Pengantar Teknologi Informasi
Ser i - 01
Dasar Teknol ogi Inf or masi Pokok Bahasan 1. 2.
3. 4.
Penger t i an Teknol ogi Inf or masi Pengel ompokkan e T knol ogi Inf or masi • e T knol ogi Masukan • Masi n e P mr oses • e T knol ogi e P nyi mpanan • e T knol ogi Kel uar an • e T knol ogi e P r angkat Lunak Komponen iS st em e T knol ogi Inf or masi Kl asi f i kasi iS st em e T knol ogi Inf or masi • Fungsi iS st em • k U ur an • Kl i en e S r ver
Ser i - 01
Penger t i an Teknol ogi Inf or masi Teknol ogi Inf or masi : Teknol ogi yang mer upakan gabungan dar i kemampuan H/ W dan S/ W yang di t unj ang ol eh t eknol ogi komuni kasi . Teknol ogi Komput er :
Teknol ogi yang t er kai t dengan si st em komput er bai k H/ W maupun S/ W. Si st em Komput er : Mesi n ser baguna yang di kendal i kan ol eh pr ogr am sehi ngga dapat mengol ah dat a menj adi i nf or masi . Pokok Bahasan Ser i - 01
Pr ogr am : Sekumpul an i nst r uksi yang dapat di t er i ma ol eh komput er unt uk suat u t ugas t er t ent u ber dasar kan masukan dat a. Dat a :
Masukan ment ah bagi komput er , dapat ber upa angka, gambar , suar a, pol a, dan l ai n- l ai n. Inf or masi : Repr esent asi dat a yang memi l i ki makna sehi ngga dapat di i nt er pr et asi . Pokok Bahasan Ser i - 01
Dat a
Teknol ogi Komuni kasi
iS st em Komput er
Inf or mas i
:
Model i nt er aksi yang l ebi h menekankan pada i nt er aksi j ar ak j auh. Pokok Bahasan Ser i - 01
Bagi an- bagi an TI : 1.
Teknol ogi komuni kasi : Net wor k
2.
Teknol ogi masukan : keyboar d, mi c, kamer a, mouse, sensor , scanner
3.
Teknol ogi kel uar an : CRT, pr i nt er , pl ot t er , LS
4.
Teknol ogi sof t war e : HLL, LLL, pr ogr am apl i kasi , i nst r uksi
5.
Teknol ogi peyi mpanan : ROM, RAM, di sk
6.
Teknol ogi pemr osesan : CPU, mi r opr osesor / pr osesor
Pokok Bahasan Ser i - 01
Bagi an- bagi an iS st em TI : 1.
Har dwar e,
2.
Sof t war e,
3.
Br ai nwar e.
Ser i - 01
Kl asi f i kasi iS st em TI : 1.
Fungsi Si st em, a. Embedden IT si st em : i mpl i si t pada pr oduk, b. Dedi cat ed IT iS st em : ekspl i si t pada pr oduk, c. Gener al Pur pose IT iS st em : mul t i f ungsi
2.
Ukur an a. Mi cr ocomput er : -1 50 MFLO,P b. Workstation : 50 – 50 MFLO,P c. Mi ni comput er : -3 10 MFLO,P d. Mai nf r ame : -50 20 MFLOP
e. Super comput er : -10 20 MFLOP Ser i - 01
3.
Cl i en - Ser ver a. Pi si k b. Sof t war e
Per anan TI
a. Per bankan, b. Pendi di kan,
c. Medi s, d. Kepol i si an, e. Per dagangan, f. Desai n, Ser i - 01
Ser i - 01
Dasar Sistem Komputer Pokok Bahasan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Bit dan Informasi Satuan Data Waktu dan Frekuensi Pengkodean Karakter Konversi Biner dan Desimal Unit Sistem Prosesor Memory Perkembangan Komputer
Ser i - 01
Bit dan Informasi Dasar kerja : Sistem biner (dua keadaan, 0 dan 1), binary digit (bit). Bit-bit : menyusun berbagai karakter yang dikenal komputer. Karakter : A-Z, a-z, 0-9, simbol khusus. (Sebuah karakter dinyatakan dengan 8 atau 16 bit) Implementasi : sistem saklar (on:1, off:0).
Jumlah konfigurasi : 2n (n:jumlah saklar)
Ser i - 01
Konf i gur asi 0
0
0
0
0
0
0
: 0
0
Konf i gur asi 1
0
0
1
0
0
: 0
Ser i - 01
Sat uan Dat a : Bi t
Sat uan wakt u dan f r ekuensi : Sekon
Byt e : 8 bi t
mi l i sekon : -01 3 sekon
Ki l obyt e : 1024 byt e
mi kr osekon : -01 6 sekon
Megabyt e : 1024 ki l obyt e
nanosekon : -01 9 sekon
Gi gabyt e : 1024 megabyt e
pi kosekon : -01 12 sekon
Ter abyt e : 1024 gi gabyt e
Her t z,
Pet abyt e : 1024 t er abyt e
Ki l oher t z, Megaher t z, Gi gaher t z.
