Dokumen ini membahas tentang arsitektur komputer, termasuk organisasi, desain prosesor, dan sistem memori. Ditekankan pentingnya arsitektur untuk efisiensi komputer dalam berbagai aplikasi serta manajemen memori dalam lingkungan multiprogramming. Struktur dan fungsi utama dari prosesor dan memori, serta hierarki memori juga dijelaskan secara rinci.

1. ARSITEKTUR KOMPUTER
ARSITEKTUR KOMPUTER
Oleh
Oleh : Maskie Z. Oematan
: Maskie Z. Oematan
Teknik Informatika
Teknik Informatika
UNIKOM
UNIKOM
2010
2010

2. Referensi
Referensi
• Computer System Design And Architecture
Computer System Design And Architecture
(Vincent P. Heuring, Harry F Jordan ).
(Vincent P. Heuring, Harry F Jordan ).
[Addison Wesley]
[Addison Wesley]
• Computer Architecture (
Computer Architecture (single and parallel system)
single and parallel system)
(Mehdi R. Zargham)
(Mehdi R. Zargham)
[Prentice Hall international Edition]
[Prentice Hall international Edition]

3. Materi perkuliahan
Materi perkuliahan
I.
I. Review Organisasi komputer
Review Organisasi komputer
II.
II. Machine, machine language ( RTN, CISC VS RISC )
Machine, machine language ( RTN, CISC VS RISC )
III.
III. Pipeline, Processor design (1,2,3 bus SRC design)
Pipeline, Processor design (1,2,3 bus SRC design)
IV.
IV. Computer Arithmatic and arithmatic unit
Computer Arithmatic and arithmatic unit
V.
V. Memory system design
Memory system design
VI.
VI. I/O (input output )
I/O (input output )
VII.
VII. Interconnections network
Interconnections network
VIII.
VIII. Multiprocessor and multicomputers
Multiprocessor and multicomputers

4. Aturan Perkuliahan
Aturan Perkuliahan
Na :
Na :
15% Tugas
15% Tugas
25% (Quiz1+Quiz2)
25% (Quiz1+Quiz2)
30% (UTS)
30% (UTS)
30% UAS
30% UAS
Nilai Quiz diambil nilai terbesar
Nilai Quiz diambil nilai terbesar
Kehadiran min 80%
Kehadiran min 80%

5. Mengapa belajar Arsitektur
Mengapa belajar Arsitektur
Komputer ??
Komputer ??
1 ) seseorang sarjana bisa menentukan komputer yang efektif dalam
1 ) seseorang sarjana bisa menentukan komputer yang efektif dalam
perusahaan besar.
perusahaan besar.
2 ) banyak processor tidak digunakan dalam PC atau server tetapi
2 ) banyak processor tidak digunakan dalam PC atau server tetapi
sudah berada dalam sistem. Seorang perancang mungkin
sudah berada dalam sistem. Seorang perancang mungkin
memprogram sebuah processor dalam bahasa C, untuk sistem
memprogram sebuah processor dalam bahasa C, untuk sistem
tertentu penggunaan analisis logika dapat memberikan
tertentu penggunaan analisis logika dapat memberikan
pemahaman dari sistem yang dirancang
pemahaman dari sistem yang dirancang
3 ) konsep – konsep yang dibahas dalam arsitektur komputer adalah
3 ) konsep – konsep yang dibahas dalam arsitektur komputer adalah
menemukan aplikasi, secara khusus, cara dimana komputer
menemukan aplikasi, secara khusus, cara dimana komputer
menyediakan dukungan arsitektural untuk fasilitas bahasa
menyediakan dukungan arsitektural untuk fasilitas bahasa
pemrograman dan sistem operasi yang memperkuat konsep –
pemrograman dan sistem operasi yang memperkuat konsep –
konsepnya.
konsepnya.

6. Organisasi dan arsitektur Komputer
Organisasi dan arsitektur Komputer
Organisasi
Organisasi : unit – unit operasional dan interkoneksinya yang
: unit – unit operasional dan interkoneksinya yang
memperlihatkan spesifikasi arsitektural
memperlihatkan spesifikasi arsitektural
(Rincian Hardware, seperti : sinyal – sinyal kontrol, antarmuka antara
(Rincian Hardware, seperti : sinyal – sinyal kontrol, antarmuka antara
komputer dan periferal, penggunaan teknologi memori)
komputer dan periferal, penggunaan teknologi memori)
Permasalahan : apakah sebuah komputer memiliki instruksi yang akan
Permasalahan : apakah sebuah komputer memiliki instruksi yang akan
diimplementasikan pada unit pengali khusus, penambahan, perulangan
diimplementasikan pada unit pengali khusus, penambahan, perulangan
(masalah organisasional)
(masalah organisasional)
Arsitektur
Arsitektur : berkaitan dengan atribut – atribut yang mempunyai dampak
: berkaitan dengan atribut – atribut yang mempunyai dampak
langsung pada eksekusi logis sebuah program
langsung pada eksekusi logis sebuah program
(seperangkat instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk
(seperangkat instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk
merepresentasikan bermacam – macam tipe data ( angka, karakter,
merepresentasikan bermacam – macam tipe data ( angka, karakter,
mekanisme I/O, dan teknik pengalamatan memori ))
mekanisme I/O, dan teknik pengalamatan memori ))
Permasalahan :
Permasalahan :
apakah sebuah CPU memiliki instruksi perkalian ??
apakah sebuah CPU memiliki instruksi perkalian ??

