arsitektur komputer

Arsitektur Komputer

          Arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem computer.Biasanya mempelajari atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan eksekusi logis sebuah program.

          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 memori cache, RAM, ROM, cakram keras, dll). Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah arsitektur von Neumann, 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 mempelajari atribut - atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer, dan memiliki dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program.Sebagaimana contoh: set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/0.

      I.            Set Instruksi

          Set instruksi (instruction set) adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat di mengerti oleh sebuah CPU, set instruksi sering juga disebut sebagai bahasa mesin (machine code), karna aslinya juga berbentuk biner kemudian dimengerti sebagai bahasa assembly, untuk konsumsi manusia (programmer), biasanya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti oleh manusia.             Sebuah instruksi terdiri dari sebuah opcode, biasanya bersama dengan beberapa informasi tambahan seperti darimana asal operand-operand dan kemana hasil-hasil akan ditempatkan. Subyek umum untuk menspesifikasikan di mana operand-operand berada (yaitu, alamat-alamatnya) disebut pengalamatan.

          Pada beberapa mesin, semua instruksi memiliki panjang yang sama, pada mesin-mesin yang lain mungkin terdapat banyak panjang berbeda. Instruksi-instruksi mungkin lebih pendek dari, memiliki panjang yang sama seperti, atau lebih panjang dari panjang word. Membuat semua instruksi memiliki panjang yang sama lebih muda dilakukan dan membuat pengkodean lebih mudah tetapi sering memboroskan ruang, karena semua instruksi dengan demikian harus sama panjang seperti instruksi yang paling panjang.

          Arsitektur set instruks atau Instruction Set Architecture (ISA) adalah suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada).

 Elemen-elemen dari instruksi mesin (set instruksi) :

·         Operation Code(opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan

·         Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan

·         Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan

·         Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya

          setelah instruks yang dijalankan selesai

 JENIS INSTRUKSI dalam arsitektur set instruksi antara lain :

1. Data procecessing: Arithmetic dan Logic Instructions

2. Data storage: Memory instructions

3. Data Movement: I/O instructions

4. Control: Test and branch instructions

   II.            Aritmatika yang Digunakan

   KODE BINER

1. BCD (Binary Coded Decimal)

      - Mengkodekan setiap digit desimal dengan 4 bit.

      - Disebut juga kode 8421 artinya MSB mempunyai bobot 8, sedang LSB mempunyai bobot 1.

2. Kode Gray

      - Kenaikan hitungan (penambahan) dilakukan hanya dengan pengubahan keadaan satu bit saja.

        Kode Gray sering digunakan dalam situasi dimana kode biner yang lainnya mungkin                           menghasilkan kesalahan atau kebingungan selama dalam transisi dari satu word kode ke word             kode yang lainnya, dimana lebih dari satu bit dari kode diubah.

3. KODE ASCII

      - Kode ASCII termasuk kode Alfanumerik.

SISTEM BILANGAN

1. BINER (radiks / basis 2)

     - Notasi : (n)2.

     - Simbol : angka 0 dan 1.

2. OKTAL (radiks / basis 8)

     - Notasi : (n)8

     - Simbol : angka 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

3. DESIMAL (radiks / basis 10)

     - Notasi : (n)10

     - Simbol : angka 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

4. HEKSADESIMAL (radiks / basis 16)

     - Notasi : (n)16

     - Simbol : angka 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B, C,D,E,F

Semua operasi aritmatik dilakukan oleh ALU.

ALU : merupakan bagian cpu yang berfungsi membentuk operasi-operasi aritmatika dan logika terhadap data.

Hubungan interkoneksi ALU dengan:

register: tempat penyimpanan data sementara dalam CPU selama proses eksekusi.

flag diset ALU:sebagai hasil dari suatu operasi,misalnya: over flag, diset 1 bila hasil komputasi melampaui panjang register tempat flag disimpan.

unit control: menghasilkan sinyal yang akan mengontrol operasi ALU dan pemindahan data ke dan dari ALU 

III.            Teknik Pengalamatan

         

          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.

Teknik pengalamatan ini hampir sudah tidak diperlukan lagi oleh pemakai komputer saat ini karena hampir seluruh software yang beredar di pasaran tidak mengharuskan si pemakai menentukan di alamat mana datanya akan disimpan (semua sudah otomatis dilakukan oleh si software).

Jadi, yang kita pelajari adalah bagaimana kira-kira si software tersebut melakukan teknik pengalamatannya, sehingga data yang sudah kita berikan dapat disimpan di alamat memori tertentu dan dapat diambil kembali dengan tepat.

Ada tiga teknik dasar untuk pengalamatan, yakni

·         Pemetaan langsung (direct mapping) yang terdiri dari dua cara yakni Pengalamatan Mutlak (absolute addressing) dan Pengalamatan relatif (relative addressing),

·         Pencarian Tabel (directory look-up), dan

·         Kalkulasi (calculating).

Pemetaan Langsung :

          Teknik ini dapat dijuluki dengan device dependent (tergantung pada peralatan rekamnya), artinya, kita tidak dapat begitu saja meng-copy data berkas ini ke komputer lainnya, karena mungkin saja di komputer lainnya itu menggunakan alat rekam yang berbeda spesifikasinya.

Teknik ini juga dapat dijuluki dengan address space dependent (tergantung pada alamat-alamat yang masih kosong), artinya, kita tidak dapat begitu saja meng-copy data berkas ini ke komputer lainnya, karena mungkin saja di komputer lainnya itu alamat-alamat yang dibutuhkan sudah tidak tersedia lagi.

Teknik Pencarian Tabel :

          Teknik ini dilakukan dengan cara, mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori yang ada dan dimasukkan ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (misal disebut dengan tabel INDEX) hanya berisi kunci atribut (misalkan NIM) yang telah disorting (diurut) dan alamat memorinya.

Pencarian yang dilakukan di tabel INDEX akan lebih cepat dilakukan dengan teknik pencarian melalui binary search (dibagi dua-dua, ada di mata kuliah Struktur dan Organisasi Data 2 kelak) ketimbang dilakukan secara sequential.

Nilai key field (kunci atribut) bersifat address space independent (tidak terpengaruh terhadap perubahan organisasi file-nya), yang berubah hanyalah alamat yang ada di INDEX-nya.

IV.             I/O

           I/O adalah suatu mekanisme pengiriman data secara bertahap dan terus menerus melalui suatu aliran data dari proses ke peranti (begitu pula sebaliknya). Fungsi :Fungsi i/o Pada dasarnya adalah mengimplementasikan algoritma I/O pada level aplikasi. Hal ini dikarenakan kode aplikasi sangat fleksible, dan bugs aplikasi tidak mudah menyebabkan sebuah sistem crash.

           Port I/O yang berarti gerbang konektor Input/Output pada komputer, seperti pada keyboard, mouse paralel/serial ataupun USB. Menyediakan koneksi untuk piranti eksternal seperti kamera digital, printer dan scanner. Unit Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor yang digunakan oleh mikroprosesor itu untuk berhubungan dengan dunia luar.

#Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor ini, contohnya data yang berasal dari keyboard atau mouse.

#Unit output biasanya digunakan untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor, contohnya data yang akan ditampilkan pada layar monitor atau printer.