Ser i - 01
Si st em Pengkodean Kar akt er : ASCII : Amer i can tS andar d o C de f or Inf or mat i on Int er change ANSI : Amer i can Nat i onal tS andar ds Inst i t ut 7 bi t
EBCDIC : xE t ended iB nar y Coded Deci mal Int er change o C de IBM :
8 bi t
Ser i - 01
Kar akt er
ASCII
A
10 01
10 01
B
10 01
10 01
C
10 01
10 01
0
1 0
01 0
1
1 01
01 01
2
1 01
01 01
3
1 01
01 01
EBCDIC
Ser i - 01
Si st em Pengkodean Kar akt er : Uni code : pengkodean dengan 61 bi t l ebi h l uas unt uk kar akt er dal am bahasa yang l ebi h gener al ( ci na, ar ab) . Konver si iS st em iB l angan : Mi sal ;
01 = 0x7+12 x6+02 x5+02 x4+12 x3+02 x2+12 x1+12 x02 = 0
+1x6+ 2 0
= 0
+ 64 + 0
+
+1x3+ 2 0 0
+ 0
+ 8
+1x1+12 x02 + 0
+ 2
+ 1 = 75 Ser i - 01
Konver si Si st em Bi l angan : Mi sal ;
75 : 2 = 1 37 : 2 = 1 18 : 2 = 0 9 : 2 =1 4 : 2 =0
2 : 2 =0 1 : 2 =1 0 Ser i - 01
Bagi an Uni t Si st em
Di sk Dr i ve
Di sk Cont r ol er
Pr i nt er
Pr ocessor
Vi deo Cont r o l er
bus
CPU
Moni t or
Bus Memor i
RAM
I/ O
Keyboar d
Pr ocessor Keyboar d
ROM
Ser i - 01
Mot her boar d Ter di r i at as sej uml ah komponen yang t er pasang secar a per manen, dan sl ot unt uk komponen yang dapat di l epas. Mot her boad dengan car d I/ O per manen : onboar d.
Memungki nkan unt uk mel akukan ekspansi . • Meni ngkat kan kemampuan, • Menyongsong t eknol ogi .
Ser i - 01
Cat u Daya Pemasok sumber daya l i st r i k.
Masukan : Tegangan AC Out put : Tegangan DC Per l u per l i ndungan : • UPS : Bat er e ( dar ur at ) • Regul at or : Penst abi l
Ser i - 01
Si st em Pendi ngan Menj aga suhu seki t ar .
Komponen el ekt r oni ka ( ar us l emah) : r ent an t emper at ur t i nggi .
Ser i - 01
Bus Jal ur penghubung suat u komponen dengan komponen l ai nnya. Mai n momor i , dl l . CPU
• Pr osessor bus : dat a, al amat , kont r ol ; ( 80, 20 bi t = 220 = 1 MB) • I/ O bus
•Memor i bus
Ser i - 01
Bus I/ O Bus ekspansi .
Ti pe : IS,A PCI, AGP, EISA, VL- bus, Fi r e Wi r e, USB. ISA ( Indust r y tS andar d Ar chi t ect ur e) : 8 bi t ( XT) at au 16 bi t ( AT) , 8 Mbt ps. EISA ( Ext ended Indust r y St andar d rA chi t ect ur e) : Pr od. Compaq ( 198) , 32 bi t . VL-bus (VESA Local-bus) : 486 (128 – 132 Mbt ps) . Secar a l engkap menj adi t ugas- 1: Obj ect i ve : Jel askan kar akt er i st i k t i pe bus di at as. Ser i - 01
Kar t u I/ O Medi a ekspansi .
Adapt er , boar d, cont r ol l er . Ti pe : Acceper at ed boar , Chace car d, o C pr ocessor boar d, dl l . Acceper at ed boar : Memper cepat pemr osesan, Chace car d : Meni ngkat kan ki ner j a. Secar a l engkap menj adi t ugas- 2: Obj ect i ve : Jel askan kar akt er i st i k t i pe car d di at as. Ser i - 01
Por t Medi a koneksi i nt er nal vs ekst er nal ( moni t or , camer a, mouse) . Jeni s : Ser i al , Par al el , SCI, ,USB i nf r ar ed, dl l .
Ser i - 01
Pr ocessor Mi cr opr ocessor
CPU.
IC : sampai r i buas ( j ut aan) komponen el ekt r oni ka. Tugas : mesi n pemr oses ( t i dak mengi ngat ) . 40 : ( 197) , 4 bps ( cal cul at or ) , 80 : ( 1975) , 8 bi t (
PC) , IBM ( 1982)
IBM PC
Ser i - 01
Pr ocessor Jenis
Tahun 1974
Transistor (ribuan) 6
80802
8088
1979
80286
Clock
Bus Data (bit) 8
Bus Alamat (bit) 20
MIPS
2 MHz
Data (bit) 8
29
5 MHz
16
8
20
0.33
1982
134
6 MHz
16
16
24
1
80386
1985
275
16 MHz
32
32
32
5
80486
1989
1200
25 MHz
32
32
32
20
Pentium
1993
3100
60 MHz
32
64
32
100
Pentium II
1997
7500
233 MHz
32
64
36
-300
Pentium III
1999
9500
450 MHz
32
64
36
-510
Pentium IV
> 2000
42000
2 GHz
32
64
36
-1700
0.64
Ser i - 01
Pr ocessor Dar i bebagai vendor : R4x0, Al pha ,AXP o P wer PC, SPARC, Dur on, At hl on, Cel er on. Mengacu : CISC ( Compl ex Inst r uct i on e S t Comput er ) , RISC ( Reduced Inst r uct i on e S t Comput er ) .
Ukur an l ai n : MIPS, MFLO.P
Ser i - 01
Pr ocessor CPU : o C nt r ol Uni t dan ALU.
Regi st er
Mai n
Memor y Cont r ol
ALU
Uni t
Ser i - 01
CPU u S per skal ar Skal ar : 1 i nst r uksi dal am 1 cl ock
Super skal ar : > 1 i nst r uksi dal am 1 cl ock ( ALU > 1) . Cont r ol
Cont r ol
Uni t
Uni t
ALU
ALU
ALU
Ser i - 01
Mul t i rP osessor CPU : > 1 (2 – 4) .
