Organisasi Komputer

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

Dari asal katanya “to compute” komputer berarti alat penghitung. Ternyata sekarang
komputer tak hanya berguna sebagai alat hitung saja tetapi sudah meluas fungsinya. 

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

1.      Struktur CPU

2.      Fungsi dari Komputer

3.      Pemindahan data

·      Contoh: keyboard ke screen

4.      Penyimpanan data

·      Contoh: Internet download ke disk

5.      Pemrosesan data dari penyimpan data ke I/O

·      Contoh: printing a bank statement

6.      Komponen Utama CPU

·      Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk fungsi fungsi pengolahan data computer

·      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 

7.      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)

8.      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)

9.      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

10.  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

11.  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

12.  Sinyal Interupsi

·      Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi illegal

·      Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara regular

·       //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

13.  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

14.  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

15.  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

16.  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 yaitu,

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.