Empat Komponen dalam Sistem Komputer
1. Pemroses
> Berfungsi untuk mengendalikan operasi komputer dan melakukan fungsi
pemrosesan data.
> Pemroses melakukan operasi logika dan mengelola aliran data dengan
membaca instruksi dari memori dan mengeksekusinya.
> Langkah kerja pemroses :
a. Mengembil instruksi biner dari memori
b. Mendekode instruksi menjadi aksi sederhana
c. Melakukan aksi
> 3 tipe operasi komputer :
a. Operasi aritmatika (ADD, SUBSTRACT, MULTIPLY, DIVIDE)
b. Operasi logika (OR, AND, XOR, INVERTION)
c. Operasi pengendalian (LOOP, JUMP)
> Pemroses terdiri :
a. ALU (Aritmatic Logic Unit)
Berfungsi untuk melakukan operasi aritmatika dan logika.
b. CU (Control Unit)
Berfungsi untuk mengendalikan operasi yang dilaksanakan sistem komputer.
c. Register-register
Berfungsi untuk :
>> Membantu pelaksanaan operasi yang dilakukan pemroses
>> Sebagai memori yang bekerja secara cepat, biasanya untuk tempat
operand-operand dari operasi yang akan dilakukan.
>> Terbagi menjadi register data dan register alamat.
>> Register data terdiri dari general dan special purpose register.
>> Register alamat berisi :
a. Alamat data di memori utama
b. Alamat instruksi
c. Alamat untuk perhitungan alamat lengkap
Contoh : register indeks, register penunjuk segmen, register penunjuk
stack, register penanda (flag)
> Pemroses melakukan tugasnya dengan mengeksekusi instruksi-instruksi di
program dengan mekanisme instruksi sebagai berikut :
a. Pemroses membaca instruksi dari memori (fetch)
b. Pemroses mengeksekusi instruksi (execute)
> Eksekusi program berisi pengulangan fetch dan execute. Pemrosesan satu
instruksi disebut satu siklus instruksi (instruction cycle).
+-----------+ +-----------+ +-----------+ +-----------+
: Start : ==> : Fetch : ==> : Execution : ==> : Halt :
+-----------+ /\ +-----------+ +-----------+ : +-----------+
: :
<------------------------------------+ Gambar 1-1 : Siklus eksekusi instruksi 2. Memori > Berfungsi untuk menyimpan data dan program
> Biasanya volatile, tidak dapat mempertahankan data dan program yang
disimpan bila sumber daya energi (listrik) dihentikan.
> Konsep program tersimpan (stored program concept), yaitu program (kumpulan
instruksi) yang disimpan di suatu tempat (memori) dimana kemudian instruksi
tersebut dieksekusi.
> Setiap kali pemroses melakukan eksekusi, pemroses harus membaca instruksi
dari memori utama. Agar eksekusi dilakukan secara cepat maka harus
diusahakan instruksi tersedia di memori pada lapisan berkecepatan akses
lebih tinggi. Kecepatan eksekusi ini akan meningkatkan kinerja sistem.
> Hirarki memori berdasarkan kecepatan akses :
· Register (tercepat)
· Chace memory
Memori berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi yang lebih mahal
dibanding memori utama. Chace memory adalah diantara memori utama dan
register, sehingga pemroses tidak langsung mengacu memori utama tetapi
di cache memory yang kecepatan aksesnya lebih tinggi.
· Main memory
· Disk chace (buffering)
Bagian memori utama untuk menampung data yang akan ditransfer dari/ke
perangkat masukan/keluaran dan penyimpan sekunder. Buffering dapat
mengurangi frekuensi pengaksesan dari/ke perangkat masukan/keluaran dan
penyimpan sekunder sehingga meningkatkan kinerja sistem.
· Magnetic disk
· Magnetic tape, optical disk (terlambat)
3. Perangkat masukan dan keluaran (I/O)
> Adalah perangkat nyata yang dikendalikan chip controller di board sistem
atau card.
> Controller dihubungkan dengan pemroses dan komponen lainnya melalui bus.
> Controller mempunyai register-register untuk pengendaliannya yang berisi
status kendali.
> Tiap controller dibuat agar dapat dialamati secara individu oleh pemroses
sehingga perangkat lunak device driver dapat menulis ke register-
registernya sehingga dapat mengendalikannya.
> Sistem operasi lebih berkepentingan dengan pengendali dibanding dengan
perangkat fisik mekanis
> Perangkat I/O juga memindahkan data antara komputer dan lingkungan
eksternal.
> Lingkungan eksternal dapat diantarmuka (interface) dengan beragam
perangkat, seperti :
a. Perangkat penyimpan sekunder
b. Perangkat komunikasi
c. Terminal
4. Interkoneksi antar komponen
> Adalah struktur dan mekanisme untuk menghubungkan antar komponen dalam
sistem komputer yang disebut bus.
