Organisasi komputer dan Arsitektur komputer

Organisasi komputer

adalah bagian yang terkait erat dengan unit – unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal – sinyal kontrol.

Arsitektur komputer lebih cenderung pada kajian atribut – atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

Dan juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.

Arsitektur komputer

adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari masing–masing bagian akan lebih difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara pengaksesan data dan alamat dari dan ke memori cache, RAM, ROM, cakram keras, dll). Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah Arsitektur von Neumann, CISC, RISC, blue gene, dll.


SUMBER

Perkembangan Sejarah Komputer

Komputer Generasi Pertama (1946 – 1959)

Komputer generasi pertama lazimnya digunakan khususnya untuk tujuan saintifik. Oleh kerana ukurannya yang amat besar, ketidaktepatan pemprosesan data dan harganya yang tinggi, ramai yang menganggap bahawa komputer akan kekal sebagai suatu alat yang digunakan untuk tujuan yang saintifik saja, bukan untuk kegunaan umum.

Komputer generasi pertama mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

• Program hanya dapat dibuat dengan bahasa mesin : Assembler.
• Komponen yang dipergunakannya adalah tabung hampa udara (Vacum tube) untuk sirkuitnya.
• Ukuran fisik komputer besar, memerlukan ruangan yang luas.
• Cepat panas.
• Proses kurang cepat.
• Kapasitas penyimpanan kecil.
• Memerlukan dya listrik yang besar.
• Orientasi pada aplikasi bisnis.

Yang termasuk komputer generasi pertama antara lain :

• UNIVAC II (pabrik pembuatnya Sperry Rand – Univac)
• Datamatic 1000 (pabrik pembuatnya Honeywell)
• Mark II, Mark III, IBM 702, IBM 704, IBM 709 (pabrik pembuatnya International Business Machine)
• CRC, NCR 102A, NCR 102D (pabrik pembuatnya National Cash Register)
• BIZMAC I, BIZMAC II (pabrik pembuatnya RCA)

Komputer Generasi Kedua (1959 – 1964)

Generasi kedua komputer menggunakan komponen-komponen transistor untuk pusat prosesing unit dan inti magnetik untuk memori. Daya ketahanan transistor didapati lebih baik kerana ia tidak mudah terbakar jika dibandingkan dengan tiub vakum. Channel data muncul di generasi ini, sejalan dengan fitur khusus untuk meningkatkan kecepatan CPU. Cara baru menyimpan ingatan juga diperkenalkan yaitu teras magnetik. Teras magnetik menggunakan besi-besi halus yang dililit oleh litaran elektrik. Keupayaan pemprosesan dan ingatan utama komputer juga bertambah. 

Komputer generasi kedua mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

• Sirkutinya berupa transistor.
• Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (high level language), seperti FORTRAN, COBOL, ALGOL.
• Kapasitas memori utama sudah cukup besar.
• Ukuran fisik komputer lebih kecil dibandingkan komputer generasi pertama.
• Proses operasi sudah cepat.
• Membutuhkan lebih sedikit daya listrik.
• Berorientasi pada bisnis dan teknik.

Komputer generasi kedua diantaranya adalah :

• UNIVAC III, UNIVAC SS80, UNIVAC SS90, UNIVAC 1107 9pabrik pembuatnya Sperry Rand-UNIVAC)
• Burrouhgs 200 (pabrik pembuatnya Burroughs)
• IBM 7070, IBM 7080, IBM 1400, IBM 1600
•  NCR 300 (pabrik pembuatnya National Cash Register)
• Honeywell 400, Honeywell 800
• CDC 1604, CDC 160A (pabrik pembuatnya Control Data Corporation)
• GE 635, GE 645, GE 200 (pabrik pembuatnya General Electric)

Komputer Generasi Ketiga (1964 – 1970)

