,

3. Br ai nwar e.

Ser i - 01

Kl asi f i kasi Si st em TI :

1. Fungsi Si st em,

a. Embedden IT si st em : i mpl i si t pada pr oduk,

b. Dedi cat ed IT Si st em : ekspl i si t pada pr oduk,

c. Gener al Pur pose IT Si st em : mul t i f ungsi

2. Ukur an

a. Mi cr ocomput er : 1- 50 MFLOP,

b. Workstation : 50 – 500 MFLOP,

c. Mi ni comput er : 3- 1000 MFLOP,

d. Mai nf r ame : 50- 20000 MFLOP

e. Super comput er : 1000- 20000000 MFLOP

Ser i - 01

3. Cl i en - Ser ver

a. Pi si k

b. Sof t war e

Per anan TI

a. Per bankan,

b. Pendi di kan,

c. Medi s,

d. Kepol i si an,

e. Per dagangan,

f. Desai n,

Ser i - 01

Ser i - 01

Dasar Sistem Komputer

Pokok Bahasan

1. Bit dan Informasi

2. Satuan Data

3. Waktu dan Frekuensi

4. Pengkodean Karakter

5. Konversi Biner dan Desimal

6. Unit Sistem

7. Prosesor

8. Memory

9. Perkembangan Komputer

Ser i - 01

Bit dan Informasi

Dasar kerja : Sistem biner (dua keadaan, 0 dan 1), binary

digit (bit).

Bit-bit : menyusun berbagai karakter yang dikenal

komputer.

Karakter : A-Z, a-z, 0-9, simbol khusus.

(Sebuah karakter dinyatakan dengan 8 atau 16 bit)

Implementasi : sistem saklar (on:1, off:0).

Jumlah konfigurasi : 2n (n:jumlah saklar)

Ser i - 01

Konf i gur asi :

0 0 0 0 0 0 0 0

Konf i gur asi :

0 1 0 0 1 0 0 0

Ser i - 01

Sat uan Dat a :

Bi t

Byt e : 8 bi t

Ki l obyt e : 1024 byt e

Megabyt e : 1024 ki l obyt e

Gi gabyt e : 1024 megabyt e

Ter abyt e : 1024 gi gabyt e

Pet abyt e : 1024 t er abyt e

Sat uan wakt u dan f rekuensi :

Sekon

mi l i sekon : 10- 3 sekon

mi kr osekon : 10- 6 sekon

nanosekon : 10- 9 sekon

pi kosekon : 10- 12 sekon

Her t z,

Ki l oher t z,

Megaher t z,

Gi gaher t z.

Ser i - 01

Si st em Pengkodean Karakt er :

ASCII : Amer i can St andar d Code f or Inf or mat i on Int er change

ANSI : Amer i can Nat i onal St andar ds Inst i t ut

7 bi t

EBCDIC : Ext ended Bi nar y Coded Deci mal Int er change Code

IBM :

8 bi t

Ser i - 01

Kar akt er ASCII EBCDIC

A 1100 0001 1010 0001

B 1100 0010 1010 0010

C 1100 0011 1010 0011

0 1111 0000 0101 0000

1 1111 0001 0101 0001

2 1111 0010 0101 0010

3 1111 0011 0101 0011

Ser i - 01

Si st em Pengkodean Karakt er :

Uni code :

pengkodean dengan 16 bi t l ebi h l uas unt uk kar akt er

dal am bahasa yang l ebi h gener al ( ci na, ar ab) .

Konversi Si st em Bi l angan :

Mi sal ;

01001011

= 0x 27+1x 26+0x 25+0x 24+1x 23+0x 22+1x 21+1x 20

= 0 +1x 26+ 0 + 0 +1x 23+ 0 +1x 21+1x 20

= 0 + 64 + 0 + 0 + 8 + 0 + 2 + 1 = 75

Ser i - 01

Konversi Si st em Bi l angan :

Mi sal ;

75 : 2 = 1

37 : 2 = 1

18 : 2 = 0

9 : 2 = 1

4 : 2 = 0

2 : 2 = 0

1 : 2 = 1

0

Ser i - 01

busPr ocessor

I/ O

Di sk Cont r

ol er

Keyboar d

Pr i nt er

Di sk

Dr i ve

Pr ocessor

Keyboar d

Vi deo Cont r o

l er

CPU

ROM

Bus Memor i RAM

Moni t or

Bagi an Uni t Si st em

Ser i - 01

Mot herboard

Ter di r i at as sej uml ah komponen yang t er pasang secar a

per manen, dan sl ot unt uk komponen yang dapat

di l epas.Mot her boad dengan car d I/ O per manen : onboar d.

Memungki nkan unt uk mel akukan ekspansi .

• Meni ngkat kan kemampuan,

• Menyongsong t eknol ogi .

Ser i - 01

Cat u Daya

Pemasok sumber daya l i st r i k.

Masukan : Tegangan AC

Out put : Tegangan DC

Per l u per l i ndungan :

• UPS : Bat er e ( dar ur at )

• Regul at or : Penst abi l

Ser i - 01

Si st em Pendi ngan

Menj aga suhu seki t ar .

Komponen el ekt r oni ka ( ar us l emah) : r ent an

t emper at ur t i nggi .

Ser i - 01

Bus

Jal ur penghubung suat u komponen dengan komponen

l ai nnya.

CPU Mai n momor i , dl l .

• Pr osessor bus : dat a, al amat , kont r ol ;

( 8088, 20 bi t = 2 20 = 1 MB)

• I/ O bus

•Memor i bus

Ser i - 01

Bus I/ O

Bus ekspansi .

