I. Pengertian
1. Komputer
Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam komputer tersebut dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah.
Komputer terdiri dari lima bagian utama yang mempunyai fungsi sendiri-sendiri, yaitu: masukan, memori, aritmatika dan logika, keluaran, dan kontrol
2. Organisasi Komputer
• Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya.
• Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol.
• Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set Instruksi, aritmatika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.
II. Struktur dan Fungsi Utama Komputer
* Struktur adalah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar.
* Fungsi adalah operasi dari masing-masing komponen yang merupakan bagian dari struktur
1. Struktur Komputer
Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar yang dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran komunikasi. Empat struktur utama:
a. Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi-fungsi komputer.
b. Memori Utama, berfungsi sebagai penyimpan data.
c. I/O, berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat lainnya.
d. System Interconnection, merupakan sistem yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O.
Pergerakan/Pemindahan Data
Komputer dapat berfungsi sebagai alat pemindah data. pemindahan data dari sebuah periferal/saluran komunikasi ke perangkat lainnya.
Operasi 2
Penyimpanan Data
Komputer sebagai penyimpanan data, dimana data dipindahkan dari lingkungan luar ke penyimpanankomputer (baca) dan sebaliknya (tulis).
Operasi 3
Pengolahan Data ke/dari Penyimpanan
Operasi-operasi yang melibatkan pengolahan data, terhadap data manapun yang terdapat dalam tempat penyimpanan
Operasi 4
Pengolahan dari Penyimpanan ke I/O
Operasi-operasi yang melibatkan pengolahan data atau perpindahan antara tempat penyimpanan dan lingkungan luar
Pertemuan 2
SISTEM BILANGAN
I. Konsep Dasar Sistem Bilangan
• Sistem bilangan adalah suatu cara untuk mewakili
besaran dari suatu item fisik.
• Konsep dasar sistem bilangan dikarakteristikkan oleh
basis (radix), absolute digit dan posisi (place) value,
yang dituliskan:
• Basis yang digunakan sistem bilangan tergantung dari
jumlah nilai bilangan yang dipergunakan.
Konsep Dasar Sistem Bilangan lanjutan
Sistem bilangan yang sering digunakan adalah:
Sistem bilangan desimal
Sistem bilangan biner
Sistem bilangan oktal
Sistem bilangan hexadesimal
1. Sistem Bilangan Desimal
Sistem bilangan desimal menggunakan basis 10
(deca)
Menggunakan 10 macam simbol bilangan berbentuk
digit angka: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
Dasar penulisan:
Bentuk nilai desimal dapat berupa integer (bilangan
bulat) dan pecahan
Dapat ditulis dalam bentuk eksponensial yaitu ditulis
dengan mantissa dan exponent.
Contoh: 1234 = 0,1234 x 10 4
mantissa exponent
A x 10 n
Sistem Bilangan Desimal lanjutan
Penulisan base/radix dituliskan setelah absolut digit,
yaitu A 10 , atau A(D).
Dalam hal ini yang dituliskan adalah A 10
Contoh nilai 4352 10 dan 762,15 10 dapat diartikan:
4 x 10 3 = 4000
3 x 10 2 = 300
5 x 10 1 = 50
2 x 10 0 = 2 +
4352
7 x 10 2 = 700
6 x 10 1 = 60
2 x 10 0 = 2
1 x 10 -1 = 0,1
5 x 10 -2 = 0,05 +
762,15
2. Sistem Bilangan Biner
Sistem bilangan biner menggunakan basis 2 (binary)
Menggunakan 2 macam simbol bilangan berbentuk digit
angka: 0 dan 1
Penulisan base/radix dituliskan setelah absolut digit, yaitu
A 2 atau A(B). Dalam hal ini yang dituliskan adalah A 2
Dasar penulisan:
Contoh penulisan: 1001 0011 2
A x 2 n
3. Sistem Bilangan Oktal
Sistem bilangan oktal menggunakan basis 8 (octal)
Menggunakan 8 macam simbol bilangan berbentuk digit
angka: 0,1,2,3,4,5,6,7
Penulisan base/radix dituliskan setelah absolut digit, yaitu
A 8 atau A(O). Dalam hal ini yang dituliskan adalah A 8
Dituliskan:
Contoh penulisan: 347 8
A x 8 n
4. Sistem Bilangan Hexadesimal
Sistem bilangan hexadesimal menggunakan basis 16
(hexa)
Menggunakan 16 macam simbol bilangan berbentuk digit
angka: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
Penulisan base/radix dituliskan setelah absolut digit, yaitu
A 16 atau A(H). Dalam hal ini yang dituliskan adalah A 16
Dituliskan:
Contoh penulisan: A78 16
A x 16 n
II. Satuan Data
Komputer bekerja atas dasar sistem biner berupa 0 dan 1
yang disebut bit.
