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:
- Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
- Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
- Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
- Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.
- 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
ok....
BalasHapus