Generasi ketiga perangkat keras komputer dikarakteristikan dengan lebih banyaknya sirkuit monolitik dan miniaturisasi (banyaknya komponen elektronik pada chip) untuk pusat prosesing unit. Intergrated Circuit (lebih dikenali sebagai IC) merupakan satu rangkaian litar elektronik lengkap dalam satu cip silikon yang kecil. Ia mula digunakan pada tahun 1965. Satu IC mampu menggantikan satu papan litar yang penuh dipasang dengan transistor-transistor, di mana IC tersebut lebih kecil bentuknya daripada transistor tersebut. Banyak fitur CPU untuk meningkatkan pekerjaan ditambahkan dalam generasi ini. Mesin generasi ke tiga membuatnya lebih mudah untuk meningkatkan aplikasi on-line yang membutuhkan kemampuan telekomunikasi.

Komputer generasi ketiga mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

• Komponen yang digunakan adalah IC (Integrated Circuits).
• Peningkatan dari softwarenya.
• Pemrosesan lebh cepat.
•  Kapasitas memori lebih besar.
• Penggunaan listrik lebih hemat.
• Bentuk fisik lebih kecil.
• Harga semakin murah.

Komputer generasi ketiga diantaranya adalah :

• UNIVAC 1109, UNIVAC 9000
• Burroughs 5700, Burroughs 6700, Burroughs 7700
• GE 600, GE 235
• CDC 3000, CDC 6000, CDC 7000
• PDP-8, PDP-11 (pabrik pembuatnya Digital Equipment Corporation)

Komputer Generasi keempat (1970 – 1990)

Generasi komputer ke empat dikarakteristikan dengan memori semikonduktor yang cepat, ukuran kecil, dan kebutuhan tenaga yang lebih kecil. Karena setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas: mengecilkan ukuran sirkuit dan komponenkomponen elektrik. Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip. Pada tahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal. Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukurang setengah keping uang logam mendorong turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer.

Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971 membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh komponen dari sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan suatu tugas tertentu yang spesifik. Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat diproduksi dan kemudian diprogram untuk memenuhi seluruh kebutuhan yang diinginkan. Tidak lama kemudian, setiap perangkat rumah tangga seperti microwave oven, televisi, dn mobil dengan electronic fuel injection dilengkapi dengan mikroprosesor. Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk menggunakan komputer biasa. Komputer tidak lagi menjadi dominasi perusahaan-perusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk komputer mereka ke masyarakat umum. Komputer-komputer ini, yang disebut minikomputer, dijual dengan paket piranti lunak yang mudah digunakan oleh kalangan awam. Piranti lunak yang paling populer pada saat itu adalah program word processing dan spreadsheet.

Komputer generasi keempat mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

• Menggunakan Large Scale Integration (LSI).
• Dikembangkan komputer mikro yang menggunakan micro processor dan semiconductor yang berbentuk chip untuk memori komputer.

Komputer generasi keempat diantaranya adalah :

• IBM 370
• Apple II
• IBM PC/XT, IBM PC/AT, IBM PS/2, IBM PC/386, IBM PC/486
• IBM Pentium II

Komputer Generasi kelima (sejak 1990 an)

Generasi kelima dalam siri evolusi komputer mungkin belum terwujud dan ia merupakan komputer impian masa depan. Bentuk komputer generasi kelima adalah lebih kompleks yang nantinya diharapkan mempunyai lebih banyak unit pemproses yang berfungsi serentak untuk menyelesaikan lebih daripada satu tugas dalam satu masa.

Komputer generasi ini juga mempunyai ingatan yang amat besar supaya membolehkannya menyelesaikan lebih banyak masalah yang kompleks. Unit pemprosesan pusat juga mungkin boleh berfungsi kepada paras seperti otak manusia. Komputer impian ini dijangka mempunyai kepandaian tersendiri, mengesan keadaan sekeliling melalui pengelihatan dan bijak mengambil sesuatu keputusan bebas daripada kawalan manusia. Sifat luar biasa ini disebut sebagai “artificial intelligence”.