Bit merupakan satuan data terkecil dalam sistem komputer.
Bit-bit dapat digunakan untuk menyusun karakter apa saja.
Sebuah karakter dinyatakan dengan 8 bit atau 16 bit.
1. Byte
Byte merupakan satuan yang digunakan untuk
menyatakan sebuah karakter pada sistem ASCII atau
EBCDIC
1 byte = 8 bit
Satuan Data lanjutan
2. Kilobyte (KB)
Biasa digunakan untuk berkas gambar berukuran kecil
1 kilobyte = 1024 byte
3. Megabyte (MB)
Biasa digunakan untuk menyatakan kapasitas RAM
dalam PC
1 MB = 1024 KB = 1.048.576 byte
4. Gigabyte (GB)
Biasa digunakan untuk menyatakan kapasitas harddisk
dalam PC
1 GB = 1024 MB = 1.073.741.824 byte
Satuan Data lanjutan
5. Terabyte (TB)
Biasa digunakan untuk menyatakan kapasitas harddisk
dalam mainframe
1 TB = 1024 GB = 1.009.511.627.776 byte
6. Petabyte (PB)
1 PB = 1024 TB
III. Sistem Pengkodean
Sistem yang digunakan untuk mengkodekan karakter
bermacam-macam.
Data disimpan dalam memori komputer menempati
posisi 1 byte, yang menggunakan kombinasi dari digit
Biner.
Komputer berbeda dalam menggunakan kode biner
untuk mewakili sebuah karakter.
Ada beberapa kode yang akan dibahas, yaitu BCD,
EBCDIC, ASCII dan Unicode
Sistem Pengkodean lanjutan
1. BCD (Binary Coded Decimal)
Merupakan kode biner yang digunakan hanya untuk
mewakili nilai digit desimal saja.
Sebuah karakter BCD dinyatakan dengan 4 bit
Karakter yang tersedia sebanyak 10 angka, yaitu
angka 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
Digunakan pada komputer generasi pertama.
BCD 4 Bit Digit Desimal BCD 4 Bit Digit Desimal
0000 0 0101 5
0001 1 0110 6
0010 2 0111 7
0011 3 1000 8
0100 4 1001 9
Sistem Pengkodean lanjutan
2. EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange
Code)
EBCDIC dikembangkan oleh IBM, yang diterapkan
pada berbagai komputer mainframe
Sebuah karakter dinyatakan dengan 8 bit
Karakter yang tersedia sebanyak 2 8 = 226 karakter
Digunakan pada komputer generasi ketiga
Sistem Pengkodean lanjutan
3. ASCII (American Standard Code for Information
Interchange)
ASCII dikembangkan oleh ANSI (American National
Standard Institute)
Sebuah karakter ASCII dinyatakan dengan 8 bit
Karakter yang tersedia sebanyak 226 karakter,
meliputi huruf, angka, dan spesial karakter, termasuk
simbol Yunani dan karakter grafis
4. Unicode
Sebuah karakter Unicode dinyatakan dengan 16 bit
Karakter yang tersedia sebanyak 65.536 karakter,
meliputi huruf, angka, dan spesial karakter, termasuk
simbol Yunani, karakter grafis, simbol Arab dan Cina
Pertemuan 3
KONVERSI BILANGAN
1. Konversi dari Bilangan Desimal ke
Biner
Dengan cara membagi bilangan desimal dengan 2
(basis biner) sampai tidak bisa dibagi lagi
Kemudian sisa pembagian diurutkan dari bawah ke atas
dalam format 8 bit
Contoh nilai 89 10 akan dikonversikan menjadi Biner
Konversi dari Bilangan Desimal ke Biner lanjutan
89
2 :
44 sisa 1
2 :
22 sisa 0
2 :
11 sisa 0
2 :
5 sisa 1
2 :
2 sisa 1
2 :
1 sisa 0
Dituliskan dari bawah
ke atas: 1011001
Karena penulisan
dengan 8 bit, maka
89 10 = 0101 1001 2
2. Konversi dari Bilangan Desimal ke
Oktal
Dengan cara membagi bilangan desimal dengan 8
(basis oktal) sampai tidak bisa dibagi lagi
Cara yang digunakan sama dengan bilangan biner
Contoh nilai 147 10 akan dikonversikan menjadi Oktal
Konversi dari Bilangan Desimal ke Oktal lanjutan
147
8 :
18 sisa 3
8 :
2 sisa 2
• Dituliskan dari bawah ke atas: 223
• Maka hasilnya menjadi 147 10 = 223 8
