pengantar teknologi informasi -...
TRANSCRIPT
Ser i - 01
Dasar Teknol ogi Inf or masi
Pokok Bahasan
1. Penger t i an Teknol ogi Inf or masi
2. Pengel ompokkan Teknol ogi Inf or masi
• Teknol ogi Masukan
• Masi n Pemr oses
• Teknol ogi Penyi mpanan
• Teknol ogi Kel uar an
• Teknol ogi Per angkat Lunak
3. Komponen Si st em Teknol ogi Inf or masi
4. Kl asi f i kasi Si st em Teknol ogi Inf or masi
• Fungsi Si st em
• Ukur an
• Kl i en Ser ver
Ser i - 01
Pokok Bahasan
Pengert i an Teknol ogi Inf ormasi
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 .
Ser i - 01
Pokok Bahasan
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 .
Ser i - 01
Pokok Bahasan
Si st em
Komput erDat a Inf or mas
i
Teknol ogi Komuni kasi :
Model i nt er aksi yang l ebi h menekankan pada
i nt er aksi j ar ak j auh.
Ser i - 01
Pokok BahasanPokok Bahasan
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
Ser i - 01
Kl asi f i kasi Si 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 Si st em : ekspl i si t pada pr oduk,
c. Gener al Pur pose IT Si st em : mul t i f ungsi
2. Ukur an
a. Mi cr ocomput er : 1- 50 MFLOP,
b. Workstation : 50 – 500 MFLOP,
c. Mi ni comput er : 3- 1000 MFLOP,
d. Mai nf r ame : 50- 20000 MFLOP
e. Super comput er : 1000- 20000000 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
Dasar Sistem Komputer
Pokok Bahasan
1. Bit dan Informasi
2. Satuan Data
3. Waktu dan Frekuensi
4. Pengkodean Karakter
5. Konversi Biner dan Desimal
6. Unit Sistem
7. Prosesor
8. Memory
9. 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
Sat uan Dat a :
Bi t
Byt e : 8 bi t
Ki l obyt e : 1024 byt e
Megabyt e : 1024 ki l obyt e
Gi gabyt e : 1024 megabyt e
Ter abyt e : 1024 gi gabyt e
Pet abyt e : 1024 t er abyt e
Sat uan wakt u dan f rekuensi :
Sekon
mi l i sekon : 10- 3 sekon
mi kr osekon : 10- 6 sekon
nanosekon : 10- 9 sekon
pi kosekon : 10- 12 sekon
Her t z,
Ki l oher t z,
Megaher t z,
Gi gaher t z.
Ser i - 01
Si st em Pengkodean Karakt er :
ASCII : Amer i can St andar d Code f or Inf or mat i on Int er change
ANSI : Amer i can Nat i onal St andar ds Inst i t ut
7 bi t
EBCDIC : Ext ended Bi nar y Coded Deci mal Int er change Code
IBM :
8 bi t
Ser i - 01
Kar akt er ASCII EBCDIC
A 1100 0001 1010 0001
B 1100 0010 1010 0010
C 1100 0011 1010 0011
0 1111 0000 0101 0000
1 1111 0001 0101 0001
2 1111 0010 0101 0010
3 1111 0011 0101 0011
Ser i - 01
Si st em Pengkodean Karakt er :
Uni code :
pengkodean dengan 16 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) .
Konversi Si st em Bi l angan :
Mi sal ;
01001011
= 0x 27+1x 26+0x 25+0x 24+1x 23+0x 22+1x 21+1x 20
= 0 +1x 26+ 0 + 0 +1x 23+ 0 +1x 21+1x 20
= 0 + 64 + 0 + 0 + 8 + 0 + 2 + 1 = 75
Ser i - 01
Konversi 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
busPr ocessor
I/ O
Di sk Cont r
ol er
Keyboar d
Pr i nt er
Di sk
Dr i ve
Pr ocessor
Keyboar d
Vi deo Cont r o
l er
CPU
ROM
Bus Memor i RAM
Moni t or
Bagi an Uni t Si st em
Ser i - 01
Mot herboard
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.
CPU Mai n momor i , dl l .
• Pr osessor bus : dat a, al amat , kont r ol ;
( 8088, 20 bi t = 2 20 = 1 MB)
• I/ O bus
•Memor i bus
Ser i - 01
Bus I/ O
Bus ekspansi .
Ti pe : ISA, PCI, AGP, EISA, VL- bus, Fi r e Wi r e, USB.
ISA ( Indust r y St 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 Ar chi t ect ur e)
: Pr od. Compaq ( 1988) , 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
Kart u I/ O
Medi a ekspansi .
Adapt er , boar d, cont r ol l er .
Ti pe : Acceper at ed boar , Chace car d, Copr 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
Port
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 , SCSI, USB, i nf r ar ed, dl l .
Ser i - 01
Processor
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 ) .
4004 : ( 1971) , 4 bps ( cal cul at or ) ,
8080 : ( 1975) , 8 bi t ( PC) , IBM ( 1982) IBM PC
Ser i - 01
Processor
Jenis Tahun Transistor
(ribuan)
Clock Data
(bit)
Bus Data
(bit)
Bus Alamat
(bit)
MIPS
80802 1974 6 2 MHz 8 8 20 0.64
8088 1979 29 5 MHz 16 8 20 0.33
80286 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
Ser i - 01
Processor
Dar i bebagai vendor : R4x000, Al pha AXP, Power PC, SPARC,
Dur on, At hl on, Cel er on.
