Hardware Komputer
Hardware
Secara fungsional dibedakan menjadi : Perangkat masukan Perangkat proses Perangkat keluaran Perangkat penyimpanan
Perangkat Pemroses Perangkat pengolah pada komputer adl
CPU Komponen utama CPU, adl :
Control Unit Pengatur operasi komputer
ALU Melakukan operasi aritmetika dan logika
berdasar instruksi yang ditentukan Register
Penyimpanan sementara data dan/atauinstruksi yang sedang diproses
CPU diletakkan pada papan induk Pembuat prosesor antara lain: Intel,
AMD, Motorolla
CPU Sub sistem dari CPU: ALU (Aritmatic Logic Unit) = bertugas unutk melakukan proses
perhitungan dan perbandingan CU (Control Unit) = bertugas untuk melakukan koordinasi /
pengatur proses (pengambilan instruksi dari memory) Instruction-decoding unit = interpretasi dari instruksi unutk
mengaktifkan fungsi sistem Register = tempat penyimpanan sementara. Proses lebih cepat (
efisien, dan terjamin) daripada akses langsung ke primarystorage
Microprocessor = melakukan pemrosesan data Bus/data path = sebagai media interkoneksi antar register
Bagan Cara Kerja Komputer
Control Unit (CU)
Control Unit bertugas : mengatur dan mengendalikan semua peralatan
yang ada pada sistem komputer Mengambil instruksi-instruksi dari main memory Mengambil data dari main memory jika diperlukan
oleh pemroses Mengirim instruksi ke ALU serta mengawasi kerja
ALU Menyimpan hasil proses ke main memory
Prosesor merupakan otak atau mesin dari sebuah PC,terkadang disebut mikroprosesor atau juga centralprocessing unit (CPU), yang melakukan perhitungan(fungsi ALU) dan pemrosesan sistem.
Terdapat 2 kelas prosesor :• Kelas Mainstream / Power / Performance / High-
End Processor• Kelas Value/Low-End Processor
Yang menjadikan perbedaan kelas tersebut adalahkecepatan, fitur serta jumlah cache memorynya.
Prosesor
Perkembangan Prosesor
1. Microprocessor 4004 (1971)
Dibuat pada tahun 1971 oleh Intel yang di pakai pada mesinpenghitung buscom.
Perkembangan Prosesor
2. Microprocessor 8008 (1972)
Pada tahun 1972 intel mengeluarkan microprocessor 8008 yangberkecepatan hitung 2 kali lipat dari MP sebelumnya. MP ini adalah mp8 bit pertama. Mp ini juga di desain untuk mengerjakan satu pekerjaansaja.
Perkembangan Prosesor
Mp ini adalah otak pertama bagi komputer yang bernama altair.Pada saat inipengalamatan memory sudah sampai 64 kilobyte. Kecepatanya sampai 10Xmp sebelumnya.
Tahun ini juga muncul mp dari produsen lain seperti MC6800 dari Motorola -1974, Z80 dari Zilog -1976 (merupakan dua rival berat), dan prosessor2 lainseri 6500 buatan MOST, Rockwell, Hyundai, WDC, NCR dst.
3. Microprocessor 8080 (1974)
Pada tahun 1974 intel kembalimengeluarkan mp terbaru dengan seri8080. Pada seri ini intel melakukanperubahan dari mp multivoltage menjaditriple voltage, teknologi yang di pakaiNMOS, lebih cepat dari seri sebelumnyayang memakai teknologi PMOS.
Perkembangan ProsesorGENERASI 1 (Processor 8088 dan 8086)
Processor 8086 (1978) merupakan CPU 16 bit pertama Intel yang menggunakanbus sistem 16 bit.
Pada 1979 Intel merancang ulang CPU sehingga sesuai dengan perangkatkeras 8 bit yang ada. PC pertama (1981) mempunyai CPU 8088 ini. 8088merupakan CPU 16/8 bit.
Perkembangan Prosesor
GENERASI 2 Processor 80286
286 (1982) juga merupakan prosessor 16 bit.Kemampuan untuk bekerja pada protectedmode/mode perlindungan – mode kerja barudengan “24 bit virtual address mode”/modepengalamatan virtual 24 bit, yangmenegaskan arah perpindahan dari DOS keWindows dan multitasking.
Perkembangan ProsesorGENERASI 3 Processor 80386 DX dan 80386 SX
• 386 diluncurkan 17 Oktober 1985.
80386 merupakan CPU 32 bit pertama.
• dapat mengalamati memori hingga 4 GB
• bekerja pada kecepatan clock 16,20,
dan 33 MHz.
• 80386 merupakan CPU pertama
berunjuk kerja baik dengan Windows
versi- versi awal.
Perkembangan Prosesor
GENERASI 4 Processor 80486 DX dan 80486 SX
• 80486 dikeluarkan 10 April 1989 danbekerja dua kali lebih cepat daripendahulunya.
• Sesuatu yang baru dalam 486 ialahmenjadikan satu mathcoprocessor/prosesor pembantumatematis.
• 486 juga mempunyai cache L1 8 KB.
• Pada tipe SX Math co-processordihilangkan.
Perkembangan ProsesorGENERASI 5
• Chip ini dikembangkan oleh Intel dandikeluarkan pada 22 Maret 1993.
• memiliki kecepatan 60 MHz dan 66MHz. Prosesor ini dipaketkan padapaket Pin-Grid Array 273-pin yangditancapkan pada Socket-4
• menggunakan teknik manufaktur BipolarCMOS 800 nanometer.
Pentium Generasi 1 (i586)
Perkembangan Prosesor
• Chip ini dikembangkan oleh Intel dandikeluarkan pada pada tanggal 7 Maret1994.
• diperkenalkan pada frekuensi 90 MHz,75 MHz, 100 MHz, 120 MHz, 133 MHz,150 MHz, 166 MHz, dan yang tercepat200 MHz.
• menggunakan teknik manufaktur BipolarCMOS 600 nanometer. Versi yang lebihbaru (120 MHz ke atas) bahkan dibuatdengan menggunakan teknologimanufaktur 350 nanometer, sehinggadapat menampung 3.300.000 transistor
Pentium Generasi kedua (P54C)
Perkembangan Prosesor
Cyrix 6×86
• Chip dari perusahaan Cyrix yangdiperkenalkan 5 Februari 1996 inimerupakan tiruan Pentium yang murah
• cocok dengan Socket 7
Perkembangan Prosesor
AMD (Advanced Micro Devices)
• dapat disamakan dengan Pentium-pentium Classic (dengan cache L1 16KB dan tanpa MMX).
• PR133 (Perform Rating). Maksudnya,bahwa chip tersebut akan berunjuk kerjaseperti sebuah Pentium P133. Tetapi,hanya berjalan 100 MHz secara internal
1. K5
2. Pentium MMX (P55C)3. IDT Winchip4. AMD K65. Cyrix 6×86MX (MII)6. AMD K6-2
Perkembangan ProsesorGenerasi ke 6
• Pentium II• Pentium-II Celeron A : Mendocino• Pentium-II Celeron PPGA : Socket 370• Pentium-II Xeon• AMD K6-3• Pentium III – Katmai
Perkembangan ProsesorGenerasi ke 7
AMD K-7 Athlon
Processor AMD utama yang sangatmenggemparkan Athlon (K7)diperkenalkan Agustus 1999.
• Seperti modul pada Pentium II , yang rancangannyasepenuhnya milik AMD. Socket tersebut disebut Slot A.
• Kecepatan clock 600 MHz merupakan versi pertama.• Cache L2 mencapai 8 MB (minimum 512 KB, tanpa
tambahan TAG-RAM).• Cache L1 128 KB.• Berisi 22 juta transistor (Pentium III mempunyai 9.3 juta).• Bus jenis baru• Jenis bus sistem yang benar-benar baru, yang pada versi
pertama akan bekerja pada 200 MHz.
Perkembangan ProsesorGenerasi ke 8
• Intel Core 2 duo = CONROE, CONROE XE• AMD Athlon 64• Pentium 4 Prescott
Arithmatic and Logic Unit(ALU)
Tugas utama dari ALU adalah melakukanoperasi-operasi perhitungan (aritmatika)seperti pengurangan, penjumlahan, pengaliandan pembagian.
Tugas lain dari ALU adalah melakukankeputusan dari operasi logika (perbandingandua buah elemen logika) denganmenggunakan operator logika, yaitu =, <>, <,>, <=, >=.
Register Register adalah simpanan kecil / memori dalam
CPU yang mempunyai kecepatan sangat tinggi5-10 kali 5 sampai 10 kali dibandingkan memoriutama. Untuk menyimpan instruksi dan datayang sedang diproses oleh CPU, sedanginstruksi-instruksi dan data lainnya yangmenunggu giliran untuk diproses masihdisimpan di memori utama.
Memori Internal Memori Cepat, mahal, volatile => dekat ke CPU
Internal Memori idealnya : High capacity, lebih besar dibandingkan register.
(untuk menyimpan instruksi data) Speed == processor
Kendala Kapasitas >> speed<< Processor speed >>>> IM IM dipercepat cost/bit >>>
Main Memory
Main memory merupakan simpanan yangkapasitasnya Main memory dibagi menjadi 2(dua) macam : RAM dan ROM. Selain ituterdapat pula memori yang disebut dengancache memory.
Memori Jenis IM : RAM, ROM, PROM,EPROM,
EEPROM, EAROM RAM DRAM: Dynamic RAM harus di-refresh setiap
beberapa milisecond agar isinya tidak hilang. SRAM: Static RAM tidak perlu refresh daya, Access
time lebih cepat,Lebih mahal Bahan = magnetic core dan semokonduktor Kecepatan akses ~ 100 ns
Memori Cache Antarmuka CPU dengan IM Lebih kecil dan lebih cepat dibandingkan dengan
IM Menyimpan current info dari IM unutk dieksekusi
Akses Hit = akses pada item didalam cache Miss = akses pada item diluar cache
RAM (Random Access Memory)
RAM adalah jenis memori yang isinya dapatdiganti-ganti selama komputer dihidupkandan mempunyai sifat bisa mengingat data /program selama terdapat arus listrik(komputer hidup). Sifat ini disebut volatile.
Non-Volatile
ROMPROMEPROMEEPROMFlash Memory
Volatile
DRAM(stored onmemory modules)
SRAM (InternalMemory Cache-CPU)
SIPP-30 pin FPRAM
SIMM-30 pinFPRAM
RIMM-184 pinRDRAM
SODIMM
DIMM-168 pinSDRAM
DIP -16 pin Dram
SIMM-72pin EDODRAM
DIMM-184 pin DDRSDRAM
DIMM-240 pinDDR2 / DDR3
SDRAM
MemoriSecara Serial( REGISTER )
MemoriBaca - Tulis
( RAM )
MemoriSemikonduktor
MemoriHanya dibaca
(ROM)
Statik RAM( SRAM )
Dinamis RAM( DRAM )
ROMdapat diprogram
ROMDapat Dihapus - Diprogram
EPROM EEPROMEAPROM
DIP
SIPP
DDR DIMM (184 Pin)
DIMM (168 pin)
SIMM (72 pin)
SIMM (30 pin)
RAM
SRAM DRAM
• SRAM digunakan sebagaiCache dan trletak didalamprosesor
• SRAM Holds Data as Long asthe RAM has Power.
• DRAM loses data rapidly andmemory controller mustrefresh often( SeveralThousand Times)
SDRAMSDRAM II(DDR,DDR2,DDR3)
RDRAM(RAMBUS)
RIMMDIMMSIMM
Struktur RAM :Struktur RAM dibagi menjadi empat bagian utama, yaitu :• Input Storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan
melalui alat input.• Program Storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-
instruksi program yang akan diakses.• Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah
dan menyimpan hasil pengolahan.• Output Storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari
pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output.
Input Storage
ProgramStorage
Working Storage
Output Storage
instruksi
data
Tipe Modul RAMA. SIMM (Single Inline Memory Module)
Memori SIMM 30 pin untuk kegunaan PC zaman 80286 sehingga80486 dan beroperasi pada 16 bit. Contoh : DRAM (dynamic RAM)dan EDO RAM (extended data-out RAM).
Tipe Modul RAM
Memory 72 pin banyak digunakan untuk PC berasaskan Pentiumdan beroperasi pada 32 bit.
Tipe Modul RAMB. DIMM format (Dual Inline Memory Module)
Berkapasitas 168 pin, kedua belah modul memori ini aktif, setiappermukaan adalah 84 pin. Mensuport 64 bit penghantaran data.Terdapat dalam dua kecepatan yaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz(PC133).Contoh : SDRAM, SODIMM
Tipe Modul RAMC. RIMM format (Rambus Inline Memory Module, also called RD-
RAM or DRD-RAM)
Berkapasitas 184 pin. Mensuport 64 bit penghantaran data. Terdapatdalam dua kecepatan yaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz (PC133).Contoh : RDRAM
Beberapa tipe memoryEDO RAM
Beberapa tipe memorySDRAM (Synchronous Dynamicc RAM)
Beberapa tipe memoryDDR SDRAM (Synchronous Dynamicc RAM)
•DDR 1 atau DDR
•DDR 2
•DDR 3
Beberapa tipe memoryRDRAM (Rambus Double RAM)
Beberapa tipe memorySO DIMM
ROM (Read Only Memory) ROM adalah jenis memori yang isinya tidak
hilang ketika tidak mendapat aliran listrik (non-volatile) dan isinya hanya dapat dibaca.
Isi ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnyaberupa program-program pokok yang diperlukanoleh Sistem Komputer, seperti program untukmengatur penampilan karakter di layar,pengisian tombol kunci di keyboard danbootstrap program.
a.PROM (Progammable Read-Only-Memory)
Jika isi ROM ditentukan oleh vendor, PROM dijual dalam keadaankosong dan kemudian dapat diisi dengan program oleh pemakai.Setelah diisi dengan program, isi PROM tak bisa dihapus.
Jadi: PROM hanya dapat"ditulisi" satu kali saja.
b.EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory)
Berbeda dengan PROM, isi EPROM dapat dihapus setelah diprogram.Penghapusan dilakukan dengan menggunakan sinar ultraviolet.
c.EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only0Memory)
EEPROM dapat menyimpan data secara permanen, tetapi isinya masihbisa dihapus secara elektris melalui program. Salah satu jenisEEPROM adalah Flash Memory. Flash Memory biasa digunakan padakamera digital, konsol video game, dan cip BIOS.
Flash memory
PC Card untuk laptop Lainnya untuk digital
camera dan deviceshandhelds
Cache Memory
Cache Memory adalah memori yang memilikikecepatan sangat tinggi yang digunakansebagai perantara antara RAM dan CPU.
Memori ini digunakan untuk menjembataniperbedaan kecepatan CPU yang sangat tinggidengan kecepatan RAM yang jauh lebih rendah.
Ada tiga tingkat memori cache yang L1, L2, danL3.
• Memori cache tingkat 1 (L1) memori cache terletak di prosesor(internal cache). Cache ini memiliki ukuran memori yang paling tinggiprice.Growing kecepatan akses dan paling mahal mulai dari 8kB, 64KBdan 128kB.
• Cache tingkat 2 (L2) memiliki kapasitas yang lebih besar mulai dari256KB ke 2MB. Namun L2 cache memiliki kecepatan lebih rendah dariL1 cache. L2 cache terletak terpisah dengan prosesor atau disebutcache eksternal.
• Cache tingkat 3 (L3) hanya dipegang oleh prosesor yang memiliki lebihdari satu unit tersebut dualcore dan quadcore. Fungsinya adalah untukmengontrol data yang masuk dari L2 cache masing-masing intiprosesor.
Coprocessor Coprocessor = computer processor yang
digunakan unutk membantu processorutama, biasanya menangani proses khususseperti perhitungan matematik danpengaturan graphis.
Dulunya coprocessor digunakan padamainframe untuk melakukan operasi khususseperti floating points operasi dan mengaturinput/output device.
Kinerja Komputer
Kecepatan proses : Clock : Hertz Siklus mesin :Fetch, decode, execute MIPS (Millions of Instructions Per Second) MFLOATS (Millions of Floating point Per Second)
Kinerja= 1 / Waktu Eksekusi
Clock Cycle Siklus clock dihasilkan dari sebuah crystal yang
secara terus menerus mengeluarkan sinyal 0dan 1ke processor
“Clock Rate” sering dihubungkan dengankecepata processor, namun “clock rate” tidakdapat dijadikan acuan untuk membandingkanprocessor dari “merk” yang berbeda
Satuan clock adalah Hertz : 800 MHz berartikomputer menghasilkan 800 juta clock cyclesetiap detik
Siklus Mesin Fetch Mengambil instruksi dari memori kedalam register instruksi
Decode Menerjemahkan kode operasi (opcode) dari instruksi yang
diambil Execute Menjalankan instruksi dengan mengontrol seluruh register dan
processor Instruction time : waktu instruksi diambil dari memory
unutk dipindahkan ke register instruksi. Execution time : waktu untuk mengeksekusi satu
instruksi Run time : Waktu menjalankan suatu program
Peningkatan Kecepatan Pipeline Proses pelaksanaa instruksi seperti ban berjalan
Parallel processing Menggunakan lebih dari 1 processor ( dual-core)
Fetch Decode ExecuteFetch Decode Execute
Fetch Decode Execute
Perancangan Hardware Perangkat Lunak yang digunakan : VHDL (Very High Speed Integrated Circuit
Hardware Description Language), Verilog Proses : design, anaysis, syntesis Implemantasi : FPGA (Fields Programmable
Grid Array) An Altera FPGA with 20,000 cells.