Ti pe : ISA, PCI, AGP, EISA, VL- bus, Fi r e Wi r e, USB.

ISA ( Indust r y St andar d Ar chi t ect ur e) : 8 bi t ( XT) at au 16 bi t

( AT) , 8 Mbt ps.

EISA ( Ext ended Indust r y St andar d Ar chi t ect ur e)

: Pr od. Compaq ( 1988) , 32 bi t .

VL-bus ( VESA Local-bus) : 486 ( 128 – 132 Mbt ps) .

Secar a l engkap menj adi t ugas- 1:

Obj ect i ve : Jel askan kar akt er i st i k t i pe bus di

at as.

Ser i - 01

Kart u I/ O

Medi a ekspansi .

Adapt er , boar d, cont r ol l er .

Ti pe : Acceper at ed boar , Chace car d, Copr ocessor boar d,

dl l .

Acceper at ed boar : Memper cepat pemr osesan,

Chace car d : Meni ngkat kan ki ner j a.

Secar a l engkap menj adi t ugas- 2:

Obj ect i ve : Jel askan kar akt er i st i k t i pe car d di

at as.

Ser i - 01

Port

Medi a koneksi i nt er nal vs ekst er nal ( moni t or ,

camer a, mouse) .

Jeni s : Ser i al , Par al el , SCSI, USB, i nf r ar ed, dl l .

Ser i - 01

Processor

Mi cr opr ocessor CPU.

IC : sampai r i buas ( j ut aan) komponen el ekt r oni ka.

Tugas : mesi n pemr oses ( t i dak mengi ngat ) .

4004 : ( 1971) , 4 bps ( cal cul at or ) ,

8080 : ( 1975) , 8 bi t ( PC) , IBM ( 1982) IBM PC

Ser i - 01

Processor

Jenis Tahun Transistor

(ribuan)

Clock Data

(bit)

Bus Data

(bit)

Bus Alamat

(bit)

MIPS

80802 1974 6 2 MHz 8 8 20 0.64

8088 1979 29 5 MHz 16 8 20 0.33

80286 1982 134 6 MHz 16 16 24 1

80386 1985 275 16 MHz 32 32 32 5

80486 1989 1200 25 MHz 32 32 32 20

Pentium 1993 3100 60 MHz 32 64 32 100

Pentium II 1997 7500 233 MHz 32 64 36 -300

Pentium III 1999 9500 450 MHz 32 64 36 -510

Pentium IV > 2000 42000 2 GHz 32 64 36 -1700

Ser i - 01

Processor

Dar i bebagai vendor : R4x000, Al pha AXP, Power PC, SPARC,

Dur on, At hl on, Cel er on.

Mengacu : CISC ( Compl ex Inst r uct i on Set Comput er ) , RISC

(Reduced Inst r uct i on Set Comput er ) .

Ukur an l ai n : MIPS, MFLOP.

Ser i - 01

Processor

CPU : Cont r ol Uni t dan ALU.

Regi st er

Cont r ol

Uni t

ALU

Mai n

Memor y

Ser i - 01

CPU Super skal ar

Skal ar : 1 i nst r uksi dal am 1 cl ock

Super skal ar : > 1 i nst r uksi dal am 1 cl ock ( ALU > 1) .

Cont r ol

Uni t

ALU

Cont r ol

Uni t

ALU ALU

Ser i - 01

Mul t i Pr osessor

CPU : > 1 ( 2 – 4) .

Si st em : SMP ( Symet r i c Mul t i Pr ocessor ) beker j a masi ng-

masi ng, Pr ocessor vekt or beker j a ser ent ak ( bi sa

shar i ng) , Pr ocesor Par al el beker j a t i dak sebagai

pr osesor ut ama, Pr ocesor Par al el Masi f ( pr osesor

banyak sekal i ) .

Ser i - 01

33

Organisasi dan Arsitektur

Komputer : Perancangan Kinerja

• Komputer sebagai sebuah sistem yang

berhirarki

• Komputer dapat dianggap sebagai struktur

sejumlah komponen berserta fungsinya yang

dijelaskan sebagai fungsi kolektif struktur dan

fungsi internalnya.

Ser i - 01

Arsitekture & Organisasi

• Arsitekture komputer berkaitan dengan atribute-atribute yang nampak bagi programmer– Set Instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk

penyajian data, mekanisme I/O, teknikpengalamantan (addressing techniques).

– Contoh: apakah tersedia instruksi untuk perkalian?

• Organisasi komputer berkaitan dengan unit-unit operasional dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural– Control signals, interfaces, memory technology.

– Contoh: Apakah instruksi perkalian diimplementasikan secara hardware, ataukah dikerjakan dengan penambahan secara berulang?

Ser i - 01

Arsitektur & Organisasi

• Arsitektur sama, organisasi dapat berbeda

• Arsitektur bertahan lama, organisasi menyesuaikan perkembangan teknologi– Semua Intel famili x86 memiliki arsitektur dasar

yang sama

– Famili IBM System/370 memiliki arsitektur dasar yang sama

– Memberikan compatibilitas instruksi level mesin• At least backwards

– Organisasi antar versi memiliki perbedaan

Ser i - 01

Strukture & Fungsi

• Strukture adalah bagaimana masing-masing komponen saling berhubungan satu sama lain

• Fungsi merupakan operasi dari masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur

FUNGSI

• Semua komputer memiliki 4 fungsi:– Pengolahan data - Data processing

– Penyimpanan data - Data storage

– Pemindahan data - Data movement

– Kendali - Control

Ser i - 01

Fungsi

• Komputer dilihat dari sudut pandang Fungsi.

