Arsitektur Komputer

Semua Ada BeHangat, Arsitektur Komputer - Sebuah prosesor atau yang sering disebut dengan central Procesing Unit (CPU) pada sebuah komputer tidak bisa bekerja sendiri dalam melakukan kerja sebagai pemroses. CPU memerlukan komponen-komponen pendukung seperti memori untuk menyimpan data dan program, serta piranti I/O (Input/Output) yang digunakan untuk memindahkan data antara komputer dan dunia luar.

Selain itu juga komputer memerlukan clock (detak) sebagai penggerak prosesor dalam memproses data.

Mikroprosesor adalah suatu pengolah yang dibentuk oleh sebuah chip tunggal atau sering disebut integrated circuit. Mikroprosesor ini sering ditemukan pada sebuah superkomputer, komputer PC, atau sekarang ini hampir semua pengolah data modern adalah mikroprosesor.

Mikroprosesor yang paling banyak digunakan saat ini adalah: seri Intel Pentium, Freescale/IBM PowerPC, MIPS, ARM, and the Sun SPARC, dan lain-lain.

Blok diagram sebuah sistem komputer dapat ditunjukkan pada Gambar dibawah.

Diagram blok sistem komputer
Diagram blok sistem komputer

Pada gambar diagram blok sebuah sistem komputer diatas, memori berisi instruksi dan bersama-sama prosesor melaksanakan dan menggerakan data. Memori suatu sistem komputer tidak pernah kosong dan selalu terisi apakah berupa instruksi ataupun beruapa data. Instruksi di ambil dan dibaca dari memori menuju prosesor, sedangkan data dibaca dari dan ditulis oleh prosesor ke memori, hal ini di tunjukan pada gambar dibawah ini:

 Aliran data pada sebuah komputer
 Aliran data pada sebuah komputer

Bentuk aliran data arsitektur komputer tersebut diatas dikenal dengan arsitektur Von Neumann, dimana nama tersebut diambil dari penemunya yaitu: Yohanes Von Neumann. Hampir semua komputer modern sekarang ini mengikuti format arsitektur ini.

Pada komputer arsitektur Von Neumann langkah-langkahnya diatur oleh kendali suatu program. Dengan kata lain, komputer mengikuti suatu langkah-langkah program yang memerintahkan operasinya.

Central Processing Unit (CPU)

CPU atau yang sering disebut prosesor merupakan bagian terpenting pada sebuah komputer. Dalam sistem komputer, prosesor menjadi bagian yang menjalankan komputasi dari komputer tersebut.

Prosesor adalah suatu piranti elektronik yang mampu melakukan manipulasi data dengan cara yang disesuaikan oleh suatu urutan instruksi. Instruksi tersebut berfungsi sebagai opcode atau kode mesin. Urutan instruksi ini dapat diubah dan disesuaikan dengan aplikasi, hal ini dikarenakan sifat komputer yang programmable. Urutan instruksi adalah sesuatu yang mendasari sebuah program.

Baca Juga : Sistem Kerja Komputer

Instruksi pada sebuah komputer adalah berupa angka-angka. Angka yang berbeda, ketika dibaca dan yang dieksekusi oleh suatu prosesor, akan menyebabkan sesuatu hal yang berbeda pula. Instruksi pada sebuah mesin menyesuaikan dengan machine code yang sesuai, ini artinya bahwa setiap prosesor mempunyai instruksi masing-masing sesuai industri yang memproduksinya. Suatu instruksi yang berbeda mempunyai arti bahwa mesin yang diprogram juga berbeda.

Memori

Memori digunakan untuk menyimpan perangkat lunak yang berupa data maupun obcode sebuah prosesor. Memori dapat dikategorikan menjadi memori yang dapat menyimpan data secara permanen walaupun listrik yang mengalir pada memori tersebut diputus dan memori ini sering disebut Nonvolatail memory (tidak mudah berubah isinya), dan memori yang bersifat sementara atau data yang disimpan dalam memori tersebut akan hilang jika listrik yang mengalir diputus, dan jenis memori ini sering disebut dengan Volatail memory.

Kedua jenis memori tersebut mempunyai kelebihan serta kelemahan masing-masing, sehingga penggunaannyapun disesuaikan dengan kebutuhan masing-masing.

Memori diimplementasikan dalam bentuk chip yang didalamnya berisi ribuan komponen elektronika. Memori ini dapat digambarkan dalam blok diagram seperti gambar dibawah:


Gambar tersebut diatas adalah memori yang terdiri dari bus alamat yang dikodekan dengan A0 – A9. Bus alamat ini bersifat satu arah yaitu sebagai masukan sja. Selain bus alamat terdapat juga bus data sebanyak 8 bit yang bersifat dua arah sebagai masukan maupun keluaran.