3. Konversi dari Bilangan Desimal ke
Hexadesimal
Dengan cara membagi bilangan desimal dengan 16
(basis hexa) sampai tidak bisa dibagi lagi
Cara yang digunakan sama dengan bilangan biner
Contoh nilai 123 10 akan dikonversikan menjadi Hexa
Konversi dari Bilangan Desimal ke Hexadesimal
lanjutan
123
16 :
7 sisa 11
• Sisa 11 dikodekan menjadi B
• Maka hasilnya menjadi 123 10 = 7B 16
4. Konversi dari Bilangan Biner ke
Desimal
Dengan cara mengalikan masing-masing bit biner dalam
bilangan sesuai dengan radix dan position value-nya
Contoh bit 11 0101 2 akan dikonversikan menjadi Desimal
110101 2
1 x 2 0 = 1
0 x 2 1 = 0
1 x 2 2 = 4
0 x 2 3 = 0
1 x 2 4 = 16
1 x 2 5 = 32 +
53
Maka hasil di samping
dituliskan:
11 0101 2 = 53 10
5. Konversi dari Bilangan Biner ke Oktal
Dengan cara membagi digit biner tersebut ke dalam tiga
digit dari kanan
Ketiga digit tersebut kemudian dikonversikan menjadi
desimal
Contoh bit 1010 1011 2 akan dikonversikan menjadi Oktal
Maka dituliskan menjadi 1010 1011 2 = 253 8
6. Konversi dari Bilangan Biner ke
Hexadesimal
Dengan cara membagi digit biner tersebut ke dalam
empat digit dari kanan
Keempat digit tersebut kemudian dikonversikan menjadi
desimal
Contoh bit 10101011 2 akan dikonversikan menjadi Hexa
Maka dituliskan menjadi 1010 1011 2 = AB 16
7. Konversi dari Bilangan Oktal ke
Desimal
Dengan cara mengalikan masing-masing bit oktal
dalam bilangan sesuai dengan radix dan position value-
nya
Contoh bit 371 8 akan dikonversikan menjadi Desimal
371 8
1 x 8 0 = 1
7 x 8 1 = 56
3 x 8 2 = 192 +
249
Maka hasil disamping
dituliskan:
371 8 = 249 10
8. Konversi dari Bilangan Oktal ke Biner
Dengan cara mengkonversikan setiap satu digit oktal
menjadi tiga digit biner
Contoh bit 71 8 akan dikonversikan menjadi Biner
Maka dituliskan menjadi 71 8 = 0011 1001 2
Konversi ini tidak dapat dilakukan secara langsung,
tetapi harus dikonversikan terlebih dahulu ke Desimal
atau Biner
Contoh bit 243 8 akan dikonversikan menjadi Hexa
Maka dituliskan menjadi 243 8 = A3 16
9. Konversi dari Bilangan Oktal ke
Hexadesimal
10. Konversi dari Bilangan Hexadesimal
ke Desimal
Dengan cara mengalikan masing-masing bit hexa
dalam bilangan sesuai dengan radix dan position value-
nya
Contoh bit 8F 16 akan dikonversikan menjadi Desimal
8F 16
F x 16 0 = 15
8 x 16 1 = 128 +
143
Maka hasil disamping
dituliskan:
8F 16 = 143 10
11. Konversi dari Bilangan Hexadesimal
ke Biner
Dengan cara mengkonversikan setiap satu digit hexa
menjadi empat digit biner
Contoh bit 8F 16 akan dikonversikan menjadi Biner
Maka dituliskan menjadi 8F 16 = 1000 1111 2
12. Konversi dari Bilangan Hexadesimal
ke Oktal
Konversi ini tidak dapat dilakukan secara langsung,
tetapi harus dikonversikan terlebih dahulu ke Desimal
atau Biner sama dengan konversi dari oktal ke hexa
Contoh bit 8F 16 akan dikonversikan menjadi Oktal
Maka dituliskan menjadi 8F 16 = 217 8
Hexa 8 F
Biner
1000 1111
10 001 111
Oktal
2 1 7
Pertemuan 4
REPRESENTASI
DATA
Komputer menggunakan dan memanipulasi data untuk
perhitungan aritmatik, pemrosesan data, dan operasi logik.
Type data yang digunakan dalam komputer digital
diklasifikasikan:
• Data Numerik: merepresentasikan integer, pecahan, real,
dan desimal berkode biner.
• Data Logikal: digunakan oleh operasi seperti OR, AND,
COMPLEMENT, COMPARE dan SHIFT.
• Data Bit Tunggal: digunakan oleh operasi seperti SET,
CLEAR, dan TEST.
