Pendahuluan. Tujuan MODUL

SISTEM DAN TEKNOLOGI INFORMASI

Hardware : CPU

Himawat Aryadita, Widhy Hayuhardhika, Denny Sagita Teknik Informatika,Program Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, Universitas Brawijaya, Email : [email protected]

Pendahuluan Komponen yang paling berperan dalam sistem komputer adalah CPU atau Central Processing Unit. Apa saja komponen penyusunnya dan bagaimana cara kerjanya? Dalam modul ini akan dibahas :     

Asal mula CPU Cara kerja CPU Memory Teknik yang digunakan untuk mempercepat kinerja CPU Media komunikasi dalam sebuah sistem Komputer

Pada akhir pertemuan ini mahasiswa diharapkan mampu menjelaskan :     

Cara kerja CPU Komponen dan penyusun CPU Memory Komponen pendukung sistem komputer Media komunikasi antarperangkat dalam komputer

5 SELF-PROPAGATING ENTREPRENEURIAL EDUCATION DEVELOPMENT (SPEED)

Tujuan

MODUL

Sistem dan Teknologi Informasi / CPU

Brawijaya University

2011

Hardware : CPU Asal Mula CPU : Microchips, Miniaturization & Mobility 

Vacuum Tubes vs. Transistors

Vacuum tubes adalah gerbang logika asli dari komputer. Vacuum tubes terlihat seperti bola lampu yang panas. Transitor saat ini berukuran 1/100th dari vacuum tubes (daya lebih kecil, lebih cepat, dan lebih dapat diandalkan). 

Transistors vs. Integrated Circuits –



Satu Integrated Circuits atau IC berisi ribuan transitor.

Semiconductor

Material elekrik yang baik adalah material yang berada diantara konduktor yang baik dan listik nonkonduktor. Microchips dibuat dari bahan semi konduktor. Terdiri dari jutaan miniatur micro yang terintegrasi dengan sirkuit. 

Microprocessor Mikroprosesor adalah miniatur sirkuit dari seluruh prosesor komputer pada satu chip.



Microcontroller or Embedded Computer –





Microprocessor yang sudah dimodifikasi untuk digunakan pada mesin selain komputer.

Binary System: Unit dasar komputasi –

Menggunakan hanya 2 angka yaitu 0 dan 1.

–

Semua instruksi data dan program dalam komputer direpresentasikan dalam bentuk biner.

–

Bit: each 0 or 1 is a bit

–

Byte: grup dari biner 8-bit

–

Kilobyte: ~1,000 (1,024) bytes

–

Megabyte: ~1 Million (1,048,576) bytes

–

Gigabyte: ~1 Billion (1,073,741,824) bytes

–

Terabyte: ~ 1 Trillion (1,009,511,627,576) bytes

–

Petabyte: ~ 1 quadrillion bytes

–

Exabyte: ~ 1 quintillion bytes

Skema kode biner –

EBCDIC •

Terdiri dari 8 bits per karakter. Page 2 of 13

Sistem dan Teknologi Informasi / CPU • –

–






Digunakan untuk IBM mainframe.

ASCII •

Terdiri dari 7 or 8 bits per karakter, tergantung pada versi yang digunakan.

•

8 bit ASCII terdiri dari 256 characters.

•

Digunakan untuk PCs, Unix hosts, Macs.

Unicode •

Terdiri dari 16 bits per karakter.

•

Menangani 65,536 karakter.

Machine Language –

Bahasa mesin adalah bahasa pemrograman yang menggunakan sistem biner

–

Setiap jenis CPU memiliki bahasa mesin sendiri.

Language Translators –

Sistem program mengkonversi instruksi program ke dalam bahasa mesin.

Gambar 1 Sistem Komputer

Page 3 of 13

2011

Sistem dan Teknologi Informasi / CPU 


2011

Beberapa Definisi yang berhubungan dengan sistem komputer Deskripsi 1. Digunakan untuk instalasi peralatan listrik. 2. Konversi AC menjadi DC untuk dijalankan di komputer 3. Menjaga komputer dari kerusakan yang disebabkan oleh lonjakan daya. 4. Menjaga komputer saat kondisi daya rendah. 5. Uninteruptible Power Supply merupakan sistem penyedia daya listrik yang sangat penting, baterai dioperasikan perangkat yang memberikan daya ketika ada pemadaman. 6. Sistem utama pada komputer. 7. sirkuit dari seluruh prosesor komputer pada satu chip 8. Sekumpulan chip yang saling terhubung pada motherboard yang mengendalikan arus informasi antara mikroprosesor dan komponen sistem lain yang terhubung ke motherboard.

