- Pengolahan data (grafik, chart)
- Penyimpanan data (data mahasiswa, nilai)
- Pemindahan data (mencari jurnal dari luar negeri, sekarang hanya hitungan menit)
- Kontrol (sistem booking pesawat terbang agar jadwal tidak bertabrakan)
- Entertainment (games, film)
2. Komponen utama komputer:
- CPU / prosesor
- Memory Utama (RAM dan ROM) -> untuk menyimpan data dan agar dapat menjalankan program, harus disimpan di RAM.
- Input/Output
- Sistem Interkoneksi (Bus)
3. BUS (Sistem interkoneksi)
> Ada 2 macam sistem interkoneksi: Single and Multiple
> Pengertian: saluran komunikasi antar 2 device atau lebih.
> Macam-macam Bus:
- Data bus
> saluran data dan instruksi. performa ditentukan oleh panjang saluran tersebut (8/16/32/64 bit)
- Address Bus
> mengidentifikasi sumber dan tujuan dari sebuah data.
> menentukan banyaknya memori.
contohnya jika diketahui jumlah kawat 18, berapa jumlah memori?
jawab: jumlah memori = 2^18 = 2^10 . 2^8 =256 KB.
kok bisa gitu caranya?
- yang perlu diingat adalah:
2^10 = Kilo 2^1 = 2 2^6=64
2^20 = Mega 2^2 = 4 2^7=128
2^30 = Giga 2^3 = 8 2^8 = 256
2^4 = 16 2^9 = 512
2^5 = 32 2^10 = 1024
- sedikit latihan..
2GB = ... Saluran? 28kawat: ... ?
- Control Bus: untuk kontrol dan timing, memberi sinyal read/write memory, interrupt, sinyal clock
4. Konsep Operasi Dasar Komputer
Von Neumann: Stored Program Concept
Instruksi dan data disimpan dalam memory utama. Instruksi dikerjakan di CPU. Instruksi diambil satu persatu dari memory utama ke CPU.
Untuk mempermudah mempergunakan komputer maka diperlukan sistem software (sistem operasi).
Tugasnya:
- Menerima, interpretasi perintah
- Memasukkan, mengedit, menyimpan dalam file
- Mengatur penyimpanan, I/O, CPU.
5. CPU Performance Measurement
(Waktu) T = (N x S) / R
clock, bit register, cache memory, pipelining, RISC, multiprosesor, multikomputer
Satuan Kecepatan Komputer:
- MIPS (Million Instructions Per Second) -> Berapa banyak instruksi yang dapat diselesaikan dlaam waktu satu detik). Biasanya merupakan instruksi operasi aritmatik integer dan intsruksi-instruksi load/store.
- MFLOPS (Million Floating Point Operations Per Second) -> one floating point operation combines several operations)
6. Fetch and Execute Cycle
Contoh eksekusi program:
keterangan:
PC = Program Counter, isinya alamat dari memori yang akan dieksekusi. PC bisa increment sendiri
AC = Accumulator, tempat untuk mengerjakan/eksekusi
IR = Instruction Register, adalah instruksi yang akan dieksekusi
1. PC membaca alamat yang akan dieksekusi (300), lalu memasukkan isi dari alamat ke 300 kedalam IR.
2. IR membaca instruksi yang diberikan (1), yaitu memasukkan isi dari alamat 940 kedalam AC.
3. PC increment, lalu memasukkan isi dari alamat selanjutnya (301) kedalam IR.
4. IR membaca instruksi (5), yaitu menjumlahkan isi dari AC dengan isi dari alamat ke 941. Hasilnya disimpan di AC.
5. PC increment, memasukkan isi dari alamat ke 302 kedalam IR
6. IR membaca instruksi (2), yaitu memasukkan data didalam AC ke dalam alamat 941
7. Interrupt
> Mekanisme dimana sebuah modul (cth: I/O) dapat mengganggu eksekusi sebuah program
> Contoh: pembagian angka dengan nol
> Interrupt cycle:
> Stack dipakai untuk menyimpan isi register bila ada interrupt
> Walaupun stack ada didalam RAM, tapi tidak dapat diakses secara acak, sistem LIFO (Last In First Out)
> Macam-macam interrupt cycle:
- Maskable Interrupt (MI): Interrupt yang masih dapat dicegah.
Analogi: Pak Tatang lagi ngajar, gamau diganggu dari luar, maka ia kunci pintu kelas
- Non-maskable Interrupt (NMI): interrupt yang tidak dapat dicegah
Analogi: Pak Tatang lagi ngajar, ada kebakaran, terpaksa harus berenti
> Multiple Interrupt:
8. Memory
CPU = Register
Internal = RAM, ROM, Cache
Eksternal = Hard Disk, Tape, dll
Memori Utama:
- Non-Volatile Memory (Tidak membutuhkan tegangan)
ROM
PROM
EPROM
EEPROM
Flash Memory
- Volatile Memory (Butuh tegangan)
Static RAM (SRAM)
Dynamic RAM (DRAM)
Synchronous DRAM
Double Data Rate SDRAM
SIMM = Single In Line Memory Module
DIMM = Double In Line Memory Module
Sedikit bacotan dari Pak Tatang:
ROM: Dimasukkan program dari pabrik.