• Data Alfanumerik: digunakan untuk manipulasi string oleh
instruksi seperti MOVE dan SEARCH
II. Representasi Integer
Untuk keperluan pengolahan dan penyimpanan data
komputer, hanya bilangan biner yang dapat
merepresentasikan bilangan
Integer direpresentasikan selain oleh nilai bilangannya
juga dengan adanya tambahan tanda (Signed Integer)
Tipe:
Sign and Magnitude
One’s Complement
Two’s Complement
1. Representasi Sign-Magnitude
Merepresentasikan bilangan integer negatif
Bit yang paling kiri diidentifikasikan sebagai tanda (sign)
Jika bit paling kiri adalah nol maka bilangan tersebut
positif
Jika bit paling kiri adalah satu maka bilangan tersebut
negatif
Contoh:
+18 10 = 00010010 2
−18 10 = 10010010 2
Representasi Sign-Magnitude lanjutan
1. Penjumlahan pada Sign-Magnitude mempunyai aturan:
Sign tidak dijumlahkan, hanya magnitude
Buang carry out dari bit yang paling kiri
Jumlahkan yang sign-nya sama
Sign hasil = sign penambah
Contoh penjumlahan 4 bit:
0 0010 (2) 1 1011 (-11)
0 0101 (5) 1 0100 (-4)
+————— +——————
0 0111 (7) 1 1111 (-15)
Representasi Sign-Magnitude lanjutan
2. Pengurangan pada Sign-Magnitude mempunyai aturan:
Lakukan pengurangan jika sign sama
Jika sign tidak sama, ubah soal ke penjumlahan
Contoh pengurangan:
0 10100 (20) 1 1011 (-11)
0 00101 (5) 1 0100 (-4)
−————— −——————
0 1111 (15) 1 0111 (-7)
Representasi Sign-Magnitude lanjutan
Kelemahan Sign-Magnitude:
Penambahan dan pengurangan memerlukan
pertimbangan baik tanda bilangan maupun nilai
relatifnya
Ada dua representasi bilangan nol, yaitu
+0 10 = 00000000 2
−0 10 = 10000000 2
2. Representasi Komplemen Satu
Komplemen pada dasarnya merubah bentuk
pengurangan menjadi pertambahan
Komplementasi bilangan biner dengan cara mengubah 1
menjadi 0 dan 0 menjadi 1
Contoh:
00110110 = 11001001
dibentuk dengan mengambil komplemen satu dari
bilangannya dan dengan menambahkan 1 pada posisi
paling kanan
Contoh desimal 49 (dalam biner) menjadi bentuk
komplemen dua:
110001
001110 → bentuk komplemen ke-1
1+
001111 → bentuk komplemen ke-2
3. Representasi Komplemen Dua
dibentuk dengan mengambil komplemen satu dari
bilangannya dan dengan menambahkan 1 pada posisi
paling kanan
Contoh desimal 49 (dalam biner) menjadi bentuk
komplemen dua:
110001
001110 → bentuk komplemen ke-1
1+
001111 → bentuk komplemen ke-2
3. Representasi Komplemen Dua
III. Penjumlahan Biner
• Penjumlahan bilangan biner dilakukan sama seperti
penjumlahan bilangan-bilangan desimal.
• Operasi pengurangan, perkalian dan pembagian seperti
yang dilakukan pada komputer dan kalkulator digital
sesungguhnya menggunakan penjumlahan sebagai
operasi dasarnya.
• Ada 4 kondisi dalam penjumlahan bilangan biner:
0 + 0 = 0
1 + 0 = 1
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0 (carry out 1)
Maksud dari carry out, hasilnya tidak bisa memuat lebih
dari 1 digit, tetapi disimpan ke dalam kolom sebelah yang
lebih tinggi nilainya (digit paling kiri yang diabaikan).
1. Penjumlahan Biner dengan Komplemen Dua
Ada beberapa kasus yang dapat dilakukan dengan
komplemen dua:
a. Kasus 1: Dua Blangan Positip
Penjumlahan dari dua bilangan positip dilakukan secara
langsung.
