Bagian - Bagian Pada Komputer

Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur yang telah dirumuskan. Kata computer semula dipergunakan untuk menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.

Dalam arti seperti itu terdapat alat seperti slide rule, jenis kalkulator mekanik mulai dari abakus dan seterusnya, sampai semua komputer elektronik yang kontemporer. Istilah lebih baik yang cocok untuk arti luas seperti "komputer" adalah "yang mengolah informasi" atau "sistem pengolah informasi." Selama bertahun-tahun sudah ada beberapa arti yang berbeda dalam kata "komputer", dan beberapa kata yang berbeda tersebut sekarang disebut disebut sebagai komputer.

Saat teknologi yang dipakai pada komputer digital sudah berganti secara dramatis sejak komputer pertama pada tahun 1940-an (lihat Sejarah perangkat keras menghitung untuk lebih banyak detail), komputer kebanyakan masih menggunakan arsitektur Von Neumann, yang diusulkan pada awal 1940-an oleh John von Neumann. Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama: Unit Aritmatika dan Logis (ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan I/O). Bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat, "bus". Pada penulisan kali ini yang akan dibahas adalah Arsitektur set instruksi, CPU, ALU, CU dan register.

A. Arsitektur Set Instruksi

Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions). Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set).

Jenis-jenis Instruksi

• Data Processing/Pengolahan Data: instruksi-instruksi aritmetika dan logika.
• Data Storage/Penyimpanan Data: instruksi-instruksi memori.
• Data Movement/Perpindahan Data: instruksi I/O.
• Control/Kontrol: instruksi pemeriksaan dan percabangan.

Instruksi aritmetika (arithmetic instruction) memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi logika (logic instruction) beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan terutama dilakukan untuk data di register CPU. Instruksi-inslruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register. Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna.

Teknik Pengalamatan

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya. Untuk menyimpan data ke dalam memori komputer, tentu memori tersebut diberi identitas (yang disebut dengan alamat/ address) agar ketika data tersebut diperlukan kembali, komputer bisa mendapatkannya sesuai dengan data yang pernah diletakkan di sana.

1. Pengalamatan Langsung ( Direct )

Teknik pengalamatan langsung dilakukan dengan memberikan nilai ke suatu register secara langsung. Untuk melaksankan teknik pengalamatan langsung digunakan tanda #. Pengalamatan data langsung dari 0 sampai 127 akan mengakses RAM internal, sedangkan pengalamatan data dari 128 sampai 255 akan mengakses register perangkat keras.

2. Pengalamatan Tidak langsung ( Indirect )

Teknik pengalamatan tidak langsung menunjuk ke sebuah register yang berisi lokasi alamat memori yang akan digunakan dalam operasi. Lokasi yang sebenarnya tergantung pada isi register saat instruksi dijalankan. Untuk melaksanakan pengalamatan tidak langsung digunakan simbol @.

3. Pengalamatan Bit

Teknik pengalamatan bit adalah penunjukkan alamat lokasi bit baik dalam RAM internal atau perangkat keras. Untuk melakukan pengalamatan bit digunakan simbol titik (.)

4. Register

Register dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu. Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi.

5. Stack

Dalam ilmu komputer, stack atau tumpukan merupakan sebuah koleksi objek yang menggunakan prinsip LIFO (Last In First Out), yaitu data yang terakhr kali dimasukkan akan pertama kali keluar dari stack tersebut. Stack dapat diimplementasikan sebagai representasi berkait atau kontigu (dengan tabel fix).

Ciri Stack :

• Elemen TOP (puncak) diketahui
• penisipan dan penghapusan elemen selalu dilakukan di TOP
• LIFO

Pemanfaatan Stack :

• Perhitungan ekspresi aritmatika (posfix)
• algoritma backtraking (runut balik)
• algoritma rekursif

Desain Set Instruksi

Desain set instruksi merupakan suatu bentuk atau sususan dari urutan-urutan instruksi dimana instruksi tersebut digunakan untuk melakukan suatu hal yang diinginkan. Dalam mendesain suatu set instruksi tersebut cukuplah sulit karena terdapat berbagai masalah. Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :

1. Kelengkapan set instruksi

2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)

3. Kompatibilitas :

- Source code compatibility

- Object code Compatibility

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut :

1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah

Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.