7. Struktur dan Fungsi Komputer
Struktur dan Fungsi Komputer
UNIT FUNGSIONAL
UNIT FUNGSIONAL
Unit Input,memori,aritmatika dan logika, output, dan kontrol
Unit Input,memori,aritmatika dan logika, output, dan kontrol

Mengarahkan transfer informasi dalam komputer dan
Mengarahkan transfer informasi dalam komputer dan
antar komputer dan peralatan I/O­
nya
antar komputer dan peralatan I/O­
nya

Menetapkan operasi aritmatika dan logika yang akan dilaks
Menetapkan operasi aritmatika dan logika yang akan dilaks
anakan
anakan

8. Struktur :
Struktur : cara komponen komponen saling terhubung
cara komponen komponen saling terhubung
*
* CPU
CPU : mengontrol operasi komputer dan membentuk fungsi –
: mengontrol operasi komputer dan membentuk fungsi –
fungsi pengolah datanya.
fungsi pengolah datanya.
# Control Unit
# Control Unit
# Aritmathic and Logic Unit (ALU)
# Aritmathic and Logic Unit (ALU)
# Register
# Register
*
* Memori Utama
Memori Utama : menyimpan data
: menyimpan data
*
* I/O
I/O : memindahkan data antara komputer dengan lingkungan
: memindahkan data antara komputer dengan lingkungan
luarnya]
luarnya]
*
* Sistem Interkoneksi
Sistem Interkoneksi : beberapa mekanisme komunikasi antara
: beberapa mekanisme komunikasi antara
CPU memori utama dan I/O
CPU memori utama dan I/O
Fungsi :
Fungsi : operasi dari setiap komponen sebagai bagian dari struktur
operasi dari setiap komponen sebagai bagian dari struktur
* pengolahan data
* pengolahan data
* penyimpanan data
* penyimpanan data
* pemindahan data
* pemindahan data
* kontrol
* kontrol

9. Processor
Processor
CPU
CPU ialah “otak” dari sebuah komputer, yang berfungsi
ialah “otak” dari sebuah komputer, yang berfungsi
menjalankan program yang disimpan dalam memori utama,
menjalankan program yang disimpan dalam memori utama,
dengan cara mengambil instruksi, menguji instruksi, dan
dengan cara mengambil instruksi, menguji instruksi, dan
kemudian menjalankannya.
kemudian menjalankannya.
Adapun komponen – komponenya dihubungkan oleh
Adapun komponen – komponenya dihubungkan oleh BUS
BUS bisa
bisa
berupa kabel paraleluntuk mentransmisikan alamat (address),
berupa kabel paraleluntuk mentransmisikan alamat (address),
data dan sinyal – sinyal kontrol.
data dan sinyal – sinyal kontrol.
CU
CU -> bertanggung jawab mengambil instruksi dari memori
-> bertanggung jawab mengambil instruksi dari memori
utama, serta menentukan jenis instruksi tersebut
utama, serta menentukan jenis instruksi tersebut
ALU
ALU -> operasi aritmatika dan logika
-> operasi aritmatika dan logika
cache memory -> memory kecil berkecepatan tinggi untuk
cache memory -> memory kecil berkecepatan tinggi untuk
menyimpan hasil sementara informasi kontrol tertentu.
menyimpan hasil sementara informasi kontrol tertentu.

10. Memory hierarki
Memory hierarki
Memory Hierarchy
Memory Hierarchy dalam arsitektur komputer adalah sebuah
dalam arsitektur komputer adalah sebuah
pedoman yang dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan
pedoman yang dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan
kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk tiap bitnya.
kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk tiap bitnya.
Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni
Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni
hierarki memori tradisional dan hierarki memori kontemporer.
hierarki memori tradisional dan hierarki memori kontemporer.
Hierarki memori memang disusun sedemikian rupa agar semakin
Hierarki memori memang disusun sedemikian rupa agar semakin
ke bawah, memori dapat mengalami hal-hal berikut:
ke bawah, memori dapat mengalami hal-hal berikut:

peningkatan
peningkatan waktu
waktu akses
akses (
(access time
access time)
) memori (semakin ke
memori (semakin ke
bawah semakin lambat, semakin ke atas semakin cepat)
bawah semakin lambat, semakin ke atas semakin cepat)

peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar,
peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar,
semakin ke atas semakin kecil)
semakin ke atas semakin kecil)

peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin
peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin
jauh, semakin ke atas semakin dekat)
jauh, semakin ke atas semakin dekat)
 penurunan harga memori tiap
penurunan harga memori tiap bitnya
bitnya (semakin ke bawah semakin
(semakin ke bawah semakin
semakin murah, semakin ke atas semakin mahal)
semakin murah, semakin ke atas semakin mahal)

