ORGANISASI KOMPUTER DASAR
Organisasi Komputer mempelajari bagian yang terkait dengan unit unit
operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer.
contoh: sinyal kontrol, interface, teknologi memori
Struktur komputer adalah cara komponen – komponen komputer saling terkait dan berhubungan
Fungsi komputer adalah operasi masing masing komponen sebagai bagian dari struktur
Cara kerja sebuah komputer dapat dideskripsikan secara sederhana dengan diagram
blok sebagai berikut :
Secara umum masing-masing bagian dapat kita rinci sebagai berikut :
1. Input Device
Input device adalah peralatan yang kita gunakan untuk memasukkan data atau perintah ke dalam komputer. Contoh :
• keyboard
• mouse
• scanner
2. Output Device
Output device adalah peralatan yang kita gunakan untuk melihat hasil
pengolahan data atau perintah yang dilakukan oleh komputer. Contoh :
• monitor
3. I/O Ports
I/O adalah Input/Output. Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun
mengirim data keluar sistem. Peralatan-peralatan input dan output
seperti yang tercantum di atas terhubung melalui port ini.
4. Central Processing Unit
Central Processing Unit (CPU) merupakan otak sistem komputer. CPU
memilikidua bagian fungsi operasional yaitu Arithmetical Logical Unit
(ALU) sebagai pusat pengolah data serta bagian Control Unit (CU)
digunakan untuk mengontrol kerja komputer. Biasa disebut dengan nama
processor saja.
5. Memory
Bagian ini terdiri dari internal memory yaitu berupa RAM (Random Access
Memory) dan ROM (Read Only Memory) serta eksternal memory yaitu berbagai
macam disk seperti hard disk, floppy disk dan optical disc.
6. Data Bus
Data bus adalah jalur-jalur perpindahan data antarmodul dalam sistem
komputer. Biasanya terdiri dari 8, 16 , 32 atau 64 jalur data yang
paralel. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya
dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang
dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja
sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, misalnya CPU dapat
membaca dari memory atau port dan dapat juga mengirim ke memory atau
port.
7. Address Bus
Address Bus digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan
pada proses transfer data. Pada jalur ini CPU akan mengirimkan alamat
memory yang akan ditulis atau dibaca. Address Bus biasanya terdiri atas
16, 20, 24 atau 32 jalur paralel. Lebar Address Bus menentukan
kapasitas memory maksimum sistem. Sebagai contoh bila CPU mempunyai
Address Bus 20 bit maka CPU dapat mengalamatkan 220 atau 1048576 alamat
(1 MB).
8. Control Bus
Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data
Bus dan Address Bus. Control Bus terdiri dari 4 sampai 10 jalur
paralel. CPU akan mengirimkan sinyal pada control bus ini bila akan
meng-enable sebuah alamat yang ditunjuk, baik itu memory atau I/O port.
A. Struktur Utama Komputer
Struktur CPU
Fungsi dari Komputer
Pemindahan data
– Contoh: keyboard ke screen
Komponen Utama CPU
Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk fungsi fungsi pengolahan data komputer
Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan
mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen
dalam menjalankan fungsi fungsi operasinya
Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data
CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan
komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register register
dan juga dengan bus bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem
lainnya
Fungsi CPU
Fungsi CPU adalah penjalankan program program yang disimpan dalam
memori utama dengan cara mengambil instruksi instruksi, menguji
instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah
Proses Eksekusi Program adalah dengan mengambil pengolahan instruksi
yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi
(fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute)
Siklus Fetch-Eksekusi
CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori
Terdapat register 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)
Aksi-Aksi CPU
CPU Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya
CPU – I/0, perpindahan data dari CPU ke modul I/0 dan sebaliknya
Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data
Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi
Siklus Instruksi
Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau
menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya
melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya
Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil 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), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul 1/0
Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi
Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori
Fungsi Interrupt
Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentian atau pengalihan
pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi. Hampir semua
modul (memori dan I/0) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja
CPU
Tujuan interupsi secara umum untuk menejemen pengeksekusian routine
instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul modul I/0
maupun memori
Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan,
tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi masing
masing modul berbeda sehingga dengan adanya fungsi interupsi ini
dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul
Sinyal Interupsi
Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang
terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow,
pembagian nol, oparasi ilegal
Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor.
Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu
secara reguler
//0, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/0 sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi
Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori
Mekanisme Interupsi
Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima
tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke
prosesor
Prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandel routine interupsi
Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali
Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan tindakan,
yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak
Iterupsi Ditangguhkan
Prosesor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan
konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya
yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan
Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler
Iterupsi Ganda
Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi
ditangani prosesor. Kemudian setelah prosesor selesai menangani suatu
interupsi maka interupsi lain baru di tangani. Pendekatan ini disebut
pengolahan interupsi berurutan / sekuensial
Prioritas bagi interupsi dan interrupt handler mengizinkan interupsi
berprioritas lebih tinggi ditangani terlebih dahulu. Pedekatan ini
disebut pengolahan interupsi bersarang
Interupsi Bersarang
Sistem memiliki tiga perangkat 1/0: printer, disk, dan saluran komunikasi
Pada awal sistem melakukan pencetakan dengan printer, saat itu terdapat
pengiriman data pada saluran komunikasi sehingga modul komunikasi
meminta interupsi
Proses selanjutnya adalah pengalihan eksekusi interupsi mudul komunikasi, sedangkan interupsi printer ditangguhkan
Saat pengeksekusian modul komunikasi terjadi interupsi disk, namun
karena prioritasnya lebih rendah maka interupsi disk ditangguhkan
Setelah interupsi modul komunikasi selesai akan dilanjutkan interupsi yang memiliki prioritas lebih tinggi, yaitu disk
Bila interupsi disk selesai dilanjutkan eksekusi interupsi printer
Selanjutnya dilanjutkan eksekusi program utama
B. KOMPONEN SISTEM
Sebuah komputer moderen/digital dengan program yang tersimpan di
dalamnya merupakan sebuah system yang memanipulasi dan memproses
informasi menurut kumpulan instruksi yang diberikan. Sistem tersebut
dirancang dari modul-modul hardware seperti :
1. Register
2. Elemen aritmatika dan logika
3. Unit pengendali
4. Unit memori
5. Unit masukan/keluaran (I/O)
Komputer dapat dibagi menjadi 3 bagian utama, yaitu :
1. Unit pengolahan pusat (CPU)
2. Unit masukan/keluaran (I/O)
3. Unit memori
Organisasi dasar dari sebuah komputer dapat ditunjukan pada
blok diagaram pada gambar di bawah ini :
Keterangan :
CPU mengendalikan urutan dari semua pertukaran informasi dalam
komputer dan dengan dunia luar melalui unit I/O. Sedangkan unit memori
terdiri dari sejumlah besar lokasi
yang menyimpan program dan data yang sedang aktif digunakan CPU. Ketiga unit tersebut dihubungkan dengan berbagai macam bus.
• Bus adalah sekelompok kawat atau sebuah jalur fisik yang berfungsi
menghubungkan register-register dengan unit-unit fungsional yang
berhubungan dengan tiap-tiap modul.
Informasi saling dipertukarkan di antara modul dengan melalui bus.
C. OPERASI MIKRO
Adalah operasi tingkat rendah yang dapat dilakukan oleh komputer
atau CPU sehingga fungsi-fungsi operasi akan dihasilkan untuk
memindahkan data antar register.
Salah satu cara dalam melakukan operasi mikro tersebut dengan
menggunakan bahasa transfer register / Register Transfer Language (RTL).
RTL adalah sebuah bahasa yang digunakan untuk menjabarkan atau melaksanakan operasi
mikro.Untuk
mengungkapkan bahasa RTL ini dapat digunakan notasi RTL yang merupakan
aturan penulisan pemberian instruksi RTL. Contoh notasi tersebut antara
lain :
• Notasi RTL untuk mentransfer isi register A ke B
Men-set 0 ke register Q hanya jika nilai register V lebih besar dari nilai register W.