Si st em : SMP ( Symet r i c Mul t i Pr ocessor ) beker j a masi ngmasi ng, Pr ocessor vekt or beker j a ser ent ak ( bi sa shar i ng) , Pr ocesor Par al el beker j a t i dak sebagai pr osesor ut ama, Pr ocesor Par al el Masi f ( pr osesor banyak sekal i ) .
Ser i - 01
Organisasi dan Arsitektur Komputer : Perancangan Kinerja •
Komputer sebagai sebuah sistem yang berhirarki
•
Komputer dapat dianggap sebagai struktur sejumlah komponen berserta fungsinya yang dijelaskan sebagai fungsi kolektif struktur dan fungsi internalnya.
33 Ser i - 01
Arsitekture & Organisasi • Arsitekture komputer berkaitan dengan atributeatribute yang nampak bagi programmer – Set Instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk penyajian data, mekanisme I/O, teknik pengalamantan (addressing techniques). – Contoh: apakah tersedia instruksi untuk perkalian?
• Organisasi komputer berkaitan dengan unit-unit operasional dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural – Control signals, interfaces, memory technology. – Contoh: Apakah instruksi perkalian diimplementasikan secara hardware, ataukah dikerjakan dengan penambahan secara berulang? Ser i - 01
Arsitektur & Organisasi • Arsitektur sama, organisasi dapat berbeda • Arsitektur bertahan lama, organisasi menyesuaikan perkembangan teknologi – Semua Intel famili x86 memiliki arsitektur dasar yang sama – Famili IBM System/370 memiliki arsitektur dasar yang sama – Memberikan compatibilitas instruksi level mesin • At least backwards
– Organisasi antar versi memiliki perbedaan
Ser i - 01
Strukture & Fungsi • Strukture adalah bagaimana masing-masing komponen saling berhubungan satu sama lain • Fungsi merupakan operasi dari masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur
FUNGSI • Semua komputer memiliki 4 fungsi: – – – –
Pengolahan data - Data processing Penyimpanan data - Data storage Pemindahan data - Data movement Kendali - Control Ser i - 01
Fungsi • Komputer dilihat dari sudut pandang Fungsi. Data Storage Facility Data Movement Apparatus
Control Mechanism
Data Processing Facility
Ser i - 01
Fungsi – Pemindahan data • Contoh: dari keyboard ke layar monitor Data Storage Facility Data Movement Apparatus
Control Mechanism
Data Processing Facility
Ser i - 01
Fungsi – Penyimpanan data • Contoh: download dari internet Data Storage Facility Data Movement Apparatus
Control Mechanism
Data Processing Facility
Ser i - 01
Fungsi – Pengolahan data Contoh: updating bank statement Data Storage Facility Data Movement Apparatus
Control Mechanism
Data Processing Facility
Ser i - 01
Fungsi – Pengolahan data • Contoh: pencetakan bank statement Data Storage Facility Data Movement Apparatus
Control Mechanism
Data Processing Facility
Ser i - 01
Strukture Komputer - Top Level Peripherals
Computer Central Processing Unit
Computer
Main Memory
Systems Interconnection
Input Output
Communication lines
Ser i - 01
Strukture CPU CPU Computer
Arithmetic and Login Unit
Registers
I/O System Bus
Memory
CPU
Internal CPU Interconnection
Control Unit
Ser i - 01
Strukture - Control Unit Control Unit CPU
Sequencing Logic
ALU Internal Bus
Control Unit
Register & Decoders
Registers
Control Memory
Ser i - 01
Evolusi dan Kinerja Komputer
ENIAC • • • • • •
Electronic Numerical Integrator And Computer Eckert and Mauchly University of Pennsylvania Tabel Lintasan peluru Mulai dibuat 1943 Selesai 1946 – Terlambat untuk digunakan dlm PD-II
• Dipakai sampai 1955 Ser i - 01
ENIAC - details • • • • • • • •
Menggunakan sistem Decimal (bukan binary) Memiliki 20 accumulator untuk 10 digits Diprogram secara manual melalui sakelar Berisi 18,000 vacuum tubes Berat 30 tons Luas 15,000 square feet Daya 140 kW Kecepatan: 5,000 penambahan per detik Ser i - 01
Von Neumann/Turing • • • •
Konsep: Stored Program Computer Main memory: menyimpan program dan data ALU: mengerjakan operasi data biner Control unit: interpretasi instruksi dari memory dan meng-eksekusi • Peratan Input/output dikendailkan oleh control unit • Princeton Institute for Advanced Studies – IAS
• Selesai dibuat 1952 Ser i - 01
Structure Mesin von Nuemann Arithmetic and Logic Unit
Input Output Equipment
Main Memory
Program Control Unit
Ser i - 01
IAS - details • Kapasitas memori: 1000 x 40 bit words – Menggunakan sistem bilangan Biner – Panjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi )
• Register-register dalam CPU – – – – – – –
MBR (Memory Buffer Register) MAR (Memory Address Register) IR (Instruction Register) IBR (Instruction Buffer Register) PC (Program Counter) AC (Accumulator) MQ (Multiplier Quotient)
Ser i - 01
Structure detail IAS Central Processing Unit Arithmetic and Logic Unit Accumulator
MQ
Arithmetic & Logic Circuits MBR
Input Output Equipment
Program Control Unit IBR
Instructions Main & Data Memory
PC MAR
IR
Control Circuits Address
Ser i - 01
Komputer Komersial • 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation – UNIVAC I (Universal Automatic Computer) – Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of Census
• Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation • UNIVAC II dipasarkan akhir th. 1950-an – Lebih cepat – Kapasitas memori lebih besar
Ser i - 01
IBM • Pabrik peralatan Punched-card • 1953 – IBM-701 – Komputer pertama IBM (stored program computer) – Untuk keperluan aplikasi Scientific
• 1955 – IBM- 702 – Untuk applikasi bisnis
• Merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat IBM menjadi pabrik komputer yang dominan Ser i - 01
Transistor • • • • • • • •
Menggantikan vacuum tubes Lebih kecil Lebih murah Disipasi panas sedikit Merupakan komponen Solid State Dibuat dari Silicon (Sand) Ditemukan pada th 1947 di laboratorium Bell Oleh William Shockley dkk.