Contoh:
8 → 1000
4 → 0100
—+ ———+
12 → 1100
Penjumlahan Biner dengan Komplemen Dua lanjutan
b. Kasus 2: Blangan Positip dan Negatip yang lebih kecil
Contoh: 8 + (-4)
Caranya bilangan -4 akan diubah ke dalam bentuk komplemen
dua, sehingga biner 4 (0100) menjadi:
Komplemen satu : 1011
Komplemen dua : 1011
1
——+
1100
jadi penjumlahannya adalah:
8 → 1000
-4 → 1100
——+ ———+
4 → 1 0100 (digit paling kiri diabaikan)
Penjumlahan Biner dengan Komplemen Dua lanjutan
c. Kasus 3: Blangan Positip dan Negatip yang lebih besar
Contoh: 8 + (-11)
Caranya bilangan -11 akan diubah ke dalam bentuk
komplemen dua, sehingga biner 11 (1101) menjadi:
Komplemen satu : 0010
Komplemen dua : 0010
1
——+
0011
jadi penjumlahannya adalah:
8 → 1000
-11 → 0011
——+ ———+
-3 → 1011 (bentuk biner dari -3)
Penjumlahan Biner dengan Komplemen Dua lanjutan
d. Kasus 4: Dua Blangan Negatip
Contoh: -8 + (-7)
Caranya bilangan -8 dan -7 akan diubah ke dalam bentuk
komplemen dua, jadi biner 8 (1000) dan 7 (0111) menjadi:
Komplemen satu : 0111 dan 1000
Komplemen dua : 0111 1000
1 1
——+ ——+
1000 1001
jadi penjumlahannya adalah:
-8 → 1000
-7 → 1001
—+ ———+
-15 → 1 0001 (digit paling kiri diabaikan)
Pertemuan 5
Central Processing Unit (CPU)
I. Komponen Utama CPU
CPU merupakan tempat pemrosesan instruksi program.
Untuk memahami organisasi CPU ada beberapa hal yang
dilakukan CPU, antara lain:
Mengambil instruksi: CPU membawa instruksi dari
memori
Interpret instruksi: Instruksi dikodekan untuk
menentukan tindakan apa yang diperlukan
Mengambil data: Eksekusi suatu instruksi dapat
memerlukan pembacaan data dari memori atau modul
I/O
Mengolah data: Eksekusi suatu instruksi dapat
memerlukan pembentukan beberapa operasi aritmatika
atau operasi logika
Menulis data: hasil suatu eksekusi dapat memerlukan
penulisan data ke memori
Komponen Internal CPU:1. Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas melakukan
perhitungan aktual dan pengolahan data komputer.
ALU terdiri dari Unit arithmetika dan Unit logika boolean
2. Control Unit (CU), bertugas mengontrol pergerakan data
dan instruksi ke dalam dan ke luar CPU, dan megontrol
operasi ALU.
3. Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang
digunakan saat proses pengolahan data, dan bersifat
sementara.
4. CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus
yang menghubungkan komponen internal CPU dan bus-
bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem
lainnya, seperti memori utama dan piranti I/O.
I.1. ALU
ALU melakukan semua perhitungan aritmatika dengan
dasar penambahan.
Selain itu ALU bertugas melakukan keputusan dari operasi
logika sesuai dengan instruksi program.
Operasi logika yang dilakukan menggunakan operator
logika, seperti:
? Sama dengan (=)
? Tidak sama dengan (<>)
? Kurang dari (<)
? Kurang dari atau sama dengan (<=)
? Lebih besar dari (>)
? Lebih besar dari atau sama dengan (>=)
1.2. Control Unit (CU)
Control Unit merupakan bagian CPU yang mengendalikan
semua peralatan yang ada pada sistem komputer.
Tugas CU:
Mengatur dan mengendalikan alat I/O
Mengambil instruksi-instruksi dari memori
Mengambil data dari main memory kalau diperlukan oleh
proses
Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan
aritmatika atau logika
Menyimpan hasil proses ke main memory
1.3. Register
Register pada CPU membentuk dua peran:
Register terlihat oleh pengguna
Register Kontrol dan Status
A. Register Terlihat oleh Pengguna
Memungkinkan programmer dengan bahasa mesin atau
assembly untuk memperkecil acuan memori utama dengan
mengoptimalkan penggunaan memori.
Beberapa kategori register ini adalah: Register bertujuan
Umum, Register Data, Register Alamat, dan Register Kode
Kondisi.
Register Terlihat oleh Pengguna lanjutan
A.1. Register Bertujuan Umum
Register ini digunakan untuk berbagai macam fungsi,
dan dapat juga digunakan untuk fungsi pengalamatan.
A.2. Register Data
Register ini hanya dapat digunakan untuk menampung
data dan tidak dapat digunakan dalam kalkulasi alamat
operand.
Register Terlihat oleh Pengguna lanjutan
A.3. Register Alamat
Register ini digunakan untuk menampung
pengalamatan data, seperti:
Pointer Segmen untuk menampung alamat segmen
Register Indeks untuk menampung alamat indeks
Pointer Stack untuk menyimpan alamat stack yang
memungkinkan pengalamatan tersembunyi, seperti
push dan pop.
A.4. Register Kode Kondisi
Kode kondisi adalah set bit oleh CPU sebagai hasil
operasi, atau disebut juga sebagai flag.
B. Register Kontrol dan Status
Digunakan oleh unit kontrol untuk mengontrol operasi CPU
dan S/O dalam mengontrol eksekusi program.