3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan

4.Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

B. CPU

Unit pengolahan pusat (CPU) adalah bagian dari sebuah komputer sistem yang melaksanakan instruksi dari program komputer , untuk melakukan aritmatika, logis, dan dasar input / output dari sistem operasi. CPU memainkan peran yang agak analog dengan otak dalam komputer. Istilah ini telah digunakan dalam industri komputer setidaknya sejak awal 1960-an. Bentuk, desain dan implementasi CPU telah berubah secara dramatis sejak awal contoh, tetapi operasi dasar mereka tetap sama. Pada mesin besar, CPU memerlukan satu atau lebih papan sirkuit tercetak . Pada komputer pribadi dan workstation kecil, CPU ditempatkan dalam satu chip silikon disebut mikroprosesor . Sejak 1970-an kelas mikroprosesor CPU telah hampir sepenuhnya diambil alih semua implementasi CPU lain. CPU modern skala besar sirkuit terpadu di kecil, paket persegi panjang, dengan menghubungkan pin ganda.

Pengertian Bus

Dalam arsitektur komputer, sebuah bus adalah sebuah subsistem yang mentransfer data atau listrik antar komponen komputer di dalam sebuah komputer atau antar komputer. Tidak seperti hubungan titik-ke-titik, sebuah bus secara logika dapat menghubungkan beberapa alat dalam satu set kabel yang sama. Setiap bus mendefinisikan set konektornya ke alat colok fisik, kartu, atau kabel bersamaan. Bus komputer awal merupakan bus listrik paralel dengan banyak hubungan, tetapi istilah ini sekarang digunakan untuk pengaturan fisik yang menyediakan fungsi logika yang sama dengan sebuah bus listrik paralel, dan dapat dihubungkan dengan kabel dalam sebuah topologi multidrop atau daisy chain atau dihubungkan oleh hub switch, seperti dalam kasus bus USB.

Organisasi Bus

Organsiasi bus merupakan sekumpulan dari bagian-bagian bus dimana tersusun menjadi satu yang memungkinkan suatu bus dapat bekerja dan dilakukan. Adapun bagian tersebut yaitu seperti Pengertian jalur tidak sama dengan saluran. Dalam hal ini, jalur adalah kata jamak dari saluran. Pahamilah penjelasan berikut ini: Jalur data (data bus) yang terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran data, jalur adres (address bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran adreess dan jalur kontrol (control bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran kontrol

Struktur Bus

Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran control. Saluran data(data bus) adalah lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word. Saluran alamat (address bus) digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data. Saluran ini digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU. Juga digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul. Perlu diketahui, semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat. Semisal mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya. Saluran kontrol(control bus) digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada. Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini. Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas sinyal pewaktuan dan sinyal – sinyal perintah. Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat, sedengkan sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi.

Koneksi Bus

Koneksi bus merupakan suatu hubungan dimana antara bus yang satu dengan yang lainnya saling berhubungan. Oleh karena itu perlu adanya koneksi agar bus bus tersebut dapat saling berhubungan dan berkomuniaksi. Tanpa adanya koneksi maka bus tersebut juga tidak dapat bekerja. Bus tidak dapat melakukan hubungan atau komunikasi dengan bus yang lainnya.

Tipe Bus

Bus dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, misalnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila bus dilalukan informasi yang berbeda baik data, alamat maupun sinyal kontrol dengan metode mulipleks data maka bus ini disebut multiplexed bus. Keuntungan mulitiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga dapat menghemat tempat, namun kerugiannya adalah kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimulitipleks. Saat ini yang umum, bus didedikasikan untuk tiga macam, yaitu bus data, bus alamat dan bus kontrol.

C. ALU

ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit (bahasa Indonesia: unit aritmatika dan logika), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan

Fixed Point

Dalam komputasi , sejumlah representasi fixed-point adalah tipe data yang nyata untuk nomor yang telah tetap jumlah digit setelah (dan kadang-kadang juga sebelum) titik radix (setelah titik desimal dalam notasi desimal bahasa Inggris ). Representasi fixed-point nomor dapat dibandingkan dengan (dan lebih menuntut komputasi) lebih rumit floating point representasi nomor. Untuk representasi bilangan fixed-point diperlukan :

a. lokasi atau register penyimpanan computer yg ukurannya memadai utk menyimpan seluruh digit bilangan

b. kemungkinan utk menjaga track tempat beradanya point tersebut

Floating Point

Floating-point atau bilangan titik mengambang, adalah sebuah format bilangan yang dapat digunakan untuk merepresentasikan sebuah nilai yang sangat besar atau sangat kecil. Bilangan ini direpresentasikan menjadi dua bagian, yakni bagian mantisa dan bagian eksponen (E). Bagian mantisa menentukan digit dalam angka tersebut, sementara eksponen menentukan nilai berapa besar pangkat pada bagian mantisa tersebut (pada posisi titik desimal).

D. CU

Unit kendali (bahasa Inggris: Control Unit - CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
3. Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.
5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.

E. Register

Register dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu. Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi.

