Dokumen ini membahas konsep dasar organisasi dan arsitektur komputer, yang mencakup hubungan antara komponen sistem komputer, fungsi operasi, dan struktur utama seperti CPU, memori, dan I/O. Selain itu, dokumen ini menjelaskan sejarah perkembangan komputer dari tabung vakum hingga penggunaan mikroprosesor dan aplikasi terkini seperti teknologi semikonduktor. Aspek penting lainnya termasuk kode kompatibilitas dan tren perkembangan jumlah transistor pada chip seiring waktu.

1. ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER PENDAHULUAN IBP WIDJA, MT

2. ORKOM Mata Kuliah Orkom mempelajari konsep dasar organisasi dan arsitektur Komputer yang telah digunakan secara konsisten dan menyeluruh Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut instruksi yang tersimpan dan menghasilkan keluaran informasi hasil olahan.

3. Organisasi & Arsitektur Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitektur-nya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol. Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut (karakteristik) sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

4. Organisasi dan Arsitektur... Semua keluarga x86 memiliki dasar arsitektur yang sama Keluarga IBM System/370 memiliki dasar arsitektur yang sama Arsitektur akan memberikan “code compatibility” Organisasi berbeda antar versi yang berbeda

5. Fungsi Fungsi adalah operasi dari komponen individu sebagai bagian dari struktur Fungsi dari semua komputer adalah: Data processing Data storage Data movement Control

6. Fungsi Komputer Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Storage Facility Data Processing Facility

7. Operasi (1) Data movement Contoh dari keyboard ke display Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Storage Facility Data Processing Facility

8. Operasi (2) Storage Contoh download internet ke disk Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Storage Facility Data Processing Facility

9. Operasi (3) Processing from/to storage Contoh saat melakukan updating data Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Storage Facility Data Processing Facility

10. Operasi (4) Processing from storage to I/O Contoh saat mencetak data yg tersimpan Data Movement Apparatus Control Mechanism Data Storage Facility Data Processing Facility

11. Struktur Komputer Struktur Komputer adalah cara tiap komponen berhubungan antar yang satu dng yang lain Empat Struktur utama Komputer: 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.

12. Struktur – Top Level Computer Peripherals Jalur Komunikasi Main Memory Input Output Systems Interconnection Central Processing Unit Computer

13. Struktur - CPU Computer CPU I/O Memory System Bus Arithmetic and Login Unit Control Unit Internal CPU Interconnection Registers CPU

14. Struktur – Control Unit CPU Control Unit ALU Registers Internal Bus Control Memory Control Unit Registers and Decoders Sequencing Login Control Unit

15. Sejarah Komputer Tabung Vakum ENIAC Mesin Von Neumann (EDVAC) Komputer Komersial (1950); UNIVAC I, UNIVAC II Transistor IBM SERI 7000 DEC PDP-1 Integrated Circuits IBM System/360 DEC PDP-8 Microprocessor INTEL 4004, 8008, 8080, 80386, 80486 dst...

16. ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer Oleh : Eckert dan Mauchly University of Pennsylvania Untuk membuat tabel lintasan peluru kendali Mulai tahun 1943 Selesai tahun 1946 Terlambat untuk digunakan pada perang dunia II Digunakan sampai tahun 1955

17. ENIAC ... Decimal (bukan binary) Memory 20 akumulator, @ 10 digit decimal Diprogram manual dengan menggunakan switches 18.000 tabung vakum Berat 30 ton 15,000 square feet Konsumsi daya 140 kW 5,000 operasi pertambahan per detik

18. Mesin Von Neumann Dengan konsep program tersimpan Memory utama menyimpan program dan data Operasi ALU dengan data biner Control Unit menerjemahkan instruksi dari memory dan mengeksekusinya Peralatan Input/Output dioperasikan oleh Control Unit Princeton Institute for Advanced Studies Komputer IAS Diselesaikan tahun 1952

19. Struktur mesin Von Neumann MAIN MEMORY ALU (Arithmetic and Logic Unit) PROGRAM CONTROL UNIT INPUT OUTPUT EQUIPMENT

20. Detail – Komputer IAS 1000 x 40 bit words Binary number Instruksi 2 x 20 bit Set of registers (storage in CPU) Memory Buffer Register (MBR) Memory Address Register (MAR) Instruction Register (IR) Instruction Buffer Register (IBR) Program Counter (PC) Accumulator (AC) Multiplier Quotient (MQ)