Ser i - 01
Komputer berbasisTransistor • Mesin generasi II • NCR & RCA menghasilkan small transistor machines • IBM 7000 • DEC - 1957 – Membuat PDP-1
Ser i - 01
Microelectronics • Secara harafiah berarti “electronika kecil” • Sebuah computer dibuat dari gerbang logika (gate), sel memori dan interkoneksi • Sejumlah gate dikemas dalam satu keping semikonduktor • silicon wafer Ser i - 01
Generasi Komputer • 1946-1957 : Vacuum tube • 1958-1964 : Transistor • 1965-1971 : SSI - Small scale integration – Up to 100 devices on a chip
• 1971
: MSI - Medium scale integration
– 100-3,000 devices on a chip
• 1971-1977 : LSI - Large scale integration – 3,000 - 100,000 devices on a chip
• 1978: VLSI - Very large scale integration – 100,000 - 100,000,000 devices on a chip
• Ultra large scale integration – Over 100,000,000 devices on a chip Ser i - 01
Moore’s Law • • • •
Gordon Moore - cofounder of Intel Meningkatkan kerapatan komponen dalam chip Jumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat per tahun Sejak 1970 pengembangan agak lambat – Jumlah transistors 2 x lipat setiap 18 bulan
• Harga suatu chip tetap / hampir tidak berubah • Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkat • Ukuran semakin kecil, flexibilitas meningkat • Daya listrik lebih hemat, panas menurun • Sambungan sedikit berarti semakin handal / reliable
Ser i - 01
Jumlah Transistor dalam CPU
Ser i - 01
IBM seri 360 • 1964 • Pengganti seri 7000 (tidak kompatibel) • Rancangan awal suatu “keluarga” komputer – – – –
Memiliki set instruksi yang sama atau identik Menggunakan O/S yang sama atau identik Kecepatan meningkat Jumlah I/O ports bertambah (i.e. terminal tambah banyak) – Kapasitas memori bertambah – Harga meningkat
Ser i - 01
DEC PDP-8 • • • • •
1964 Minicomputer pertama Tidak mengharuskan ruangan ber-AC Ukurannya kecil Harga $16,000 – $100k+ untuk IBM 360
• Embedded applications & OEM • Menggunakan BUS STRUCTURE
Ser i - 01
Struktur Bus pada DEC - PDP-8
Console Controller
CPU
Main Memory
I/O Module
I/O Module
OMNIBUS
Ser i - 01
Memori Semiconductor • • • • • • •
1970 Fairchild Ukuran kecil ( sebesar 1 sel core memory) Dapat menyimpan 256 bits Non-destructive read Lebih cepat dari core memory Kapasitas meningkat 2 x lipat setiap tahun
Ser i - 01
Intel • 1971 - 4004 – Microprocessor pertama, CPU dalam 1 chip, 4 bit
• 1972 - 8008 – 8 bit, Digunakan untuk aplikasi khusus
• 1974 - 8080 – Microprocessor general purpose yang pertama dari Intel
• 1978 - 8086, 80286 • 1985 - 80386 • 1989 - 80486
Ser i - 01
Meningkatkan kecepatan • • • • • •
Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow analysis Speculative execution
Ser i - 01
Performance Mismatch • Kecepatan Processor meningkat • Kapasitas memory meningkat • Kecepatan memory tertinggal dari prosesor
Ser i - 01
DRAM and Processor Characteristics
Ser i - 01
Trends in DRAM use
Ser i - 01
Solusi • Meningkatkan jumlah bit per akses • Mengubah interface DRAM – Cache
• Mengurangi frekuensicy akses memory – Cache yg lebih kompleks dan cache on chip
• Meningkatkan bandwidth interkoneksi – Bus kecepatan tinggi - High speed buses – Hierarchy of buses
Ser i - 01
Pentium • • • •
CISC Menggunakan teknik-teknik superscalar Eksekusi instruksi secara parallel P6 : menggunakan: – Brach prediction – Data flow analisys – Specultive execution
• P7 : menggunakan teknologi berbasis RISC
Ser i - 01
Power PC • • • •
Sistem RISC superscalar Hasil kerjasama IBM – Motorolla - Apple Diturunkan dari arsitektur POWER (IBM RS/6000) Keluarga PowerPC: – – – –
601: 32-bit 603: low-end desktop dan komputer portabel 604: desktop dan low-end user 620: 64-bit penuh, high-end user
Ser i - 01
Bus Sistem
Konsep Program • Pemrograman (hardware) merupakan proses penghubungan berbagai komponen logik pada konfigurasi yang diinginkan untuk membentuk operasi aritmatik dan logik pada data tertentu • Hardwired program tidak flexibel • General purpose hardware dapat mengerjakan berbagai macam tugas tergantung sinyal kendali yang diberikan • Daripada melakukan re-wiring, Lebih baik menambahkan sinyal-sinyal kendali yang baru Ser i - 01
Program ? • Adalah suatu deretan langkah-langkah • Pada setiap langkah, dikerjakan suatu operasi arithmetic atau logical • Pada setiap operasi, diperlukan sejumlah sinyal kendali tertentu
Ser i - 01
Fungsi Control Unit • Untuk setiap operasi disediakan kode yang unik – Contoh: ADD, MOVE
• Bagian hardware tertentu menerima kode tersebut kemudian menghasilkan sinyalsinyal kendali • Jadilah komputer!