Set Register

Set register yaitu register yang digunakan untuk mengeset data-data yang ada dalam register. Set register juga digunakan untuk melakukan perintah awal yang digunakan untuk mengerjakan sesuatu. Pada register ini penyimpanan-penyimpanan data tersebut diatur dan disusun sehingga berurut dan tidak acak-acakan.

Control Register

Suatu daftar kontrol adalah mendaftar prosesor yang mengubah atau mengontrol perilaku umum dari sebuah CPU atau perangkat digital lainnya. Tugas umum dilakukan oleh register kontrol termasuk mengganggu kontrol, switching mode pengalamatan , paging kontrol, dan processor kontrol.

Referensi :

margono.staff.uns.ac.id/files/2009/06/set-instruksi.ppt

http://rizqitegalcity.wordpress.com

http://rmardiana.blogspot.com

http://en.wikipedia.org/wiki/Fixed-point_arithmetic

Arsitektur Komputer

Pendahuluan

Dalam dunia teknologi saat ini kita mengenal istilah yang disebut komputer. Komputer merupakan alat bantu yang digunakan manusia untuk mengerjakan beberapa yang dpat memudahkan manusia dalam mengerjakannya seperti perhitungan ataupun hal-hal yang lainnya. Komputer zaman dahulu mungkin hanya bisa mengerjakan hal-hal yang sederhana saja namun berjalannya waktu teknologi pun semakin maju dan pesat sehingga komputer sekarang dapat membantu manusia dalam mengerjakan hal-hal yang rumit sekalipun. Seiiring dengan berjalannya waktu komputer pun mengalami revolusi atau perubahan sesuai generasinya. Generasi-generasi komputer pun menjadi beberapa generasi. Mulai dari komputer yang hanya bisa mengerjakan hal yang sederhana hingga yang rumit. Bentuk maupun spesifikasinya pun berbeda. Oleh karena itu komputer sangatlah membantu dalam pekerjaan manusia

Pembahasan

1. Evolusi Arsitektur

Di antara demikian banyak pemahaman tentang arsitektur, arsitektur dikenal juga sebagai suatu tradisi yang berkembang. Dari waktu ke waktu wajah arsitektur selalu mengalami perubahan. Hal-hal yang mempengaruhi perkembangan dan pengembangan arsitektur tidak hanya berupa keadaan eksternal, tetapi juga keadaan internal. Dsini kita membahas mengenai evolusi arsitektur pada komputer. Arsitektur dari komputer sendiri merupakan suatu susuan tau rancangan dari komputer tersebut sehingga membentuk suatukesatuan yang dinamakan komputer. Komputer sendiri berevolusi dengan cepat mulai dari generasi pertama hingga sekarang. Evolusi sendiri didasarkan pada fungsi atau kegunaanya dalam kehidupan. Evolusi pada komputer sendiri ada karena keinginan atau hal yang dibutuhkan manusia itu sendiri. Sekarang ini komputer sudah dapat melakaukan perintah yang sulit sekalipun tidak seperti dulu yang hanya bisa melakukan yang sederhana saja. Itulah yang dinamakan evolusi arsitektur yaitu perubahan bentuk juga fungsi dan kemampuannya.

2. Klasifikasi Arsitektur

Pada komputer terdapat berbagai klasifikasinya dalam hal appaun. Setiap komputer tentunya memilik klasifikasi masing-masing. Disini membahas mengenai klasifikasi arsitekturnya menurut Von Neumann dan Non Von Neumann.

Kriteria mesin Von Neumann :

1. Mempunyai subsistem hardware dasar yaitu sebuah CPU, sebuah memori dan sebuah I/O sistem

2. Merupakan stored-program computer

3. Menjalankan instruksi secara berurutan

4. Mempunyai jalur (path) bus antara memori dan CPU

Pada tahun 1966, Flyyn mengklasifikasikan arsitektur komputer berdasarkan sifatnya yaitu :

1. Jumlah prosesor

2. Jumlah program yang dapat dijalankan

3. Struktur memori

Menurut Flyyn ada 4 klasifikasi komputer :

1. SISD (Single Instruction Stream, Single Data Stream)

Satu CPU yang mengeksekusi instruksi satu persatu dan menjemput atau menyimpan data satu persatu.

2. SIMD (Single Instruction Stream, Multiple Data Stream)

Satu unit kontrol yang mengeksekusi aliran tunggal instruksi, tetapi lebih dari satu Elemen Pemroses

3. MISD (Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)

Mengeksekusi beberapa program yang berbeda terhadap data yang sama.

