ARSITEKTUR KOMPUTER

:> Atribut-atribut komputer yg terkait dengan seorang progremer
:> contoh: set instruksi, aritmatika, teknik pengalamatan, mekanisme i/o

Arsitektur:
:> semua keluarga intel x86 mempunyai arsitektur dasar yang sama
:> memberikan compabilitas instrusi level
    ex: At least backwards
:> mesin organisasi antar versi memiliki perbedaan.

Model arsitektur komputer:
:> von neuman
:> hardvard

Arsitektur von neuman
    merupakan arsitektur yang di ciptkan oleh jhon von neuman pada tahun 1903-1957.
    menempatkan  program ROM dan RAM dalam peta memori yang sama.
   arsitektur ini memiliki addres dan data bus tunggal.
   Arsitektur von neuman menggambarkan komputer dengan empat bagian yaitu:
    - unit aritmatika
    - unit control
    -  memori
    - i/o

Mesin von neuman:
cara kerja cpu:
- hardware unit seperti ALU,register, memori dll.
- aliran bit sekitar jalur di kendalikan oleh "gerbang" yang memungkinkan tidak mengalir (off )
- insturksi binner ( 1=0n , 0=off  ) yang mengontrol aliran yang di sebut micro-instruksi

Cara kerja memori operasi:
- fetch (address ) nilai kembali tanpa mengubah nilai yang di sipan di alamat itu
- store (address, value ) menulis nilai baru ke dalam sel pada alamat yang di berikan.

Keuntungan mesin von neuman:
-fleksibilitas pengalamatan program dan data
- program selalu ada di ROM dan data di RAM
- memungkinkan prossesor untuk menjalankan program yang ada di memori data

Kekurangan mesin von neuman:
- bus tunggalnya iyu sendiri,
      sehingga instruksi itu sendiri mengakses program dan data di jalankan secara skuensial
- banwidth program harus sama dengan bandwidth data
- prosesor von neuman membutuhkan jumlah clock CPI yang relatif lebih banyak, sehingga eksekusi dapat    menjadi relatif lebih lama.

STRUKTUR KOMPUTER

CPU

·                     Central Processing Unit

·                     Merupakan komponen terpenting dari sistem komputer

·                     Komponen pengolah data berdasarkan instruksi yang diberikan kepadanya

·                     Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen

Komponen CPU:

·                     Arithmetic and Logic Unit (ALU)
·                     Control Unit
·                     Registers
·                     CPU Interconnections

alu :


·                     Bertugas membentuk fungsi-fungsi pengolahan data komputer
·                     ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan     instruksi-instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya.
·                     ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmetika dan unit logika boolean, yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

Control Unit

·                     Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga tuerjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya.
·                     Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

Registers

·                     Media penyimpanan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.
·                     Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.


CPU Interconnections

·                     Sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal dan bus-bus eksternal CPU.

·                     Komponen internal CPU yaitu ALU, unit kontrol dan register-register.

·                     Komponen eksternal CPU : sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran.

Fungsi CPU

·                     Menjalankan program-program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi-instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah.

Siklus Fetch - Eksekusi

·                     Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori.
·                     Terdapat registers dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC).
·                     PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi.
·                     Instruksi-instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).
·                     Instruksi-instruksi ii dalam bentuk kode-kode binner yang dapat direpresentasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan.



Siklus Eksekusi
·                     Instruction Address Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap instruksi 16 bit padahal memori memiliki panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamat sebelumnya.
·                     Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau mengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
·                     Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
·                     Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
·                     Operand Fetch (OF), yaitu mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
·                     Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
·                     Operand Store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.

Fungsi Interupsi
·                     Mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi.
·                     Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU.
Tujuan Interupsi
·                     Secara umum untuk manajemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul-modul I/O maupun memori.
·                     Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU di samping itu kecepatan eksekusi masing-masing modul berbeda.
·                     Dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul.
Kelas Sinyal Interupsi
·                     Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya : aritmatika overflow, pembagian nol, operasi ilegal.
·                     Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan dengan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler.
·                     I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi.
·                     Hardware Failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan partas memori.
Proses Interupsi
·                     Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi instruksi-instruksi lain.
·                     Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya, maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor.
·                     Kemudian prosesor akan menghentikan eksekusi yang sedang dijalankannya untuk meng-handle routine interupsi.
·                     Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali.
·                     Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkina tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak.


·                     Prosesor menyetel Program Counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler.

 

Sistem Operasi Kompleks

·                     Interupsi ganda (multiple interrupt).
o                  Misalnya suatu komputer akan menerima permintaan interupsi saat proses pencetakan dengan printer selesai, disamping itu dimungkinkan dari saluran komunikasi akan mengirimkan permintaan interupsi setiap kali data tiba.
·                     Dapat diambil dua buah pendekatan untuk menangani interupsi ganda ini.
Pendekatan Interupsi Ganda
Ada 2 pendekatan :

·                     Pendekatan ini disebut pengolahan interupsi berurutan/sekuensial.

o                  Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor.
o                  Setelah prosesor selesai menangani suatu interupsi maka interupsi lain baru ditangani.

·                     Pengolahan interupsi bersarang yaitu mendefinisikan prioritas bagi interupsi.

o                  Interrupt handler mengizinkan interupsi berprioritas lebih tinggi ditangani terlebih dahulu.