Sabtu, 28 Juli 2012

Struktur dan Masing-masing komponen sistem komputer


a.Maksud gambar di atas :
Ø  Komputer generasi ini masih dalam tahap pengembangan dan pemakainya belum banyak.Pengembangan compute rgenarasi ini dipelopori oleh Negara Jepang
Ø  Komponen elektronikanya menggunakan bentuk paling baru dari chip VLSI
Ø  Program dibuat dalam bahasa PROLOG(ProgrammingLogic) danLISP(ListProcessor)
Ø  Komputer generasi kelima difokuskan kepada AI(ArtificialInteligence/KecerdasanBuatan),yaitu sesuatu yang berhubungan dengan penggunaan computer untuk melaksanakan tugas-tugas yang merupakan analog tingkah laku manusia.
Sifat-sifatnya:
Ø  Dapa tmembantu menyusun program untuk dirinya sendiri
Ø  Dapat menerjemahkan dari suatu bahasa kebahasa lain
Ø  Dapa tmembuat pertimbangan-pertimbangan logis
Ø  Dapat mendengar kalimat perintah yang diucapkan serta melaksanakannya
Ø  Dapat memilih setumpuk fakta serta menggunakan fakta yang diperlukan
Ø  Dapat mengolah gambar-gambar dan grafik dengan cara yang sama dengan mengolah kata,misalnya dapa tmelihat serta mengerti sebuah foto
b.Penjelasan struktur fungsi masing-masing

·        Central Processing Unit; CPU), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain, pemroses/prosesor (processor), sering digunakan untuk menyebut CPU. Adapun mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU.
·        Sistem Operasi (main memory)
Setiap kali kita akan mengeksekusi program, semua program tersebut akan dibawa ke memory terlebih dahulu. Main memori dan register adalah storage CPU yang dapat dikases secara langsung. ada delay antara memory utama dan register CPU.
Akses ke memory harus dijaga/diproteksi, karena akan terjadi masalah, antara lain mereka bisa saja menulisi sembarang pada memory tersebut.
Salah satu cara memproteksi memory adalah dengan mengikat memori terhadap program tertentu, cara mengikat memory  ada tiga (1) compile time; (2) load time; (3) execution time;


Logical dan Physical Address Space
Physical address space alamat sebenarnya, bagaimana memori mellihat dirinya sendiri. Namun kita tidak bisa melihatnya secara langsung, dia perlu dibangkitkan CPU, inilah yang disebut dengan logical physical space/virtual address.
MMU adalah suatu hardware yang bertugas memetakan virtual address ke physical address. Dengan cara: nilai relocation register ditambahkan dengan setiap alamat yang dibangkitkan oleh pengguna memory pada waktu program tersebut di kirim ke memory.

·        ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit : unit aritmatika dan logika), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. Tugas lalin dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu:

a. sama dengan (=)
b. tidak sama dengan (<>)
c. kurang dari (<)
d. kurang atau sama dengan dari (<=)
e. lebih besar dari (>)
f. lebih besar atau sama dengan dari (>=) (sumber: Buku Pengenalan Komputer,

Fungsi-fungsi yang didefinisikan pada ALU adalah Add (penjumlahan), Addu (penjumlahan tidak bertanda), Sub (pengurangan), Subu (pengurangan tidak bertanda), and, or, xor, sll (shift left logical), srl (shift right logical), sra (shift right arithmetic), dan lain-lain.
·       Program Control Unit(CU)
Unit kontrol (bahasa Inggris: Control Unit - CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan / kendali / kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut.Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut. Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store).
Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor).