Ada dua kategori:
- Mesin dengan Unit pemroses berbeda dengan instruksi yang berbeda dengan data yang sama (sampai sekarang tidak ada mesin yang seperti ini)
- Mesin, dimana data akan mengalir ke elemen pemroses serial

4. MIMD (Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream

Juga disebut multiprocessors, dimana lebih dari satu proses dapat dieksekusi berikut terhadap dengan datanya masing-masing,

3. Kualitas Arsitektur Komputer

Kualitas arsitektur komputer merupakan suatu yang menentukan komputer itu baik atau tidak. Komputer dikatakan baik jika memiliki kualitas yang baik dalam hal apapun. Begitu juga komputer dikatakan tidak baik jika komputer tersebut tidak dapat memenuhi apa yg diperintahkan atau diinginkan pengguna. Hal yang dipenuhi inilah yang disebut dengan kualitas. Adapun kualitas arsitektur komputer yaitu :

1. Generalitas adalah ukuran besamya jangkauan aplikasi yang bisa cocok dengan arsitektur.

2. Daya terap (applicability) adalah pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan yang telah direncanakannya.

3. Efisiensi adalah ukuran rata-rata jurnlah hardware dalam komputer yang selalu sibuk selama penggunaannya biasa.

4. Kemudahan penggunaan arsitektur adalah ukuran kesederhanan bagi programmer sistem untuk mengembangkan atau membuat software untuk arsitektur tersebut, misalnya sistem pengoperasiannya atau compilernya. Oleh karena itu, kemudahan penggunaan ini merupakan fungsi ISA dan berkaitan erat dengan generalitas.

5. Daya terap arsitektur adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk mengimplementasikan komputer (yang mempunyai arsitektur itu) dalam jangkauan yang luas. Lebih spesifik arsitekturnya, maka akan lebih sulit untuk membuat mesin yang berbeda ukuran dan kinerjanya dari yang lain.

6. Daya kembang (expandability) adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk meningkatkan kemampuan arsitektur, misalnya kemampuan ukuran memori maksimumnya atau kemampuan aritmetiknya. Umumnya, spesifikasi rumpun komputer memungkinkan perancang untuk menggunakan ukuran memori yang berjangkauan luas dalarn anggota rumpun.

4. Faktor Keberhasilan

Faktor keberhasilan merupakan sesuatu yang membuat dapat terlaksananya suatu hal yang dilakukan. Dalam komputer faktor keberhasilan merupakan sesuatu yang ada pada komputer dimana hal itu membuat komputer dapat melaksanakan tugasnya atau yang diperintahkan pengguna dengan baik.

Ada empat ukuran pokok yang menentukan keberhasilan arsitektur, yaitu manfaat arsitekturalnya yaitu :

1. Aplicability

Arsitektur ditujukan untuk aplikasi yang telah ditentukan.

2. Maleability

Bila arsitekturlebih mudah membangunsistem yang kecil, maka akan lebih baik.

3. Expandibility

Lebih besar daya kembang arsitektur dalam daya komputasi, ukuran memori, kapasitasI/O, dan jumlah prosesor,maka akan lebih baik.

4. Comptible

5. Struktur Dasar Komputer dan Organisasi Komputer

Suatu sistem komputer terdiri dari lima unit struktur dasar, yaitu:

• Unit masukan (Input Unit) yaitu dimana terdapat perintah atau instruksi yang dilakukan kepada komputer oleh pengguna
• Unit kontrol (Control Unit) merupakan suatu unit yang berfungsi untuk mengontrol atau mengendalikan semua yang terdapat dalam komputer
• Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit / ALU) adalah suatu unit dimana berisi fungsi-fungsi logika dan matematika atau perhitungan
• Unit memori/penyimpanan (Memory / Storage Unit) yaitu unit penyimpanan dana yang dilakukan komputer
• Unit keluaran (Output Unit) merupakan suatu hasil yang diharapkan dari suatu inputan yang telah dimasukkan

Organisasi komputer

Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional. contohnya teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol. Organisasi komputer bisa kita artikan sebagai cara bagi komputer (yang didesign oleh manusia) dalam menkonsolidasikan diri mereka hingga membentuk suatu performa yang diinginkan, seperti halnya organisasi yang sering kita temukan, organisasi komputer ini juga memiliki tujuan, tujannya adalah menghasilkan kerja komputer seperti yang diinginkan manusia sebagai pembuatnya.

Referensi

http://journal.mercubuana.ac.id

http://panksgrunge.blogspot.com/2010/06/mengukur-kualitas-arsitektur-komputer.html

http://radmarssy.wordpress.com/2007/02/07/struktur-dasar-komputer/

http://lecturer.eepis-its.edu/~setia/ORKOMDwnld.html