Aplikasi : Embended system, robotic
Faktor Kecepatan Proses
Register = menyimpan instruksi selama proses berjalan,ukuran sesuai dengan jumlah data yang dapat diprosesdalam saty waktu (Reg ukuran 32 bit berarti dapatmemproses 4 byte data dalam satuan waktu
RAM = semakin besar RAM maka semakin banyak datayang disimpan sehingga akses ke data lebih cepat(dibandingkan dengan mengakses ke SecondaryStorage). Jika ukuran aplikasi besar dan tidak cukupuntuk diload sekalian ke dalam memori maka dilakukanproses segmentasi dan swapping (pemindahan data darimemory ke storage)
Faktor Kecepatan Proses CPU clock = semakin tinggi clock CPU maka
semakin cepat / semakin banyak perintah yangdapat dieksekusi
Bus / datapath = menentukan besarnya datayang dapat ditransmisikan antara CPU dandevice yang lain. ( seperti jalan raya)
Cache memory = semakin cepat, dan besarcache maka proses akan menjadi lebih cepat
Faktor Kecepatan Proses
Mengukur Kinerja CPU Each successive generation of CPU might be
designed to achieve some of these goals: higher performance levels of a single program or
thread higher throughput levels of multiple programs/threads less power consumption for the same performance
level lower cost for the same performance level smaller die-area to allow higher levels of integration
within one VLSI chip (multiple CPUs or othercomponents)
greater connectivity to build larger, more parallelsystems
more specialization to aid in specific targeted markets Kinerja CPU dapat diukur dengan
menggunakan program benchmark (SPECintand SPECfp )
Motherboard
Papan sirkuit yang berfungsi sebagaipengatur antar muka (penghubung)komponen pembangun CPU.
This is the front and back of theprototype of the first IBM PCmotherboard in 1981.
modern ASRock main board - KT400A chipset
Motherboard :bridge Untuk mengatur
komunikasi antarkomponen makamotherboard dilengkapidengan chipset.
Ada 2 buah chipset padamotherboarth : Northbridge Southbridge
Motherboard :bridge
Southbridge (I/O Controller Hub) : bertugasuntuk menangani hubungan dengan I/Odevice. Tidak terhubung langsung denganCPU
Northbridge ( Memory Controller Hub) :berfungsi menangani komunikasi antaraCPU, RAM,AGP Port, PCI Express dansouthbridge
Expansion Slot and Port Pada umumnya setiap PC akan dilengkapi
dengan Port yang digunakan untukmenghubungkan PC dengan External Device(keyboard, mouse, speaker, printer). Serial Port = mentransmisikan 1 bit data dalam satu
waktu COM1,COM2 => mouse, modem
Parrarel Port = mentrasmisikan 1 byte data dalamsatu waktu LPT1,LPT2 =>printer
Expansion Slot and Port Ports
Specialized ports
Universal Serial Bus (USB port) FireWire (IEEE 1394 ) SCSI : Small Computer System Interface MIDI : Musical instrument Digital Interface Game port
Expansion slotsSlot untuk menerima kartu perluasan (expansion) ISA : Industry Standard Achitecture, a relatively low
speed interface primarily used for sound cards andmodems; runs at approx. 8MHz.
EISA : Extended ISA PCI: Peripheral Component Interconnect, a high
speed interface for video cards, sound cards, networkinterface cards, and modems; runs at 33MHz.
AGP: Accelerated Graphics Port, - a high speedinterface for video cards; runs at 1X (66MHz), 2X(133MHz), or 4X (266MHz).
USB
FireWire A high-speed serial bus
that allows for theconnection of up to 63devices.
It is widely used fordownloading video fromdigital camcorders tothe computer.
Also known as the IEEE1394 standard,
400 Mbits/sec transferrates
distance of 4.5 metersbetween devices.
Catu daya Power supply: Mengubah AC ke DC BIasanya disediakan bersama dengan casing
Voltage Stabilizer menjaga stabilitas tegangan listrik
Uninterruptable Power Supply (UPS): Dumb Smart: berinteraksi dengan komputer