Bus yang dimiliki memori selain bus alamat dan data adalah bus kendali. Bus alamat digunakan untuk memilih data yang disimpan pada lokasi memori, dimana banyaknya lokasi pada tiap blok memori adalah 2 n, jika n = 10 maka jumlah lokasi memori yang mungkin adalah 210 = 1024 bit.

Setiap bit data tersimpan dalam memori dalam bentuk biner 0 atau 1. Jika banyaknya lokasi dikalikan dengan jumlah banyaknya bit dalam tiap lokasi, untuk 10 alamat bit maka akan memperoleh kapasistas memori 1024x8 bit.

link Baca Tentang Memori Lengkap

Input/Output (IO)

Dalam sebuah komputer, prosesor dan memori berhubungan dengan berbagai piranti luar yang dihubungkannya. Karena berbagai piranti tersebut merupakan suatu yang ditambahkan dengan prosesor, maka piranti tersebut sering dikenal sebagai piranti peripheral. Piranti tersebut melakukan komunikasi dengan prosesor yang diatur melalui protocol tertentu. Selanjutnya, berbagai piranti tersebut memerlukan pengaturan yang dalam hal ini dilakukan oleh sistem operasi.

Sesuai dengan arah penyalurannya, dalam komputer dikenal sebagai piranti Input (masukan), piranti output (keluaran), dan piranti input output (masukan keluaran). Diantara berbagai jenis piranti tersebut terdapat piranti perekaman informasi berbentuk disk atau disket. Piranti tersebut sering dikenal dengan pheriperal. Biasanya peripheral dibuat oleh berbagai perusahaan untuk berbagai kegunaan.

Pada piranti tertentu, bagian sistem pengelolaan piranti itu dibuat juga oleh perusahaan pembuat piranti bersangkutan. Tentunya pembuatan bagian sistem operasi pengelolaan piranti itu telah disesuaikan dengan sistem operasi yang pada umumnya ada di dalam sistem komputer.

Bagian sistem operasi untuk pengelolaan piranti peripheral itu secara khusus, diatur oleh pengendali piranti secara umum, diatur oleh piranti lunak pengatur piranti (driver).

Arah komunikasi masukan keluaran bersangkutan dengan alamat. Mereka menunjukan dari alamat mana ke alamat mana, masukkan dan keluaran itu mengarah. Masuk ke suatu alamat dapat berarti keluar dari alamat yang lain, dan demikian pula sebaliknya.

Dalam hal ini prosesor dijadikan sebagai alamat acuan untuk masuk atau keluar. Masukan berarti masuk menuju prosesor atau menuju piranti yang sedang dikelola oleh prosesor. Keluaran artinya keluar dari prosesor atau dari piranti yang sedang dikelola oleh prosesor. Dengan demikian, dapat dinamakan sebagai suatu piranti masukan manakala piranti itu memasukan informasi ke prosesor atau memori kerja. Cara serupa, dapat dinamakan sebagai piranti keluaran manakala piranti itu menerima informasi dari prosesor atau memori kerja.

Selain tahu dimana saja letak peripheral, prosesor juga harus dapat mengendalikan piranti peripheral itu. Pengendalian itu terdiri atas dua bagian. Bagian pertama adalah pengaturan perangkat keras yang berupa penggerak piranti (device controller) serta bagian kedua adalah pengaturan perangkat lunak berupa protocol transfer data (data transfer protocol).

Protocol transfer data dikenal ada lima macam protocol data. Pertama adalah protocol transfer data pengendali, kedua adalah protocol transfer data serta pengendali dengan interupsi, ketiga adalah protocol transfer data dengan akses memori langsung , keempat adalah protocol transfer data dengan penggerak piranti, serta kelima adalah protocol transfer data bebas piranti.

Kerjasama antara penggerak piranti dengan protocol transfer data memungkinkan prosesor mengendalikan piranti peripheral. Biasanya, pengendali piranti telah disiapkan oleh perusahaan pembuat piranti peripheral serta disesuaikan dengan sistem komputer dimana piranti peripheral itu dipasang. Adakalanya, bersama-sama dengan piranti penghubung lainnya, pengendali piranti terpasang pada kartu antar muka (interface card). Dengan memasang kartu antar muka ke sistem komputer, maka telah dapat memasang juga pengendali piranti yang siap diperintah oleh pengendali aplikasi atau oleh pemakai komputer.

