1

REVIEW

EVOLUSI KOMPUTER

Sebutkan 4 komponen utama dalam general purpose komputer

• CPU

• Memori

• Input-Output

• Interkoneksi

2

Jelaskan efek dari perkembangan teknologi IC

• Meningkatkan kecepatan prosesor – Ukuran gerbang logika (IC) yang lebih kecil

• Lebih banyak gate, dikemas lebih rapat, menambah clock rate

• Waktu propagasi untuk sinyal berkurang • Menambah ukuran dan kecepatan cache

– Diperuntuk bagi prosesor • Waktu akses cache turun secara signifikan

• Perubahan organisasi dan arsitektur prosesor – Meningkatkan kecepatan eksekusi – Parallel

3

Jelaskan tentang hukum Moore?

• 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

4

Jelaskan tentang karakterisitik dari “family” komputer

– Sama atau identik Instruksinya

– Sama atau identik O/S

– Bertambahnya kecepatan

– Bertambahnya jumlah port I/O

– Bertambahnya ukuran memori

5

3/9/2015

6 6

Top Level View Of Computer Function and Interconnection Gembong Edhi Setyawan

MATERI

• Komponen Komputer

• Fungsi Komputer

• Hubungan antar struktur

• Sistem Bus

• PCI Express

7

KONSEP

• Komputer terdiri dari komponen CPU, IO dan Memory

• Komponen saling berhubungan

• Untuk mencapai fungsi komputer Eksekusi program

• Adanya pertukaran data dan sinyal kontrol

8

KONSEP

• Pemrograman (hardware) merupakan proses penghu-bungan 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 kontrol yang diberikan

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

9

Program ?

• Adalah suatu deretan langkah-langkah

• Pada setiap langkah, dikerjakan suatu operasi arithmetic atau logical

• Pada setiap operasi, diperlukan sejumlah sinyal kendali tertentu

10

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!

11

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

12

Fungsi Komputer

• Fungsi Komputer Menjalankan program yang terdiri dari kumpulan instruksi yang disimpan dalam memori

• Prosesor mengeksekusi instruksi yang ditetapkan dalam program

13

Computer Component: Top Level View

14

Siklus Instruksi

• Two steps:

– Fetch (Prosesor Membaca)

– Execute

15

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

16

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

17

Contoh Eksekusi Program

18

Instruction Cycle State Diagram

19

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

20

Program Flow Control

21

Program Timing Short I/O Wait

Program Timing Long I/O Wait

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.

24

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.

25

Multiple Interrupts - Sequential

26

Multiple Interrupts - Nested

27

Koneksi

• Semua unit harus tersambung

• Unit yang beda memiliki sambungan yang beda

– Memory

– Input/Output

– CPU

28

Koneksi Memori

• Menerima dan mengirim data

• Menerima addresses

• Menerima sinyal kendali

– Read

– Write

– Timing

29

Koneksi Input/Output

• Serupa dengan sambungan memori

• Output

– Menerima data dari computer

– Mengirimkan data ke peripheral

• Input

– Menerima data dari peripheral

– Mengirimkan data ke computer

30

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

31

CPU Connection

• Membaca instruksi dan data

• Menuliskan data (setelah diproses)

• Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit lain

• Menerima (& menanggapi) interrupt

32

Bus

• Ada beberapa kemungkinan interkoneksi sistem

• Yang biasa dipakai: Single Bus dan multiple BUS

• PC: Control/Address/Data bus

• DEC-PDP: Unibus

33

Apa itu 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

34

Data Bus

• Membawa data

– Tidak dibedakan antara “data” dan “instruksi”

• Lebar jalur menentukan performance

– 8, 16, 32, 64 bit

35

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

36

Control Bus

• Informasi kendali dan timing

– Sinyal read/write memory (MRD/MWR)

– Interrupt request (IRQ)

– Clock signals (CK)

37

Skema Interkoneksi Bus

38

Bentuk Fisik

• Bagaimana bentuk fisik bus?

– Jalur-jalur parallel PCB

– Ribbon cables

– Strip connectors pada mother boards

• contoh PCI

– Kumpulan kabel

39

Problem pada Single Bus

• Banyak devices pada bus tunggal menyebabkan:

– Propagation delays

• Jalur data yg panjang berarti memerlukan koordinasi pemakaian shg berpengaruh pada performance

• Kebanyakan sistem menggunakan multiple bus

40

Bus Traditional (ISA) (menggunakan cache)

41

High Performance Bus

42

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

43

Arbitrasi Bus

• Beberapa modul mengendalikan bus

• contoh CPU dan DMA controller

• Setiap saat hanya satu modul yg mengendalikan

• Arbitrasi bisa secara centralised atau distributed

44

Arbitrasi Centralised

• Ada satu hardware device yg mengendalikan akses bus

– Bus Controller

– Arbitrer

• Bisa berupa bagian dari CPU atau terpisah

45

Arbitrasi Distributed

• Setiap module dapat meng-klaim bus

• Setiap modules memiliki Control logic

46

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

47

Synchronous Timing Diagram

48

Asynchronous Timing Diagram

49

Bus PCI

• Peripheral Component Interconnection

• Dikeluarkan oleh Intel sebagai public domain

• 32 atau 64 bit

• 50 Jalur

50

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

51

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

52

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

53

PCI Read Timing Diagram

54

PCI Bus Arbitration

55

1. Dari hal-hal di bawah ini, yang dapat menimbulkan interrupt adalah, kecuali

a. Program

b. Log off

c. I/O

d. Hardware failure

e. timer

56

1. Dari hal-hal di bawah ini, yang dapat menimbulkan interrupt adalah, kecuali

a. Program

b. Log off

c. I/O

d. Hardware failure

e. timer

57

2. CPU akan memeriksa adanya interrupt atau tidak saat ....

a. sebelum fetch instruction

b. fetch instruction

c. setelah fetch instruction

d. execute instruction

e. setelah execute instruction

58

2. CPU akan memeriksa adanya interrupt atau tidak saat ....

a. sebelum fetch instruction

b. fetch instruction

c. setelah fetch instruction

d. execute instruction

e. setelah execute instruction

59

3. Sinyal read/write disalurkan pada bus ....

a. alamat

b. data

c. control

d. PCI

e. Mikroprosesor

60

3. Sinyal read/write disalurkan pada bus ....

a. alamat

b. data

c. control

d. PCI

e. Mikroprosesor

61

4. Register yang berisi alamat instruksi yang akan dibaca adalah

a. PC (Program Counter)

b. MAR (Memory Address Register)

c. MBR (Memory Buffer register)

d. IR (Instruction Register)

e. I/O AR (Input/Output Address Register)

62

4. Register yang berisi alamat instruksi yang akan dibaca adalah

a. PC (Program Counter)

b. MAR (Memory Address Register)

c. MBR (Memory Buffer register)

d. IR (Instruction Register)

e. I/O AR (Input/Output Address Register)

63

5. Pada siklus instruksi proses pemrosesan data terjadi pada

a. Fetch cycle

b. Execution cycle

c. Saat instruksi dimasukkan dalam register IR

d. Alamat yang disimpan dalam register PC

e. Fetch dan execution cycle

64

5. Pada siklus instruksi proses pemrosesan data terjadi pada

a. Fetch cycle

b. Execution cycle

c. Saat instruksi dimasukkan dalam register IR

d. Alamat yang disimpan dalam register PC

e. Fetch dan execution cycle

65

Internet Resource

• www.pcguide.com/ref/mbsys/buses/

• www.pcguide.com/

66