Data

Movement

Apparatus

Control

Mechanism

Data

Storage

Facility

Data

Processing

Facility

Ser i - 01

Fungsi – Pemindahan data

• Contoh: dari keyboard ke layar monitor

Data

Movement

Apparatus

Control

Mechanism

Data

Storage

Facility

Data

Processing

Facility

Ser i - 01

Fungsi – Penyimpanan data

• Contoh: download dari internet

Data

Movement

Apparatus

Control

Mechanism

Data

Storage

Facility

Data

Processing

Facility

Ser i - 01

Fungsi – Pengolahan data

Contoh: updating bank statement

Data

Movement

Apparatus

Control

Mechanism

Data

Storage

Facility

Data

Processing

Facility

Ser i - 01

Fungsi – Pengolahan data

• Contoh: pencetakan bank statement

Data

Movement

Apparatus

Control

Mechanism

Data

Storage

Facility

Data

Processing

Facility

Ser i - 01

Strukture Komputer - Top Level

Computer

Main

Memory

Input

Output

Systems

Interconnection

Peripherals

Communication

lines

Central

Processing

Unit

Computer

Ser i - 01

Strukture CPU

Computer Arithmetic

and

Login Unit

Control

Unit

Internal CPU

Interconnection

Registers

CPU

I/O

Memory

System

Bus

CPU

Ser i - 01

Strukture - Control Unit

CPU

Control

Memory

Sequencing

Logic

Control

Unit

ALU

Registers

Internal

Bus

Control Unit

Register &

Decoders

Ser i - 01

ENIAC

• Electronic Numerical Integrator And Computer

• Eckert and Mauchly

• University of Pennsylvania

• Tabel Lintasan peluru

• Mulai dibuat 1943

• Selesai 1946

– Terlambat untuk digunakan dlm PD-II

• Dipakai sampai 1955

Evolusi dan Kinerja Komputer

Ser i - 01

ENIAC - details

• Menggunakan sistem Decimal (bukan binary)

• Memiliki 20 accumulator untuk 10 digits

• Diprogram secara manual melalui sakelar

• Berisi 18,000 vacuum tubes

• Berat 30 tons

• Luas 15,000 square feet

• Daya 140 kW

• Kecepatan: 5,000 penambahan per detik

Ser i - 01

Von Neumann/Turing

• Konsep: Stored Program Computer

• Main memory: menyimpan program dan data

• ALU: mengerjakan operasi data biner

• Control unit: interpretasi instruksi darimemory dan meng-eksekusi

• Peratan Input/output dikendailkan olehcontrol unit

• Princeton Institute for Advanced Studies – IAS

• Selesai dibuat 1952

Ser i - 01

Structure Mesin von Nuemann

Main

Memory

Arithmetic and Logic Unit

Program Control Unit

Input

Output

Equipment

Ser i - 01

IAS - details• Kapasitas memori: 1000 x 40 bit words

– Menggunakan sistem bilangan Biner

– Panjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi )

• Register-register dalam CPU– MBR (Memory Buffer Register)

– MAR (Memory Address Register)

– IR (Instruction Register)

– IBR (Instruction Buffer Register)

– PC (Program Counter)

– AC (Accumulator)

– MQ (Multiplier Quotient)

Ser i - 01

Structure detail IAS

Main

Memory

Arithmetic and Logic Unit

Program Control Unit

Input

Output

Equipment

MBR

Arithmetic & Logic Circuits

MQAccumulator

MAR

Control

Circuits

IBR

IR

PC

Address

Instructions

& Data

Central Processing Unit

Ser i - 01

Komputer Komersial

• 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation

– UNIVAC I (Universal Automatic Computer)

– Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of

Census

• Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation

• UNIVAC II dipasarkan akhir th. 1950-an

– Lebih cepat

– Kapasitas memori lebih besar

Ser i - 01

IBM

• Pabrik peralatan Punched-card

• 1953 – IBM-701

– Komputer pertama IBM (stored program

computer)

– Untuk keperluan aplikasi Scientific

• 1955 – IBM- 702

– Untuk applikasi bisnis

• Merupakan awal dari seri 700/7000 yang

membuat IBM menjadi pabrik komputer yang

dominan

Ser i - 01

Transistor

• Menggantikan vacuum tubes

• Lebih kecil

• Lebih murah

• Disipasi panas sedikit

• Merupakan komponen Solid State

• Dibuat dari Silicon (Sand)

• Ditemukan pada th 1947 di laboratorium Bell

• Oleh William Shockley dkk.

Ser i - 01

Komputer berbasisTransistor

• Mesin generasi II

• NCR & RCA menghasilkan small

transistor machines

• IBM 7000

• DEC - 1957

– Membuat PDP-1

Ser i - 01

Microelectronics

• Secara harafiah berarti “electronika

kecil”

• Sebuah computer dibuat dari gerbang

logika (gate), sel memori dan

interkoneksi

• Sejumlah gate dikemas dalam satu

keping semikonduktor

• silicon wafer

Ser i - 01

Generasi Komputer• 1946-1957 : Vacuum tube

• 1958-1964 : Transistor

• 1965-1971 : SSI - Small scale integration – Up to 100 devices on a chip

• 1971 : MSI - Medium scale integration – 100-3,000 devices on a chip

• 1971-1977 : LSI - Large scale integration– 3,000 - 100,000 devices on a chip

• 1978- : VLSI - Very large scale integration– 100,000 - 100,000,000 devices on a chip