Mengacu : CISC ( Compl ex Inst r uct i on Set Comput er ) , RISC
(Reduced Inst r uct i on Set Comput er ) .
Ukur an l ai n : MIPS, MFLOP.
Ser i - 01
CPU Super 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
Uni t
ALU
Cont r ol
Uni t
ALU ALU
Ser i - 01
Mul t i Pr osessor
CPU : > 1 ( 2 – 4) .
Si st em : SMP ( Symet r i c Mul t i Pr ocessor ) beker j a masi ng-
masi 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
33
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.
Ser i - 01
Arsitekture & Organisasi
• Arsitekture komputer berkaitan dengan atribute-atribute yang nampak bagi programmer– Set Instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk
penyajian data, mekanisme I/O, teknikpengalamantan (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
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Storage
Facility
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Fungsi – Pemindahan data
• Contoh: dari keyboard ke layar monitor
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Storage
Facility
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Fungsi – Penyimpanan data
• Contoh: download dari internet
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Storage
Facility
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Fungsi – Pengolahan data
Contoh: updating bank statement
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Storage
Facility
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Fungsi – Pengolahan data
• Contoh: pencetakan bank statement
Data
Movement
Apparatus
Control
Mechanism
Data
Storage
Facility
Data
Processing
Facility
Ser i - 01
Strukture Komputer - Top Level
Computer
Main
Memory
Input
Output
Systems
Interconnection
Peripherals
Communication
lines
Central
Processing
Unit
Computer
Ser i - 01
Strukture CPU
Computer Arithmetic
and
Login Unit
Control
Unit
Internal CPU
Interconnection
Registers
CPU
I/O
Memory
System
Bus
CPU
Ser i - 01
Strukture - Control Unit
CPU
Control
Memory
Sequencing
Logic
Control
Unit
ALU
Registers
Internal
Bus
Control Unit
Register &
Decoders
Ser i - 01
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
Evolusi dan Kinerja Komputer
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 darimemory dan meng-eksekusi
• Peratan Input/output dikendailkan olehcontrol unit
• Princeton Institute for Advanced Studies – IAS
• Selesai dibuat 1952
Ser i - 01
Structure Mesin von Nuemann
Main
Memory
Arithmetic and Logic Unit
Program Control Unit
Input
Output
Equipment
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
Main
Memory
Arithmetic and Logic Unit
Program Control Unit
Input
Output
Equipment
MBR
Arithmetic & Logic Circuits
MQAccumulator
MAR
Control
Circuits
IBR
IR
PC
Address
Instructions
& Data
Central Processing Unit
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
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
OMNIBUS
Console
ControllerCPU Main Memory I/O
ModuleI/O
Module
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
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
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
Bus Sistem
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 sinyal-
sinyal 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
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
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
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
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
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
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
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
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
Karakteristik Memori
• Lokasi
• Kapasitas
• Unit transfer
• Metode Akses
• Kinerja
• Jenis fisik
• Sifat-sifat fisik
• Organisasi
Memori Internal
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 aksessebelumnya
– 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
Koreksi kesalahan
• Rusak berat
– Cacat/rusak Permanent
• Rusak ringan
– Random, non-destructive
– Rusak non permanent
• Dideteksi menggunakan Hamming code
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
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 MappingTag s-r Line or Slot r Word w
8 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 blocks main memori
• 0 0, m, 2m, 3m…2s-m
• 1 1,m+1, 2m+1…2s-m+1
• m-1 m-1, 2m-1,3m-1…2s-1
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
Tag 22 bitWord
2 bit
Struktur Address Associative
Mapping
• 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 Tag Data Cache line
– FFFFFC FFFFFC 24682468 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
Struktur Address: Set Associative
Mapping
• set field untuk menentukan set cache set yg dicari
• Bandingkan tag field untuk mencari datanya
• Contoh:
• Address Tag Data Set number
– 1FF 7FFC 1FF 12345678 1FFF
– 001 7FFC 001 11223344 1FFF
Tag 9 bit Set 13 bitWord
2 bit
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
Newer RAM Technology (3)
• Foreground reading
• Check out any other RAM you can find
• See Web site:
– The RAM Guide
Ser i - 01
Input Devi ce
Pokok Bahasan
1. Devi ce Typi ng
2. Devi ce Poi nt i ng (Mouse)
3. Gambar Ter f or mat
4. Gambar Tak Ter f or mat
5. Audi o
6. Vi di o
7. Movi ng
8. Sensor
9. Radi o Fr equency Ident i f i er Devi ce
10. Pembaca Magnet i c Car d
11. Pembaca Int el l i gence Car d
Ser i - 01
Devi ce Typi ng
1. Keyboar d
2. ATM
3. Poi nt of Sal e ( POS)
Devi ce Poi nt i ng (Mouse)
Gambar Ter f or mat
Gambar Tak 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
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 .