Ser i - 01
Komponen yang diperlukan • Control Unit (CU) dan Arithmetic and Logic Unit (ALU) membentuk Central Processing Unit (CPU) • Data dan instruksi harus diberikan ke sistem dan dikeluarkan dari sistem – Input/output
• Diperlukan tempat untuk menyimpan sementara kode instruksi dan hasil operasi. – Main memory
Ser i - 01
Komponen Komputer: Top Level View
Ser i - 01
Siklus Instruksi • Two steps: – Fetch – Execute
Ser i - 01
Fetch Cycle • Program Counter (PC) berisi address instruksi berikutnya yang akan diambil • Processor mengambil instruksi dari memory pada lokasi yang ditunjuk oleh PC • Naikkan PC – Kecuali ada perintah tertentu
• Instruksi dimasukkan ke Instruction Register (IR) • Processor meng-interpret dan melakukan tindakan yang diperlukan
Ser i - 01
Execute Cycle • Processor-memory – Transfer data antara CPU dengan main memory
• Processor I/O – Transfer data antara CPU dengan I/O module
• Data processing – Operasi arithmetic dan logical pada data tertentu
• Control – Mengubah urutan operasi – Contoh: jump
• Kombinasi diatas Ser i - 01
Contoh Eksekusi Program
Ser i - 01
Diagram Keadaan Siklus Instruksi
Ser i - 01
Interrupt • Suatu mekanisme yang disediakan bagi modul-modul lain (mis. I/O) untuk dapat meng-interupsi operasi normal CPU • Program – Misal: overflow, division by zero
• Timer – Dihasilkan oleh internal processor timer – Digunakan dalam pre-emptive multi-tasking
• I/O – dari I/O controller
• Hardware failure – Misal: memory parity error Ser i - 01
Program Flow Control
Ser i - 01
Siklus Interupsi • Ditambahkan ke instruction cycle • Processor memeriksa adanya interrupt – Diberitahukan lewat interrupt signal
• Jika tidak ada interrupt, fetch next instruction • Jika ada interrupt: – – – – –
Tunda eksekusi dari program saat itu Simpan context Set PC ke awal address dari routine interrupt handler Proses interrupt Kembalikan context dan lanjutkan program yang terhenti.
Ser i - 01
Diagram keadaan Siklus Instruksi dengan Interrupt
Ser i - 01
Multiple Interrupts • Disable interrupts – Processor akan mengabaikan interrupt berikutnya – Interrupts tetap akan diperiksa setelah interrupt ynag pertama selesai dilayani – Interrupts ditangani dalam urutan sesuai datangnya
• Define priorities – Low priority interrupts dapat di interrupt oleh higher priority interrupts – Setelah higher priority interrupt selesai dilayani, akan kembali ke interrupt sebelumnya.
Ser i - 01
Multiple Interrupts - Sequential
Ser i - 01
Multiple Interrupts - Nested
Ser i - 01
Sambungan • Semua unit harus tersambung • Unit yang beda memiliki sambungan yang beda – Memory – Input/Output – CPU
Ser i - 01
Sambungan Memori • Menerima dan mengirim data • Menerima addresses • Menerima sinyal kendali – Read – Write – Timing
Ser i - 01
Sambungan Input/Output • Serupa dengan sambungan memori • Output – Menerima data dari computer – Mengirimkan data ke peripheral
• Input – Menerima data dari peripheral – Mengirimkan data ke computer
Ser i - 01
Sambungan Input/Output • Menerima sinyal kendali dari computer • Mengirimkan sinyal kendali ke peripherals – Contoh: spin disk
• Menerima address dari computer – Contoh: nomor port
• Mengirimkan sinyal interrupt
Ser i - 01
CPU Connection • Membaca instruksi dan data • Menuliskan data (setelah diproses) • Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit lain • Menerima (& menanggapi) interrupt
Ser i - 01
Bus • Ada beberapa kemungkinan interkoneksi sistem • Yang biasa dipakai: Single Bus dan multiple BUS • PC: Control/Address/Data bus • DEC-PDP: Unibus
Ser i - 01
What is a Bus? • Jalur komunikasi yang menghubungkan beberapa device • Biasanya menggunakan cara broadcast • Seringkali dikelompokkan – Satu bus berisi sejumlah kanal (jalur) – Contoh bus data 32-bit berisi 32 jalur
• Jalur sumber tegangan biasanya tidak diperlihatkan Ser i - 01
Data Bus • Membawa data – Tidak dibedakan antara “data” dan “instruksi”
• Lebar jalur menentukan performance – 8, 16, 32, 64 bit
Ser i - 01
Address bus • Menentukan asal atau tujuan dari data • Misalkan CPU perlu membaca instruksi (data) dari memori pada lokasi tertentu • Lebar jalur menentukan kapasitas memori maksimum dari sistem – Contoh 8080 memiliki 16 bit address bus maka ruang memori maksimum adalah 64k
Ser i - 01
Control Bus • Informasi kendali dan timing – Sinyal read/write memory (MRD/MWR) – Interrupt request (IRQ) – Clock signals (CK)
Ser i - 01
Skema Interkoneksi Bus
Ser i - 01
Bentuk Fisik • Bagaimana bentuk fisik bus? – Jalur-jalur parallel PCB – Ribbon cables – Strip connectors pada mother boards • contoh PCI
– Kumpulan kabel
Ser i - 01