• Ultra large scale integration– Over 100,000,000 devices on a chip

Ser i - 01

Moore’s Law

• Gordon Moore - cofounder of Intel

• Meningkatkan kerapatan komponen dalam chip

• Jumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat per tahun

• Sejak 1970 pengembangan agak lambat– Jumlah transistors 2 x lipat setiap 18 bulan

• Harga suatu chip tetap / hampir tidak berubah

• Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkat

• Ukuran semakin kecil, flexibilitas meningkat

• Daya listrik lebih hemat, panas menurun

• Sambungan sedikit berarti semakin handal / reliable

Ser i - 01

Jumlah Transistor dalam CPU

Ser i - 01

IBM seri 360

• 1964

• Pengganti seri 7000 (tidak kompatibel)

• Rancangan awal suatu “keluarga” komputer– Memiliki set instruksi yang sama atau identik

– Menggunakan O/S yang sama atau identik

– Kecepatan meningkat

– Jumlah I/O ports bertambah (i.e. terminal tambah banyak)

– Kapasitas memori bertambah

– Harga meningkat

Ser i - 01

DEC PDP-8

• 1964

• Minicomputer pertama

• Tidak mengharuskan ruangan ber-AC

• Ukurannya kecil

• Harga $16,000

– $100k+ untuk IBM 360

• Embedded applications & OEM

• Menggunakan BUS STRUCTURE

Ser i - 01

Struktur Bus pada DEC - PDP-8

OMNIBUS

Console

ControllerCPU Main Memory I/O

ModuleI/O

Module

Ser i - 01

Memori Semiconductor

• 1970

• Fairchild

• Ukuran kecil ( sebesar 1 sel core memory)

• Dapat menyimpan 256 bits

• Non-destructive read

• Lebih cepat dari core memory

• Kapasitas meningkat 2 x lipat setiap tahun

Ser i - 01

Intel

• 1971 - 4004

– Microprocessor pertama, CPU dalam 1 chip, 4 bit

• 1972 - 8008

– 8 bit, Digunakan untuk aplikasi khusus

• 1974 - 8080

– Microprocessor general purpose yang pertama dari Intel

• 1978 - 8086, 80286

• 1985 - 80386

• 1989 - 80486

Ser i - 01

Meningkatkan kecepatan

• Pipelining

• On board cache

• On board L1 & L2 cache

• Branch prediction

• Data flow analysis

• Speculative execution

Ser i - 01

Performance Mismatch

• Kecepatan Processor meningkat

• Kapasitas memory meningkat

• Kecepatan memory tertinggal dari prosesor

Ser i - 01

DRAM and Processor

Characteristics

Ser i - 01

Trends in DRAM use

Ser i - 01

Solusi

• Meningkatkan jumlah bit per akses

• Mengubah interface DRAM

– Cache

• Mengurangi frekuensicy akses memory

– Cache yg lebih kompleks dan cache on chip

• Meningkatkan bandwidth interkoneksi

– Bus kecepatan tinggi - High speed buses

– Hierarchy of buses

Ser i - 01

Pentium

• CISC

• Menggunakan teknik-teknik superscalar

• Eksekusi instruksi secara parallel

• P6 : menggunakan:

– Brach prediction

– Data flow analisys

– Specultive execution

• P7 : menggunakan teknologi berbasis RISC

Ser i - 01

Power PC

• Sistem RISC superscalar

• Hasil kerjasama IBM – Motorolla - Apple

• Diturunkan dari arsitektur POWER (IBM RS/6000)

• Keluarga PowerPC:

– 601: 32-bit

– 603: low-end desktop dan komputer portabel

– 604: desktop dan low-end user

– 620: 64-bit penuh, high-end user

Ser i - 01

Konsep Program• Pemrograman (hardware) merupakan proses

penghubungan berbagai komponen logik pada konfigurasi yang diinginkan untuk membentuk operasi aritmatik dan logik pada data tertentu

• Hardwired program tidak flexibel

• General purpose hardware dapat mengerjakan berbagai macam tugas tergantung sinyal kendali yang diberikan

• Daripada melakukan re-wiring, Lebih baik menambahkan sinyal-sinyal kendali yang baru

Bus Sistem

Ser i - 01

Program ?

• Adalah suatu deretan langkah-langkah

• Pada setiap langkah, dikerjakan suatu

operasi arithmetic atau logical

• Pada setiap operasi, diperlukan sejumlah

sinyal kendali tertentu

Ser i - 01

Fungsi Control Unit

• Untuk setiap operasi disediakan kode yang

unik

– Contoh: ADD, MOVE

• Bagian hardware tertentu menerima kode

tersebut kemudian menghasilkan sinyal-

sinyal kendali

• Jadilah komputer!

Ser i - 01

Komponen yang diperlukan

• Control Unit (CU) dan Arithmetic and Logic Unit

(ALU) membentuk Central Processing Unit (CPU)

• Data dan instruksi harus diberikan ke sistem dan

dikeluarkan dari sistem

– Input/output

• Diperlukan tempat untuk menyimpan sementara

kode instruksi dan hasil operasi.

