REVIEW EVOLUSI KOMPUTER
1
Sebutkan 4 komponen utama dalam general purpose komputer • • • •
CPU Memori Input-Output Interkoneksi
2
Jelaskan efek dari perkembangan teknologi IC • Meningkatkan kecepatan prosesor – Ukuran gerbang logika (IC) yang lebih kecil • Lebih banyak gate, dikemas lebih rapat, menambah clock rate • Waktu propagasi untuk sinyal berkurang • Menambah ukuran dan kecepatan cache – Diperuntuk bagi prosesor • Waktu akses cache turun secara signifikan • Perubahan organisasi dan arsitektur prosesor – Meningkatkan kecepatan eksekusi – Parallel 3
Jelaskan tentang hukum Moore? • 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 4
Jelaskan tentang karakterisitik dari “family” komputer – – – – –
Sama atau identik Instruksinya Sama atau identik O/S Bertambahnya kecepatan Bertambahnya jumlah port I/O Bertambahnya ukuran memori
5
Top Level View Of Computer 3/12/2014 Function and Interconnection Gembong Edhi Setyawan
6
6
MATERI • • • • •
Komponen Komputer Fungsi Komputer Hubungan antar struktur Sistem Bus PCI Express
7
KONSEP • Komputer terdiri dari komponen CPU, IO dan Memory • Komponen saling berhubungan • Untuk mencapai fungsi komputer Eksekusi program • Adanya pertukaran data dan sinyal kontrol
8
KONSEP • Pemrograman (hardware) merupakan proses penghu-bungan 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 kontrol yang diberikan • Daripada melakukan re-wiring, Lebih baik menambahkan sinyal-sinyal kontrol yang baru 9
Program ? • Adalah suatu deretan langkah-langkah • Pada setiap langkah, dikerjakan suatu operasi arithmetic atau logical • Pada setiap operasi, diperlukan sejumlah sinyal kendali tertentu
10
Fungsi Control Unit • Untuk setiap operasi disediakan kode yang unik – Contoh: ADD, MOVE
• Bagian hardware tertentu menerima kode tersebut kemudian menghasilkan sinyal-sinyal kendali • Jadilah komputer! 11
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 12
Fungsi Komputer • Fungsi Komputer Menjalankan program yang terdiri dari kumpulan instruksi yang disimpan dalam memori • Prosesor mengeksekusi instruksi yang ditetapkan dalam program
13
Computer Component: Top Level View
14
Siklus Instruksi • Two steps: – Fetch (Prosesor Membaca) – Execute
15
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
16
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
17
Contoh Eksekusi Program
18
Instruction Cycle State Diagram
19
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
20
Program Flow Control
21
Program Timing Short I/O Wait
Program Timing Long I/O Wait
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.
24
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. 25
Multiple Interrupts - Sequential
26
Multiple Interrupts - Nested
27
Koneksi • Semua unit harus tersambung • Unit yang beda memiliki sambungan yang beda – Memory – Input/Output – CPU
28
Koneksi Memori • Menerima dan mengirim data • Menerima addresses • Menerima sinyal kendali – Read – Write – Timing
29
Koneksi Input/Output • Serupa dengan sambungan memori • Output – Menerima data dari computer – Mengirimkan data ke peripheral
• Input – Menerima data dari peripheral – Mengirimkan data ke computer 30
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
31
CPU Connection • • • •
Membaca instruksi dan data Menuliskan data (setelah diproses) Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit lain Menerima (& menanggapi) interrupt
32
Bus • Ada beberapa kemungkinan interkoneksi sistem • Yang biasa dipakai: Single Bus dan multiple BUS • PC: Control/Address/Data bus • DEC-PDP: Unibus
33
Apa itu 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 34
Data Bus • Membawa data – Tidak dibedakan antara “data” dan “instruksi”
• Lebar jalur menentukan performance – 8, 16, 32, 64 bit
35
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
36
Control Bus • Informasi kendali dan timing – Sinyal read/write memory (MRD/MWR) – Interrupt request (IRQ) – Clock signals (CK)
37
Skema Interkoneksi Bus
38
Bentuk Fisik • Bagaimana bentuk fisik bus? – Jalur-jalur parallel PCB – Ribbon cables – Strip connectors pada mother boards • contoh PCI
– Kumpulan kabel
39
Problem pada Single Bus • Banyak devices pada bus tunggal menyebabkan: – Propagation delays • Jalur data yg panjang berarti memerlukan koordinasi pemakaian shg berpengaruh pada performance
• Kebanyakan sistem menggunakan multiple bus
40
Bus Traditional (ISA) (menggunakan cache)
41
High Performance Bus
42
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 43
Arbitrasi Bus • Beberapa modul mengendalikan bus • contoh CPU dan DMA controller • Setiap saat hanya satu modul yg mengendalikan • Arbitrasi bisa secara centralised atau distributed
44
Arbitrasi Centralised • Ada satu hardware device yg mengendalikan akses bus – Bus Controller – Arbitrer
• Bisa berupa bagian dari CPU atau terpisah
45
Arbitrasi Distributed • Setiap module dapat meng-klaim bus • Setiap modules memiliki Control logic
46
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 – – – – –
47
Synchronous Timing Diagram
48
Asynchronous Timing Diagram
49
Bus PCI • • • •
Peripheral Component Interconnection Dikeluarkan oleh Intel sebagai public domain 32 atau 64 bit 50 Jalur
50
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
51
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
52
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
53
PCI Read Timing Diagram
54
PCI Bus Arbitration
55
Internet Resource • www.pcguide.com/ref/mbsys/buses/ • www.pcguide.com/
56
Tugas • Buatlah kelompok – Bagi 1 kelas dalam 10 kelompok
• Buatlah ulasan (.doc) dan file presentasi (.ppt) yang ada di buku william stalling ver 9
57
Kel 1
1.1 dan 1.2
Kel 6
3.3 dan 3.4
Kel 2
2.1 dan 2.2
Kel 7
3.5 dan 3.6
Kel 3
2.3. dan 2.4
Kel 8
14.1 dan 14.2
Kel 4
2.5 dan 2.6
Kel 9
14.3 dan 14.4
Kel 5
3.1 dan 3.2
Kel 10
14.5 dan 14.6
58
