Arsitektur Komputer

Arsitektur komputer

 

  

Pengertian Arsitektur Komputer 

Dalam bidang teknik komputer, arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer . Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari masing–masing bagian akan lebih difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara pengaksesan data dan alamat dari dan ke memoru cache, RAM, ROM, cakram keras dll). Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah arsitektur Von Naumann CISC, RISC, blue gene dll.

Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.

Arsitektur komputer ini paling tidak mengandung 3 sub-kategori:

·  Set Instruksi (ISA)

·  Arsitektur mikro dari ISA, dan

·  Sistem desain dari seluruh komponen dalam perangkat keras komputer ini.

Arsitektur komputer merupakan suatu hal yang sangat penting karena dapat memberikan berbagai atribut pada sistem komputer, hal ini tentunya sangat dibutuhkan bagi perancang  atau user software sistem dalam mengembangkan suatu program.

Klasifikasi Arsitektur Komputer : 

Arsitektur Von Neumann 

Arsitektur von Neumann (atau Mesin Von Neumann) adalah arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua komputer saat ini. 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 arsitektur Von Neumann, program dan data dibagi pada ruang memori yang sama.  

Arsitektur Von Neumann menyediakan fitur penyimpanan dan modifikasi program secara mudah. Bagaimanapun, penyimpanan program tidak mungkin optimal dan membutuhkan berbagai pengumpulan program dan data untuk membentuk instruksi. Pengumpulan program dan data diselesaikan menggunakan time division multiplexing yang akan berpengaruh pada performa mikrokontroler itu sendiri.

Cara Kerja Mesin Von Neumann

Kita dapat menganggap mesin Von Neumann sebagai komputer abstraksi yang menjalankan instruction, yaitu nilai dalam memori yang memberitahu computer mengenai operasi yang akan dijalankannya. Setiap instruksi mempunyai set instruction field (field instruksi), yang isinya memberikan detail tertentu untuk mengontrol unit, dan setiap instruksi mempunyai instruction format (format instruksi)-nya sendiri, yang merupakan cara penempatan field dalam memori. Instruction size (ukuran instruksi) adalah jumlah unit memori (biasanya diukur dalam byte) yang digunakan oleh instruksi. Untuk instruksi yang beroperasi pada data (contohnya instruksi aritmetik, logika, shift, karakter dan string), datanya merupakan operand bagi operasi, dan urutan item data tempat beroperasinya CPU adalah data stream. Instruction set dari computer adalah set instruksi yang dapat dijalankan oleh komputer. Setiap komputer mempunyai set instruksi sendiri. Setiap instruksi mempunyai operation code (op code), yaitu kode angka yang biasanya bisa dijumpai pada field pertama dari instruksi, yang memberitahu computer mengenai operasi yang akan dijalankannya. Field instruksi yang lain memberitahu komputer mengenai register yang akan digunakan, jumlah dan jenis data argumen, (misalnya, untuk operasi aritmetik dan logika), dan spesifikasi untuk alamat operand. Instruksi juga memberitahu komputer mengenai bit status prosesor yang akan diuji atau disusun dan mengenai apa yang harns dilakukan terhadapnya jika terjadi kesalahan. (Bit status prosesor, yang  juga  disebut  flag,  adalah  register  I-bit  khusus  yang  ada  dalam CPU).  Program adalah  urutan instruksi yang akan dijalankan komputer. Setiap instruksi mempunyai urutan logis dalam program, yang disebut logical address. Bila program berada dalam memori utama, maka setiap instruksi juga mempunyai physical address.

Langkah kerja Von Nerumann

• Pada  waktu  mesin von  Neumann  menjalankan  suatu  program,  maka  ia  menjalankan instruksi satu per satu secara urut, kecualijika ada satu instruksi yang memberita bukan computer untuk tidak mematuhi urutan tersebut (rnisalnya, instruksi cabang).
• Urutan instruksi yang dijalankan komputer adalah instruction stream.
• Untuk menjaga track instruksi dalam memori, mesin von Neumann menggunakan PC.
• PC ini “pointsto” (menyimpan alamat dari) instruksi berikutnya yang akan dijalankan. Selama operasi biasa, unit control menjalankan urutan dua operasi dasar secara terus menerus: instruction fetch dan instruction execution. Urutan ini dinamakan von Neumann machine cycle. Selama instruction fetch (penjemputan instruksi), unit control menjemput instruksi berikutnya dari memori utama dengan menggunakan alamat yang disimpan dalam PC, dan ia menaikkan PC. Oleh  karena  itu,  setelah  penjemputan  instruksi,  PC  menyimpan  alamat  dari  instruksidalam memori yang akan dijalankan CPU berikutnya. Unit kontrol kemudian menjalankan instruksi