1. Bay 2. Power Supply 3. Surge Protector 4. Voltage Regulator 5. UPS

6. Motherboard 7. Microprocessor 8. Chipset

CPU –

Prosesor CPU lama memiliki kecepatan dalam MegaHertz •

–

1 MHz = 1 Million ticks per second

Saat ini prosesor CPU memiliki kecepatan dalam GigaHertz •

1 GHz = 1 Billion ticks per second

–

Semakin cepat CPU, semakin banyak daya yang dibutuhkan, dan semakin banyak panas yang dihasilkan.

–

Kecepatan mainframe and minicomputer diukur dalam MIPS.

–

o

MIPS adalah standar untuk jutaan intruksi per detik

o

Workstations perform at 100 MIPS or more

o

Mainframes perform at 200 – 1,200 MIPS

Supercomputer processing speed is measured in flops o

Flops merupakan singkatan dari floating point operations per second

o

IBM’s Blue Gene/L cranks out 70.72 teraflops (tera = trillion) per second

Gambar 2 CPU Page 4 of 13





Beberapa bagian dari CPU 1. Word size 2. Control Unit (CU)

3. Arithmetic Logic Unit (ALU) 4. Registers 5. Buses

Deskripsi 1. Jumlah bit prosesor yang dapat di proses dalam satu waktu. 2. Merupakan komponen utama prosesor yang mengontrol semua perangkat yang terpasang pada komputer, mulai dari input device sampai output device. 3. Merupakan bagian dari prosesor yang khusus mengolah data aritmatika serta data logika (perbandingan). 4. Penyimpanan data sementara selama proses berlangsung 5. Jalan elektikal data yang digunakan untuk mengirimkan bit dalam CPU dan antara CPU dengan komponen motherboard lainnya.

Memory 

Sistem Kerja Memori 1. RAM

1.

2. ROM

2.

3. CMOS

3.

4. Flash

4.

Deskripsi Random Access Memory : A. Instruksi software B. Data sesudah dan sebelum CPU melakukan proses Read Only Memory : A. Tidak dapat ditambah atau dihapus tanpa menggunakan alat bantuan. Complementary Metal Oxide Semiconductor : A. Daya menggunakan baterai B. Berisi jam, tanggal, kalendar, dan password masuk. Memori non-volatile dapat dihapus dan di program ulang lebih dari satu kali. A. Tidak memerlukan baterai B. Digunakan pada PC untuk istruksi BIOS.

Gambar 3 RAM Page 5 of 13

2011



2011

Tipe-tipe RAM Tipe RAM 1. DRAM 2. SDRAM 3. SRAM 4. DDR-SDRAM 5. SIMM

6. DIMM

Deskripsi 1. Dynamic RAM harus di refresh secara teratur oleh CPU atau isi didalamnya akan hilang. 2. Synchronous Dynamic RAM di sinkronisasi oleh clock system dan lebih cepat dari DRAM. 3. RAM statis yang lebih cepat dari DRAM dan memiliki isi yang tetap tanpa harus di refresh oleh CPU. 4. Double-data rate synchronous dynamic RAM 5. Single Inline Memory Module memiliki chip pada satu sisi saja A. FPM adalah Fast page mode B. EDO adalah perpanjangan data output, EDO lebih cepat dibanding FPM. 6. Dual Inline Memory Module memiliki chip pada kedua sisinya.