– Main memory

Ser i - 01

Komponen Komputer:

Top Level View

Ser i - 01

Siklus Instruksi

• Two steps:

– Fetch

– Execute

Ser i - 01

Fetch Cycle

• Program Counter (PC) berisi address instruksi berikutnya yang akan diambil

• Processor mengambil instruksi dari memory pada lokasi yang ditunjuk oleh PC

• Naikkan PC

– Kecuali ada perintah tertentu

• Instruksi dimasukkan ke Instruction Register (IR)

• Processor meng-interpret dan melakukan tindakan yang diperlukan

Ser i - 01

Execute Cycle

• Processor-memory

– Transfer data antara CPU dengan main memory

• Processor I/O

– Transfer data antara CPU dengan I/O module

• Data processing

– Operasi arithmetic dan logical pada data tertentu

• Control

– Mengubah urutan operasi

– Contoh: jump

• Kombinasi diatas

Ser i - 01

Contoh Eksekusi Program

Ser i - 01

Diagram Keadaan Siklus

Instruksi

Ser i - 01

Interrupt• Suatu mekanisme yang disediakan bagi modul-modul

lain (mis. I/O) untuk dapat meng-interupsi operasi normal CPU

• Program

– Misal: overflow, division by zero

• Timer

– Dihasilkan oleh internal processor timer

– Digunakan dalam pre-emptive multi-tasking

• I/O

– dari I/O controller

• Hardware failure

– Misal: memory parity error

Ser i - 01

Program Flow Control

Ser i - 01

Siklus Interupsi

• Ditambahkan ke instruction cycle

• Processor memeriksa adanya interrupt

– Diberitahukan lewat interrupt signal

• Jika tidak ada interrupt, fetch next instruction

• Jika ada interrupt:

– Tunda eksekusi dari program saat itu

– Simpan context

– Set PC ke awal address dari routine interrupt handler

– Proses interrupt

– Kembalikan context dan lanjutkan program yang terhenti.

Ser i - 01

Diagram keadaan Siklus Instruksi

dengan Interrupt

Ser i - 01

Multiple Interrupts

• Disable interrupts

– Processor akan mengabaikan interrupt berikutnya

– Interrupts tetap akan diperiksa setelah interrupt ynag pertama selesai dilayani

– Interrupts ditangani dalam urutan sesuai datangnya

• Define priorities

– Low priority interrupts dapat di interrupt oleh higher priority interrupts

– Setelah higher priority interrupt selesai dilayani, akan kembali ke interrupt sebelumnya.

Ser i - 01

Multiple Interrupts - Sequential

Ser i - 01

Multiple Interrupts - Nested

Ser i - 01

Sambungan

• Semua unit harus tersambung

• Unit yang beda memiliki sambungan yang

beda

– Memory

– Input/Output

– CPU

Ser i - 01

Sambungan Memori

• Menerima dan mengirim data

• Menerima addresses

• Menerima sinyal kendali

– Read

– Write

– Timing

Ser i - 01

Sambungan Input/Output

• Serupa dengan sambungan memori

• Output

– Menerima data dari computer

– Mengirimkan data ke peripheral

• Input

– Menerima data dari peripheral

– Mengirimkan data ke computer

Ser i - 01

Sambungan Input/Output

• Menerima sinyal kendali dari computer

• Mengirimkan sinyal kendali ke peripherals

– Contoh: spin disk

• Menerima address dari computer

– Contoh: nomor port

• Mengirimkan sinyal interrupt

Ser i - 01

CPU Connection

• Membaca instruksi dan data

• Menuliskan data (setelah diproses)

• Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit

lain

• Menerima (& menanggapi) interrupt

Ser i - 01

Bus

• Ada beberapa kemungkinan interkoneksi

sistem

• Yang biasa dipakai: Single Bus dan

multiple BUS

• PC: Control/Address/Data bus

• DEC-PDP: Unibus

Ser i - 01

What is a Bus?

• Jalur komunikasi yang menghubungkan beberapa device

• Biasanya menggunakan cara broadcast

• Seringkali dikelompokkan

– Satu bus berisi sejumlah kanal (jalur)

– Contoh bus data 32-bit berisi 32 jalur

• Jalur sumber tegangan biasanya tidak diperlihatkan

Ser i - 01

Data Bus

• Membawa data

– Tidak dibedakan antara “data” dan “instruksi”

• Lebar jalur menentukan performance

– 8, 16, 32, 64 bit

Ser i - 01

Address bus

• Menentukan asal atau tujuan dari data

• Misalkan CPU perlu membaca instruksi

(data) dari memori pada lokasi tertentu

• Lebar jalur menentukan kapasitas memori

maksimum dari sistem

– Contoh 8080 memiliki 16 bit address bus maka

ruang memori maksimum adalah 64k

Ser i - 01

Control Bus

• Informasi kendali dan timing

– Sinyal read/write memory (MRD/MWR)

– Interrupt request (IRQ)

– Clock signals (CK)

Ser i - 01

Skema Interkoneksi Bus

Ser i - 01

Bentuk Fisik

• Bagaimana bentuk fisik bus?

– Jalur-jalur parallel PCB

– Ribbon cables

– Strip connectors pada mother boards

• contoh PCI

– Kumpulan kabel

Ser i - 01

Problem pada Single Bus

• Banyak devices pada bus tunggal

menyebabkan:

– Propagation delays

• Jalur data yg panjang berarti memerlukan koordinasi

pemkaian shg berpengaruh pada performance

• If aggregate data transfer approaches bus capacity

• Kebanyakan sistem menggunakan multiple

bus

Ser i - 01

Bus Traditional (ISA)

(menggunakan cache)