Register untuk eksekusi instruksi adalah:
1. Program Counter (PC): berisi alamat instruksi yang
diambil
2. Instruction Register (IR): berisi instruksi yang paling
akhir diambil
3. Memory Address Register (MAR): berisi alamat lokasi
dalam memori
4. Memory Buffer Register (MBR): berisi data word yang
dituliskan ke memori atau word yang terakhir dibaca.
II. Fungsi CPU
CPU merupakan komponen terpenting dari sistem
komputer.
CPU adalah komponen pengolah data berdasarkan
instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya.
Fungsi CPU adalah menjalankan program-program yang
disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil
instruksi-instruksi, menguji instruksi tersebut dan
mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah.
Pengolahan instruksi pada CPU terdiri dari dua langkah,
yaitu: operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi
pelaksanaan instruksi (execute).
II.1. Siklus Fetch - Eksekusi
Setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca
instruksi dari memori.
Register dalam CPU berfungsi mengawasi dan
menghitung instruksi selanjutnya, disebut Program
Counter (PC) yang akan menambah satu hitungannya
setiap kali CPU membaca instruksi.
Instruksi yang dibaca akan dibuat dalam Instruction
Register (IR) yang berbentuk kode-kode biner, kemudian
dilakukan aksi yang diperlukan.
Siklus Fetch – Eksekusi lanjutan
Aksi-aksi ini dikelompokkan menjadi empat katagori:
a. Perpindahan data dari CPU ke memori dan
sebaliknya.
b. Perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan
sebaliknya.
c. Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi
aritmatika dan logika terhadap data.
d. Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan
fungsi atau kerja.
II.2. Fungsi Interupsi
Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentian atau
pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada
routine interupsi.
Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki
mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU.
Tujuan interupsi secara umum untuk manejemen
pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien
antar CPU dan modul-modul I/O maupun memori.
Fungsi Interupsi lanjutan
Macam-macam kelas sinyal interupsi:
a. Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan
beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi
program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian
nol, operasi ilegal.
b. Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan
dalam prosesor.
c. I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O
sehubungan pemberitahuan kondisi error dan
penyelesaian suatu operasi.
d. Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan
oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori.
Mekanisme interupsi
Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat
digunakan untuk mengeksekusi instruksi-instruksi lain.
Saat modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap
menerima tugas berikutnya maka modul ini akan
mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor.
Prosesor akan menghentikan eksekusi yang
dijalankannya untuk menjalankan interupsi.
Mekanisme interupsi lanjutan
Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua
kemungkinan tindakan, yaitu interupsi
diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak.
Apabila interupsi ditangguhkan, prosesor akan
melakukan:
1. Prosesor menangguhkan eksekusi program yang
dijalankan dan menyimpan konteksnya (menyimpan
alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan
data lain).
2. Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat
awal routine interrupt handler.
Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan
melanjutkan eksekusi programnya kembali.
Pertemuan 6
EVOLUSI dan KINERJA KOMPUTER
I. Evolusi dan Sejarah PerkembanganKomputer saat ini adalah evolusi panjang penemuan
manusia sejak dulu berupa alat mekanik dan elektronik.
Empat golongan besar alat pengolah data:
1. Peralatan manual
? Peralatan pengolahan data yang sangat sederhana
? Pemakaian alat menggunakan tenaga tangan manusia
2. Peralatan Mekanik
? Peralatan yang sudah berbentuk mekanik yang
digerakkan dengan tangan secara manual
3. Peralatan Mekanik Elektronik
? Peralatan mekanik yang digerakkan secara otomatis
oleh motor elektronik
4. Peralatan Elektronik
? Peralatan yang bekerjanya secara elektronik penuh
Evolusi dan Sejarah Perkembangan lanjutan
Sejarah perkembangan komputer dibagi dalam 2 periode
yaitu:
A. Sebelum tahun 1940
5000 tahun yang lalu, Abacus yang muncul di Asia,
dapat dianggap sebagai awal mula mesin komputasi.
Tahun 1642, Blaise Pascal menemukan alat
penghitungan dengan mesin secara mekanik yang
diberi nama The Pascaline
Tahun 1666, Sir Samuel Morland menciptakan mesin
yang dapat melakukan operasi penjumlahan,
pengurangan, perkalian, dan pembagian
Evolusi dan Sejarah Perkembangan lanjutan
Sebelum tahun 1940 lanjutan
Tahun 1673, Gottfred Wilhem von Leibniz
memperbaiki Pascaline dengan membuat mesin
yang dapat mengalikan 2 buah bilangan
Tahun 1833, Charles Babbage menemukan mesin
untuk melakukan perhitungan persamaan differensial
Tahun 1850, D.D.Parmalee membuat mesin
penghitung dengan keyboard yang pertama
Tahun 1869, William Jevons menciptakan mesin
logika aljabar boolean yang pertama
Evolusi dan Sejarah Perkembangan lanjutan
Sebelum tahun 1940 lanjutan
Tahun 1884, William S. Burroughs membuat mesin
hitung yang dilengkapi dengan alat cetak
Tahun 1889, Herman Hollerith menerapkan prinsip
kartu perforasi (kartu plong) untuk melakukan
penghitungan
Pada Tahun 1931, Vannevar Bush membuat sebuah
kalkulator untuk menyelesaikan persamaan
differensial.
Evolusi dan Sejarah Perkembangan lanjutan
b. Setelah tahun 1940
Evolusi dan sejarah komputer dibagi menjadi beberapa
generasi komputer, yang akan dijelaskan dalam beberapa
perkembangan generasi komputer.
II. Klasifikasi Komputer
II.1. Klasifikasi berdasarkan perkembangannya
A. Generasi Pertama (1946 – 1959)
Menggunakan tabung hampa (vacum tube)
Media penyimpanan internal utama: drum magnetik
Kapasitas penyimpanan utama: 1000-4000 byte
Program dibuat dengan bahasa mesin
Ukuran fisik komputer besar, dan daya listrik besar
Problem panas dan pemeliharaan
Aplikasi: perhitungan sains, pemrosesan payroll,
penyimpanan record
Waktu siklus: millidetik
Kecepatan pemrosesan: 2000 instruksi per detik
Contoh: ENIAC, UNIVAC I, UNIVAC II
Keterangan tentang ENIAC (Electronic Numerical
Integrator And Computer)
? Tahun 1946 dibuat oleh John Presper Eckert dan
John Mauchly di Universitas Pennsylvania.
? Merupakan komputer digital elektronik untuk kebutuhan
umum pertama di dunia.
? Spesifikasi ENIAC:
Berat 30 ton
Volume 15.000 kaki persegi
Berisi lebih dari 18.000 tabung vakum
Daya listrik yang dibutuhkan sebesar 140 KW
Kecepatan operasi 40.000 operasi per detik
Keterangan tentang UNIVAC I dan UNIVAC II (Universal
Automatic Computer)
? Tahun 1947, Eckert dan Mauchly mendirikan Eckert-
Mauchly Computer Corporation untuk memproduksi
komputer secara komersial.
? Merupakan komputer komersial pertama di dunia.
? Tahun 1950 diluncurkan UNIVAC II yang memiliki
kapasitas memori lebih besar dan kinerja yang lebih
baik.
B. Generasi Kedua (1959 – 1964)
Menggunakan transistor untuk operasi internal
Media penyimpanan internal utama: magnetic core
Kapasitas penyimpanan lebih banyak (4K-32 KB)
Bahasa pemrograman tingkat tinggi
Ukuran dan panas lebih kecil
Aplikasi berorientasi batch: billing, payroll, inventory
Waktu siklus: mikrodetik
Kecepatan pemrosesan: 1 mips
Contoh: DEC PDP-I, UNIVAC III
C. Generasi Ketiga (1964 – 1970)
Menggunakan integrated circuit (IC)
Media penyimpanan utama: magnetic core
Kapasitas penyimpanan lebih banyak (32K-3 MB)
Bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih luas
Lebih fleksibel dengan I/O, berorientasi disk
Ukuran lebih kecil dan handal
Aplikasi: sistem reservasi, billing kartu kredit
Waktu siklus: nanodetik
Kecepatan pemrosesan: 10 mips
Munculnya komputer mini
Pemrosesan jarak jauh dan time-sharing
Tersedianya perangkat lunak O/S untuk mengontrol I/O
Contoh: IBM S/360
Generasi Ketiga lanjutan
Peningkatan kemampuan pada Generasi Ketiga:
Kapasitas penyimpanan yang lebih besar
Program yang mengerjakan tugas secara otomatis
Kompatibilitas komponen-komponennya
Bahasa pemrograman tingkat tinggi
Mengerjakan operasi secara serempak
Sistem operasi time-sharing
Menggunakan memori virtual
Kemampuan menangani aplikasi bisnis dan sains
dalam mesin yang sama
D. Generasi Keempat (1970 – 1980an)
Menggunakan large-scale integrated circuit (LSI) dan
very large-scale integrated circuit (VLSI)
Kapasitas penyimpanan lebih dari 3 MB
Tersedianya program yang canggih untuk aplikasi
khusus
Kecanggihan peralatan I/O yang meningkat
Aplikasi: simulasi dan model matematika, transfer
dana elektronik, perancangan manufakturing
Kecepatan pemrosesan: 100 mips sampai 1 bips
Penggunaan minikomputer, mikroprosesor, dan
milrokomputer
Contoh: IBM S/370
E. Generasi Kelima (1980an – sekarang)
Ditandai dengan teknologi paralel dan networking
Kapasitas penyimpanan lebih dari 3 MB
Tersedianya program yang canggih untuk aplikasi
khusus
Kecanggihan peralatan I/O yang meningkat
Aplikasi: simulasi dan model matematika, transfer dana
elektronik, perancangan manufakturing
Kecepatan pemrosesan: 100 mips sampai 1 bips
Penggunaan minikomputer, mikroprosesor, dan
milrokomputer
Contoh: IBM S/37, PC 486
II.2. Klasifikasi berdasarkan data yang diolah
A. Komputer Analog
Bekerja dengan sistem kontinyu, yaitu menggunakan
gelombang sinusoida
Data yang digunakan berbentuk besaran phisik
(bukan angka), sehingga tidak perlu dikonversikan
dan prosesnya lebih cepat dibanding digital
Tidak terlalu teliti dalam melakukan perhitungan
Digunakan untuk perhitungan teknik, seperti arus
listrik, temperatur, kecepatan, tekanan, dll.