Note :
Pernyataan kondisi logikal hanya didefinisikan untuk IF
– THEN dan tidak untuk ELSE.
D. SIC (SIMPLIFIED INSTRUCTIONAL COMPUTER)
Komputer yang didasarkan pada SIC ini merupakan komputer yang
termasuk dalam perancangan arsitektur yang sangat sederhana dan komputer
ini dipersembahkan oleh BECK (1985).
Struktur Mesin SIC terdiri dari :
1. CPU
2. Unit memori
3. Minimal satu unit prinati I/O
Untuk CPU yang digunakan terdiri dari 13 register khusus, seperti yang ada pada table di bawah ini.
Format instruksi pada mesin SIC :
Keterangan :
OP = OPCODE 8 bit yang menerangkan operasi-mikro yang akan dijalankan
IX = flag indeks yang menunujukkan mode pengalamatan yang harus digunakan
AD = alamat untuk memori operand 15 bit
• Pengalamatan langsung (direct addressing) yaitu operand disimpan di dalam M[AD]
• Pengalamatan berindeks (index addressing) yaitu operand disimpan di dalam M[AD = (X)] dengan bit IX bernilai 1
Penggunaan register-register pada SIC
1. Register A = register yang digunakan untuk proses perhitungan
2. Register X = register yang digunakan untuk mode pengalamatan berindex
3. Register PC = register yang menyimpan alamat instruksi berikutnya
4. Register L = register yang menyimpan alamat asal sebelum melakukan subroutines
5. Register IR = register yang menyimpan instruksi yang sedang dikerjakan
6. Register MBR = register yang digunakan untuk proses masukan atau keluaran data dari memori
7. Register MAR = register yang menyimpan alamat memori untuk proses pembacaan atau penulisan
8. SW = register yang berisi informasi status relatif terhadap instruksi sebelumnya
9. C = register yang membangkitkan signal waktu t0, t1, t2, t3
10. INT = register yang menentukan apakah signal interrupt telah diterima
11. F = register yang digunakan dalam proses”siklus fetch’
12. E = register khusus yang digunakan dalam proses “siklus eksekusi’
13. S = register yang akan mengaktifkan register C
Kumpulan Instruksi SIC
Ada 21 instruksi SIC yang digunakan, dimana pada instruksi ini m
menunjukkan address memori dari operand dan (m) menunjukkan nilai yang
disimpan pada address memori tersebut. Opcode instruksinya ditulis dalam
notasi heksadesimal.
• JSUB dan RSUB merupakan dua instruksi yang berhubungan dengan
subrutin. JSUB menyimpan PC saat ini ke L dan kemudian melompat ke
subrutin dengan menyimpan operand ke PC. RSUB kembali dari subrutin
dengan melompat ke lokasi yang dinyatakan oleh L.
• Instruksi TD digunakan untuk menguji piranti I/O sebelum berusaha untuk membaca dari atau menulis ke piranti
tersebut.Hasil
pengujian tersebut disimpan di dalam kode kondisi (condition code),
field CC, pada SW. Panjang field ini 2 bit dan digunakan untuk mewakili
salah satu dari tiga nilai
Jika instruksi TD dijalankan, nilai field CC aka di-set menurut kode berikut :
menunjukkan bahwa piranti tidak beroperasi
• Instruksi COMP digunakan juga untuk men-set field CC. Nilai yang
disimpan field CC setelah sebuah instruksi COMP setelah sebuah instruksi
COMP menggambarkan hubungan antara A dan operand instruksi
• Instruksi IRT digunakan oleh interrupt handler agar menyebabkan
lompatan kembali ke tempat dimana CPU berada sebelum intrupsi terjadi.
Jika interupsi terjadi, CPU akan menyimpan PC saat ini ke dalam memori
pada address 0. Untuk kembali dari sebuah interupsi , isi dari alamat
memori ini harus di-load kembali ke dalam PC.
• Instruksi-instruksi lainnya adalah operasi aritmatika dan logika,
transfer dari pengendalian(jump), loading register, storing register
atau membaca dan menulis ke piranti I/O.