Ser i - 01

High Performance Bus

Ser i - 01

Jenis Bus

• Dedicated

– Jalur data & address terpisah

• Multiplexed

– Jalur bersama

– Address dan data pada saat yg beda

– Keuntungan – jalur sedikit

– Kerugian

• Kendali lebih komplek

• Mempengaruhi performance

Ser i - 01

Arbitrasi Bus

• Beberapa modul mengendalikan bus

• contoh CPU dan DMA controller

• Setiap saat hanya satu modul yg

mengendalikan

• Arbitrasi bisa secara centralised atau

distributed

Ser i - 01

Arbitrasi Centralised

• Ada satu hardware device yg

mengendalikan akses bus

– Bus Controller

– Arbitrer

• Bisa berupa bagian dari CPU atau terpisah

Ser i - 01

Arbitrasi Distributed

• Setiap module dapat meng-klaim bus

• Setiap modules memiliki Control logic

Ser i - 01

Timing

• Koordinasi event pada bus

• Synchronous

– Event ditentukan oleh sinyal clock

– Control Bus termasuk jalur clock

– Siklus bus ( bus cycle) transmisi 1 ke 0

– Semua devices dpt membaca jakur clock

– Biasanya sinkronisasi terjadi pada tepi naik (leading

edge)

– Suatu event biasanya dimualai pada awal siklus

Ser i - 01

Synchronous Timing Diagram

Ser i - 01

Asynchronous Timing Diagram

Ser i - 01

Bus PCI

• Peripheral Component Interconnection

• Dikeluarkan oleh Intel sebagai public

domain

• 32 atau 64 bit

• 50 Jalur

Ser i - 01

Jalur pada Bus PCI (yg harus)

• Jalur System

– clock and reset

• Address & Data

– 32 jalur multiplex address/data

– Jalur validasi

• Interface Control

• Arbitrasi

– Not shared

– Direct connection to PCI bus arbiter

• Error lines

Ser i - 01

Jalur Bus PCI (Optional)

• Interrupt lines

– Not shared

• Cache support

• 64-bit Bus Extension

– Additional 32 lines

– Time multiplexed

– 2 lines to enable devices to agree to use 64-bit transfer

• JTAG/Boundary Scan

– For testing procedures

Ser i - 01

Command pada PCI

• Transaksi antara initiator (master) dg target

• Master pegang kendali bus

• Master menentukan jenis transaksi

– Misal I/O read/write

• Fase Address

• Fase Data

Ser i - 01

PCI Read Timing Diagram

Ser i - 01

PCI Bus Arbitration

Ser i - 01

Karakteristik Memori

• Lokasi

• Kapasitas

• Unit transfer

• Metode Akses

• Kinerja

• Jenis fisik

• Sifat-sifat fisik

• Organisasi

Memori Internal

Ser i - 01

Lokasi

• CPU (register)

• Internal (main memori)

• External (secondary memori)

Ser i - 01

Kapasitas

• Ukuran Word

– Satuan alami organisasi memori

• Banyaknya words

– atau Bytes

Ser i - 01

Satuan Transfer

• Internal

– Jumlah bit dalam sekali akses

– Sama dengan jumlah saluran data (= ukuran word)

• External

– Dalam satuan block yg merupakan kelipatan word

• Addressable unit

– Lokasi terkecil yang dpt dialamati secara uniq

– Secara internal biasanya sama dengan Word

– Untuk disk digunakan satuan Cluster

Ser i - 01

Metode Akses• Sekuensial

– Mulai dari awal sampai lokasi yang dituju

– Waktu akses tergantung pada lokasi data dan lokasi sebelumnya

– Contoh tape

• Direct

– Setiap blocks memilki address yg unique

– Pengaksesan dengan cara lompat ke kisaran umum (general vicinity) ditambah pencarian sekuensial

– Waktu akses tdk tergantung pada lokasi dan lokasi sebelumnya

– contoh disk

Ser i - 01

Metode Akses• Random

– Setiap lokasi memiliki alamat tertentu

– Waktu akses tdk tergantung pada urutan akses sebelumnya

– Contoh RAM

• Associative

– Data dicarai berdasarkan isinya bukan berdasarkan alamatnya

– Waktu akses tdk tergantung terhadap lokasi atau pola aksessebelumnya

– Contoh: cache

Ser i - 01

Hierarki Memori

• Register

– Dalam CPU

• Internal/Main memory

– Bisa lebih dari satu level dengan adanya cache

– “RAM”

• External memory

– Penyimpan cadangan

Ser i - 01

Performance

• Access time

– Waktu untuk melakukan operasi baca-tulis

• Memory Cycle time

– Diperlukan waktu tambahan untuk recovery

sebelum akses berikutnya

– Access time + recovery

• Transfer Rate

– Kecepatan transfer data ke/dari unit memori

Ser i - 01

Jenis Fisik

• Semiconductor

– RAM

• Magnetic

– Disk & Tape

• Optical

– CD & DVD

• Others

– Bubble

– Hologram

Ser i - 01

Karakteristik

• Decay

• Volatility

• Erasable

• Power consumption

Organisasi

• Susunan fisik bit-bit untuk membentuk word

Ser i - 01

Kendala Rancangan

• Berapa banyak?

– Capacity

• Seberapa cepat?

– Time is money

• Berapa mahal?

Ser i - 01

Hierarki

• Registers

• L1 Cache

• L2 Cache

• Main memory

• Disk cache

• Disk

• Optical

• Tape

Ser i - 01

Ingin Komputer yg Cepat?

• Komputer hanya menggunakan static RAM

• Akan sangat cepat

• Tidak diperlukan cache

– Apa perlu cache untuk cache?