Problem pada Single Bus • Banyak devices pada bus tunggal menyebabkan: – Propagation delays • Jalur data yg panjang berarti memerlukan koordinasi pemkaian shg berpengaruh pada performance • If aggregate data transfer approaches bus capacity
• Kebanyakan sistem menggunakan multiple bus Ser i - 01
Bus Traditional (ISA) (menggunakan cache)
Ser i - 01
High Performance Bus
Ser i - 01
Jenis Bus • Dedicated – Jalur data & address terpisah
• Multiplexed – – – –
Jalur bersama Address dan data pada saat yg beda Keuntungan – jalur sedikit Kerugian • Kendali lebih komplek • Mempengaruhi performance
Ser i - 01
Arbitrasi Bus • Beberapa modul mengendalikan bus • contoh CPU dan DMA controller • Setiap saat hanya satu modul yg mengendalikan • Arbitrasi bisa secara centralised atau distributed
Ser i - 01
Arbitrasi Centralised • Ada satu hardware device yg mengendalikan akses bus – Bus Controller – Arbitrer
• Bisa berupa bagian dari CPU atau terpisah
Ser i - 01
Arbitrasi Distributed • Setiap module dapat meng-klaim bus • Setiap modules memiliki Control logic
Ser i - 01
Timing • Koordinasi event pada bus • Synchronous – – – – –
Event ditentukan oleh sinyal clock Control Bus termasuk jalur clock Siklus bus ( bus cycle) transmisi 1 ke 0 Semua devices dpt membaca jakur clock Biasanya sinkronisasi terjadi pada tepi naik (leading edge) – Suatu event biasanya dimualai pada awal siklus
Ser i - 01
Synchronous Timing Diagram
Ser i - 01
Asynchronous Timing Diagram
Ser i - 01
Bus PCI • Peripheral Component Interconnection • Dikeluarkan oleh Intel sebagai public domain • 32 atau 64 bit • 50 Jalur
Ser i - 01
Jalur pada Bus PCI (yg harus) • Jalur System – clock and reset
• Address & Data – 32 jalur multiplex address/data – Jalur validasi
• Interface Control • Arbitrasi – Not shared – Direct connection to PCI bus arbiter
• Error lines Ser i - 01
Jalur Bus PCI (Optional) • Interrupt lines – Not shared
• Cache support • 64-bit Bus Extension – Additional 32 lines – Time multiplexed – 2 lines to enable devices to agree to use 64-bit transfer
• JTAG/Boundary Scan – For testing procedures
Ser i - 01
Command pada PCI • Transaksi antara initiator (master) dg target • Master pegang kendali bus • Master menentukan jenis transaksi – Misal I/O read/write
• Fase Address • Fase Data
Ser i - 01
PCI Read Timing Diagram
Ser i - 01
PCI Bus Arbitration
Ser i - 01
Memori Internal
Karakteristik Memori • • • • • • • •
Lokasi Kapasitas Unit transfer Metode Akses Kinerja Jenis fisik Sifat-sifat fisik Organisasi Ser i - 01
Lokasi • CPU (register) • Internal (main memori) • External (secondary memori)
Ser i - 01
Kapasitas • Ukuran Word – Satuan alami organisasi memori
• Banyaknya words – atau Bytes
Ser i - 01
Satuan Transfer • Internal – Jumlah bit dalam sekali akses – Sama dengan jumlah saluran data (= ukuran word)
• External – Dalam satuan block yg merupakan kelipatan word
• Addressable unit – Lokasi terkecil yang dpt dialamati secara uniq – Secara internal biasanya sama dengan Word – Untuk disk digunakan satuan Cluster
Ser i - 01
Metode Akses • Sekuensial – Mulai dari awal sampai lokasi yang dituju – Waktu akses tergantung pada lokasi data dan lokasi sebelumnya – Contoh tape
• Direct – Setiap blocks memilki address yg unique – Pengaksesan dengan cara lompat ke kisaran umum (general vicinity) ditambah pencarian sekuensial – Waktu akses tdk tergantung pada lokasi dan lokasi sebelumnya – contoh disk Ser i - 01
Metode Akses • Random – Setiap lokasi memiliki alamat tertentu – Waktu akses tdk tergantung pada urutan akses sebelumnya – Contoh RAM
• Associative – Data dicarai berdasarkan isinya bukan berdasarkan alamatnya – Waktu akses tdk tergantung terhadap lokasi atau pola akses sebelumnya – Contoh: cache
Ser i - 01
Hierarki Memori • Register – Dalam CPU
• Internal/Main memory – Bisa lebih dari satu level dengan adanya cache – “RAM”
• External memory – Penyimpan cadangan
Ser i - 01
Performance • Access time – Waktu untuk melakukan operasi baca-tulis
• Memory Cycle time – Diperlukan waktu tambahan untuk recovery sebelum akses berikutnya – Access time + recovery
• Transfer Rate – Kecepatan transfer data ke/dari unit memori
Ser i - 01
Jenis Fisik • Semiconductor – RAM
• Magnetic – Disk & Tape
• Optical – CD & DVD
• Others – Bubble – Hologram
Ser i - 01
Karakteristik • • • •
Decay Volatility Erasable Power consumption
Organisasi • Susunan fisik bit-bit untuk membentuk word
Ser i - 01
Kendala Rancangan • Berapa banyak? – Capacity
• Seberapa cepat? – Time is money
• Berapa mahal?
Ser i - 01
Hierarki • • • • • • • •
Registers L1 Cache L2 Cache Main memory Disk cache Disk Optical Tape Ser i - 01
Ingin Komputer yg Cepat? • Komputer hanya menggunakan static RAM • Akan sangat cepat • Tidak diperlukan cache – Apa perlu cache untuk cache?