21. IAS MAIN MEMORY Arithmetic and Logic Unit Program Control Unit INPUT OUTPUT EQUIPMENT MBR Arithmetic & Logic Circuits MQ Accumulator MAR Control Circuits IBR IR PC Address Instructions & Data Central Processing Unit

22. Flow operasi IAS

23. Komputer Komersial 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation UNIVAC I (Universal Automatic Computer) Kalkulasi Biro Sensus US tahun 1950 Menjadi bagian dari Sperry-Rand Corp. Akhir tahun 1950-an - UNIVAC II Lebih cepat Memory lebih besar

24. IBM (Transistor) Peralatan Punched-card processing Tahun 1953 - the 701 Komputer pertama IBM yg menyimpan program Untuk perhitungan sains Tahun 1955 - the 702 Aplikasi bisnis Komputer seri 700/7000

25. Transistor Menggantikan tabung vakum Lebih kecil Lebih murah Lebih sedikit mengeluarkan panas Solid State device Dibuat dari bahan silikon Ditemukan tahun 1947 di Lab. Bell

26. Komputer berbasis Transistor Merupakan mesin generasi kedua NCR & RCA memproduksi mesin transistor kecil IBM 7000 DEC – tahun 1957 Memproduksi PDP-1

27. Microelectronics Secara literatur berarti “small electronics” Komputer yang dibuat dari gerbang (gates), sel-sel memory dan interkoneksinya Dibuat dari semikonduktor contoh: wafer silikon

28. Hukum Moore Hukum pertambahan kerapatan dari komponen pada chip Jumlah transistor pada Chip akan bertambah 2x lipat tiap tahun Sejak 1970 pengembangan sedikit terlambat Jumlah transistor betambah 2x lipat tiap 18 bulan Ongkos pembuatan chip hampir selalu tidak berubah Semakin padat kerapatan chip semakin pendek hubungan elektrisnya sehingga membuat performa lebih meningkat Ukuran yang lebih kecil meningkatkan fleksibilitas Konsumsi daya dan pendinginan berkurang Interkoneksi yang lebih sedikit akan meningkatkan reliabilitas

29. Kurva pertumbuhan jumlah Transistor pada Chip

30. IBM seri 360 Tahun 1964 Tidak kompatibel dengan seri 7000 Komputer “Family” yg terencana pertama kali Set Instruksi yang sama dan identik memiliki O/S yg identik Bertambahnya kecepatan Jumlah port (terminal) Input/Output bertambah Jumlah memory bertambah Biaya bertambah Memiliki struktur Multiplexed switch

31. DEC PDP-8 Tahun 1964 Minikomputer pertama Tidak memerlukan ruangan ber-AC Cukup kecil untuk ditempatkan di meja laboratorium Harga $16.000 (+ $100k untuk IBM 360) Aplikasi tertanam (embedded) & OEM Struktur Bus

32. Struktur Bus DEC PDP-8 OMNIBUS Console Controller CPU Main Memory I/O Module I/O Module

33. Memory Semikonduktor Tahun 1970 Oleh Fairchild Ukuran dari suatu inti tunggal Contoh: 1 bit penyimpanan inti magnetic Memuat 256 bit Sifat pembacaan (Read) Non-destruktif Lebih cepat dari inti magnetic Kapasitas meningkat hampir 2x lipat per th.

34. INTEL Tahun 1971 – type 4004 Microprosessor pertama Semua komponen CPU dalam satu chip 4 bit Dilanjutkan pd th 1972 oleh type 8008 8 bit Keduanya didesain untuk aplikasi khusus Tahun 1974 – type 8080 Microprosessor pertama INTEL untuk tujuan umum (general purpose)

35. Upaya memacu kecepatan Pipelining On board cache On board L1 & L2 cache Branch prediction Data flow analysis Speculative execution

36. Performa yg tidak sebanding Kecepatan prosessor bertambah Kapasitas memory bertambah Tetapi kecepatan memory jauh dibelakang kecepatan prosessor

37. Karakteristik DRAM & Prosessor

38. Trend penggunaan DRAM

39. Solusi Meningkatkan jumlah bit “retrieved” pada satu waktu Membuat DRAM “lebih lebar” daripada “lebih dalam” Mengganti interface DRAM shg menjadi lebih efisien dng melibatkan cache. Mengurangi frekwensi akses ke memory Cache yang lebih kompleks dan cache pada chip Meningkatkan bandwidth interkoneksi High speed bus Hierarchy of bus

40. End of Slide