• Harga menjadi sangat mahal

Ser i - 01

Locality of Reference

• Selama berlangsungnya eksekusi suatu

program, referensi memori cenderung untuk

mengelompok (cluster)

• Contoh: loops

Ser i - 01

Memori Semiconductor

• RAM

– Penamaan yang salah karena semua memori

semiconductor adalah random access (termasuk

ROM)

– Read/Write

– Volatile

– Penyimpan sementara

– Static atau dynamic

Ser i - 01

Dynamic RAM

• Bit tersimpan berupa muatan dalam capacitor

• Muatan dapat bocor

• Perlu di-refresh

• Konstruksi sederhana

• Ukuran per bit nya kecil

• Murah

• Perlu refresh-circuits

• Lambat

• Main memory

Ser i - 01

Static RAM

• Bit disimpan sebagai switches on/off

• Tidk ada kebocoran

• Tdk perlu refreshing

• Konstruksi lebih complex

• Ukuran per bit lebih besar

• Lebih mahal

• Tidak memerlukan refresh-circuits

• Lebih cepat

• Cache

Ser i - 01

Read Only Memory (ROM)

• Menyimpan secara permanen

• Untuk

– Microprogramming

– Library subroutines

– Systems programs (BIOS)

– Function tables

Ser i - 01

Jenis ROM

• Ditulisi pada saat dibuat

– Sangat mahal

• Programmable (once)

– PROM

– Diperlukan peralatan khusus untuk memprogram

• Read “mostly”

– Erasable Programmable (EPROM)

• Dihapus dg sinar UV

– Electrically Erasable (EEPROM)

• Perlu waktu lebih lama untuk menulisi

– Flash memory

• Menghapus seleuruh memori secara electris

Ser i - 01

Organisasi

• 16Mbit chip dapat disusun dari 1M x 16 bit word

• 1 bit/chip memiliki 16 lots dengan bit ke 1 dari setiap word berada pada chip 1

• 16Mbit chip dapat disusun dari array: 2048 x 2048 x 4bit

– Mengurangi jumlah addres pins

– Multiplex row address dg column address

– 11 pins untuk address (211=2048)

– Menambah 1 pin kapasitas menjadi 4x

Ser i - 01

Refreshing

• Rangkaian Refresh dimasukkan dalam chip

• Disable chip

• Pencacahan melalui baris

• Read & Write back

• Perlu waktu

• Menurunkan kinerja

Ser i - 01

Contoh: 16 Mb DRAM (4M x 4)

Ser i - 01

Packaging

Ser i - 01

Organisation

Module

Ser i - 01

Organisation Modul (2)

Ser i - 01

Koreksi kesalahan

• Rusak berat

– Cacat/rusak Permanent

• Rusak ringan

– Random, non-destructive

– Rusak non permanent

• Dideteksi menggunakan Hamming code

Ser i - 01

Error Correcting Code Function

Ser i - 01

Cache

• Memori cepat dg kapasitas yg sedikit

• Terletak antara main memory dengan CPU

• Bisa saja diletakkan dalam chip CPU atau

module tersendiri

Ser i - 01

Operasi pada Cache

• CPU meminta isi data dari lokasi memori tertentu

• Periksa data tersebut di cache

• Jika ada ambil dari cache (cepat)

• Jika tidak ada, baca 1 block data dari main

memory ke cache

• Ambil dari cache ke CPU

• Cache bersisi tags untuk identitas block dari main

memory yang berada di cache

Ser i - 01

Desain Cache

• Ukuran (size)

• Fungsi Mapping

• Algoritma penggantian (replacement

algrthm)

• Cara penulisan (write policy)

• Ukuran Block

• Jumlah Cache

Ser i - 01

Size

• Cost

– Semakin besar semakin mahal

• Speed

– Semakin besar semakin cepat

– Check data di cache perlu waktu

Ser i - 01

Organisasi Cache

Ser i - 01

Fungsi Mapping

• Ukuran Cache 64kByte

• Ukuran block 4 bytes

– diperlukan 16k (214) alamat per alamat 4 bytes

– Jumlah jalur alamat cache 14

• Main memory 16MBytes

• Jalur alamat perlu 24 bit

– (224=16M)

Ser i - 01

Direct Mapping

• Setiap block main memory dipetakan hanya ke satu jalur cache

– Jika suatu block ada di cache, maka tempatnya sudah tertentu

• Address terbagi dalam 2 bagian

• LS-w-bit menunjukkan word tertentu

• MS-s-bit menentukan 1 blok memori

• MSB terbagi menjadi field jalur cache r dan tag sebesar s-r (most significant)

Ser i - 01

Struktur Alamat Direct MappingTag s-r Line or Slot r Word w

8 14 2

• 24 bit address

• 2 bit : word identifier (4 byte block)

• 22 bit: block identifier

– 8 bit tag (=22-14)

– 14 bit slot atau line

• 2 blocks pada line yg sama tidak boleh memiliki tag yg sama

• Cek isi cache dengan mencari line dan Tag

Ser i - 01

Table Cache Line pada Direct

Mapping

• Cache line blocks main memori

• 0 0, m, 2m, 3m…2s-m

• 1 1,m+1, 2m+1…2s-m+1

• m-1 m-1, 2m-1,3m-1…2s-1

Ser i - 01

Organisai Cache Direct Mapping

Ser i - 01

Contoh Direct Mapping

Ser i - 01

Keuntungan & Kerugian Direct

Mapping

• Sederhana

• Murah

• Suatu blok memiliki lokasi yang tetap

– Jika program mengakses 2 block yang di map

ke line yang sama secara berulang-ulang, maka

cache-miss sanagat tinggi

Ser i - 01

Associative Mapping

• Blok main memori dpt di simpan ke cache

line mana saja

• Alamat Memori di interpresi sbg tag dan

word

• Tag menunjukan identitas block memori

• Setiap baris tag dicari kecocokannya

• Pencarian data di Cache menjadi lama

Ser i - 01

Organisasi Cache Fully

Associative

Ser i - 01

Contoh Associative Mapping

Ser i - 01

Tag 22 bitWord

2 bit

Struktur Address Associative

Mapping

• 22 bit tag disimpan untuk blok data 32 bit

• tag field dibandingkan dg tag entry dalam cache untuk pengecekan data

• LS 2 bits dari address menunjukkan 16 bit word yang diperlukan dari 32 bit data block