• Harga menjadi sangat mahal
Ser i - 01
Locality of Reference • Selama berlangsungnya eksekusi suatu program, referensi memori cenderung untuk mengelompok (cluster) • Contoh: loops
Ser i - 01
Memori Semiconductor • RAM – Penamaan yang salah karena semua memori semiconductor adalah random access (termasuk ROM) – Read/Write – Volatile – Penyimpan sementara – Static atau dynamic Ser i - 01
Dynamic RAM • • • • • • • • •
Bit tersimpan berupa muatan dalam capacitor Muatan dapat bocor Perlu di-refresh Konstruksi sederhana Ukuran per bit nya kecil Murah Perlu refresh-circuits Lambat Main memory Ser i - 01
Static RAM • • • • • • • • •
Bit disimpan sebagai switches on/off Tidk ada kebocoran Tdk perlu refreshing Konstruksi lebih complex Ukuran per bit lebih besar Lebih mahal Tidak memerlukan refresh-circuits Lebih cepat Cache Ser i - 01
Read Only Memory (ROM) • Menyimpan secara permanen • Untuk – – – –
Microprogramming Library subroutines Systems programs (BIOS) Function tables
Ser i - 01
Jenis ROM • Ditulisi pada saat dibuat – Sangat mahal
• Programmable (once) – PROM – Diperlukan peralatan khusus untuk memprogram
• Read “mostly” – Erasable Programmable (EPROM) • Dihapus dg sinar UV
– Electrically Erasable (EEPROM) • Perlu waktu lebih lama untuk menulisi
– Flash memory • Menghapus seleuruh memori secara electris Ser i - 01
Organisasi • 16Mbit chip dapat disusun dari 1M x 16 bit word • 1 bit/chip memiliki 16 lots dengan bit ke 1 dari setiap word berada pada chip 1 • 16Mbit chip dapat disusun dari array: 2048 x 2048 x 4bit – – – –
Mengurangi jumlah addres pins Multiplex row address dg column address 11 pins untuk address (211=2048) Menambah 1 pin kapasitas menjadi 4x
Ser i - 01
Refreshing • • • • • •
Rangkaian Refresh dimasukkan dalam chip Disable chip Pencacahan melalui baris Read & Write back Perlu waktu Menurunkan kinerja
Ser i - 01
Contoh: 16 Mb DRAM (4M x 4)
Ser i - 01
Packaging
Ser i - 01
Organisation Module
Ser i - 01
Organisation Modul (2)
Ser i - 01
Koreksi kesalahan • Rusak berat – Cacat/rusak Permanent
• Rusak ringan – Random, non-destructive – Rusak non permanent
• Dideteksi menggunakan Hamming code
Ser i - 01
Error Correcting Code Function
Ser i - 01
Cache • Memori cepat dg kapasitas yg sedikit • Terletak antara main memory dengan CPU • Bisa saja diletakkan dalam chip CPU atau module tersendiri
Ser i - 01
Operasi pada Cache • • • •
CPU meminta isi data dari lokasi memori tertentu Periksa data tersebut di cache Jika ada ambil dari cache (cepat) Jika tidak ada, baca 1 block data dari main memory ke cache • Ambil dari cache ke CPU • Cache bersisi tags untuk identitas block dari main memory yang berada di cache Ser i - 01
Desain Cache • Ukuran (size) • Fungsi Mapping • Algoritma penggantian (replacement algrthm) • Cara penulisan (write policy) • Ukuran Block • Jumlah Cache Ser i - 01
Size • Cost – Semakin besar semakin mahal
• Speed – Semakin besar semakin cepat – Check data di cache perlu waktu
Ser i - 01
Organisasi Cache
Ser i - 01
Fungsi Mapping • Ukuran Cache 64kByte • Ukuran block 4 bytes – diperlukan 16k (214) alamat per alamat 4 bytes – Jumlah jalur alamat cache 14
• Main memory 16MBytes • Jalur alamat perlu 24 bit – (224=16M)
Ser i - 01
Direct Mapping • Setiap block main memory dipetakan hanya ke satu jalur cache – Jika suatu block ada di cache, maka tempatnya sudah tertentu
• • • •
Address terbagi dalam 2 bagian LS-w-bit menunjukkan word tertentu MS-s-bit menentukan 1 blok memori MSB terbagi menjadi field jalur cache r dan tag sebesar s-r (most significant)
Ser i - 01
Struktur Alamat Direct Mapping Tag s-r 8
Line or Slot r
Word w
14
2
• 24 bit address • 2 bit : word identifier (4 byte block) • 22 bit: block identifier – 8 bit tag (=22-14) – 14 bit slot atau line
• 2 blocks pada line yg sama tidak boleh memiliki tag yg sama • Cek isi cache dengan mencari line dan Tag
Ser i - 01
Table Cache Line pada Direct Mapping • Cache line • 0 • 1
blocks main memori 0, m, 2m, 3m…2s-m 1,m+1, 2m+1…2s-m+1
• m-1
m-1, 2m-1,3m-1…2s-1
Ser i - 01
Organisai Cache Direct Mapping
Ser i - 01
Contoh Direct Mapping
Ser i - 01
Keuntungan & Kerugian Direct Mapping • Sederhana • Murah • Suatu blok memiliki lokasi yang tetap – Jika program mengakses 2 block yang di map ke line yang sama secara berulang-ulang, maka cache-miss sanagat tinggi
Ser i - 01
Associative Mapping • Blok main memori dpt di simpan ke cache line mana saja • Alamat Memori di interpresi sbg tag dan word • Tag menunjukan identitas block memori • Setiap baris tag dicari kecocokannya • Pencarian data di Cache menjadi lama Ser i - 01
Organisasi Cache Fully Associative
Ser i - 01
Contoh Associative Mapping
Ser i - 01
Struktur Address Associative Mapping Word 2 bit
Tag 22 bit
• 22 bit tag disimpan untuk blok data 32 bit • tag field dibandingkan dg tag entry dalam cache untuk pengecekan data • LS 2 bits dari address menunjukkan 16 bit word yang diperlukan dari 32 bit data block • contoh – Address – FFFFFC