Beberapa teknik yang digunakan untuk mempercepat proses dalam CPU CPU bekerja lebih cepat dibanding RAM, jadi CPU harus menunggu untuk mendapatkan informasi. Terdapat sebuah sistem penyimpanan sementara yang disebut dengan cache. Cache berfungsi untuk menyimpan perintah-perintah yang sering digunakan agar proses dapat lebih cepat. Cache terdiri atas beberapa level, antara lain : 



Level 1 cache adalah cache yang terdapat dalam microprocessor 

Dapat menampung 8 hingga 256 kB data



Lebih cepat di bandingkan cache level 2

Level 2 cache adalah cache yang terdapat pada memory 



Dapat menampung 64 kb hingga 2 MB

Level 3 cache terdapat pada motherboard 

Biasanya fitur cache ini terdapat pada komputer high-end

Berikut ini beberapa metode yang dapat digunakan untuk mempercepat kinerja komputer : Metode 1. Interleaving 2. Bursting 3. Pipelining 4. Superscalar Architectur 5. Hyperthreading

Deskripsi CPU memberikan jalur komunikasi alternatif untuk dua atau lebih memori. CPU mengambil blok data dari memori, bukan mengambil perbagian dalam satu waktu. CPU tidak menunggu instruksi selesai dikerjakan sebelum mengambil instruksi selanjutnya. Komputer dapat menjalankan lebih dari satu instruksi per siklus. Suatu teknik yang digunakan dalam Superscalar Architectur dimana OS memperlakukan mikroprosesor seolah-olah itu adalah dua mikroprosesor.

Page 6 of 13



2011

Media Komunikasi Dalam Sistem Komputer 

Ports Port adalah tipe komunikasi yang terdapat pada sebuah sistem unit computer, berikut ini beberapa

contoh port dalam komputer. Tipe Port 1. Serial Port

2. Paralel Port

3. SCSI Port

4. USB Port



Deskripsi Digunakan untuk melakukan transmisi pada data jarak jauh secara lambat A. Mengirimkan data secara berurutan, 1 bit dalam 1 waktu. B. Digunakan untuk menghubungkan keyboard, mouse, monitor, dan dial-up modem. Digunakan untuk mentransmisikan data pada jarak pendek secara cepat. A. Transmisi data 8 bit secara berurutan B. Digunakan untuk menghubungkan printer, disk eksternal, atau tape magnetik untuk bacup. Singkatan dari Small Computer System Interface A. Mentransmisikan data secara cepat bahkan untuk 7 alat sekaligus atau Daisy Chain. B. Mentransmisikan data 32 bit dalam satu waktu 1. Universal Serial Bus (USB) digunakan untuk mentransmisikan data hingga 127 periferal dalam rangkaian daisy chain.

Port Ekspansi khusus Beberapa port dibuat secara khusus untuk menangandi hardware khusus. Berikut ini adalah beberapa

tipe port ekspansi Tipe Port 1. Fire Ware

2. MIDI

3. IrDA 4. Bluetooth

5. Ethernet

Definisi Ditujukan untuk perangkat yang bekerja dengan data dalam jumlah banyak A. Digunakan untuk camcorders, DVD player, TV. B. Dapat menangani hingga 400 Megabyte per detik Musical Instrument Digital Interface A. Menghubungkan instrumen Musik B. Digunakan untuk membuat merekam, edit, dan menampilkan. Infrared Data Association, port infrared digunakan untuk membuat koneksi tanpa membutuhkan kabel. Menggunakan hubungan radio jarak dekat yang dapat mentransmisikan sampai pada jarak 30 ft. A. Menghubungkan komputer ke printer, keyboard, headsets. B. Nama bluetooth berasal dari King Harald Bluetooth dari Denmark. Standar untuk menghubungkan semua perangkat dalam local area network.

Page 7 of 13



2011

Expansion Cards Kartu Ekspansi adalah sebuah perangkat papan elektronik khusus yang digunakan untuk proses

khusus yang biasanya membutuhkan hardware tambahan untuk mempercepat kinerjanya.

Gambar 4 Expansion cards 

Expansion Buses Merupakan perangkat dalam sistem komputer yang digunakan untuk berkomunikasi internal

antarkomponen dalam sebuah sistem komputer.