pada saat itu, yaitu instruksi yang baru saja dijemput. Selama eksekusi (penjalanan instruksi), CPU pertama kali akan menguraikan kode (decode) instruksi tersebut dan menentukan operasi apa yang akan di jalankan. Ia kemudian menjalankan operasi. Yang terakhir, bila ia telah selesai menjalankan  instruksi,  ia  memulai  siklus  penjemputan  lagi  dengan  menjemput  instruksi berikutnya  dari  memori.  Setiap  computer  mengimplementasikan  setinstruksi.  Manual  yang menjelaskan set instruksi computer disebut (menurut berbagai perusahaan komputer)” Principles of Operation”, Hardware References”, Architecture References”, dan “System References” .Untuk meningkatkan kecepatan eksekusi, arsitek biasanya menerapkan arsitektur Von Neumann dengan   prosesor   pipelined.   Arsitek   juga   menggunakan   beberapa   unit   aritmetik   untuk meningkatkan kecepatan CPU, dan ia menyertakan buffer (memori berkecepatan tinggi tingkat menengah), agar kecepatan prosesor sesuai dengan kecepatan memori.

Keunggulan Von Neumann

• Mikroprosesor kecepatan telah meningkat dengan faktor 1000 +.
• Program lokalitas.
• Eksploitasi Program lokalitas melalui memori
• Mempunyai hirarki

Kekurangan Von Neumann

Ada kelemahan untuk desain Von Neumann. Selain hambatan Von Neumann dijelaskan di bawah ini,  modifikasi  program  dapat  cukup  berbahaya,  baik  oleh  kecelakaan  atau  desain.  Dalam beberapa program yang disimpan desain sederhana komputer, sebuah program tidak berfungsi dapat merusak dirinya sendiri, program lain, atau sistem operasi mungkin mengarah kepada kerusakan computer, pelindung memori atau yang lainnya dari kontrol akses biasanya dapat melindungi terhadap kedua disengaja dan modifikasi program berbahaya

Read More →

11:41 PM

Perkembangan Komputer

sejarah perkembangan komputer dari awal sampai akhir mulai generasi pertama sampai generasi kelima. Diera modern seperti sekarang siapa yang tidak tau komputer..??Menurut saya hampir semua orang saat ini telah mengenal dunia komputer. Sesuai dengan apa yang telah saya tulis terdahulu pengertian komputer adalah Mesin penghitung elektronik yang cepat dan dapat menerima informasi input digital, lalu diolah sesuai dengan program yang tersimpan dalam memorinya, dan menghasilkan output berupa informasi. Pengertian tersebut Menurut Hamacher, Sedangkan Definisi Komputer itu sendiri berasal dari bahasa latin computare yang mengandung arti menghitung. Karena luasnya bidang garapan ilmu komputer, para pakar dan peneliti sedikit berbeda dalam mendefinisikan termininologi komputer.
Perkembangan dunia komputer dari waktu ke waktu semakin tak terbendung lagi, namun dibalik semua itu apakan ada tau awal mula atau sejarah lahirnya komputer..?? Jika anda belum tau tentang sejarah perkembangan komputer Lengkap simaklah ulasan berikut ini :

Komputer Generasi pertama

Komputer generasi pertama adalah ENIAC, yang merupakan komputer elektronik pertama didunia yang mempunyai bobot seberat 30 ton, panjang 30 M dan tinggi 2.4 M dan membutuhkan daya listrik 174 kilowatts. Komputer generasi pertama ini menggunakan Tabung hampa udara (vacum-tube) yang terbuat dari kaca untuk penguat sinyal. Namun hal tersebut masih banyak mempunyai kendala seperti: mudah pecah, dan cepat menyalurkan panas.