Biasanya piranti peripheral terdiri atas bagian mekanik dan bagian elektronika. Kalau bagian mekanik adalah piranti peripheral itu sendiri, maka bagian elektronika yang mengatur kerja piranti mekanik itu, atau biasanya dinamakan penggerak piranti (device controller) atau adapter. Dengan demikian, pada sejumlah piranti yang memiliki penggerak piranti tersebut berbentuk rangkaian elektronika. Bahkan dalam banyak hal, rangkaian elektronika itu disusun dalam suatu papan rangkaian tercetak (printed circuit). Dengan adanya rangkaian ini, maka sistem operasi selalu berurusan dengan penggerak piranti serta tidak berurusan langsung dengan pirantinya.

Salah satu sebab mengapa sistem operasi selalu berhubungan dengan penggerak piranti dan tidak dengan piranti itu sendiri, adalah karena pada umumnya, piranti perangkat keras merupakan piranti yang cukup kasar. Penggunaan piranti memerlukan kegiatan yang cukup rumit sehingga dengan membebankan kerumitan iti pada penggerak piranti, sistem operasi tidak perlu terjun ke dalam kerumitan itu.

Setiap penggerak piranti memiliki register untuk mencatat data serta melalui bus, penggerak piranti berhubungan dengan prosesor. Dengan register tersebut, penggerak piranti memonitor status piranti, mengendalikan pengendali piranti pada motor, melaksanakan pemeriksaan data serta mengetahui format data dari piranti. Selanjutnya, penggerak diperlukan untuk mengubah perintah prosesor ke dalam pulsa listrik yang sepadan untuk diterapkan kepiranti. Sebaliknya, penggerak piranti juga mengubah informasi tentang status piranti ke dalam bentuk yang dapat dipahami oleh prosesor.

Dengan demikian, penggerak piranti menggerakkan piranti secara elektronika. Pada piranti perekam berbentuk disk atau disket, penggerak piranti mengatur pemutaran disk atau disket itu melalui motor listrik serta mengatur pula gerakan head tulis baca (read write head) pada disk atau disket itu. Pada pencetak, penggerak piranti melaksanakan gerakan head cetak sesuai dengan arah yang ditentukan. Dan demikian seterusnya, penggerak piranti menggerakan piranti peripheral yang bersangkutan dengan penggerak piranti itu.

Setelah piranti itu digerakan oleh penggerak piranti, maka kerja piranti itu selanjutnya perlu diatur melalui suatu pengendali atau subrutin. Salah satu cara pengaturan adalah dengan melalui sebuah protocol transfer data pengendali. Protocol ini dikenal juga sebagai programmed data transfer protocol. Sesuai dengan namanya, pada protokol ini, transfer data diatur oleh pengendali. Pada saat data akan ditransfer dari prosesor kepiranti atau dari piranti ke prosesor, pengendali membuat sehingga semua permohonan interupsi diabaikan. Setelah itu, transfer data dilaksanakan.

Dengan demikian, pada protocol tersebut, tidak dapat mengenal interupsi melalui permintaan. Sekali transfer data dilaksanakan, maka pelaksanaan akan berlangsung sampai selesai, kecuali tentunya kalau muncul interupsi dan jenis interupsi yang tak terabaikan. Protokol transfer data pengendali ini sering memanfaatkan pustaka (library) dan spool (simultameous peripheral operation on line). Pada pustaka, dapat dilakukan pemanggilan rutin masukan keluaran tertentu dan bahkan dapat mengatur format masukan keluaran itu. Pada spool, dapat dilakukan pengaturan piranti yang tak dapat dipakai bersama yakni piranti seperti pencetak atau panel kunci ketik.

Protokol transfer data pengendali dengan interupsi. Protokol ini juga dikenal dengan nama programmed interrupt data transfer protocol. Sesuai dengan namanya, protocol ini masih mengenal interupsi melalui permintaan. Dengan demikian, setiap terjadi interupsi, maka interupsi itu dilayani. Pada saat itu, transfer data terputus, untuk kemudian dilanjutkan lagi setelah interupsi selesai. Selama tiada interupsi, maka transfer data dapat terus berlangsung, sampai pada saat transfer data itu selesai.

Dengan menerima interupsi, maka proses yang tadinya sudah terhenti, kini memiliki peluang melanjutkan kembali. cara melanjutkan proses yang sudah terhenti itu adalah melalui interupsi. Protokol transfer data dengan akses memori langsung (direct memory access) merupakan suatu proses yang cukup rumit. Mula-mula penggerak piranti membaca data di dalam blok secara berurutan. Setelah itu, penggerak piranti perlu memeriksa apakah data yang dibaca itu tidak mengandung kekeliruan. Jika tidak terdapat kekeliruan, maka prosesor akan membaca semua data dari atau ke memori kerja melalui penampung (buffer). Karena prosesor harus terlihat dalam pembacaan data, maka selama pembacaan dan penulisan itu berlangsung, prosesor tidak dapat mengerjakan pekerjaan lain. Untuk membebaskan prosesor dari aktifitas ini, maka diciptakan penggerak yang dapat mendukung protocol transfer data akses memori langsung (direct memory access).

Baca Juga 




Pada protokol ini, prosesor diinterupsi pada saat transfer data dimulai. Setelah itu, prosesor tidak lagi ikut mencampuri kegiatan transfer data itu. Kemudian, pada saat transfer data selesai, barulah prosesor diinterupsi sekali lagi. Dengan demikian, di antara saat awal dan saat akhir transfer data itu, prosesor dapat melaksanakan pekerjaan lain.

Karena protocol transfer data melalui akses memori ini membebaskan prosesor untuk melaksanakan pekerjaan lain, maka protocol ini lebih unggul dari kedua protocol lainnya. Protokol transfer data dengan penggerak piranti. Penggerak piranti juga dikenal sebagai devide driver. Penggerak piranti ini berbentuk piranti lunak yang menghubungkan prosesor dengan alat, tentunya melalui penggerak alat. Bahkan register pada penggerak alat dimanfaatkan oleh penggerak alat untuk menyalurkan informasi dari prosesor kealat dan demikian pula sebaliknya.

Dalam keadaan tertentu, satu alat dapat berhubungan dengan beberapa penggerak piranti sejenis. Satu piranti disk atau disket, misalnya dapat berhubungan dengan satu atau lebih penggerak piranti disk atau disket. Pada saat kegiatan, penggerakan piranti berbentuk proses yang mengendalikan kerja piranti peripheral. Di antaranya, proses tersebut menerima permintaan piranti masukan keluaran (ada kalanya berbentuk suatu antrian), memulai kerja masukan keluaran, menata kekeliruan umum pada penyaluran informasi, melaksanakan interupsi, serta mengirim berita selesai kembali ke proses.

Ada yang mengatakan bahwa tugas utama proses pada penggerak piranti mencakup mencegah permintaan dari satu proses, melaksanakan kerja tertentu pada prose situ, serta memberitahukan proses yang meminta itu tentang hasil kerja yang telah terlaksana. Proses yang meminta itu adalah proses umum yang tidak tergantung kepada piranti (tidak khas piranti tertentu). Dengan demikian, penggerak piranti menerima perintah umum serta melaksnakan perintah iti pada piranti peripheral.

Rincian dari proses itu sendiri berbeda dari piranti menuju alat, misal, penggerak disk (disk driver) merupakan bagian satu-satunya pada sistem operasi yang mengetahui berapa register yang dimiliki oleh penggerak disk serta apa gunanya register itu. Pelaksana disk itu adalah satu-satunya yang mengetahui seluk beluk sector, lintas (track), silinder, hulu, gerak tangkai hulu, factor seling (interleave), waktu pengaturan hulu, serta segala sesuatu yang dapat membuat disk itu bekerja secara benar.

Penggerak piranti bekerja sama secara erat dengan penggerak piranti. Karena itu, ada orang yang menamakan kedua-duanya sebagai penggerak piranti saja (device controller) atau sebagai penggerak piranti (device driver) saja. Di sini, mereka tetap kita pisahkan yakni sebagai penggerak piranti dan sebagai penggerak piranti, sedangkan secara bersama-sama, mereka kita namakan sebagai pengendali piranti.



Demikianlah informasi yang dapat BeHangat sampaikan untuk Arsitektur Komputer, Semoga berguna dan apakah menurut anda artikel ini bermanfaat ?? Silahkan Share Menggunakan Akun Sosial Media Kesayangan Anda Terimakasih.

Hay Semuanya, Mau Tulisan kalian di Munculkan di Web ini, Jika Mau silahkan kunjungi atau Klik Link ini Guest Post Tentunya dengan Persyaratan yang Terpenuhi. Trimakasih ~ Admin

Reaksi:

You Might Also Like:

Use parse tool to easy get the text style on disqus comments:
Show Parser Hide Parser