Bus 1. PCI Bus

2. AGP Bus

Deskripsi 1. Komponen periperal interkoneksi A. Untuk koneksi dengan kecepatan tinggi B. 32 atau 64 bit C. Dapat digunakan untuk sound card, modem, network interface card. 2. Accelerated Graphics Port A. Memiliki kecepatan dua kali lebih cepat dibandingkan PCI bus. B. Digunakan untuk video dan 3D graphics card

Page 8 of 13



2011

Secondary Storage Penyimpanan fisik merujuk pada bagaimana data sebenarnya disimpan pada disk penyimpanan. Yang paling sering digunakan untuk penyimpanan adalah yang bersifat magnetis. Dengan penyimpanan magnetik komputer menyimpan data pada disk dan pita oleh magnetising yang dipilih dari partikel oksida berbasis pada lapisan permukaan. Partikel mempertahankan orientasi magnet mereka sampai orientasi berubah. Jadi disk magnetik dan tape adalah media penyimpanan yang telah dimodifikasi. Dua jenis media penyimpanyang paling populer adalah

yang bersifat magnetis hard disk dan disket. Pita magnetik menyediakan jenis ketiga

penyimpan yang bersifat magnetis, dan media penyimpanan disk optikal baru. Deskripsi 1. Floppy and Zip disk

2. Hard Disk

3. Optical Disk 4. Magnetic Tape 5. Smart Cards 6. Flash Memory 7. Online Secondary Storage



Removable disk A. Floppy menyimpan 1.44 MB B. Zip disk menyimpan 100, 250, atau 750 MB Terbuat dari logam tipis kaku yang dilapisi dengan substrat magnet. Kebanyakan disk memiliki 2 atau lebih piringan datar yang disebut platter. Removable CD dan DVD Pita plastik tipis yang dilapisi dengan substansi magnet Seperti credit card, tetapi berisi mikroprosesor dan chip memori. Nonvolatile memori, tidak ada bagian yang bergerak. Memungkinkan menyimpan data secara online pada server vendor.

Hard Drive Hard drive atau hard disk penyimpanan menyediakan akses lebih cepat ke file-file daripada disket.

Sebuah piring hard disk adalah disk, bersifat kaku bentuknya datar yang terbuat dari aluminium atau gelas dan dilapisi dengan magnetik oksida. Sebuah hard disk terdiri dari satu atau lebih platters dan read and write head atau kepala perangkat baca-tulis . Sebuah kepala perangkat baca-tulis adalah perangkat yang membaca data dari disk ke piringan komputer, juga merekam (atau 'menulis') data ke piring-piring. Hard disk piringan di mikrokomputer biasanya berukuran 3 ½ inci (sekitar 10 cm) untuk diameternya: seukuran dengan disk milar melingkar dalam sebuah disket. Namun, kapasitas penyimpanan yang hard disk jauh melebihi dari sebuah floppy disk. Juga, waktu akses hard disk secara signifikan lebih cepat daripada disket. Tidak seperti disket, yang mulai berputar ketika ada sebuah permintaan data, hard disk terus menerus bergerak, sehingga tidak ada penundaan sebagaimana selama disk dalam hardisk berputar dengan kecepatanya. Seperti disket, hard disk menyediakan akses acak untuk file dengan posisi kepala perangkat membaca-menulis terhadap sektor yang berisi data yang diminta. 

Disket Disket mendapatkan nama lain - floppy disk - karena terbuat dari disk milar tipis. Jika kita membuka

casing disk (hal ini tidak dianjurkan karena disk akan rusak), kita akan melihat bahwa bagian dalam disk milar sangat tipis dan "floppy". Disket disebut juga disket. Walaupun mikrokomputer saat ini biasanya menggunakan Page 9 of 13



2011

disk dengan ukuran 3 ½ inci (atau sekitar 10 sentimeter) tapi Anda masih bisa menemukan 5 ¼ inci (sekitar 15 sentimeter) disk yang populer beberapa tahun yang lalu. Mencari disk drive yang dapat membaca disk berukuran 5 ¼ inci mungkin akan sangat sulit. Disket biasanya digunakan untuk pengangkutan atau pengiriman file data atau untuk membuat duplikat salinan file data untuk tujuan back-up. Kapasitas penyimpanan disket bervariasi tetapi jauh lebih kecil daripada hard drive. 