Sejarah perkembangan konputer generasi pertama memiliki ciri-ciri sebagai berikut :

1. Pada generai ini komputer masih banyak mengeluarkan panas. 
2. Menggunakan komponen elektronikanya yang terbuat dari Tabung Hampa Udara (Vacuum Tube).
3. Program dibuat dalam bahasa mesin (Machine Language), yang programnya tersimpan dalam memori komputer. 
4. Utuk mengoprasikannya pun membutuhkan kekuatan listrik yang cukup besar.
5. Kapasitas yang disediakan untuk penyimpannan data sangat kecil dan terbatas.
6. Programnya masih menggunakan bahasa mesin dengan menggunakan kode 0 dan 1 dalam urutan tertentu.
7. Prosesnya relatif lambat.
8. Mempunyai Ukuran atau bentuk yang sangat besar sehingga diperlukan sebuah ruangan yang yang cukup lebar hanya untuk meletakan komputer ini.
9. Orientasi utama pada aplikasi bisnis.
10. Menggunakan sistem luar magnetic tape dan magnetic disk.

Komputer Generasi kedua

Sejarah perkembangan komputer generasi kedua lahir pada tahun 1960-an, penemuan transistor sanggat mempenggaruhi perkembangan komputer pada saat itu. Transistor dapatb menggantikan Tabung hampa udara. Dan hal tersebut tentunya megubah semua ukuran mesin-mesin elektrik . Transistor mulai digunakan pada komputer sekitar tahun 1956-an. Penemuan lain yang berupa pengembangan memori inti-magnetik membantu pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih dapat diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding dengan komputer generasi pertama.
Perkembangan Komputer Generasi kedua ini memiliki ciri-ciri sebagai berikut :

• Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (high level language), seperti FORTRAN, COBOL, ALGOL.
• Kapasitas memori utama sudah lumayan besar
• Sirkutinya adalah transistor.
• Ukuran fisik komputer lebih kecil dari komputer generasi pertama
• Tidak membutuhkan terlalu banyak listrik
• berorientasi pada bisnis dan teknik 
• Proses operasi sudah cepat

Sejarah Perkembangan Komputer Generasi ketiga

Komputer generasi ketiga merupakan sebuah perkembangan yang sangat pesat dari perkembangan komputer yang ada. Komputer generasi ketiga muncul sejak era 1965-1971-an. Transistor yang dianggap tidak effisien lagi membuat para ilmuan mencari alternatif lain dan kemudian di temukan pada batu kuarsa ( Quartz rock ). Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument, mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC : integrated circuit) di tahun 1958. Hal ini merupakan sebuah inovasi yang dapat mendongkrak munculnya komputer generasi ketiga.

Komputer Generasi keempat

Setelah IC ditemukan, perkembangan komputer semakin pesat dan jelas. Pada tahun 1971 chip INTEL 4004 membawa kemajuan besar dalam dunia IC, intel berhasil memasukan semua komponen dalam sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) kedalam sebuah chip tunggal yang sangat kecil, jika sebelumnya IC digunakan untuk mengerjakan pekerjaan  tertentu saja maka pada masa ini mikroprosesor dapat diproduksi dan di program untuk menjalankan seluruh kebutuhan yang diinginkan.
Perkembangan Komputer generasi keempat memiliki ciri-ciri sebagai berikut :

• Dikembangkan komputer mikro yang menggunakan micro processor dan semiconductor yang berbentuk chip untuk memori komputer.
• Pada generasi ini komputer sudah memaki Large Scale Integration (LSI)

Komputer Generasi Kelima

Sejarah perkembangan komputer generasi kelima adalah komputer yang kita gunakan sekarang ini dimana pada generasi ini ditandai dengan munculnya: LSI (Large Scale Integration) yang merupakan pemadatan ribuan microprocessor ke dalam sebuah microprocesor. Selain itu, juga ditandai dengan munculnya microprocessor dan semi conductor. Perusahaan-perusahaan yang membuat micro-processor di antaranya adalah: Intel Corporation, Motorola, Zilog dan lainnya lagi. Di pasaran bisa kita lihat adanya microprocessor dari Intel dengan model 4004, 8088, 80286, 80386, 80486, dan Pentium. Pentium-4 merupakan produksi terbaru dari Intel Corporation yang diharapkan dapat menutupi segala kelemahan yang ada pada produk sebelumnya, di samping itu, kemampuan dan kecepatan yang dimiliki Pentium-4 juga bertambah menjadi 2 Ghz. Gambar-gambar yang ditampilkan menjadi lebih halus dan lebih tajam, di samping itu kecepatan memproses, mengirim ataupun menerima gambar juga menjadi semakin cepat.

Read More →

11:37 PM