Tag FFFFFC
Data 24682468
Cache line 3FFF Ser i - 01
Set Associative Mapping • Cache dibagi dalam sejumlah sets • Setiap set berisi sejumlah line • Suatu blok di maps ke line mana saja dalam set – misalkan Block B dapat berada pada line mana saja dari set i
• Contoh: per set ada 2 line – 2 way associative mapping – Suatu block dpt berada pada satu dari 2 lines dan hanya dalam 1 set Ser i - 01
Contoh Set Associative Mapping • Nomor set 13 bit • Nomor Block dlm main memori adl modulo 213 • 000000, 00A000, 00B000, 00C000 … map ke set yang sama
Ser i - 01
Organisasi Cache: Two Way Set Associative
Ser i - 01
Struktur Address: Set Associative Mapping Tag 9 bit
• • • •
Word 2 bit
Set 13 bit
set field untuk menentukan set cache set yg dicari Bandingkan tag field untuk mencari datanya Contoh: Address Tag Data Set number – 1FF 7FFC – 001 7FFC
1FF 001
12345678 11223344
1FFF 1FFF Ser i - 01
Contoh Two Way Set Associative Mapping
Ser i - 01
Replacement Algorithms (1) Direct mapping • Tidak ada pilihan • Setiap block hanya di map ke 1 line • Ganti line tersebut
Ser i - 01
Replacement Algorithms (2) Associative & Set Associative
• Hardware implemented algorithm (speed) • Least Recently used (LRU) • e.g. in 2 way set associative – Which of the 2 block is lru?
• First in first out (FIFO) – replace block that has been in cache longest
• Least frequently used – replace block which has had fewest hits
• Random
Ser i - 01
Write Policy • Must not overwrite a cache block unless main memory is up to date • Multiple CPUs may have individual caches • I/O may address main memory directly
Ser i - 01
Write through • All writes go to main memory as well as cache • Multiple CPUs can monitor main memory traffic to keep local (to CPU) cache up to date • Lots of traffic • Slows down writes • Remember bogus write through caches!
Ser i - 01
Write back • Updates initially made in cache only • Update bit for cache slot is set when update occurs • If block is to be replaced, write to main memory only if update bit is set • Other caches get out of sync • I/O must access main memory through cache • N.B. 15% of memory references are writes
Ser i - 01
Pentium Cache • Foreground reading • Find out detail of Pentium II cache systems • NOT just from Stallings!
Ser i - 01
Newer RAM Technology (1) • Basic DRAM same since first RAM chips • Enhanced DRAM – Contains small SRAM as well – SRAM holds last line read (c.f. Cache!)
• Cache DRAM – Larger SRAM component – Use as cache or serial buffer
Ser i - 01
Newer RAM Technology (2) • Synchronous DRAM (SDRAM) – – – – –
currently on DIMMs Access is synchronized with an external clock Address is presented to RAM RAM finds data (CPU waits in conventional DRAM) Since SDRAM moves data in time with system clock, CPU knows when data will be ready – CPU does not have to wait, it can do something else – Burst mode allows SDRAM to set up stream of data and fire it out in block
Ser i - 01
SDRAM
Ser i - 01
Newer RAM Technology (3) • Foreground reading • Check out any other RAM you can find • See Web site: – The RAM Guide
Ser i - 01
Ser i - 01
Input Devi ce Pokok Bahasan
4.
Devi ce Devi ce Gambar Gambar
5.
Audi o
6.
Vi di o Movi ng
1. 2. 3.
7. 8. 9.
10. 1.
Typi ng Poi nt i ng ( Mouse) Ter f or mat Tak e T r f or mat
Sensor Radi o Fr equency Ident i f i er Devi ce Pembaca Magnet i c Car d Pembaca Int el l i gence Car d
Ser i - 01
Devi ce Typi ng 1. Keyboar d 2. ATM 3. o P i nt of a S l e ( POS) Devi ce o P i nt i ng ( Mouse)
Gambar e T r f or mat Gambar a T k Ter f or mat Audi o Vi di o Movi ng Sensor Radi o Fr equency Ident i f i er Devi ce Pembaca Magnet i c Car d Pembaca Int el l i gence Car d
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Input Devi ce Input device : digunakan untuk menerima input dari luar sistem, dapat berupa signal input atau maintenance input. Signal input : data yang dimasukkan ke dalam sistem komputer, Maintenance : program yang digunakan untuk mengolah data
Fungsi ganda : sebagai alat input juga berfungsi sebagai alat output sekaligus (terminal).
Ser i - 01
Input langsung : papan ketik (keyboard), pointing device (misalnya mouse, touch screen, light pen, digitizer graphics tablet), scanner (misalnya magnetic ink character recognition, optical data reader atau optical character recognition reader), sensor (misalnya digitizing camera), voice recognizer (misalnya microphone). Input tidak langsung misalnya keypunch melalui media punched card (kartu plong), key-to-tape merekam data ke media berbentuk pita (tape), dan key-to-disk merekam data ke media magnetic disk (misalnya disket atau harddisk) sebelum diproses lebih
Ser i - 01
Keyboar d, Tombol Kar akt er , Tut : Mengubah kar akt er menj adi si nyal l i st r i k. Penget i kan, angka, f ungsi , dan kont r ol .
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
Ser i - 01