• contoh

– Address Tag Data Cache line

– FFFFFC FFFFFC 24682468 3FFF

Ser i - 01

Set Associative Mapping

• Cache dibagi dalam sejumlah sets

• Setiap set berisi sejumlah line

• Suatu blok di maps ke line mana saja dalam set

– misalkan Block B dapat berada pada line mana saja dari

set i

• Contoh: per set ada 2 line

– 2 way associative mapping

– Suatu block dpt berada pada satu dari 2 lines dan hanya

dalam 1 set

Ser i - 01

Contoh Set Associative Mapping

• Nomor set 13 bit

• Nomor Block dlm main memori adl modulo

213

• 000000, 00A000, 00B000, 00C000 … map

ke set yang sama

Ser i - 01

Organisasi Cache: Two Way Set

Associative

Ser i - 01

Struktur Address: Set Associative

Mapping

• set field untuk menentukan set cache set yg dicari

• Bandingkan tag field untuk mencari datanya

• Contoh:

• Address Tag Data Set number

– 1FF 7FFC 1FF 12345678 1FFF

– 001 7FFC 001 11223344 1FFF

Tag 9 bit Set 13 bitWord

2 bit

Ser i - 01

Contoh Two Way Set

Associative Mapping

Ser i - 01

Replacement Algorithms (1)

Direct mapping

• Tidak ada pilihan

• Setiap block hanya di map ke 1 line

• Ganti line tersebut

Ser i - 01

Replacement Algorithms (2)

Associative & Set Associative• Hardware implemented algorithm (speed)

• Least Recently used (LRU)

• e.g. in 2 way set associative

– Which of the 2 block is lru?

• First in first out (FIFO)

– replace block that has been in cache longest

• Least frequently used

– replace block which has had fewest hits

• Random

Ser i - 01

Write Policy

• Must not overwrite a cache block unless

main memory is up to date

• Multiple CPUs may have individual caches

• I/O may address main memory directly

Ser i - 01

Write through

• All writes go to main memory as well as cache

• Multiple CPUs can monitor main memory traffic

to keep local (to CPU) cache up to date

• Lots of traffic

• Slows down writes

• Remember bogus write through caches!

Ser i - 01

Write back

• Updates initially made in cache only

• Update bit for cache slot is set when update occurs

• If block is to be replaced, write to main memory

only if update bit is set

• Other caches get out of sync

• I/O must access main memory through cache

• N.B. 15% of memory references are writes

Ser i - 01

Pentium Cache

• Foreground reading

• Find out detail of Pentium II cache systems

• NOT just from Stallings!

Ser i - 01

Newer RAM Technology (1)

• Basic DRAM same since first RAM chips

• Enhanced DRAM

– Contains small SRAM as well

– SRAM holds last line read (c.f. Cache!)

• Cache DRAM

– Larger SRAM component

– Use as cache or serial buffer

Ser i - 01


• Synchronous DRAM (SDRAM)

– currently on DIMMs

– Access is synchronized with an external clock

– Address is presented to RAM

– RAM finds data (CPU waits in conventional DRAM)

– Since SDRAM moves data in time with system clock, CPU knows when data will be ready

– CPU does not have to wait, it can do something else

– Burst mode allows SDRAM to set up stream of data and fire it out in block

Ser i - 01

SDRAM

Ser i - 01


• Foreground reading

• Check out any other RAM you can find

• See Web site:

– The RAM Guide

Ser i - 01

Ser i - 01

Input Devi ce

Pokok Bahasan

1. Devi ce Typi ng

2. Devi ce Poi nt i ng (Mouse)

3. Gambar Ter f or mat

4. Gambar Tak Ter f or mat

5. Audi o

6. Vi di o

7. Movi ng

8. Sensor

9. Radi o Fr equency Ident i f i er Devi ce

10. Pembaca Magnet i c Car d

11. Pembaca Int el l i gence Car d

Ser i - 01

Devi ce Typi ng

1. Keyboar d

2. ATM

3. Poi nt of Sal e ( POS)

Devi ce Poi nt i ng (Mouse)

Gambar Ter f or mat

Gambar Tak Ter f or mat

Audi o

Vi di o

Movi ng

Sensor

Radi o Fr equency Ident i f i er Devi ce

Pembaca Magnet i c Car d

Pembaca Int el l i gence Car d

Ser i - 01

Ser i - 01

Input Devi ce

Input device : digunakan untuk menerima input dari luar

sistem, dapat berupa signal input atau maintenance

input.

Signal input : data yang dimasukkan ke dalam sistem

komputer,

Maintenance : program yang digunakan untuk

mengolah data

Fungsi ganda : sebagai alat input juga berfungsi

sebagai alat output sekaligus (terminal).

Ser i - 01

Input langsung : 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).

Input tidak langsung misalnya keypunch melalui media

punched card (kartu plong), key-to-tape merekam data

ke media berbentuk pita (tape), dan key-to-disk

merekam data ke media magnetic disk (misalnya disket

atau harddisk) sebelum diproses lebih

Ser i - 01

Keyboar d, Tombol Kar akt er , Tut :

Mengubah kar akt er menj adi si nyal l i st r i k.

Penget i kan, angka, f ungsi , dan kont r ol .

Ser i - 01

pengantar teknologi informasi -...

Documents