Magnetic Tape Magnetic tape adalah sebuah strip plastik yang keseluruhannya ditutupi dengan oksida magnetik;

yang dibagi menjadi

track paralel ke mana data dapat direkam dengan selektif magnetising oleh bagian

permukaan, atau bintik-bintik yang ada di masing-masing trek sehingga data kemudian bisa disimpan dan digunakan kembali. Sejak tahun 1960, pita magnetik telah menjadi bentuk yang populer dari komputer mainframe penyimpanan. Ketika IBM memperkenalkan mikrokomputer pertama tahun 1981, warisan tape storage terus berlangsung dalam bentuk cassette tape drive, mirip dengan yang digunakan untuk audio perekaman dan pemutaran, yakni menggunakan pita sebagai perangkat penyimpanan utama, namun, bukan karena hard disk lambat dan tidak nyaman tetapi karena tape membutuhkan akses sekuensial daripada random akses. Akses Sequential berarti bahwa data disimpan dan dibaca sebagai urutan byte sepanjang panjang rekaman itu. Untuk mencari file yang tersimpan pada perangkat penyimpanan komputer mikro tape, salah satunya harus membawa kaset ke lokasi yang sesuai file, kemudian menunggu komputer untuk perlahan-lahan membaca setiap byte sampai menemukan file awal. Seperti kaset audio misalnya, pengguna harus melalui tape secara berurutan untuk menemukan bagian dia atau dia inginkan. Baru-baru ini pengguna microcomputer cepat meninggalkan tape storage untuk alasan kenyamanan dan kecepatan akses ke disk drive secara acak, bagaimanapunjuga tape penyimpanan untuk mikrokomputer telah mengalami kebangkitan, bukan sebagai perangkat penyimpanan utama tetapi untuk membuat cadangan salinan data yang tersimpan pada hard disk. Data penyimpan yang bersifat magnetis dapat dengan mudah hancur, terhapus, atau hilang. Melindungi data pada hard disk memerlukan perhatian khusus untuk pengguna karena mengandung begitu banyak data, yang sulit dan memakan waktu lama untuk merekonstruksi. Ini adalah alasan mengapa backup mengapa sangat penting. Back up adalah suatu mekanisme untuk menyalin file komputer atau kumpulan file ke media yang kedua, biasanya pada sebuah disket atau magnet tape, sehingga data tetap aman bila file asli rusak atau hilang. Backup biasanya disalin ke penyimpanan perangkat yang dapat dihapus dari komputer dan disimpan secara terpisah dari aslinya. Sebuah tape backup adalah salinan dari data dari hard disk, yang tersimpan pada pita magnetik dan digunakan untuk memulihkan data yang hilang. Sebuah tape backup adalah relatif murah dan dapat menyelamatkan sebuah organisasi dari tugas luar biasa ketika mencoba untuk merekonstruksi data yang hilang.

Page 10 of 13



2011

Jenis yang paling populer dari tape drive untuk mikrokomputer juga menggunakan cartridge tape, tetapi hanya beberapa kaset spesifikasi dan ukuran kartrid. Sebuah cartridge tape adalah modul removable magnetic tape mirip dengan suara atau kaset video. Perempat tape inci, yang disebut QIC, adalah cartridge tape yang berisi ¼ inci (sekitar ½ sentimeter) pita lebar. Tergantung pada panjang tape, tape QIC kapasitanyas berkisar antara 340 MB untuk 2 gigabyte. tape digital audio, yang disebut DAT, pada awalnya sebuah rekaman audio format, tetapi kini juga digunakan untuk penyimpanan data. Kapasitas penyimpanan DAT lebar pita format 4mm berkisar dari 2 gigabyte untuk 12 gigabyte. Selain penyimpan yang bersifat magnetis, ada juga penyimpanan optik. 

Optical disk Sebuah perangkat penyimpanan yang menggunakan pencerminan permukaan dan teknologi laser

digunakan

untuk

membaca

dan

menulis

data

pada

disk,

juga

dikenal

sebagai

disk

laser.

Dengan penyimpanan optik, data dibakar ke dalam media penyimpanan menggunakan cahaya sinar laser. Luka bakar membentuk pola dari lubang kecil di permukaan disk untuk merepresentasikan data yang mana lubang pada media optik tersebut bersifat permanen, sehingga data tidak dapat diubah. media optik sangat tahan lama, tetapi mereka tidak memberikan fleksibilitas media magnetik untuk mengubah data begitu mereka disimpan. Ada tiga jenis disk optik. 1. CD-ROM adalah jenis yang paling populer untuk penyimpanan optik.