> Bus terdiri dari tiga macam, yaitu :
a. Bus alamat (address bus)
Berisi 16, 20, 24 jalur sinyal paralel atau lebih. CPU mengirim alamat
lokasi memori atau port yang ingin ditulis atau dibaca di bus ini.
Jumlah lokasi memori yang dapat dialamati ditentukan jumlah jalur
alamat. Jika CPU mempunyai N jalur alamat maka dapat mengalamati 2
pangkat N (2N) lokasi memori dan/atau port secara langsung.
b. Bus data (data bus)
Berisi 8, 16, 32 jalur sinyal paralel atau lebih. Jalur-jalur data
adalah dua arah (bidirectional). CPU dapat membaca dan mengirim data
dari/ke memori atau port. Banyak perangkat pada sistem yang dihubungkan
ke bus data tetapi hanya satu perangkat pada satu saat yang dapat
memakainya.
c. Bus kendali (control bus)
Berisi 4-10 jalur sinyal paralel. CPU mengirim sinyal-sinyal pada bus
kendali untuk memerintahkan memori atau port.
Sinyal bus kendali antara lain :
· Memory read
Untuk memerintahkan melakukan pembacaan dari memori.
· Memory write
Untuk memerintahkan melakukan penulisan ke memori.
· I/O read
Untuk memerintahkan melakukan pembacaan dari port I/O.
· I/O write
Untuk memerintahkan melakukan penulisan ke port I/O.
> Mekanisme pembacaan
Untuk membaca data suatu lokasi memori, CPU mengirim alamat memori yang
dikehendaki melalui bus alamat kemudian mengirim sinyal memory read pada
bus kendali. Sinyal tersebut memerintahkan ke perangkat memori untuk
mengeluarkan data pada lokasi tersebut ke bus data agat dibaca CPU.
> Interkoneksi antar komponen ini membentuk satu sistem sendiri, seperti ISA
(Industry Standard Architecture), EISA (Extended ISA) dan PCI (Peripheral
Component Interconnect).
> Secara fisik interkoneksi antar komponen berupa "perkawatan".
> Interkoneksi memerlukan tata cara atau aturan komunikasi agar tidak kacau
(chaos) sehingga mencapai tujuan yang diharapkan.
> Berfungsi untuk mengendalikan operasi komputer dan melakukan fungsi
pemrosesan data.
> Pemroses melakukan operasi logika dan mengelola aliran data dengan
membaca instruksi dari memori dan mengeksekusinya.
> Langkah kerja pemroses :
a. Mengembil instruksi biner dari memori
b. Mendekode instruksi menjadi aksi sederhana
c. Melakukan aksi
> 3 tipe operasi komputer :
a. Operasi aritmatika (ADD, SUBSTRACT, MULTIPLY, DIVIDE)
b. Operasi logika (OR, AND, XOR, INVERTION)
c. Operasi pengendalian (LOOP, JUMP)
> Pemroses terdiri :
a. ALU (Aritmatic Logic Unit)
Berfungsi untuk melakukan operasi aritmatika dan logika.
b. CU (Control Unit)
Berfungsi untuk mengendalikan operasi yang dilaksanakan sistem komputer.
c. Register-register
Berfungsi untuk :
>> Membantu pelaksanaan operasi yang dilakukan pemroses
>> Sebagai memori yang bekerja secara cepat, biasanya untuk tempat
operand-operand dari operasi yang akan dilakukan.
>> Terbagi menjadi register data dan register alamat.
>> Register data terdiri dari general dan special purpose register.
>> Register alamat berisi :
a. Alamat data di memori utama
b. Alamat instruksi
c. Alamat untuk perhitungan alamat lengkap
Contoh : register indeks, register penunjuk segmen, register penunjuk
stack, register penanda (flag)
> Pemroses melakukan tugasnya dengan mengeksekusi instruksi-instruksi di
program dengan mekanisme instruksi sebagai berikut :
a. Pemroses membaca instruksi dari memori (fetch)
b. Pemroses mengeksekusi instruksi (execute)
> Eksekusi program berisi pengulangan fetch dan execute. Pemrosesan satu
instruksi disebut satu siklus instruksi (instruction cycle).
+-----------+ +-----------+ +-----------+ +-----------+
: Start : ==> : Fetch : ==> : Execution : ==> : Halt :
+-----------+ /\ +-----------+ +-----------+ : +-----------+
: :
<------------------------------------+ Gambar 1-1 : Siklus eksekusi instruksi 2. Memori > Berfungsi untuk menyimpan data dan program
> Biasanya volatile, tidak dapat mempertahankan data dan program yang
disimpan bila sumber daya energi (listrik) dihentikan.
