1
© Teknik Informatika - UNIKOM
Organisasi & Arsitektur Komputer
Eko Budi Setiawan www.ekobudisetiawan.com
Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
2013
Struktur CPU
2
Flash Back
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
Pengertian Komputer - 1
Komputer adalah suatu alat elektronik yang mampu melakukan beberapa tugas yaitu menerima input,
memproses input sesuai dengan instruksi yang diberikan, menyimpan perintah-perintah dan hasil pengolahannya, serta
menyediakan output dalam bentuk informasi(By : Robert Blissmer, 1985)
Berbentuk Sistem Komputer 1
Saling Terhubung 2
Untuk menghasilkan informasi 3
3
Sistem Komputer
Sistem
Komputer
HardwareKomponen komputer yang bisa dilihat dan berbentuk nyata, berfungsi untuk mendukung proses komputerisasi
SoftwareSekumpulan data
elektronik yang disimpan dan diatur oleh komputer.
e.g : program, intruksi, sistem operasi
BrainwarePersonal yang terlibat langsung dalam penggunaan komputer.e.g : sistem analis, programmer, operator
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T. © Teknik Informatika - UNIKOM 2013
4
Struktur Komputer
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
Struktur Utama Komputer
Struktur KomputerMerupakan cara komponen-komponen komputer saling terkait dan berhubungan untuk melakukan suatu proses
5
Fungsi Komponen Komputer
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
Input / Output Komputer
Input DeviceMedia untuk memasukan data dari luar kedalam suatu memori dan prosesor untuk diolah guna menghasilkan
informasi yang diperlukane.g : keyboard, mouse, joystick, microphone
Output DeviceMedia komputer yang berfungsi untuk menampilkan
keluaran hasil pengolahan data. Hasil keluaran tersebut dapat berupa hardcopy, softcopy, atau
sound
I/O PortDigunakan untuk menerima atau mengirim
data/informasi keluar sistem komputer. I/O Port juga menghubungkan peralatan input dan output komputer
6
Fungsi Komponen Komputer
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
CPU & Memory
Central Processing UnitBerfungsi sebagai pengrol operasi komputer dan pusat
pengolahan fungsi-fungsi yang ada pada komputer. Memiliki ALU (Arithmetical Logical Unit) sebagai pusat
pengolah data, dan CU (Control Unit) sebagai pengontrol kerja komputer. Selain itu, terdapat juga cache memory/register sebagai tempat penyimpanan
sementara.
MemoryMerupakan bagian dari komputer sebagai tempat program
dan data disimpan. Memori terbagi menjadi internal dan eksternal. Memori internal berupa RAM (Random Access
Memory) dan ROM (Read Only Memory). Memory internal dapat diakses langsung oleh processor, sedangkan
eksternal melalui piranti I/O
7
Fungsi Komponen Komputer
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
CPU & Memory
Data BusJalur perpindahan data antar komponen komputer. Lebar data bus akan menentukan kinerja dari sistem komputer. Sifat dari data bus adalah bidirectional, sehingga dapat membaca dan menerima data. Biasanya terdiri dari 8, 16, 32 dan 64 jalur.
Address BusUntuk menentukan lokasi tujuan atau seumber
pada proses transfer data. Address bus digunakan CPU untuk mengirimkan alamat
memori yang akan ditulis atau dibaca. Biasanya terdiri dari 16, 20, 24, atau 32 jalur.
Control BusDigunakan untuk mengontrol akses ke data bus dan address bus.
8
Struktur Utama Komputer
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
Computer
Main
Memory
Input
Output
Systems
Interconnection
Peripherals
Communication
lines
Central
Processing
Unit
Computer
9
Struktur Utama CPU
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
Computer Arithmetic
and
Logic Unit
Control
Unit
Internal CPU
Interconnection
Registers
CPU
I/O
Memory
System
Bus
CPU
10
Komponen Utama CPU
Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugasmembentuk fungsi - fungsi pengolahan data komputer
Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dansecara keseluruhan mengontrol komputer sehinggaterjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalammenjalankan fungsi - fungsi operasinya
Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data
CPU Interconnections, adalah sistem koneksi danbus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register - register dan jugadengan bus - bus eksternal CPU yang menghubungkandengan sistem lainnya
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
11
Prinsip Kerja Komputer
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
Input Proses Output
inputProses pemasukan data kedalam komputer denganmenggunakan alat input yang terhubung dengan I/O ports
prosesProses pengolahan data sesuai program yang diberikan menggunakan CPU
outputProses menghasilkan keluaran dari hasilpengolahan data, melalui alat output
12
Fungsi Komputer
Pengolahan Data1
2
3
4
Pemindahan Data
Kontrol
Penyimpanan Data
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
13
Fungsi Komputer
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessing
Facility
Fungsi dari Komputer
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
14
Contoh: keyboard ke screen
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessing
Facility
Fungsi Komputer (1)
Fungsi Pemindahan Data
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
15
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessing
Facility
Contoh: Internet download ke disk
Fungsi Komputer (2)
Fungsi Penyimpanan Data
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
16
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessing
Facility
Contoh: updating bank statement
Fungsi Komputer (3)
Pemrosesan data dari/ke penyimpanan data
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
17
DataMovementApparatus
ControlMechanism
DataStorageFacility
DataProcessing
Facility
Contoh: printing a bank statement
Fungsi Komputer (4)
Pemrosesan data dari penyimpanan data ke I/O
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
18Fungsi CPU
Fungsi CPU adalah penjalankan
program - program yang disimpan dalam memoriutama dengan cara mengambilinstruksi - instruksi, menguji instruksi tersebutdan mengeksekusinya satu persatu sesuai alurperintah
Proses Eksekusi Program adalah dengan
mengambil pengolahan instruksi yang terdiri daridua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi(fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi(execute)
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
19Siklus Fetch-Eksekusi
CPU awalnya akan membaca instruksi darimemori
Terdapat register dalam CPU yang berfungsimengawasi dan menghitung instruksiselanjutnya, yang disebut Program Counter (PC)
PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi
Instruksi - instruksi yang dibaca akan dibuatdalam register instruksi (IR)
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
20Aksi-Aksi CPU
CPU - Memori, perpindahan data dari CPU kememori dan sebaliknya
CPU - I/0, perpindahan data dari CPU ke modulI/0 dan sebaliknya
Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlahoperasi aritmatika dan logika terhadap data
Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolanfungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahanurusan eksekusi
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
21Siklus Instruksi Dasar
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
22Siklus Instruksi
Instruction Address Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi ataumenentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi darilokasi memorinya ke CPU
Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksiuntuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan
Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamatoperand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand padamemori
Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau darimodul I/0
Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkandalam instruksi
Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
23Fungsi Interrupt
Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentianatau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi. Hampir semua modul(memori dan I/0) memiliki mekanisme yang dapatmenginterupsi kerja CPU
Tujuan interupsi secara umum untukmanajemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul - modul I/0 maupun memori
Setiap komponen komputer dapat menjalankantugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletakpada CPU disamping itu kecepatan eksekusimasing - masing modul berbeda sehingga denganadanya fungsi interupsi ini dapat sebagaisinkronisasi kerja antar modul
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
24Sinyal Interupsi
Program, yaitu interupsi yang dibangkitkandengan beberapa kondisi yang terjadi padahasil eksekusi program. Contohnya: arimatikaoverflow, pembagian nol, oparasi ilegal
Timer, adalah interupsi yang dibangkitkanpewaktuan dalam prosesor. Sinyal inimemungkinkan sistem operasi menjalankanfungsi tertentu secara reguler
I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan olehmodul I/O sehubungan pemberitahuan kondisierror dan penyelesaian suatu operasi
Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya ataukesalahan paritas memori
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
25Mekanisme Interupsi
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
26Mekanisme Interupsi
Saat suatu modul telah selesai menjalankantugasnya dan siap menerima tugas berikutnyamaka modul ini akan mengirimkan permintaaninterupsi ke prosesor
Prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandle routine interupsi
Setelah program interupsi selesai maka prosesorakan melanjutkan eksekusi programnya kembali
Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada duakemungkinan tindakan, yaitu interupsiditerima/ditangguhkan dan interupsi ditolak
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
27Iterupsi Ditangguhkan
Prosesor menangguhkan eksekusiprogram yang dijalankan danmenyimpan konteksnya. Tindakan iniadalah menyimpan alamat instruksiberikutnya yang akan dieksekusi dandata lain yang relevan
Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
28Iterupsi Ganda
Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor. Kemudian setelah prosesor selesai menanganisuatu interupsi maka interupsi lain baru di tangani. Pendekatan ini disebut pengolahaninterupsi berurutan / sekuensial
Prioritas bagi interupsi dan interrupt handler mengizinkan interupsi berprioritas lebih tinggiditangani terlebih dahulu. Pedekatan ini disebutpengolahan interupsi bersarang
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
29Interupsi Bersarang
Sistem memiliki tiga perangkat I/0: printer, disk, dansaluran komunikasi
Pada awal sistem melakukan pencetakan dengan printer, saat itu terdapat pengiriman data pada salurankomunikasi sehingga modul komunikasi memintainterupsi
Proses selanjutnya adalah pengalihan eksekusi interupsimodul komunikasi, sedangkan interupsi printer ditangguhkan
Saat pengeksekusian modul komunikasi terjadiinterupsi disk, namun karena prioritasnya lebih rendahmaka interupsi disk ditangguhkan
Setelah interupsi modul komunikasi selesai akandilanjutkan interupsi yang memiliki prioritas lebih tinggi, yaitu disk
Bila interupsi disk selesai dilanjutkan eksekusi interupsiprinter
Selanjutnya dilanjutkan eksekusi program utama© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
30Interupsi Sekuensial
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
31Interupsi Bersarang
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
32
Thank You
© Eko Budi Setiawan, S.Kom., M.T.
© Teknik Informatika - UNIKOM 2013
To Be Continued..