Upload
others
View
27
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Kuliah 1
• Struktur asas bagi komputer
• Sejarah pembangunan komputer
Struktur asas bagi komputer
Bab 1
Sistem Komputer
Merupakan suatu sistem yang mengandungi
komputer sebagai salah satu daripada
komponennya
Organisasi Komputer
Menjurus kepada unit-unit operasi dan
saling sambungannya yang merealisasikan
spesifikasi senibina komputer
Apakah Komputer ?
Peranti elektronik yang berada di bawah
arahan dan kawalan aturcara, dan ia
melaksanakan empat operasi asas :
• masukan (input)
• pemprosesan (processing)
• keluaran (output)
• storan/simpanan (storage)
Kitaran IPOS
IPOS : Input, Processing, Output, Storage
Jenis Komputer
• Komputer Kegunaan Khusus
– Contoh : Pengawal lampu isyarat
• Komputer Kegunaan Am
– Komputer untuk individu
– Komputer untuk organisasi
Komputer untuk individu
• Professional workstation
• Desktop computers
• Networked computers (NC)
• Notebook computers
• Subnotebooks
• Personal Digital Assistants (PDA)/
– Handheld computers/ Palmtop
Komputer untuk organisasi
• Supercomputer
– Paling laju
– Paling mahal
• Mainframe (kerangka utama)
– Kelajuan tinggi
– Lebih mahal
– Memproses jumlah data banyak dengan cepat
– Menyokong banyak pengguna
– Melakukan tugas-tugas pelayan
• Minicomputer
– Kemampuan dan kelajuan lebih rendah dari kerangka utama
• Server
Sistem Komputer
• Perkakasan (hardware)
– Komponen fizikal komputer seperti bahagian
mekanikal & litar elektronik yang boleh
disentuh
• Perisian (Software)
– Aturcara yang mengarahkan komputer
melakukan sesuatu.
– Terdiri dari himpunan aturcara, algoritma dan
set arahan yang tidak dapat disentuh
Perisian Komputer
• Perisian sistem (system software):– Semua aturcara berkaitan dengan penyelarasan
operasi-operasi komputer • Contoh
– Sistem Pengendalian (Operating System)- Windows 98, Mac OS, Unix, Linux, MS Dos
– Program utiliti (Utility programs) – pengurusan fail
– Penterjemah bahasa aturcara (compiler, interpreter)
• Perisian aplikasi
– Aturcara yang mengarahkan komputer melakukan tugasan khusus
• pemprosesan teks (Microsoft Word), operasi matematik (Microsoft Excel), pengurusan pangkalan data.
Perkakasan Komputer Peribadi
• Komponen dalam sistem komputer mikro
Sistem Digital & Analog
• Sistem Digital
- Sebarang sistem yang mengendalikan isyarat
digit(diskrit)
• Sistem Analog
• Sebarang sistem yang mengendalikan isyarat
selanjar
4 Unit Fungsian Asas bagi Komputer
1. Unit Input
• Komputer menerima maklumat yang dikodkan melalui
input di mana fungsinya adalah untuk membaca data
• Contoh peranti input:papan kekunci, joystick, trackball,
mouse.