11. 
Memori yang lebih kecil, lebih mahal dan lebih cepat diletakkan pada
Memori yang lebih kecil, lebih mahal dan lebih cepat diletakkan pada
urutan teratas. Sehingga, jika diurutkan dari yang tercepat, maka
urutan teratas. Sehingga, jika diurutkan dari yang tercepat, maka
urutannya adalah sebagai berikut:
urutannya adalah sebagai berikut:

register mikroprosesor. Ukurannya yang paling kecil tapi memiliki
register mikroprosesor. Ukurannya yang paling kecil tapi memiliki
waktu akses yang paling cepat, umumnya hanya 1 siklus CPU saja.
waktu akses yang paling cepat, umumnya hanya 1 siklus CPU saja.

Cache mikroprosesor, yang disusun berdasarkan kedekatannya
Cache mikroprosesor, yang disusun berdasarkan kedekatannya
dengan prosesor (level-1, level-2, level-3, dan seterusnya). Memori
dengan prosesor (level-1, level-2, level-3, dan seterusnya). Memori
cache mikroprosesor dikelaskan ke dalam tingkatan-tingkatannya
cache mikroprosesor dikelaskan ke dalam tingkatan-tingkatannya
sendiri:
sendiri:
• level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semua cache,
level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semua cache,
sekitar puluhan kilobyte saja. Kecepatannya paling cepat di antara
sekitar puluhan kilobyte saja. Kecepatannya paling cepat di antara
semua cache.
semua cache.
• level-2: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan
level-2: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan
cache level-1, yakni sekitar 64 kilobyte, 256 kilobyte, 512
cache level-1, yakni sekitar 64 kilobyte, 256 kilobyte, 512
kilobyte, 1024 kilobyte, atau lebih besar. Meski demikian,
kilobyte, 1024 kilobyte, atau lebih besar. Meski demikian,
kecepatannya lebih lambat dibandingkan dengan level-1, dengan
kecepatannya lebih lambat dibandingkan dengan level-1, dengan
nilai latency kira-kira 2 kali hingga 10 kali. Cache level-2 ini
nilai latency kira-kira 2 kali hingga 10 kali. Cache level-2 ini
bersifat opsional. Beberapa prosesor murah dan prosesor sebelum
bersifat opsional. Beberapa prosesor murah dan prosesor sebelum
Intel Pentium tidak memiliki cache level-2.
Intel Pentium tidak memiliki cache level-2.
• level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan
level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan
cache level-2, yakni sekitar beberapa megabyte tapi agak lambat.
cache level-2, yakni sekitar beberapa megabyte tapi agak lambat.
Cache ini bersifat opsional. Umumnya digunakan pada prosesor-
Cache ini bersifat opsional. Umumnya digunakan pada prosesor-
prosesor server dan workstation seperti Intel Xeon atauIntel
prosesor server dan workstation seperti Intel Xeon atauIntel
Itanium. Beberapa prosesor desktop juga menawarkan cache
Itanium. Beberapa prosesor desktop juga menawarkan cache
level-3 (seperti halnya Intel Pentium Extreme Edition), meski
level-3 (seperti halnya Intel Pentium Extreme Edition), meski
ditebus dengan harga yang sangat tinggi.
ditebus dengan harga yang sangat tinggi.

12. Konsep Manajemen Memori
Konsep Manajemen Memori
Di era multiprogramming ini, memory manager digunakan untuk
Di era multiprogramming ini, memory manager digunakan untuk
mencegah satu proses dari penulisan dan pembacaan oleh proses
mencegah satu proses dari penulisan dan pembacaan oleh proses
lain yang dilokasikan di primary memory, mengatur swapping
lain yang dilokasikan di primary memory, mengatur swapping
antara memori utama dan disk ketika memori utama terlalu kecil
antara memori utama dan disk ketika memori utama terlalu kecil
untuk memegang semua proses. Tujuan dari manajemen ini adalah
untuk memegang semua proses. Tujuan dari manajemen ini adalah
untuk:
untuk:
Meningkatkan utilitas CPU.
Data dan instruksi dapat diakses
dengan cepat oleh CPU.
Efisiensi dalam pemakaian memori
yang terbatas.
Transfer dari/ke memori utama
ke/dari CPU dapat lebih efisien

13. Arsitektur processor 1 bus – SRC
Arsitektur processor 1 bus – SRC
( next week + RTN )
( next week + RTN )