·         Tugas dari CU adalah sebagai berikut:
1.      Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
2.      Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
3.      Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
4.      Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.
5.      Menyimpan hasil proses ke memori utama.
·          Proses tiga langkah karakteristik unit control:
1.      Menentukan elemen dasar prosesor
2.      Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor
3.      Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan pembentukan operasi mikro
·         Masukan-masukan unit control:
1.    Clock / pewaktu
pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.
2.    Register instruksi
opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.
3.    Flag
flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.
4.    Sinyal control untuk mengontrol bus
Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.
Keluaran-keluaran unit control:
1.      Sinyal control didalam prosesor: terdiri dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register yang satu keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu
2.      Sinyal control bagi bus control; sinyal ini juga terdiri dari dua macam: sinyal control bagi memori dan sinyal control bagi modu-modul I/O
·         Macam-macam CU
1.      Single-Cycle CU
Proses di Single-Cycle CU ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satucycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control linehanya merupakan fungsi dariopcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.
2.      Multi-Cycle CU
Berbeda dengan unit kontrol yangsingle-cycle, unit kontrol yangmulti-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan statedan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan.Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bitopcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU.
·         Implementasi Unit Kontrol
·         Implementasi hardwired
Unit kontrol merupakan rangkaian kombinatorial. Sinyal-sinyal logika inputnya akan didekodekan menjadi sinyal-sinyal logika output, yang merupakan sinyal-sinyal kontrol ke sistem komputer. Sinyal-sinyal input tersebut, seperti clock, flag, register instruction, dan sinyal kontrol merupakan input bagi unit kontrol untuk mengetahui status komputer. Sinyal keluaran yang dihasilkan akan mengendalikan sistem kerja komputer.
N buah input biner akan menghasilkan 2N output biner. Setiap instruksi memiliki opcode yang yang berbeda-beda. Opcode yang berbeda dalam instruksi akan menghasilkan sinyal kontrol yang berbeda pula. Pewaktu unit control mengeluarkan rangkaian pulsa yang periodik. Pulsa waktu ini digunakan untuk mengukur durasi setiap operasi mikro yang dijalankan CPU, intinya digunakan untuk sinkronisasi kerja masing-masing bagian.
Masalah dalam Merancang Implementasi Hardwired:
1.      Memiliki kompleksitas dalam pengurutan dan operasi mikronya
2.      Sulit didesain dan dilakukan pengetesan
3.      Tidak fleksibel
4.      Sulit untuk menambahkan instruksi baru
Jadi secara garis besar:
1.      Intinya unit control merupakan rangkaian kombinatorial
2.      Sinyal-sinyal logika inputnya akan dikodekan menjadi sekumpulan sinyal-sinyal logika output yang merupakan sinyal-sinyal kontrol ke system computer
3.      Input unit control meliputi sinyal-sinyal register instruksi,pewaktu, flag dan sinyal bus control
4.      Sinyal-sinyal tersebut sebagai masukkan bagi unit control dalam mengetahui status computer
5.      Selanjutnya dikodekan manghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan system kerja computer
6.      n buah input biner akan menghasilkan 2n output biner.
7.      setiap instruksi memiliki opcode yang berbeda – beda.opcode yang berbeda dalam setiap instruksi akan menghasilkansinyal control yang berbeda pula
8.      pewaktu unit control mengeluarkan rangkaian pulsa yang periodic
·         Implementasi microprogrammed
Implementasi yang paling reliabel saat ini adalah implementasi microprogrammed. Unit kontrol memerlukan sebuah memori untuk menyimpan program kontrolnya. Fungsi–fungsi pengontrolan dilakukan berdasarkan program kontrol yang tersimpan pada unit kontrol. Selain itu, fungsi–fungsi pengontrolan tidak berdasarkan dekode dari input unit kontrol lagi. Teknik ini dapat menjawab kesulitan–kesulitan yang ditemui dalam implementasi hardwired.
Jadi secara garis besar:
1.      Unit control memerlukan sebuah memori untuk menyimpan program controlnya
2.      Fungsi-fungsi pengontrolan dilakukan berdasarkan program control yang tersimpan pada unit control.Fungsi-fungsi pengontrolan tidak berdasarkan decode dari input unit control lagi
3.      Teknik ini dapat menjawab kesulitan-kesulitan yang ditemui dalam implementasi hardwired
·          CARA KERJA CONTROL UNIT
Ketika sebuahkomputer pertama kali diaktifkan power-nya, maka computer tersebut menjalankan operasibootstrap. Operasi ini akan membaca sebuah instruksi dari suatu lokasi memory yang telah diketahui sebelumnya dan mentransfer instruksi tersebut ke control unit untuk dieksekusi. Instruksi-intruksi dibaca dari memory dan dieksekusi sesuai dengan urutan penyimpanannya. Program counter dari suatu computer menyediakan suatu cara untuk menyimpan lokasi instruksi berikutnya. Urutan eksekusi berubah dengan memindah lokasi intruksi baru ke program counter sebelum pembacaan (fetch) instruksi dikerjakan. Sebuah intruksi merupakan kalimat imperatif pendek yang sudah dapat menjelaskan makna dari perintah tersebut. Suatu intruksi terdiri dari :
1.      subjek (komputernya)
2.      verb (suatu kode operasi yang mengindikasikan pekerjaan apa yang akan dilaksanakan)
3.      objek (operands) yang mengidentifikasikan nilai data atau lokasi memory.
Ketika intruksi-intruksi diterima oleh Control Unit, operation code akan mengaktifkan urutan logic untuk mengeksekusi intruksi-intruksi tersebut.
Satu eksekusi program terdiri dari beberapa instruction cycle yang menjadi komponen penyusun dari program tersebut. Sedangkan untuk setiap instruction cycle terdiri dari beberapa sub cycle lagi seperti ftech cycle, indirect cycle, execute cucle, dan interrupt cycle. Setiap sub cycle ini disusun dari beberapa perintah dasar yang disebut micro operation.



EQUIPMENT

Alat-alat input/output tidak dilekatkan langsung dengan bus tetapi melalui suatu I/O port atau I/O interface. Alat-alat input/output dapat berkomunikasi dengan CPU dengan cara mengirimkan informasi yang akan dikomunikasikan lewat bus.

Informasi yang dikirim dari alat input/output (peripheral device) ke main memory atau ke register di CPU diletakan di I/O port dan dikirimkan lewat data bus.

Demikian juga bila informasi dari main memory akan dikirimkan ke peripheral device juga melalui data bus dan diterima di I/O port. Cara ini disebut juga dengan program-controlled I/O.

Cara ini banyak diterapkan pada alat I/O yang hanya dapat menangani satu karakter atau 1 byte atau 1 word saja tiap saat misalnya keyboard.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar