Modul 2 Piranti Keras Integrasi Teknologi Perancangan dan Manufaktur .pdf

1. Materi 2. Piranti Keras
Integrasi Teknologi
Perancangan dan
Manufaktur
Dosen Dr. Ir. Sally Cahyati MT.IPM.

2. ELECTRONIC
DRAWING
VIRTUAL
PRODUCT
& PROCESS
KNOWLEDGEWARE
DIGITAL
MOCKUP
3D DESIGN
Evolusi Teknologi CAD/CAM/CAE

3. Electrical
Design
Conceptual
Design & Styling
Tooling
Fabrication
Manufacturing
Digital Mockup
Detailed Design
Design
Pre-validation
Proces Terpusat

4. Tahap Disain – Manufaktur : 3D Modeling
Solid Modeling
Rapid
Prototyping
Conceptual
Design
Review &
Analysis
Manufacturing
Dari 3D ke 2D

5. Computer- Aided Geometric Modeling
(CAGM)
• an engineer design process corresponds to a series of loosely
structured, open-ended activities to:
(1) define a problem with design needs, criteria, and constraints,
(2) generate, model, and evaluate design options, and
(3) determine, implement, and validate the design solution
(Chang 2014).
• Computer-aided geometric modeling (CAGM) is a branch of CAD
that mainly concerns the representation of geometries and shapes
of objects.

7. Deskripsi sistem
pemodelan Geometrik
berbantuan komputer
(CAGM)

8. Tujuh Komponen Sistem CAGM

9. Kemiripan Sistem CAD dan Sistem Manufaktur

10. Kemiripan Arsitektur Sistem CAD dan
Sistem Manufaktur

11. Komponen dari sistem CAD/CAM/CAE
11

12. CPU ( Central Prosessing Unit)
12

13. 3 fungsi CPU dalam hal dasar
1. Menggunakan ALU (Aritmatic Logic Unit) Bertugas Melakukan Operasi Aritmatika
Seperti Penjumlahan , Pengurangan, Perkalian, Dan Pembagian
2. Mikro Prosessor Modern Mengandung Floating Poin Unit Yang Mampu Melakukan
Operasi Yang Sangat Komplek Pada Angka Yang Besar.
3. Memindahkan Data Dari Satu Lokasi Memori Ke Lokasi Lainya.
4. Mengambil Keputusan Dan Melompat Ke Instruksi Lain Sesuai Keputusan Itu
13

14. CPU ( Central Prosessing Unit)
Otak dari suatu komputer:
Melakukan perhitungan arithmetika dengan ALU (Arithmethic /Logical Unit)
Membaca kode dan mengeksekusi perintah dibawah control unit
14
ALU atau "Unit Aritmatika dan Logika"
adalah apa yang digunakan CPU modern
untuk memproses matematika secara
efisien, cukup letakkan matematika apa pun
yang Anda lakukan di PC Anda berjalan
melalui unit ini, semuanya hanya
menggunakan fungsi kalkulator windows, ini
menghilangkan stres dari inti Anda ke
melakukan prosedur operasional lainnya
untuk PC Anda dan juga memberikan hasil
dengan sangat tepat waktu.

15. CPU
15

16. 16

17. Processor Intel – AMD Kelebihan
Intel
Intel telah ada sejak akhir 60-an, 1968 sebenarnya. Mereka awalnya membuat prosesor seperti 4004
untuk digunakan dalam kalkulator komersial yang kompleks, penemuan jika mikroprosesor dipelopori
oleh Ted Hoff, salah satu dari 8 orang pendiri Intel saat itu. Terobosan ini tidak mencapai sampai
tahun 1971, butuh bertahun-tahun rekayasa untuk sampai sejauh itu, tetapi intel segera menyerbu
dunia dengan penemuan mereka, dalam permintaan tersebut mereka membutuhkan produsen pihak
ke-3 untuk membuat cukup untuk memenuhi permintaan. Yang ironisnya di mana satu-satunya
pesaing mereka awalnya dimulai.
AMD
AMD, atau Advanced Micro Devices dimulai pada awal Mei 1969 sebagai produsen pihak ketiga dari
mikroprosesor Intel 4004. Intel juga melisensikan semua skema dan spesifikasi untuk menghasilkan
produk, kemudian pada tahun 1971 AMD memproduksi prosesor pertamanya sendiri, AM2501 Logic
Processor. Persaingan kedua perusahaan dimulai saat itu, dan masih berlaku sampai sekarang.

18. KEKUATAN DAN KELEMAHAN INTEL
Intel
Pada penulisan artikel ini, intel memiliki kekuatan berikut dibandingkan AMD:
1. Clock speed Peningkatan Lebih Tinggi
2. Game FPS (lebih tinggi dari AMD dalam game single thread dalam banyak kasus)
3. IPC Single thread Lebih Cepat (Instruksi Per Jam)
Dan Berikut Kelemahannya, Dibandingkan dengan AMD :
1. Peningkatan suhu operasi
2. Beban kerja multithreaded

19. KEKUATAN DAN KELEMAHAN AMD
AMD
Pada penulisan artikel ini, AMD memiliki kekuatan berikut dibandingkan Intel:
1. Beban kerja multithreaded
2. Pengkodean Video
3. Mengalir
4. Hitungan Inti
Dan Berikut Kelemahannya, Dibandingkan Intel :
1. Clock speed Peningkatan Lebih Lambat
2. Game FPS (lebih rendah dari intel dalam game single thread dalam banyak kasus)
3. IPC single thread lebih lambat dengan margin yang sangat kecil (Instruksi Per
Jam)

20. Arsitektur Komputer
• Sistem CAD / CAM : dikenal kecepatan respon
interaktifnya dan penggambaran grafisnya.
• Sistem CAD / CAM : menggunakan arsitektur hardware
terbuka dan sistem operasi standar
• Mengkoordinasikan berbagai level inti
1. Menutupi detil implementasi yang tidak penting.
2. Menolong kita mengatasi kerumitan yang sangat besar dari sistem nyata
3. Perubahan sangat cepat
20

21. Core
"Core" adalah bagian dasar dari CPU apa pun, Core adalah yang menangani semua beban
kerja.
Tugas utama core adalah memberikan stabilitas dan kecepatan pemrosesan data di PC .
Mereka datang dalam banyak konfigurasi yang berbeda dari Intel dan AMD, tergantung
pada seri prosesor dan nomor model mereka berbeda dari seperti inti ganda untuk beban
kerja ringan, hingga monster untuk kasus penggunaan khusus yang 32 dan kadang-kadang
64 inti .
Semua melakukan pekerjaan yang sama dengan cara yang sama pada kecepatan yang
berbeda dan menggunakan konfigurasi inti dan perangkat keras yang berbeda untuk
berinteraksi dengan motherboard,
Pikirkan inti pemrosesan sebagai sepotong silikon yang membaca 1 dan 0 pada tingkat
yang sangat cepat, dan menyampaikan itu data keluar ke GPU, hard disk /SSD, RAM, Dll.

22. Clock Speed
Clock speed menentukan berapa banyak instruksi per siklus jam, siklus jam
diukur dengan berapa banyak data yang dapat diproses CPU dalam 1 detik.
Katakanlah CPU Anda 400MHZ, itu akan menyelesaikan 400 x109 instruksi per
detik. Jika CPU Anda 3.2GHZ, itu akan menyelesaikan 3,2 x1012 instruksi
yang luar biasa per detik.
Kecepatan ini telah meningkat dari waktu ke waktu, karena dunia menjadi
semakin lapar akan CPU yang lebih cepat dan lebih kuat dan perusahaan
yang memproduksinya selamanya mendorong batas kecepatan lebih tinggi.

23. Cache
• Semua CPU modern dilengkapi dengan cache, yang biasa disebut sebagai L1, L2 atau L3 .
• Cache L1 adalah jumlah yang ditetapkan yang ditautkan ke setiap inti dan tidak dapat
diakses oleh inti lain untuk digunakan, ini bagus untuk proses multithreaded karena setiap
inti akan diberi tugas sesuai dengan yang diselesaikan sebelumnya.
• Cache L2 dan L3 berbeda dalam dua cara, cache L2 biasanya dibagi antara "cluster" core,
maksimal 4 core secara normal dan mereka dapat berkomunikasi satu sama lain melalui
cache L2 ini. Cache L2 jauh lebih besar dari cache L1, tetapi biasanya setengah dari cache
L3.
• Cache L3 dibagi oleh seluruh CPU untuk data masuk dan keluar, ini adalah flood gate data
jika Anda mau, terus-menerus memberi makan satu sama lain tingkat cache semua
pekerjaan yang harus dilakukan saat PC Anda aktif, menjaga inti dan utas Anda bekerja
keras .

24. FSB atau "front side bus"
FSB atau "front side bus" mengontrol kecepatan di mana RAM Anda
mengirimkan informasi CPU Anda, biasanya diukur dalam MHZ paling umum.
Ini mengontrol tingkat di mana data diproses. Semakin cepat dimuat ke
cache CPU Anda, semakin cepat diproses.

25. IMC atau “Integrated Memory
Controller”
IMC atau “Integrated Memory Controller” mengontrol komunikasi antara CPU
dan RAM sebagian besar, tetapi juga berbicara ke bagian lain dari PC Anda,
seperti hard drive atau SSD Anda untuk mengambil data untuk diproses oleh
CPU, dan ke GPU Anda untuk membongkarnya.
Data dari RAM akan ditampilkan di layar Anda, ini memainkan peran penting
dalam cara sistem Anda beroperasi, Itu sebabnya Anda mendengar begitu
banyak orang di forum antusias berbicara tentang menghindari tegangan
tinggi untuk mengurangi kemungkinan merusak IMC, jika menjadi rusak Anda
kehilangan fungsi beberapa slot RAM atau "saluran" pada motherboard Anda
sehingga mengurangi kapasitas memori maksimal Anda, secara permanen.

26. Threads
Threads diperkenalkan pada awal 2000-an ketika Intel merilis "Pentium 4 dengan
Hyperthreading", Premis threads sangat mendasar, membagi beban yang
diserahkan ke inti menjadi dua dan menyerahkannya ke 2 threads pekerja di
dalam setiap inti, oleh karena itu pemrosesan data lebih cepat.
Threads adalah hal kedua yang akan Anda baca di setiap kotak CPU yang Anda
ambil di toko suku cadang lokal Anda, dan mereka biasanya menggandakan
jumlah inti pada CPU.
Katakanlah Anda mengambil CPU yang 6 inti, lebih sering daripada tidak itu juga
akan terdaftar memiliki 12 threads di kotak karena setiap inti memiliki 2 utas.

27. Arsitektur intel
PERSPEKTIF ARSITEKTUR 27

28. Core i series Perbandingan antara i3, i5, i7,i9
28
•Jumlah Core:
–Core i3 : semuanya 2 core
–Core i5 : 2 core atau 4 core
–Core i7 : Semuanya 4-8 core
-Core i9 : Semuanya 16 core
• Ukuran Cache:
–Core i3: Semuanya memiliki 3 MB Cache
–Core i5 : Semuanya memiliki Cache 6 MB (Kecuali beberapa)
–Core i7: Semuanya memiliki 8 MB Cache
-Core i9 : Semuanya memiliki 30 MB Cache

29. Core i series Perbandingan antara
i3, i5, i7, i9
Teknologi Intel Turbo Boost memungkinkan prosesor
untuk meningkatkan kecepatan clock secara dinamis
kapan pun diperlukan.
Jumlah maksimum yang dapat ditingkatkan turbo boost
pada clock speed pada waktu tertentu bergantung pada
jumlah inti aktif, perkiraan konsumsi arus, perkiraan
konsumsi daya, dan suhu prosesor.
• Tidak ada Core i3 yang Memiliki Turbo Boost
• Semua Core i5 Dan Core i7,i9 Dilengkapi Dengan
Teknologi Turbo Boost 29

30. Teknologi Turbo Boost
Secara otomatis memungkinkan inti prosesor aktif berjalan
lebih cepat daripada frekuensi operasi dasar.
Turbo Boost untuk beban kerja tertentu bergantung pada:
1. Jumlah inti aktif
2. Perkiraan konsumsi saat ini
3. Perkiraan konsumsi daya
4. Suhu prosesor
10/11/2022
AN ARCHITECTURE PERSPECTIVE 30

31. Core i series Perbandingan antara i3, i5, i7,I9
Hyper-Threading
• Intel telah memperkenalkan teknologi yang disebut Hyper-Threading. Ini
memungkinkan satu inti untuk melayani banyak thread.
• Fungsi utama dari hyper-threading adalah untuk mengurangi jumlah instruksi
dependen pada pipeline.
• Hyper-threading bekerja dengan menduplikasi bagian tertentu dari prosesor—
yang menyimpan status arsitektur—tetapi tidak menduplikasi sumber daya
eksekusi utama.
Ini memungkinkan prosesor hyper-threading muncul sebagai prosesor "fisik"
biasa dan prosesor "logis" ekstra ke sistem operasi host
31

32. Core i series Perbandingan antara i3, i5, i7
Hyper-Threading
• core i3, i5 , i7, i9 semuanya memiliki hyper threading
• Jumlah thread adalah dua kali lipat jumlah inti :
–Core i3 : 2 Core 4 Thread
–Core i5 : •Salah satu dari 2 Core yang mendukung Hyper Threading 4 Threads
• atau 4 Cores (model True 4 Cores tidak mendukung Hyper Threading) Jumlah Total
Thread juga 4
–Core i7 : 4 core 8 Thread
-Core i9 : 8 core16 threads
• 16MB cache
• Speeds up to 5.0 GHz
• Base frequency 1.7 GHz faster than the 8th Generation
• Can generate 50.0 W more of heat than 8th Generation
32

33. Hyper Threading dalam Nehalem
10/11/2022
AN ARCHITECTURE PERSPECTIVE
33
https://youtu.be/GWJUTQ9xa7c
https://www.youtube.com/watch?v=wjqe1eQx8vc
https://www.youtube.com/watch?v=Igi-_FWD1do

34. Multi Core – Teknologi Hyper Threading

38. Perangkat Input
38

39. Ada 4 parameter untuk mengukur performasi dari perangkat input grafis yaitu
: 1. Resolusi.
2. Akurasi.
3. Mampu ulang.
4. Kelinieran.
39
2D /3D

40. DVST(Direct View Storage Tube)
Kelebihan : - Lebih murah.
- Efek mengkilap dari phospor lebih
- Tahan lama.
- Tidak ada kedipan pada resolusi tinggi.
Kelemahan : - Penghapusan selektif “ repaint “
- Tidak menyediakan war na , animasi dan penggunaan lightpen
sebagai alat input.
40
Phospor
Storage
Mesh
Display
Processor
CPU ( Host )
Text
huruf
Pos x
Pos y
Karakter
generator
Vector
generator
Perangkat
Input
CRT
Perintah
Display
Input
Data

41. 41
Random/Vektor VS Raster Display
Vektor grafis/display ( Sebelum awal
1980-an)
•Image dihasilkan oleh rentetan ruas garis lurus yang
didefinisikan oleh koordinate x dan y dari titik-titik ujungnya
•Kurva didekati dengan sejumlah garis lurus
Raster grafis/display (dominant)
•Layar dibagi menjadi matriks dari sel-sel diskrit yang dinamakan pixel,
masing-masing pixel dapat dibuat terang.
•Garis didekati dengan satu seri pixel tertutup yang membentuk pola
garis

42. Tipe yang di dasari oleh teknologi scan untuk mengontrol
electron beam ketika grafik dibangun pada layar y .i :
1.Random /VectorScan . 2. Raster
2.Raster Scan
42
Posisi Beam
sebelumnya
Pergerakan
beam
Posisi beam sekarang

43. 43

44. Warna Display Raster
44
Rasterizerr
Cell R
Nilai pixel
Dalam
memory
(bitmap)
peta
warna
Display
prosesor
Sistem
Defleksi
dan
Warna
CPU (Host)
Bid 8
Bid. 1
R
G
B
Perangkat input
Sisstem Display Image
crt
Pixel
phospor
Perintah input
Display data
Sistem Pembuat Image

45. 45
Note: Double Buffered RGB Bit
Planes would entail a doubling
of this graphics memory
Each Color Plane is 8 bits deep (each color pixel has 28 possible value = 256 colors per color)
Total number of colors available = 2(8*3) = 224 = 16,777,216 colors
DAC (Digital to Analog Converter) Converts Digital
value to analog voltage to drive color beam.

46. DEFINISI DASAR
Dot Pitch ( ukuran dot)
adalah Jarak antara sebuah dot fosfor dari suatu tiga serangkai
fosfor (RGB) ke diagonal dot fosfor yang mempunyai warna yang
sama pada sebuah monitor ( Jarak antara dua RGB)
Ranga warna monitor untuk komputer PC dari 0.15 sampai 0.30
mm
Dot per Inch (DPI) menunjukkan berapa banyak dot dapat
ditempatkan dalam satu persegi inci (densitas dari iluminasi titik)
46

47. 47
Untuk mencegah interaksi dari e-beams fosfor dengan warna
yang berbeda , beam yang ditembakkan melalui suatu masker Bayangan
( shadow mask)
Shadow mask : menjaga beam dari kesalahan menembak dot fosfor
R G B R G B
R G B
R G B R G
R G B
R G B R G B
R G B
One Pixel
B
Distribusi dari fosfor
untuk warna yang berbeda

48. LCD (Liquid Crystal Display)
Flat Panel Display
+Sudut Polarisasi dikontrol
melalui array dari cairan
kristal crystals
+Transmisi cahaya dikontrol
oleh bias voltage yang
diaplikasikan pada Individu
cairan kristal
+Tahan lama , murah
–Memerlukan back lighting
–Keluaran terbatas
–Sudut pandang rendah
–Warna terbatas
–Sering terjadi kegagalan
48

49. Cross-sectional view

50. Teknologi LCD
Medan Listrik
Tidak Diterapkan
Cahaya Ditransmisikan
Medan Listrik
Diterapkan
Cahaya Tidak
Ditransmisikan

51. LCD PIXEL

52. PROPERTI dari LCD
 Ringan (typ. 1/5 of CRT)
Konsumsi daya (typ. 1/4 of CRT)
Tidak ada emisi elektro magnet
Layar Lebar (>20 inch)
Layar Flat Sempurna – Tidak ada error geometri
Gambar Tajam - digital dan warna uniform
Memungkinkan memproses sinyal digital penuh
Luminance rendah (typ. 200 cd/m2)

53. PERBEDAAN LCD DAN LED
 Menghasilkan gambar dengan kontras dinamis yang lebih besar;
 Dengan pencahayaan LED tepi bisa sangat tipis, beberapa layar setebal
kurang dari setengah inci (0,92 cm).
 Menawarkan gamut warna yang lebih luas saat menggunakan lampu
latar RGB-LED.
 Menghasilkan lebih sedikit pencemaran lingkungan pada pembuangan;
 Lebih mahal;
 Biasanya memiliki konsumsi daya 20 hingga 30% lebih rendah;
 Lebih dapat diandalkan.
 Dapat memungkinkan rentang peredupan yang lebih luas.

54. PLASMA
oPlasma Is A State Of Matter Similar
To Gas In Which A Certain Portion
Of The Particles Are Ionized.
Heating A Gas May Ionize Its
Molecules Or Atoms (Reduce Or
Increase The Number Of Electrons In
Them), Thus Turning It Into A
Plasma, Which Contains Charged
Particles: Positive Ions And Negative
Electrons Or Ions.

55. Cross-sectional view

56. OLED (Organic Light Emitting Diode)
Display Flat Panel
+Material bumi yang langka yang electro-luminescent
+Konstruksi sederhana
+Simpel bias voltage
+Tidak perlu backlight (direct illumination)
+Dapat digunakan pada HP, PDAs
+Sudut pandang tinggi
+Keluaran tinggi
+Resolution tinggi
–Umur and format terbatas
–Kontrol kelembaban
56

57. Perbedaan OLED/LED
Baik OLED dan LED menggunakan prinsip elektroluminesensi yang sama -
fenomena optik dan listrik di mana bahan tertentu memancarkan cahaya
sebagai respons terhadap arus listrik yang melewatinya.
OLED
• Berat lebih ringan
• Tampil dengan efisiensi yang lebih rendah
• Konsumsi daya lebih sedikit
• Bahan kimia berbasis organik

58. Cara Kerja
• Terdiri dari dua lapisan substrat di luar
• Lapisan emisif dan konduktif terletak di antara
katoda dan lapisan anoda
• Arus diterapkan melintasi LED, di mana elektron
bergerak dari katoda ke anoda
• Katoda memberikan elektron ke lapisan emisif, di
mana anoda menarik elektron ini dari lapisan
konduktif
• Lapisan emisi menjadi kaya akan muatan negatif
sedangkan lapisan konduktif menjadi lebih
bermuatan positif
• Kedua muatan bergabung kembali di lapisan emisi,
menciptakan penurunan tingkat energi elektron
• Penurunan tingkat energi menghasilkan radiasi
yang berada pada spektrum tampak, memancarkan
cahaya

59. OLED’s Today
• Berbagai pemutar Mp3
• Muzio JM-200
• Walkman Sony NW-E015F
• Arcos 204
• Kamera digital LS633 3mpx
Kodak
• Harga 399$
• Daya tahan baterai yang baik
• Layar OLED 2.2”

60. Lanjutan…
Mobile devices
Apple iPhone
Sony Ericsson W51S

61. OLED vs. Plasma/LCD
• Keuntungan
• Lebih cerah, gambar lebih
jelas
• Sudut pandang yang lebih
efisien
• Lebih tipis, lebih ringan
beratnya
• Bertenaga rendah
• Dapat dicetak pada berbagai
permukaan

62. …Lanjutan
Kekurangan
• Masa pakai baterai
jangka pendek
• Biaya
• Tidak tahan air

63. Mengapa mahal?
Menggunakan teknologi
pencetakan ink-jet
Disemprotkan zat polimer
konduktif, bukan tinta.

64. Perusahaan
• Layar AMOLED Samsung 17
inci tebal 12mm
• rasio aspek 1600x1200
• Sony bermaksud untuk
mencoba teknologi OLED
pada tahun 2008, membuat
TV OLED.
• Toshiba menunda hingga
2015-2016

65. APLIKASI

66. KRITERIA EVALUASI CAD / CAM SYSTEM
1.Pertimbangan Sistem.
1.1. Hardware.
- Arsitektur hardware yang terbuka dan dapat diekspansi.
- Menunjang kebutuhan jaringan selanjutnya.
1.2. Software.
Tiga faktor yang berkontribusi pada software.
1. Tipe OS dimana software dijalankan.
2. Tipe dari interface pemakai (syntax)
3. Kualitas dari Tampilan dan dokumentasinya.
4. Penunjang Kebutuhan Jaringan
1.3. Maintenance.
1.4. Fasilitas Pendukung dan Service dari Penjual.
- Training.
- Technical support.
- Bidang service.
66

67. KRITERIA EVALUASI CAD / CAM SYSTEM
2. Kemampuan Pemodelan Geometrik.
2.1. Teknik Penggambaran ( Representatif Technique)
Modul Pemodelan Geometrik/3D Model adalah jantung dari
teknologi CAD/CAM.
2.2. Sistem Koordinat dan Input.
Working coordinat sistem (WCS)
Koordinat input : Cartesian ( x , y , z ),
Sylindical (r, θ , z), Spherical (θ, Ø, z )
2.3. Entiti-entiti Pemodelan.
Kriteria : - mudah di bangun ( generate ).
- mudah diverifikasi / diperiksa.
- mudah untuk di edit.
67

68. KRITERIA EVALUASI CAD / CAM SYSTEM
2.4. Pengeditan Pemodelan dan pemanipulasian.
Fungsi pengeditan : intersection, trimming,projection.
Pemanipulasian : translation,rotation, copy,mirror,offset, scaling,changing attribute.
2.5. Pendukung Standar Grafis.
Jika pemodelan geometri akan di transfer dari suatu sistem ke sistem yang lain, kedua system
harus dilengkapi dengan standar perubahan.
3. Dokumentasi desain.
Kemampuan dalam pembuatan Drawing / gambar kerja dari pemodelan geometrik.
4. Aplikasi.
4.1. Assembling atau penggabungan model.
Kemampuan membangun gambar assembling dari model.
4.2. Aplikasi Design.
Kemampuan untuk menggunakan ;Perhitungan sifat-sifat massa.,analisis,toleransi, FEA,
Injection Model Analisis, Simulasi dan Analisis dari mekanisme.
4.3. Aplikasi Manufaktur.
Kemampuan berintegrasi dengan :
- NC Part Programing
- Mesin Rapid Prototyping/Manufacturing
- Robot Simulation.
4.4. Bahasa Pendukung Pemrograman.
Sintax
68