Jika kebutuhan pemakai program tidak dr pabrik, harus dapat disimpan dan dibaca seperti ROM -> Lahirlah PROM (Programmable ROM)
PROM hanya bisa diprogram sekali. Jika ada yang salah harus dibuang, diganti baru. Sehingga pd jaman dahulu (?) PROM" tidak dipakai. Sehingga dibuatlah EPROM (Erasable Programmable ROM). Isinya dapat dihapus dan diisi ulang. (Disimpan menggunakan magnetic pada jaman itu).
Jika ingin ditambah/dikurang isinya, EPROM harus dicopot dan dimasukkan ke box berisi bohlam yang mengeluarkan sinar ultraviolet. Magnet akan hilang jika terkena sinar UV. Kerugian: bila terkena sinar matahari, data bisa hilang. Solusi: EEPROM -> dihapus menggunakan tegangan listrik berbeda, dan Flash Memory.
RAM: Memiliki 2 bahan, 1/2 penghantar, 1/2 penghambat. Dapat menyimpan data selama ada tegangan listrik. Bila menggunakan bahan magnetic, untuk menyimpan 0 dan 1 menggunakan magnet (1 = magnet, 0 = kosong). Bila menggunakan bahan semikonduktor, untuk menyimpan data menggunakan rangkaian. Bila stabil, ada 6 transistor dalam 1 rangkaian. Rangkaian ini biasa dikenal dgn flip-flop.
Komputer tidak mengerti alphanumeric. Yang komputer mengerti itu hanya ada tegangan/ngga, magnetic/ngga, dll. Sehingga inputan dari keyboard harus diubah. Oleh IEEE, distandarkan karakter keyboard dalam kode ASCII.
Untuk menyimpan 1 karakter 'A', 1 byte memori diperlukan 8 rangkaian -> 48 transistor (gua juga gatau ini dapet dari mana).
1 KB -> ada tempat untuk menyimpan sebanyak 1000 byte, masing-masing 8 byte
1 MB -> ada tempat untuk menyimpan sebanyak 1 juta byte, masing-masing 8 byte
karena jaman dahulu ukuran EPROM kecil, maka hanya dapat menyimpan 8byte/EPROM. Sehingga dibuat dynamic RAM.
Keuntungan DRAM: dapat menyimpan data dalam jumlah besar
Kerugian DRAM: storage capacitor seperti tangki, dapat penuh dan terbuang memory nya walaupun ada tegangan.
Di memory, ada alamat dan isi. Bila ga ada alamat, isi tdk bs diambil. Bila sudah dicari alamatnya, ada control, mau simpan (write)/read.
Contoh: untuk mencari 16 tempat, butuh 4 kawat (2^4).
Oke, sekarang kita masuk ke bagian yang sulit yaitu: Pencarian Memori :|
misalnya ada rangkaian 512 KB x 8. dari rangkaian ini mau dibuat komputer 2MB x 32. Alamatnya? (Hayoloh)
langkah pertama: pingsan (lho) kita cari dulu perubahan bit nya, dari 8 -> 32 = 4 (32/8). angka ini akan menjadi jumlah kolomnya
langkah kedua: 512 KB -> 2MB = ??? 2MB = 2000 KB
2000 KB / 512 KB = 3,90625. Kita buletin jadi 4. angka ini akan menjadi jumlah barisnya.
kolom dan baris itu buat apa sih?
buat gambar:
karena ada 4 baris, maka keluaran dari decoder berjumlah 4. sehingga inputan decoder berjumlah 2 (00-11)
langkah ketiga: hitung jumlah kawat dari ukuran awal
512 KB = 512 . 1000
= 2^9 . 2^10
= 2^19 = 19 kawat
artinya ada 19 kombinasi
langkah keempat: tentukan kombinasi tersebut!
bagi jumlah kombinasi dgn 4
19/4 = 4 sisa 3
kombinasi:
(decoder) (sisa bagi) (hasil bagi)
00 000 0000
00 111 FFFF
01 000 0000
01 111 FFFF
10 000 0000
10 111 FFFF
11 000 0000
11 111 FFFF
Jadi jumlah alamat yang terbentuk:
000000 - 07FFFF
100000 - 17FFFF
200000 - 27FFFF
300000 - 37FFFF
SELESAI!
Latihan Soal!!
128KB x 8bit -> 1MB x 32 bit, alamatnya?
9. Memory Hierarchy
10. Cache Memory
> Pengertian: Memori kecil dan cepat yang ditempatkan antara CPU dan memori utama.
> Memakai static RAM karena ukurannya lebih kecil dan cepat
> Cara kerja:
1. CPU meminta data dari memori tertentu
2. CPU mengecek data tersebut di cache
3. Jika ada didalam cache, akan diambil langsung oleh CPU
4. Jika tidak ada, CPU akan mencari di main memory kemudian disimpan dalam cache, lalu dari cache dikirimkan ke CPU
> 3 Cara pemetaan data dalam cache memory:
1. Direct Mapping: Artinya setiap blok pada main memory disimpan sama persis posisinya pada cache memory, baik nomor maupun kelipatannya.
Contoh: block 0 pada main memory disimpan pada block 0 di cache, jika ukuran cache 128 maka ada 0-127 block. Block ke 128 akan disimpan kembali di block 0 (kelipatannya). Kerugian: Jika kita membutuhkan block 0 dan block 128 secara bergantian, akan memperlambat proses kerja karena di overwrite terus menerus. Keuntungan: pencarian data lebih cepat
Direct Mapping Address Structure:
> Line/Slot = 14 = 00 | 0000 | 0000 | 0000 - 11 | 1111 | 1111 | 1111 atau 0000 - 3FFF
> Jumlah block dalam memory = tag+line =22
> Ukuran memory per block = 2^(line+word) = 2^16 = 2^6 x 2^10 = 64 KB.
> Jumlah memori keseluruhan = 2^(tag+line+word)
> Block size = 2^(word) = 2^2 = 4 byte block size
2. Associative Map: setiap block dalam main memory dapat disimpan dibagian mana saja yang kosong secara acak didalam cache memory.
Keuntungan: program yang kelipatannya sama tidak harus di overwrite setiap waktu juka dipakai bersamaan
Kerugian: lebih lambat, karena tidak tahu pasti alamat block yang dibutuhkan disimpan dibagian mana dalam cache.
3. Set-associative Map: setiap kelipatan disimpan pada 1 set yang sama, 1 set dapat terdiri dari 2^n bagian. contoh:
Cache Design:
> Size = ukuran cache
> Mapping Function: Direct map, Associative map, Set-Associative map
> Replacement Algorithm: LIFO (Last In First Out), LRU (Least Recently Used), LFU (Least Frequently Used), FIFO (First In First Out)
> Write Policy => MESI (Modified Exclusive Share Invalid)
MESI berguna untuk menjamin data yang ada dalam cache dan memory utama bernilai sama
MESI dibagi 2:
Write Back = Data didalam cache akan disesuaikan dengan data di main memory jika data di cache sudah tidak dipakai dalam operasi dan dikembalikan.
Write Through = Ketika data dalam cache berubah, data dalam memori juga langsung berubah
> Block Size
> Number of caches
11. Parity -> Memori yang disimpan harus sama ketika dikeluarkan kepada user. Cara termudah untuk mengecek adalah dengan menggunakan parity.
Contoh soal Parity:
Data dari memory: 01101110, check bit: 0101
D1=0, D2=1, D3=1, D4=1, D5=0, D6=1, D7=1, D8=0
C1 = D1 XOR D2 XOR D4 XOR D5 XOR D7 =1
C2 = D1 XOR D3 XOR D4 XOR D6 XOR D7 =0
C3 = D2 XOR D3 XOR D4 XOR D8 = 1
C4 = D5 XOR D6 XOR D7 XOR D8= 0
Baca dari C4 -> 0101
0101 XOR check bit
= 0000 -> tidak ada kesalahan
12. External Memory
RAID (Redundant Array of Independent Disks) = kumpulan beberapa hard disk yang dilihat oleh CPU menjadi satu.
Level RAID
Level 0 = menggunakan data stripping tanpa redudansi
Level 1 = disk mirroring, menduplikasi semua data untuk meningkatkan kinerja
Level 2 = Mendeteksi adanya error dengan menggunakan bit paritas.
Level 3 = hampir sama dengan level 2, namun hanya menggunakan sebuah redundant disk
Level 4 = Mengorganisasi data dengan parity block interleaved, yaitu menyimpan paritas blok dari masing-masing blok lainnya dalam sebuah disk baru.
Level 5 = mengorganisasi data dengan parity block interleaved tersebar. parity ada di sebuak block dalam setiap disk
Level 6 = sama seperti level 5, namun menyimpan data redundan dari parity untuk mengantisipasi kegagalan beberapa disk sekaligus
13. Input/Output
Cara memberi alamat:
1) Memory-mapped I/O -> I/O dan memori berada dalam 1 alamat yang sama
2) I/O Mapped I/O atau Isolated I/O -> alamat I/O terpisah dari memori
I/O Techniques
1. Programmed I/O = seluruh input/output berada dalam program. CPU akan menunggu dan cek setiap program, apakah ada I/O. Kerugian: waktu terbuang untuk mengecek
2. Interrupt Driven = I/O dapat menginterupsi jika dibutuhkan. Mengatasi kerugian programmed I/O. Kerugian: bila ada lebih dari 1 interupsi, tidak tau mana yang harus dikerjakan duluan.
SOLUSI = diberikan prioritas pada setiap interupsi
Interrupt yang berdiri sendiri:
Interrupt yang datang bersamaan: dapat menggunakan daisy chain
Keterangan: INTR = interrupt, INTA = interrupt acknowledged
Kira-kira itu yang harus dipelajari, terutama perhitungannya.
Kalo ada yang salah/kurang, tolong komen dibawah buat menambahkan :)
1 comments:
Maacih banyak annas ~ <3
Post a Comment