PENDAHULUAN
Tulisan ini membahas tentang evolusi,klasifikasi,kualitas,factor keberhasilan dari struktur dasar computer dan organisasi komputer. Setelah mempelajari tulisan ini pembaca diharapkan dapat memahami sifat dan karakteristik sistem-sistem komputer yang berkembang saat ini. Tantangan yang dihadapi adalah adanya bermacam-macam komputer dan perkembangan yang pesat dibidang komputer, namun demikian konsep dasar organisasi komputer telah digunakan secara konsisten secara menyeluruh. pada tulisan ini bermaksud untuk memberikan bahasan lengkap dan mudah tentang arsitektur dan organisasi komputer.
1. EVOLUSI ARSITEKTUR
1950 -1960 : Arsitektur computer adalah suatu Komputer aritmatik atau biasa disebut juga kalkulator.komputer ini dibuat untuk menghitung persamaan matematis pada masa peperangan pada saat itu.
1970 – pertengahan1980 : Arsitektur computer adalah suatu desain instruksi untuk suatu Kompiler
1990 : Arsitektur computer adalah suatu bentuk desain CPU, system memori,system I/O, multiprosesor dan network computer
2010 : Arsitektur komputer: suatu system yang dapat beradaptasi sendiri, struktur yang dapat mengorganisasikan sendiri, system DNA.
2. KLASIFIKASI ARSITEKTUR
KriteriaVon Neumann :
1. Mempunyai sub system hardware dasar yaitu sebuah CPU, sebuah memori dan sebuah I/O system.
2. Merupakan stored-program computer
3. Menjalankan instruksi secara berurutan
4. Mempunyai jalur (path) bus antara memori dan CPU
Non-Von Neumann
Padatahun1966, Flyyn mengklasifikasikan arsitektur computer berdasarkan sifatnya yaitu:
1. Jumlah prosesor
2. Jumlah program yang dapat dijalankan
3. Struktur memori
Menurut Flyyn ada4 klasifikasi komputer:
1. SISD (Single Instruction Stream, Single Data Stream)
2. SIMD (Single Instruction Stream, Multiple Data Stream)
3. MISD (Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)
4. MIMD (Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream)
Arsitektur Harvard
Setiap instruksi mempunyai operation code (op code), yaitu kode angka yang biasanya bisa dijumpai pada field pertama dari instruksi, yang memberitahu computer mengenai operasi yang akan dijalankannya. Program adalah urutan instruksi yang akan dijalankan komputer.
Urutan instruksi yang dijalankan komputer adalah instruction stream. Untuk menjaga track instruksi dalam memori, mesin von Neumann menggunakanPC. PC ini "points to" (menyimpanalamat dari) instruksiberikutnyayang akan dijalankan. terus menerus: instruction fetch dan instruction execution. Urutan ini dinamakan Untuk meningkatkan kecepatan eksekusi, arsitek biasanya menerapkan arsitektur von Neumann dengan prosesor pipelined. Arsitek juga menggunakan beberapa unit aritmetik untuk meningkatkan kecepatan CPU, dan ia menyertakan buffer (memori berkecepatan tinggi tingkat menengah), agar kecepatan prosesor sesuai dengan kecepatan memori.
3. KUALITAS ARSITEKTUR KOMPUTER
Ada beberapa atribut yang digunakan untukmengukur kualitas komputer:
1. Generalitas, Generalitas adalah ukuran besarnya jangkauan aplikasi yang bisa cocok dengan arsitektur. dan computer yang terutama digunakan untuk aplikasi bisnis menggunakan aritmetik decimal. Sistem umum memberikan dua jenis aritmetik.Salah satu pembahasan utama oleh kalangan peneliti komputer selama tabun 1980-an adalah persoalan bagusnya generalitas.
2. DayaTerap(Applicability), Daya terap (applicability) adalah pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan yang telah direncanakannya. Buku ini membahas komputer yang terutama dirancang untuk satu dari dua area aplikasi utama : (1) aplikaSi ihniah dan teknis dan (2) aplikasi komersil biasa. Aplikasi ilmiah dan teknis adalah aplikasi yang biasanya untuk memecahkan persamaan kompleks dan untuk penggunaan aritmetik floating point ekstensif.
3. Efesiensi, Efisiensi adalah ukuran rata-ratajumlah hardware dalam komputer yang selalu sibuk selama penggunaannya biasa. Arsitektur yang efisien memungkinkan (namun tidak memastikan) terjadinya implementasi yang efisien. Salah satu sifat arsitektur yang efisien adalah bahwa ia secara relative cenderung sederhana. Karena untuk merancang sistem yang kompleks secara benar begitu sulit, maka kebanyakan komputer mempunyai sebuah komputer inti (core computer) efisien yang sederhana,yaitu CU.
4. KemudahanPenggunaan, Kemudahan penggunaan arsitektur adalah ukuran kesederhanan bagi programmer sistem untuk mengembangkan atau membuat software untuk arsitektur tersebut, misalnya sistem pengoperasiannya atau compilemya. Oleh karena itu, kemudahan penggunaan ini merupakan fungsi ISA dan berkaitan erat dengan generalitas.
5. DayaTempa(Maleability), Dua ukuran yang terakhir daya tempa dan daya kembang umumnya berlaku untuk implementasi computer dalam satu rumpun. Daya terap arsitektur adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk mengimplementasikan komputer (yang mempunyai arsitektur itu) dalam jangkauan yang luas. Pada Apple Macintosh atau IBM PC AT, spesifIkasi arsitektumya jauh lebih lengkap, sehingga semua implementasi hampir sama.
6. DayaKembang(Expandibility), Daya kembang (expandability) adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk meningkatkan kemampuan arsitektur,misalnya kemampuan ukuran memori maksimumnya atau kemampuan aritmetiknya. Dalam hal ini, daya kembang juga berkaitan dengan jumlah CPU yang dapat digunakan oleh system secara efektif.
4. FAKTOR KEBERHASILAN
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KEBERHASILAN ARSITEKTUR KOMPUTER
Manfaat Arsitektural
Ada empat ukuran pokok yang menentukan keberhasilan arsitektur, yaitu manfaat arsitekturalnya (architectural merit) :
1. Daya terap Sebaiknya, arsitektur ditujukan untuk aplikasi yang telah ditentukan.
2. Daya tempa. Bila arsitekturlebih mudah membangunsistem yang kecil, maka ia akan lebih baile.
3. Daya kembang. Lebih besar daya kembang arsitektur dalam daya komputasi, ukuran memori, kapasitasI/O,dan jumlah prosesor,maka ia kan lebih baile.
4. Kompatibilitas (daya serasi-pasang).
Keterbukaan arsitektur.
Arsitektur dikatakan open (terbuka) bila perancangnya mempublikasikan spesifikasinya
Keberadaan model pemrograman yang kompatibel don bisa dipahami.
Beberapa komputer yang berparalel tinggi begitu sulit untuk digunakan, sehingga ia hanya menjadi daya tarik bagi para analis untuk menemukan cara baru untuk menggunakannya.
Kualitas implementasi awal.
Ada beberapa komputer yang nampaknya merupakan mesin yang baik, yang mempunyai software dan sifat operasional yang baik.
Kinerja Sistem
Kinerja sistem sebagian ditentukan oleh kecepatan komputer. Untuk mengukur kinerja komputer, para arsitek menjalankan serangakian program yang standart, yang disebut benchmark,pada komputer. Benchmark ini memungkinkan arsitek untuk menentukan kecepatan relatif dari semua komputer yang menjalankan benchmark tersebut dan menentukan kecepatan absolute dari tiap komputer. Hasilnya bermanfaat bagi arsitek untuk melaporkan kinerja sistem dengan menggunakan berbagai performance metrics (metrik kinerja).
Ada dua jenis ukuran benchmark biasa yang digunakan untuk: mengukur kecepatan komputer dalam MFLOPS. Tentu saja, juga ada MFLOPS tertinggi dan GFLOPS tertinggi, seperti MIPS tertinggi Vectorization (vektorisasi) adalah penggabungan program agar mereka dapat berjalan pada komputer yang mempunyai instruksi vektor secara efisien. Satu VUP adalah sekitar 0,5 IBM MIPS. Dua benchmark yang lebih barn adalah SPEC Benchmark Suite dan Perfect Club. Ukuran Kinerja Yang Lain. Ada tiga metrik yang dapat digunakan untuk sistem memori. Memory bandwidth. adalah jumlah megabyte per detik yang dapat dikirimkan oleh memori ke prosesor. Memory access time adalah rata-rata waktu yang dibutuhkan oleh CPU untuk mengakses memori, yang biasanya dinyatakan dalam nanosecond.Memory size adalah volume data yang dapat diampu (disimpan) oleh memori, biasanya dinyatakan dalam megabyte.
Biaya Sistem
Bagian pokok dari biaya sistem computer adalah biaya peralatan logika dasarnya, yang sangat bervariasi dari peralatan satu dengan yang lainnya. beberapa aplikasi dengan metrik tersebut diperlukan adalah :
1. Reliabilitas (keandalan) adalah sangat diperlukan oleh computer yang digunakan untuk mengontrol penerbangan, mengontrol keamanan instalasi nuklir, atau kegiatan apa saja yang mempertaruhkan keselarnatan manusia.
2. Kemudahan perbaikan khususnya penting bagi komputer yang mempunyai jumlah komponen yang besar.
3. Konsumsi daya hal ini juga harus dipertimbangkan untuk dapat menghemat daya agar dapat menghemat biaya.
4. Berat ,bentuk atau fisik juga harus diperhatikan untuk mendapatkan bentuk yang lebih ideal dan lebih ringan.
5. Kekebalan suatu computer juga harus dipasangi system proteksi yang baik,guna menunjang kebutuhan pengguna.
6. Interface Sistem Software
5. STRUKTUR DASAR KOMPUTER DAN ORGANISASI KOMPUTER
Struktur dasar Komputer
Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar.
Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran komunikasi.
Dalam buku ini akan banyak dikaji seputar struktur internal komputer. Perhatikan gambar 1.2,
terdapat empat struktur utama:
_ Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja.
_ Memori Utama, berfungsi sebagai penyimpan data.
_ I/O, berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat lainnya.
_ System Interconnection, merupakan sistem yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O.
Organisasi Komputer
Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka,teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol. Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian organisasional.
Reference :