> Konsep program tersimpan (stored program concept), yaitu program (kumpulan
instruksi) yang disimpan di suatu tempat (memori) dimana kemudian instruksi
tersebut dieksekusi.
> Setiap kali pemroses melakukan eksekusi, pemroses harus membaca instruksi
dari memori utama. Agar eksekusi dilakukan secara cepat maka harus
diusahakan instruksi tersedia di memori pada lapisan berkecepatan akses
lebih tinggi. Kecepatan eksekusi ini akan meningkatkan kinerja sistem.
> Hirarki memori berdasarkan kecepatan akses :
· Register (tercepat)
· Chace memory
Memori berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi yang lebih mahal
dibanding memori utama. Chace memory adalah diantara memori utama dan
register, sehingga pemroses tidak langsung mengacu memori utama tetapi
di cache memory yang kecepatan aksesnya lebih tinggi.
· Main memory
· Disk chace (buffering)
Bagian memori utama untuk menampung data yang akan ditransfer dari/ke
perangkat masukan/keluaran dan penyimpan sekunder. Buffering dapat
mengurangi frekuensi pengaksesan dari/ke perangkat masukan/keluaran dan
penyimpan sekunder sehingga meningkatkan kinerja sistem.
· Magnetic disk
· Magnetic tape, optical disk (terlambat)
3. Perangkat masukan dan keluaran (I/O)
> Adalah perangkat nyata yang dikendalikan chip controller di board sistem
atau card.
> Controller dihubungkan dengan pemroses dan komponen lainnya melalui bus.
> Controller mempunyai register-register untuk pengendaliannya yang berisi
status kendali.
> Tiap controller dibuat agar dapat dialamati secara individu oleh pemroses
sehingga perangkat lunak device driver dapat menulis ke register-
registernya sehingga dapat mengendalikannya.
> Sistem operasi lebih berkepentingan dengan pengendali dibanding dengan
perangkat fisik mekanis
> Perangkat I/O juga memindahkan data antara komputer dan lingkungan
eksternal.
> Lingkungan eksternal dapat diantarmuka (interface) dengan beragam
perangkat, seperti :
a. Perangkat penyimpan sekunder
b. Perangkat komunikasi
c. Terminal
4. Interkoneksi antar komponen
> Adalah struktur dan mekanisme untuk menghubungkan antar komponen dalam
sistem komputer yang disebut bus.
> Bus terdiri dari tiga macam, yaitu :
a. Bus alamat (address bus)
Berisi 16, 20, 24 jalur sinyal paralel atau lebih. CPU mengirim alamat
lokasi memori atau port yang ingin ditulis atau dibaca di bus ini.
Jumlah lokasi memori yang dapat dialamati ditentukan jumlah jalur
alamat. Jika CPU mempunyai N jalur alamat maka dapat mengalamati 2
pangkat N (2N) lokasi memori dan/atau port secara langsung.
b. Bus data (data bus)
Berisi 8, 16, 32 jalur sinyal paralel atau lebih. Jalur-jalur data
adalah dua arah (bidirectional). CPU dapat membaca dan mengirim data
dari/ke memori atau port. Banyak perangkat pada sistem yang dihubungkan
ke bus data tetapi hanya satu perangkat pada satu saat yang dapat
memakainya.
c. Bus kendali (control bus)
Berisi 4-10 jalur sinyal paralel. CPU mengirim sinyal-sinyal pada bus
kendali untuk memerintahkan memori atau port.
Sinyal bus kendali antara lain :
· Memory read
Untuk memerintahkan melakukan pembacaan dari memori.
· Memory write
Untuk memerintahkan melakukan penulisan ke memori.
· I/O read
Untuk memerintahkan melakukan pembacaan dari port I/O.
· I/O write
Untuk memerintahkan melakukan penulisan ke port I/O.
> Mekanisme pembacaan
Untuk membaca data suatu lokasi memori, CPU mengirim alamat memori yang
dikehendaki melalui bus alamat kemudian mengirim sinyal memory read pada
bus kendali. Sinyal tersebut memerintahkan ke perangkat memori untuk
mengeluarkan data pada lokasi tersebut ke bus data agat dibaca CPU.
> Interkoneksi antar komponen ini membentuk satu sistem sendiri, seperti ISA
(Industry Standard Architecture), EISA (Extended ISA) dan PCI (Peripheral
Component Interconnect).
> Secara fisik interkoneksi antar komponen berupa "perkawatan".
> Interkoneksi memerlukan tata cara atau aturan komunikasi agar tidak kacau
(chaos) sehingga mencapai tujuan yang diharapkan.