2. Unit Output
• Fungsinya adalah untuk menghantar data yang telah
diproses untuk dipaparkan
• Contoh peranti output
3. Unit Storan
• Menyimpan data dan aturcara dalam jangkamasa yang
panjang
• tetap
• Boleh dipercayai
• Mudah – cari dan capai data dengan cepat
• Storan dipadatkan
– Disket –500 m/surat buku
– Disk optik –500 buku
• Economy
– Jimat dari segi kos simpanan fizikal
– Kemudahan dan kelajuan memfail/capai data
Jenis Storan
•Magnetic disk storage
•Optical disk
–Magneto-optical
–CD-ROM
–CD-R
–CD-RW
–DVD-ROM
•Magnetic Tape Storage
Disket
• Kapasiti rendah – fail kecil
• Mudah-alih
• dilapisi bahan metalik
• Jaket plastik keras untuk
perlindungan
• 3 ½ inch, 1.44 MB
Disket Mudah-alih Kapasiti Tinggi
• Fail lebih besar
• Mudah alih
• Kapasiti tinggi
– 120 / 200 MB
– Contoh: Superdisk
• Zip disk
– 250 MB
– Tidak serasi dengan disket 3 ½ inch
Cakera Keras
• Pelbagai saiz (Mb,Gb)
• Ciri mudah-alih
– Secara amnya tidak mudah alih
– Cakera keras boleh ditanggal wujud utk PC
• Kepingan keras dilapisi bahan metalik
4. Unit Prosesan
• Unit Pemprosesan Pusat (CPU)
• Jenis-jenis storan
• Melaksana program
• Mencari data dalam ingatan
• Unit sistem
• Pemproses Mikro
• Ingatan semikonduktor
• Garisan Bas
• Kelajuan dan kuasa
Unit Pemprosesan Pusat(CPU)
Unit Pemprosesan Pusat (CPU)
• Tukar data menjadi maklumat
• Pusat Kawalan
• Satu set litar elektronik yang melaksanakan
arahan program tersimpan
• Dua bahagian
– Uni Kawalan (CU)
– Unit Aritmetik dan Logik (ALU)
Unit Kawalan
• Bahagian perkakasan yang
bertanggungjawab
• Arahkan sistem komputer untuk laksanakan
arahan program
• Berkomunikasi dengan bahagian lain dalam
perkakasan
Unit Arithmetik / Logik (ALU)
Melakukan operasi matematik
Melakukan operasi logikal
Operasi Aritmetik
Tambahan
Hasil tolak
Pendaraban
Pembahagian
Operasi Logikal
• Menilai syarat
• Membuat perbandingan
• Boleh membanding
– Nombor-nombor
– abjad
– Aksara khas
Daftar
Bertujuan khusus
Kelajuan tinggi
Storan sementara
Terletak dalam CPU
Daftar arahan
Pegang arahan yang sedang dilaksanakan
Daftar Data
Memegang data yang menunggu untuk diproses
Memegang keputusan hasil dari prosesan
Unit
KawalanALU
Register
Ingatan
Jenis Storan
• Sekunder
– Data yang akhirnya akan digunakan
– Jangka panjang
• Ingatan
– Data yang akan digunakan dalam masa terdekat
– Sementara
– Capaian lebih cepat dari storan
• Daftar
– Data yang berhubung rapat dengan operasi yang sedang dilaksanakan
– Capaian lebih cepat dari ingatan
Mengukur kapasiti storan
KB – kilobyte
• 1024 byte
• Sebahagian disket
• Ingatan cache
MB – megabyte
• Sejuta byte
• RAM
GB – gigabyte
• Billion bytes
• Cakera liat
• CDs dan DVDs
TB – terabytes
• Trillion bytes
• Cakera liat yang
sangat besar
Ingatan
Storan primer
Ingatan primer
Storan utama
Storan dalaman
Ingatan utama
Jenis ingatan utama
RAM
Random Access Memory
Ingatan Capai Rawak
ROM
Read Only Memory
Ingatan boleh baca saja
RAM
• Memerlukan tenaga letrik untuk
menyimpan nilai
• Tidak tetap
• Data dan arahan boleh dibaca dan diubah
• Pengguna selalunya merujuk kepada
ingatan jenis ini
Apa yang ada dalam RAM?
• Sistem Pengendalian
• Aturcara yang sedang berjalan
• Data yang diperlukan oleh aturcara
• Keputusan pertengahan yang menunggu
untuk dikeluarkan/dipaparkan sebagai
output
ROM
• Tetap
• Arahan untuk hidupkan komputer
• Data dan arahan boleh dibaca, tetapi tidak
boleh diubah
• Arahan selalunya telah dituliskan di kilang
Melaksanakan Program
• Unit kawalan (CU) dapatkan satu arahan dan letakkan di dalam ingatan
• CU nyahkod arahan tersebut
• CU maklumkan kepada bhg perkakasan yang berkenaan untuk ambil tindakan
• Kawalan dipindahkan kepada bahagian perkakasan yang berkenaan
• Tugas dilaksanakan
• Kawalan dipulangkan semula kepada CU
Kitaran Mesin
I-time + E-time
Masa arahan (I-time)
• CU ambil satu arahan dalam ingatan dan letaknya
dalam satu daftar
• CU nyahkod arahan tersebut dan tentukan lokasi
ingatan bagi data yang diperlukan
Kitaran mesin
Masa perlaksanaan (E-time)
• Perlaksanaan
– CU gerakkan data dari ingatan kepada daftar dalam
unit aritmetik/logik
– ALU diberi kawalan dan laksanakan arahan tersebut
– Kawalan dipulangkan kepada unit kawalan (CU)
• CU menyimpan keputusan operasi dalam ingatan
atau daftar
Jam Sistem
• Jam sistem hasilkan denyutan pada kadar yang
tetap
• Setiap denyutan adalah satu kitaran mesin
• Satu arahan program sebenarnya mungkin terdiri
dari beberapa arahan kepada CPU
• Setiap arahan CPU akan mengambil satu denyutan
• CPU mempunyai satu set arahan – arahan-arahan
yang ia boleh faham dan proses
Mencari data dalam ingatan
• Setiap lokasi dalam ingatan mempunyai alamat yang unik
– Alamat tidak pernah berubah
– Kandungan mungkin berubah
• Lokasi ingatan boleh memegang satu arahan atau satu
keping data
• Pengaturcara guna nama-nama simbolik
Perwakilan data
Dihidupkan/dimatikan
(On/Off)
Sistem nombor binari
digunakan untuk mewakili
keadaan litar
Bit, Bait, Perkataan
• BIT
– Binary DigIT
– Litar hidupkan/matikan (On/off circuit)
– 1 atau 0
• Bait (BYTE)
– 8 bit
– Menyimpan satu aksara alphanumerik
– 01001010 = J
• Perkataan (WORD)
– Saiz daftar
– Bilangan BIT yang diproses oleh CPU sebagai satu unit
– Berbeza dari komputer ke komputer (64bit/8 bit)
Skema pengkodan
• Satu kod untuk tentukan kumpulan bit-bit mana mewakili aksara mana atas papan kekunci.
• ASCII
– Guna satu bait (ber-bit 8)
– 28 = 256 kombinasi atau aksara
– Hampir semua Pc dan komputer yang lebih besar
• EBCDIC
– Guna satu bait (berbit 8)
– 28 =256 kombinasi atau aksara
– Digunakan utamanya ke atas kerangka utama serasi IBM (IBM compatible mainframes)
• Unicode
– Guna dua bait berbit 8 (16 bits)
– 216 = 65,536 kombinasi atau aksara
– Menyokong aksara untuk semua bahasa dalam dunia
– Serasi dengan ASCII
Unit Sistem
• Menyimpan komponen elektronik
– Papan induk
– Alat storan
– Perhubungan
• Beberapa model Apple Macintosh mempunyai
unit sistem dalam monitor
Unit Sistem
Papan induk
• Cip pemproses mikro
• Cip ingatan
• Sambungan kepada bahagian
lain dalam perkakasan
• Cip tambahan – pemproses
matematik
Unit Sistem
Alat storan
Pemacu keras
Pemacu liut
Pemacu CD-ROM
Pemacu DVD-ROM
Pemproses mikro
• CPU diukir ke atas cip
• Sai cip adalah ¼ x ¼ inci
• Terdiri dari silikon
• Mengandungi jutaan litar
– Suis elektrik yang boleh benarkan bekalan letrik untuk
lalui
Komponen Pemproses Mikro
• Unit kawalan – CU
• Unit Arithmetic / Logic – ALU
• Daftar
• Jam sistem
Membina pemproses mikro yang lebih baik
• Komputer pemproses mikro mencetak litarkeatas cip-cip mikro
– Lebih murah
– Lebih cepat
• Lakukan tugas perkakasan lain
– Pemproses bersama matematik sekarang adalah sebahagian dari pemproses mikro
– Arahan multimedia sekarang adalah sebahagian dari pemproses mikro
Membina pemproses mikro yang lebih baik
• Lagi cepat komputer dilaksanakan
• Lebih murah ia dibuat
• Lebih boleh dipercayai
Lebih banyak fungsi yang digabungkan atas
satu pemproses mikro:
Jenis pemproses mikro
Intel
• Pentium
• Celeron
• Xeon and Itanium
Intel-yang serasi
• Cyrix
• AMD
Jenis pemproses mikro
• PowerPC
– Usahasama of Apple, IBM, and Motorola
– Digunakan dalam kumpulan Pc Apple Macintosh
– Terdapat dalam pelayan dan sistem yang ditambah
• Alpha
– Dihasilkan oleh Compaq
– Pelayan berkuasa tinggi dan stesen kerja
Ingatan semikonduktor
• Boleh dipercayai
• kecil
• Kos rendah
• Penggunaan kuasa yang rendah
• Penghasilan secara pukal dari segi ekonomi
• Tidak tetap
• Tersergam indah
– Semua litar secara bersama menjadi satu unit storan yang tidak boleh dipisah
Ingatan semikonduktor
CMOS
• Complementary metal oxide semiconductor
• Guna bekalan letrik sedikit
• Diguna dalam Pc untuk menyimpan kawalan perkakasan yang diperlukan untuk memulakan komputer
• Menyimpan maklumat menggunakan bekalan kuasa dari bateri
RAM
• Menyimpan arahan dan data untuk program semasa
• Data dalam ingatan boleh dicapai secara rawak
• Capaian yang mudah dan laju
• Tidak tetap
• Boleh dipadam
• Boleh ditulis semula
Jenis-jenis RAM
SRAM (synchronous RAM)
• Menyimpan kandungan selagi kuasa
dikekalkan
• Lebih laju dari DRAM
Jenis-jenis RAM
DRAM (dynamic RAM)
• Mesti selalu dikemaskini
• Digunakan untuk kebanyakan ingatan PC kerana saiz dan kos
• SDRAM
– Lebih laju dari DRAM
• Rambus DRAM
– Lebih laju dari SDRAM
– mahal
Menambah RAM
• Beli modul ingatan yang telah dipakej atas papan
litar
• SIMMS – cip pada satu belah
• DIMMS – cip pada dua-dua belah
• Jumlah maksimum RAM yang boleh dipasang
adalah berdasarkan rekabentuk papan induk
ROM
• Program dan data yang telah direkod secara kekal di kilang
• Baca sahaja
• kegunaan
• Tidak boleh diubah oleh pengguna
• Menyimpan rutin memulakan komputer yang diaktifkan bila komputer dihidupkan
• tetap
PROM
• ROM yang boleh diprogramkan
• Penunu ROM boleh mengubah arahan atas
sesetengah cip ROM
Garisan bas
• Laluan yang memindah isyarat elektrik
• Bas sistem
– Memindah data di antara CPU dan ingatan
• Lebar bas
– Bilangan bit data yang boleh dibawa pada satu-satu
masa
– Selalunya sama dengan saiz perkataan CPU
• Kelajuan diukur dalam MHz
Garisan bas
CPU boleh menyokong arahan yang lebih banyak
dan pelbagai
CPU boleh menyokong arahan yang lebih banyak
dan pelbagai
Lebih banyak ingatan
boleh digunakan=CPU boleh merujuk
alamat ingatan yang lebih
besar
Komputer lebih laju=CPU boleh pindahkan
lebih banyak data pada
satu waktu
Komputer yang lebih
berkuasa=Kelebaran bas yang lebih
besar
Bas pengembangan
• Hubung papan induk kepada slot pengembangan
• kenakan papan pengembangan ke dalam slot
– Kad antaramuka
– Kad ubahsuai
• Menyediakan penghubung luaran / ports
– Bersiri (Serial )
– Selari (Parallel)
Bas pengembangan
Bas dan Port-port PC
Alat-alat kad PC bersaiz kad kredit yang selalunya dijumpai
dalam komputer laptop
PC Card
Bas kelajuan tinggi menghubung peralatan video dengan
komputer
IEEE 1394
(FireWire)
menyokong “daisy-chaining” menghapuskan keperluan untuk
kad pengembangan pelbagai jenis; penukaran panas
USB
Hubung ingatan dan kad grafik untuk persembahan video yang
lebih laju
AGP
Alat berkelajuan tinggi seperti cakera keras dan kad rangkaianPCI
Alat berkelajuan perlahan seperti tetikus, modemISA
Kelajuan dan kuasa
Apa yang menyebabkan komputer laju?
• Kelajuan pemproses mikro
• Saiz garisan bas
• Adanya cache
• Ingatan kilat
• Komputer jenis RISC
• Pemprosesan selari (Parallel processing)
Kelajuan pemprosesan komputer
Masa untuk laksanakan satu arahan
• Millisecond
• Microsecond
• Nanosecond
– Komputer moden
• Picosecond
– Pada masa hadapan
Kelajuan pemproses mikro
• Kelajuan jam
– Megahertz (MHz)
– Gigahertz (GHz)
• Bilangan arahan sesaat
• Jutaan arahan sesaat (MIPS)
• Prestasi operasi matematik yang kompleks
– Satu juta operasi titik apungan sesaat(Megaflop )
Cache
• Blok kecil ingatan yang sangat laju dan
bersifat sementara
• Percepatkan pindahan data
• Arahan dan data yang kerapkali digunakan
atau paling terbaru
Cache
langkah 1pemproses
minta data
atau arahan
langkah 2Pergi ke alamat dalam ngatan utama dan baca
langkah 3Pindahkan ke CPU utama dan
cache
Pemproses berikutnya minta• Lihat dulu dalam cache• Pergi kepada ingatan
PROCESSOR
R
A
M
Cache
Jenis-jenis Cache
• Cache dalaman
– paras 1 (L1)
– Terbina dalam pemproses mikro
– sehingga 128KB
• cache luaran
– Paras 2 (L2)
– Cip-cip asing
– 256KB atau 512 KB
– Teknologi SRAM
– Lebih murah dan lebih perlahan dari L1
– Lebih cepat dan lebih mahal dari ingatan
Ingatan kilat
• RAM yang tidak berubah-ubah
• Digunakan dalam
– Talipon bimbit
– Kamera digital
– Pita rakaman musik digital
– PDAs
Set-set arahan
• Teknologi CISC
• Pengkomputeran Set Arahan kompleks
– Komputer konvensional
– Banyak dari arahan tidak digunakan
• Teknologi RISC
• Pengkomputeran Set Arahan Dikurangkan
– subset arahan yang kecil
– Meningkatkan kelajuan
– Aturcara dengan beberapa arahan yang kompleks• Grafik
• Kejuruteraan
Jenis-jenis prosesan
• Prosesan bersiri (Serial processing)
– Laksanakan satu arahan pada satu-satu waktu
– ambil, nyahkod, laksanakan, simpan
• Prosesan selari (Parallel Processing)
– Lebih dari satu pemproses yang digunakan serentak
– Boleh lakukan trillions arahan titik apung sesaat
(teraflops)
– Contoh: pelayan rangkaian, supercomputer
Jenis Prosesan
• Pipelining
– tindakan arahan tidak perlu selesai sebelum yang
berikutnya bermula
– Ambil arahan 1, mula untuk nyahkod dan ambil
arahan 2