CD-ROM adalah

singkatan Compact Disc Read Only Memory. Sebuah disk CD-ROM komputer, seperti audio pendamping, berisi data yang telah dicap pada permukaan disk sebagai serangkaian lubang. Untuk membaca data pada CD-ROM sebuah induk pembaca optik membedakan pola lubang yang mewakili byte. CD-ROM disk menyediakan kapasitas penyimpanan yang luar biasa . CDROM biasanya tampil dengan data yang telah ditulis didalamnya. Akhir-akhir ini aplikasi perangkat lunak ini disediakan pada CD-ROM. 2. WORM, yang merupakan singkatan dari ‘Write Once Read Many’. Sekarang telah sangat mungkin bagi pengguna komputer untuk menulis data ke disk optik, yang dikenal sebagai disk WORM. Untuk CD tunggal dapat menampung hingga 680 megabyte, setara dengan lebih dari 300.000 halaman teks dalam format karakter, dan disk ini cukup tahan lama. CD ini dikenal sebagai CD re-recordable (CD-R). Ada banyak variasi jenis lain dari disk WORM ini, walaupun tidak ada standar untuk ini. 3. EO (erasable optical), adalah jenis ketiga dari disk optik yang dapat dihapus dan digunakan untuk menulis ulang baru sebuah informasi yang dikenal sebagai EO (optik bisa dihapus) dan disk CD-RW (rewritable CD). Magneto-optical disk menggabungkan disk magnetik dan teknologi CD-ROM. Seperti media magnetik sehingga bisa membaca dan ditulis ke dan seperti disket dengan sangat mudah untuk dilepas, dapat menyimpan lebih dari 200 MB data, dan kecepatan akses ke data ini lebih cepat daripada floppy tetapi lebih Page 11 of 13



2011

lambat dari hard drive. Belum ada standar universal untuk jenis ini. CD-ROM dan disk magnet-optik sangat berguna untuk menyimpan gambar dengan kemampuan mengambil lebih banyak ruang penyimpanan daripada data dalam format karakter, seperti dalam file pengolahan data.

Soal 1. Berikut ini yang termasuk dalam komponen utama system units, kecuali : a. Motherboard c. ROM b. RAM d. VGA card 2. Pernyataan berikut yang salah adalah : a. Voltage regulator adalah peralatan yang digunakan untuk melindungi system unit dari naik turunya voltase listrik yang tidak stabil b. Chipset adalah susunan group chips dalam motherboard yang memiliki aturan control flow tertentu c. Bagian-bagian dari CPU adalah control unit, buses, ALU, ROM dan registers d. AGP adalah singkatan dari Accelerated Graphic Card 3. Pernyataan berikut yang salah adalah : a. Secondary storage adalah jenis storage yang menyimpan data secara permanen b. Komponen yang digunakan oleh hardisk dapat berupa metal, glass atau keramik c. Beberapa contoh SCSI controller adalah SATA, ATA, Fast ATA d. Smartcard adalah salah satu tipe storage yang menggunakan microchip 4. Magnetic tape tersusun dari : a. Plastik c. Metal b. Marmer d. Keramik 5. Pernyataan berikut yang salah adalah : a. DVD-R reusable b. DVD-RAM reusable c. DVD store more than 4,7 GB data d. CD-R used for recording only once 6. Pernyataan berikut yang benar adalah : a. Graphics Accelerator Board digunakan untuk membantu kinerja output visual b. Memory expansion board digunakan untuk menambah card RAM c. Sound board digunakan untuk meningkatkan kinerja dan tipe output suara d. Emulator board digunakan untuk menjalankan sistem operasi tambahan 7. Berikut ini yang tidak termasuk perkembangan processing dan storage : a. DNA Computing b. Grid Computing c. Nanotechnology d. Western Storage 8. Yang bukan termasuk hardisk controller: a. EIDE c. Fibre channel b. Ultra ATA d. Dual channel

Page 12 of 13



2011

Daftar Pustaka Purwanto, E., & IPTEK, T. S. (n.d.). Materi Pengantar Internet & WWW. Retrieved 11 26, 2011, from E-Learning AMIKOM: http://elearning.amikom.ac.id/ Raharjo, B. (2002). Memahami Teknologi Informasi. Jakarta: Elexmedia Komputindo. Williams, B., & Sawyer, S. (2007). Using Information Technology: A Practical Introduction to Computers & Communications. Seventh Edition. New York: McGraw-Hil.

Page 13 of 13

Pendahuluan. Tujuan MODUL

Recommend Documents