Klasifikasi menurut data yang diolah lanjutan
B. Komputer Digital
Bekerja dengan sistem digital
Ketelitian cukup tinggi terutama dalam melakukan
perhitungan
Dapat menyimpan data selama proses berlangsung
Dapat melakukan operasi logika
Data dapat dikoreksi atau dihapus
Output berupa angka, huruf, grafik, dan gambar
C. Komputer Hibrid
Adalah komputer yang diperuntukkan sebagai
pengolahan data yang sifatnya baik kuantitatif
maupun kualitatif
Gabungan antara komputer analog dan digital
II.3. Klasifikasi berdasarkan penggunaannya
A. Komputer untuk penggunaan umum (General
Purpose)
Komputer yang digunakan untuk penggunaan umum
Menggunakan program yang bermacam-macam untuk
menyelesaikan masalah yang berbeda
Kecepatan pemrosesan data lebih rendah dibanding
special purpose
Digunakan untuk aplikasi bisnis, teknik, pendidikan,
game, dll.
B. Komputer untuk penggunaan khusus (Special
Purpose)
Komputer yang digunakan untuk penggunaan khusus.
Contoh komputer yang digunakan pada bidang
kedokteran: mesin USG, EKG
II.4. Klasifikasi Berdasarkan Ukurannya
A. Micro Computer
Disebut juga dengan Personal Computer (PC)
Umumnya bersifat single-user
Jenisnya: desktop PC, tower PC, laptop, notebook,
palmtop, PDA
B. Mini Computer
Bersifat multi-user
Digunakan oleh perusahaan berskala menengah
sebagai server
C. Small Computer
Disebut juga dengan small-scale-mainframe-
computer
Bersifat multi-programming, multi-processing, dan
virtual-storage
Klasifikasi berdasarkan ukuran lanjutan
d. Medium Computer
Disebut juga dengan medium-scale-mainframe-
computer
Mempunyai sejumlah besar dan bermacam alat I/O
Biasanya digunakan untuk komunikasi data
e. Large Computer
Disebut juga dengan mainframe-computer
Dapat menerapkan sistem time-sharing
Digunakan oleh perusahaan berskala besar
f. Super Computer
Disebut juga dengan parallel processor
Komputer mainframe yang mempunyai banyak
prosesor yang dipasang secara paralel
III. Perancangan Kinerja Komputer
• Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses
dari seluruh komponen komputer, yang melibatkan CPU,
memori utama, memori sekunder, bus, dan peripheral.
• Tujuan yang ingin dicapai dalam peningkatan kinerja
adalah tercapainya keseimbangan proses operasi antar
komponen-komponen penyusun komputer sehingga
menghasilkan kinerja komputer yang tinggi.
• Bidang yang menjadi kajian peningkatan kinerja sistem
komputer adalah penanganan perangkat-perangkat I/O.
Perancangan Kinerja lanjutan
Peningkatan kinerja mikroprosesor terus berlanjut dengan
berbagai teknik yang telah dikembangkan, diantaranya:
Branch Prediction, teknik dimana prosesor
memungkinkan mengamati terlebih dahulu di dalam
software dan melakukan prediksi percabangan atau
kelompok instruksi yang akan dieksekusi berikutnya.
Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa
instruksi-instruksi yang tidak tergantung pada hasil atau
data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimum
dalam eksekusi.
Speculative Execution, dengan modal prediksi cabang
dan analisis data, maka prosesor dapat melakukan
eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelum waktunya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar