Sistem Komputer 1

Arsitektur Komputer & Organisasi Komputer

Siskom

A. Pengertian Arsitektur Komputer

Arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dan suatu sistem komputer. Cabang ilmu ini biasanya mempelajari komponen-komponen sistem komputer yang terhubung dengan perintah logis dari sebuah program.

Dalam hal ini, penerapan perencanaan dan masing-masing bagian akan Iebih difokuskan pada bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenal cara pengaksesan data dan alamat dan memori cache,RAM, ROM, dan CD.

Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagal ilmu dan sekaligus seni mengenai cara menghubungkan komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.

Arsitektur komputer mempelajari komponen-komponen sistem komputer yang terkait dengan pemprograman, dan memiliki dampak langsung pada perintah logis sebuah program. Sebagai contohnya set instruksi, aritmatika yang digunakan, teknik pengalamatan, dan mekanisme input/output (I/O). Arsitektur komputer paling tidak mengandung 3 subkategori sebagai berikut :

a.        Set instruksi (ISA)

b.       Arsitektur mikro dari ISA, dan

c.        Sistem desain dari seluruh komponen dalam perangkat keras komputer ini.

B. Pengertian Organisasi Komputer

Organisasi komputer adalah bagian yang terhubung dengan komponen-komponen pelaksanaan dan interkoneksi antarkomponen penyusun sistem komputer dalam melaksanakan aspek arsitekturalnya. Cabang ilmu ini biasanya mempelajari bagian yang terkait dengan unit-unit pelaksaan computer dan hubungan antara komponen-komponen sistem komputer.

Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal-sinyal kontrol. Sementara itu, arsitektur komputer lebih cenderung pada kajian komponen-komponen sistem komputer yang terkait dengan seorang pemprogram. Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu meimiliki perintah pengalamatan pada memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan dilaksanaan secara langsung ataukah melalui langkah cache adalah kajian organisasional

C. Perbedaan Arsitektur dan Organisasi Komputer

Arsitektur komputer cenderung berkaitan dengan komponen sistem komputer yang terkait dengan pemprogram dan memiliki dampak langsung pada perintah logis sebuah program. Arsitektur juga dapat didefinisikan dan dikategonikan sebagai ilmu yang mempelajari cara interkoneksi dan komponen-komponen perangkat keras untuk dapat mencitakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional dan kinerja.

Sementara itu organisasi komputer mempelajari bagian yang terkait dengan unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer dan interkoneksi yang merealisasikan penjelasan arsitektural.

Perbedaaan utamanya adalah sebagai berikut :

a.        Organisasi komputer: bagian yang terkait erat dengan komponen-komponen operasional.

Contoh: teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol.

b.       Arsitektur komputer: kelengkapan sistem komputer yang terkait dengan kegiatan pemrograman.

Contoh: Set instruksi, aritmetika yang dipergunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

Arsitektur komputer merujuk pada atribut-atribut dari sistem tata terlihat atau, dengan kata lain, atribut-atribut yang memiliki dampak langsung pada eksekusi logis dari sebuah program. Arsitektur komputer merujuk pada unit operasional dan interkoneksi mereka yang menyadari spesifikasi arsitektur. Contoh atribut arsitektur meliputi set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk mewakili berbagai tipe data (misalnya, angka, karakter), I / O mekanisme, teknik untuk mengatasi memori. Atribut organisasi termasuk detail-detail hardware transparan untuk programmer, seperti sinyal kontrol, interface antara komputer dan peripheral, dan teknologi memori yang digunakan.

Sebagai contoh, ini adalah masalah desain arsitektur apakah komputer akan memiliki instruksi multiply. Ini adalah masalah orgnizational apakah instruksi yang akan dilaksanakan oleh unit kalikan khusus atau dengan mekanisme yang menggunakan berulang unit add sistem. Keputusan organisasi dapat didasarkan pada frekuensi diantisipasi penggunaan instruksi multiply, kecepatan relatif dari dua pendekatan, dan biaya dan ukuran fisik unit multiply khusus.

Dalam kelas komputer yang disebut mikrokomputer, hubungan antara arsitektur dan organisasi sangat dekat. Perubahan teknologi tidak hanya mempengaruhi organisasi, tetapi juga mengakibatkan pengenalan arsitektur yang lebih kuat dan lebih kompleks. Secara umum, ada kurang dari kesesuaian requirementnfor generasi ke generasi untuk mesin-mesin yang lebih kecil. Dengan demikian, ada lebih interaksi antara keputusan desain organisasi dan arsitektur.

Buku ini mengupas berbagai organisasi komputer dan arsitektur komputer. Penekanannya adalah mungkin lebih pada sisi organisasi. Namun, karena organisasi komputer harus dirancang untuk menerapkan spesifikasi arsitektur tertentu, pengobatan melalui organisasi memerlukan pemeriksaan rinci arsitektur juga.

D. Struktur dan Function

Sebuah komputer adalah sebuah sistem yang kompleks; komputer kontemporer mengandung jutaan komponen elektronik dasar. Kuncinya adalah untuk mengenali sifat hirarkis sistem yang paling kompleks, termasuk komputer. Sebuah sistem hirarkis adalah seperangkat subsistem yang saling terkait, masing-masing yang terakhir, pada gilirannya, hirarki dalam struktur sampai kita telah mencapai beberapa tingkat terendah subsistem SD.

Sifat hirarkis sistem yang kompleks sangat penting untuk kedua desain dan deskripsi mereka. Perancang hanya perlu berurusan dengan tingkat tertentu dari sistem pada suatu waktu. Pada setiap tingkat, sistem terdiri dari satu set komponen dan hubungan timbal balik mereka. Perilaku di setiap tingkat hanya bergantung pada disederhanakan, disarikan karakterisasi sistem pada tingkat yang lebih rendah berikutnya. Pada setiap tingkat, desainer yang bersangkutan dengan struktur dan fungsi:

Struktur: cara di mana komponen yang saling terkait

Fungsi: operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur

Pendekatan yang dilakukan dalam buku ini mengikuti dari sudut pandang ini. Sistem komputer akan dijelaskan dari atas ke bawah. Kita mulai dengan komponen utama dari sebuah komputer, menggambarkan struktur dan functon mereka, dan melanjutkan ke berturut-turut lapisan bawah hirarki. Sisa dari bagian ini memberikan gambaran yang sangat singkat rencana serangan ini.

1. Fungsi

Kedua struktur dan fungsi Computerr sebuah, pada dasarnya, sederhana. Secara umum, hanya ada empat:

Ø  Pengolahan data

Ø  Penyimpanan data

Ø  Gerakan data

Ø  Kontrol

2. Struktur

Komputer berinteraksi dalam somer fashion dengan lingkungan eksternalnya. Secara umum, semua hubungan terhadap lingkungan eksternal dapat diklasifikasikan sebagai perangkat periferal atau jalur komunikasi. Kami akan memiliki sesuatu untuk dikatakan tentang kedua jenis hubungan.

Ada empat komponen struktural utama:

Ø  Satuan pengolahan Tengah (CPU): Mengontrol operasi komputer dan melakukan fungsi pengolahan data; sering hanya disebut sebagai prosesor

Ø  Memori utama: Data Toko

Ø  I / O: Data bergerak antara komputer dan lingkungan eksternal

Ø  Sistem interkoneksi: Beberapa mekanisme yang menyediakan untuk komunikasi antara CPU, memori utama, dan I / O

Mungkin ada satu atau lebih dari masing-masing komponen tersebut. Secara tradisional, telah ada hanya satu CPU. Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi peningkatan penggunaan beberapa prosesor dalam satu komputer. Beberapa isu yang berkaitan dengan desain prosesor ganda muncul dan dibahas sebagai hasil teks; Bagian Kelima berfokus pada komputer tersebut.

Masing-masing komponen akan diperiksa secara rinci dalam Bagian Kedua. Namun, untuk tujuan kita, yang paling menarik dan dalam beberapa hal komponen yang paling kompleks adalah CPU. Its komponen struktural utama adalah sebagai berikut:

Ø  Unit Control: mengontrol operasi CPU

Ø  Aritmatika dan logika Unit (ALU): Melakukan fungsi pengolahan data komputer

Ø  Register: menyediakan penyimpanan internal ke CPU

Ø  CPU interkoneksi: beberapa mekanisme yang menyediakan untuk komunikasi antara unit kontrol, ALU, dan register

Rangkuman :

Ø  Arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dan suatu sistem komputer

Ø  Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagal ilmu dan sekaligus seni mengenai cara menghubungkan komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.

Ø  Organisasi komputer adalah bagian yang terhubung dengan komponen-komponen pelaksanaan dan interkoneksi antarkomponen penyusun sistem komputer dalam melaksanakan aspek arsitekturalnya

Ø  Arsitektur juga dapat didefinisikan dan dikategonikan sebagai ilmu yang mempelajari cara interkoneksi dan komponen-komponen perangkat keras untuk dapat mencitakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional dan kinerja.

Ø  Perbedaaan utamanya adalah sebagai berikut :

• v  Organisasi komputer: bagian yang terkait erat dengan komponen-komponen operasional.Contoh: teknologi hardware, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol.
• v  Arsitektur komputer: kelengkapan sistem komputer yang terkait dengan kegiatan pemrograman.Contoh: Set instruksi, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

2.   Struktur dan Fungsi Utama Komputer

A. Struktur Dasar Komputer

Struktur dasar komputer mempelajari tentang bagaimana cara dari tiap komponen saling berkaitan. Fungsi komputer menjelaskan operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Adapun fungsi dari masing-masing komponen ada dalam struktur komputer. Ada empat struktur utama di dalam sebuah komputer, yaitu CPU, memori, perangkat input, dan output.

.

1. Central Processor Unit (CPU)

CPU berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan sebagai pusat kegiatan dan pengolahan. Otak dalam CPU cukup disebut sebagai prosesor. Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen yang merupakan bagian dari struktur CPU.

1) Struktur Utama CPU

a) Program Control Unit, bertugas untuk mengontrol operasi CPU secara keseluruhan dan mengontrol operasi CPU sehingga terjadi kesamaan kerja antarkomponen dalam menjalankan fungsi operasinya. Termasuk dalam tanggungjawab unit kontrol adalah mengambil instruksi instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

b) Arithmetic And Logic Unit (ALU), berfungsi untuk membentuk fungsi pengolahan data komputer. ALU sering disebut mesin bahasa karena bagian ini mengerjakan instruksi-instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya, ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmetika dan unit logika yang masing-masing memiliki penjelasan tugas tersendiri.

c) Register, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.

d) CPU Interconnection, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register-register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, perangkat input/ output.

2. Memori Utama

Memori merupakan media penyimpanan data pada komputer, jenis memori dibagi menjadi dua, yaitu RAM dan ROM.

1) RAM (Random Access Memory)

RAM adalah memori yang dapat dibaca atau ditulis. Data dalam sebuah RAM bersifat volatile, artinya data akan terhapus bila arus Iistrik mati. Karena sifat RAM yang volatile ini, maka program komputer tidak tersimpan di RAM. RAM hanya digunakan untuk menyimpan data sementara, yang tidak begitu vital saat aliran daya terputus. Jenis RAM sangat bervariasi, di antaranya:

a) DRAM (Dynamic RAM) adalah jenis RAM yang secara berkala harus diperbarui oleh CPU agar data yang terkandung di dalamnya tidak hilang.

b) SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) adalah jenis RAM yang paling umum digunakan pada PC masa sekarang. RAM ini disinkronisasi oleh jam sistem dan memiliki kecepatan lebih tinggi dan pada DRAM.

c) SRAM (Static RAM) adalah jenis memori yang tidak perlu pembaruan oleh CPU agar data yang terdapat di dalamnya tetap tersimpan dengan baik. RAM jenis ini memiliki kecepatan lebih tinggi dan pada DRAM.

d) RDRAM (Rambus Dynamic RAM) adalah jenis memori yang lebih cepat dan lebih mahal dari pada SDRAM.

e) EDORAM (Extended Data Out RAM) adalah jenis memori yang digunakan pada sistem yang menggunakan Pentium.

f) DDR (Double Data Rate) tipe RAM yang menggunakan teknologi double clock cycle. DDR sekarang sudah semakin berkembang dengan munculnya DDR2 dan DDR3 yang memiliki kecepatan yang sangat tinggi.

Kedepannya mungkin jenis-jenis RAM akan terus berkembang dengan semakin berkembangnya sistem komputer yang ada saat ini, karena untuk menunjang kebutuhan komputasi yang tinggi dibutuhkan performa komputer yang maksimal.

2) ROM (Read Only Memory)

ROM adalah memori yang hanya dapat dibaca. Data yang tersimpan dalam ROM bersifat non volatile, artinya data tidak akan terhapus meskipun arus listrik mati. Karena sifatnya yang demikian, maka ROM dipergunakan untuk menyimpan program. Ada beberapa tipe ROM, di antaranya ROM murni, PROM,dan EPROM. PROM (Programmable ROM) adalah ROM yang dapat diprogram sendiri oleh pemakai.

3. Input/Output

Input/Output berfungsi memindahkan data dari/ke lingkungan luar atau perangkat lainnya Sistem komputer membutuhkan perantara I/O.Perangkat I/O sebagai jembatan penghubung antara computer dengan piranti di luar sistem dapat menerima data dari komputer dan dapat pula memberi data ke komputer Ada dua macam perantara I/O, yaitu piranti untuk hubungan serial (UART-universal asynchronous receiver-transmitter) dan piranti untuk hubungan paralel (PlO-paralel input output).

1) Perangkat Input dan Cara Kerjanya

Alat input Iangsung adalah alat yang inputnya Iangsung diproses oleh alat pemroses, sedangkan alat input tidak Iangsung prosesnya melalui media tertentu sebelum suatu input diproses oleh alat pemroses. Alat input langsung dapat berupa 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 mikrofon). Sedangkan alat input tidak langsung misalnya keypunch yang dilakukan meaIui media punched card (kartu plong), key-to-tape yang merekam data ke media berbentuk pita (tape) sebelum diproses oleh alat pemroses, dankey-to-disk yang merekam data ke media magnetic disk (misalnya disket atau hard disk) sebelum diproses lebih lanjut.

a) Keyboard

Keyboard adalah suatu alat input yang memiliki berbagai macam tombol dengan setiap tombol memiliki fungsi yang berbeda-beda. Dalam hal ini, fungsi keyboard ini sendiri sangat tergantung dan tombol-tombolnya. Setiap tombol merepresentasikan karakter tertentu.

b) Mouse

Mouse adalah alat yang digunakan untuk memasukkan perintah ke dalam komputer dengan cara menggesernya.Pergeseran ini menggerakkan pointer.

c) Scanner

Scanner adalah suatu alat clektronik yang fungsinya mirip dengan mesin fotokopi. Mesin fotokopi hasilnya dapat langsung kita lihat pada kertas sedangkan scanner hasilnya ditampilkan pada layar monitor komputer atau disimpan di memori. Hasil ini dapat diubah dan dimodifikasi sehingga tampilan dan hasil akhirnya menjadi bagus yang kemudian dapat disimpan sebagai file teks, dokumen, atau gambar.

d) Mik (Mikrofon)

Apabila kamera digunakan untuk memasukkan input berupa gambar (dan suara), maka mik digunakan hanya untuk memasukkan input berupa suara. Penggunaan mik tentu saja memerlukan perangkat keras tambahan untuk menerima input suara tersebut yaitu sound card, dan speaker untuk mendengarkan hasil rekaman suara.

2) Perangkat Output dan Cara Kerjanya

Output merupakan perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (kertas), soft-copy (monitor atau file), ataupun berupa suara (voice).

Output yang dihasilkan dan pemroses dapat digolongkan menjadi empat bentuk, yaitu teks, gambar, suara, dan bentuk lain yang dapat dibaca oleh mesin (machine-readable form). Tiga golongan pertama adalah output yang dapat digunakan langsung oleh manusia, sedangkan golongan terakhir biasanya digunakan sebagai input untuk proses selanjutnya dari komputer.

a) Hard-copy device, yaitu alat yang digunakan untuk mencetak tulisan dan gambar pada mediakeras seperti kertas atau film.

b) Soft-copy device, merupakan alat yang digunakan untuk menampilkan tulisan dan gambar pada media lunak yang berupa sinyal elektronik. Output bentuk soft-copy device dapat berupa video display, flat panel, dan speaker.

c) Monitor

Monitor adalah salah satu jenis soft-copy device karena keluarannya berupa sinyal elektronik, yaitu berupa gambar yang tampil di layar monitor.

d) Proyektor Komputer

Berfungsi untuk menampilkan gambar/visual dan hasil pemrosesan data. Hanya saja, proyektor komputer memerlukan objek lain (layar) sebagai media penerima pancaran sinyal gambar yang dipancarkan.

B. Fungsi Utama Komputer

Fungsi utama sistem komputer merupakan operasi dasar dan masing-masing komponen sebagai bagian dan struktur. Pada prinsipnya fungsi utama sistem komputer sangat sederhana. Terdapat empat buah fungsi yang harus beroperasi, antara lain sebagai berikut.

a. Pengolahan Data

Pengolahan data berfungsi mengolah kumpulan data yang menghasilkan suatu informasi.Data yang diolah biasanya berupa dokumen, surat, kata, grafik, kondisi, ide, objek, dan lain-laintergantung kebutuhan dan pengguna komputer tersebut. Proses pengolahan data tersebut dilakukan oleh suatu perangkat lunak.

b. Penyimpan Data

Fungsi komputer sebagai penyimpan data yang juga berarti untuk mengamankan data sepertidokumen, gambar, video dan lain-lain yang suatu saat nanti data tersebut akan digunakan kembali untuk diolah. Semua data di dalam komputer disimpan dalam sebuah hard disk. Hard disk ini sendiri juga memiliki kapasitas memori yang berbeda-beda.

c. Pemindahan Data

Fungsi komputer sebagai pemindahan data adalah untuk mengirimkan atau menerima datadari satu komputer ke komputer lainnya agar proses pengolahan data lebih mudah.

d. Kendali

Fungsi komputer sebagai kendali adalah dikerjakan oleh seseorang dengan memasukkan perintah-perintah ke dalam sistem komputer, lalu komputer akan mengerjakan sesuai dengan perintah-periniah yang telah diinput oleh manusia. Komputer harus dapat memproses data. Representasi data tersebut bermacam-macam, tetapi nantinya harus disesuaikan dengan mesin pemrosesnya. Dalam pengolahan data, komputer memerlukan unit penyimpanan sehingga diperlukan suatu mekanisme penyimpanan data. Walaupun hasil komputer digunakan pada saat itu, setidaknya komputer memerlukan media penyimpanan untuk data prosesnya. Dalam interaksi dengan dunia luar sebagai fungsi pemindahan data, diperlukan antarmuka. Proses ini dilakukan oleh unit input/output (I/O) dan perangkatnya disebut periferal. Saat interaksi dengan perpindahan data yang jauh atu dari remote device, komputer melakukan proses komunikasi data.

Rangkuman

o   Struktur dasar komputer mempelajari tentang bagaimana cara dari tiap komponen saling berkaitan.

o   CPU berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan sebagai pusat kegiatan dan pengolahan.

o   Otak dalam CPU cukup disebut sebagai prosesor

o   Program Control Unit, bertugas untuk mengontrol operasi CPU secara keseluruhan dan mengontrol operasi CPU sehingga terjadi kesamaan kerja antarkomponen dalam menjalankan fungsi operasinya.

o   Arithmetic And Logic Unit (ALU), berfungsi untuk membentuk fungsi pengolahan data komputer.

o   Register, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.

o   CPU Interconnection, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register-register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, perangkat input/ output.

o   Memori merupakan media penyimpanan data pada komputer

o   Jenis memori dibagi menjadi dua, yaitu RAM dan ROM

o   Input/Output berfungsi memindahkan data dari/ke lingkungan luar atau perangkat lainnya Sistem komputer membutuhkan perantara I/O

o   Alat input Iangsung adalah alat yang inputnya Iangsung diproses oleh alat pemroses, sedangkan alat input tidak Iangsung prosesnya melalui media tertentu sebelum suatu input diproses oleh alat pemroses

o   Output merupakan perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (kertas), soft-copy (monitor atau file), ataupun berupa suara (voice)

o   Terdapat empat buah fungsi yang harus beroperasi, antara lain sebagai berikut.

a.        Pengolahan Data

b.       Penyimpanan Data

c.        Pemindahan Data

d.       Kendali

Tugas :

     1.       Jelaskan apakah yang dimaksud dengan Organisasi Komputer?

     2.       Jelaskan apakah yang dimaksud dengan Arsitektur Komputer!

     3.       Sebutkan Perbedaan utama antara Organisasi Komputer dan Arsitektur Komputer!

     4.       Jelaskan apa fungsi dan struktur Komputer?

     5.       Sebutkan tiga subkategori pada Arsitektur Komputer!

     6.       Sebutkan dan jelaskan 4 struktur utama pada sebuah komputer?

     7.       Sebutkan dan jelaskan Struktur utama pada CPU!

     8.       Apakah yang disebut dengan perangkat Input / Output? Berikan contoh nya!

     9.       Sebutkan dan jelaskan 4 Fungsi utama dari sistem pada komputer?

     10.    Sebutkan fungsi-fungsi yang harus beroperasi pada sebuah komputer!