Komputer generasi kelima sedang dalam pengembangan. Komponen yang digunakan adalah VLSI (Very Large Scale Integration). Komputer pada generasi ini akan dikembangkan komputer yang dapat menterjemahkan bahasa manusia, bercakap-cakap dengan manusia, dapat melakukan diagnosa penyakit yang lebih akurat, dsb.

Komputer generasi kelima mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

• Komputer tersebut masih menggunakan microprosessordan dapat berinteraksi denagn manusia
• Komputer sudah masuk ke pentium.

SUMBER

Prinsip-Prinsip dan Elemen Cache Memory

Prinsip-Prinsip Chache Memori

Cache memori ditujukan untuk memberikan kecepatan memori yang mendekati kecepatan memori tercepat yang bisa diperoleh, sekaligus memberikan ukuran memori yang besar dengan harga yang lebih murah dari jenis-jenis memori semikonduktor. Konsepnya adalah sebagai berikut :

Terdapat memori utama yang relatif lebih besar dan lebih lambat dan cache memory yang berukuran lebih kecil dan lebih cepat. Cache berisi salinan sebagian memori utama. Pada saat CPU membaca sebuah word memory, maka dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui apakah word itu terdapat pada cache. Bila sudah ada, maka word akan dikirimkan ke CPU. Sedangkan bila tidak ada, blok memori utama yang terdiri dari sejumlah word yang tetap akan dibaca ke dalam cache dan kemudian akan dikirimkan ke CPU.

Elemen rancangan cache

Walaupun terdapat banyak implementasi cache, hanya terdapat sedikit elemen-elemen dasar rancangan yang dapat mengklasifikasikan dan membedakan arsitektur cache. Adapun elemen yang akan dibahas pada subbab ini adalah elemen pertama yaitu ukuran cache. Semakin besar cache maka semakin besar jumlah gate yang terdapat pada pengalamatan cache. Akibatnya adalah cache yang berukuran besar cenderung untuk lebih lambat dibanding dengan cache berukuran kecil (walaupun dibuat dengan teknologi rangkaian terintegrasi yang sam adan pitaruh pada tempat pada keping dan board yang sama. Kinerja cache juga sangat sensitif terhadap sifat beban kerja, maka tidaklah mungkin untuk mencapai ukuran cache yang ‘optimum’.

Elemen-elemen penting dari rancangan memory cache adalah sebagai berikut:

• Ukuran cache, disesuaikan dengan kebutuhan untuk membantu kerja memori. Semakin besar ukuran cache semakin lambat karena semakin banyak jumlah gerbang dalam pengalamatan cache.
• Fungsi Pemetaan (Mapping), terdiri dari Pemetaan Langsung, Asosiatif, Asosiatif Set.Pemetaan langsung merupakan teknik yang paling sederhana, yaitu memetakkan masing-masing blok memori utama hanya ke sebuah saluran cache saja. Pemetaan asosiatif dapat mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache. Hal ini menurut artikel dari Yulisdin Mukhlis, ST., MT
• Algoritma Penggantian, terdiri dari Least Recently Used (LRU) / algoritma penggantian cache, First in First Out (FIFO),Least Frequently Used (LFU), Acak. Algoritma penggantian digunakan untuk menentukan blok mana yang harus dikeluarkan dari cache untuk menyiapkan tempat bagi blok baru. Ada 2 metode algoritma penggantian yaitu Write-through dan Write-back.Write-through adalah Cache dan memori utama diupdate secara bersamaan waktunya. Sedangkan Write-back melakukan update data di memori utama hanya pada saat word memori telah dimodifikasi dari cache.
• Ukuran blok, blok-blok yang berukuran Iebih besar mengurangi jumlah blok yang menempati cache. Setiap pengambilan blok menindih isi cache yang lama, maka sejumlah kecil blok akan menyebabkan data menjadi tertindih setelah blok itu diambil. Dengan meningkatnya ukuran blok, maka jarak setiap word tambahan menjadi lebih jauh dari word yang diminta,sehingga menjadi lebih kecil kemungkinannya untuk di perlukan dalam waktu dekat.(Dikutip dari artikel milik Yulisdin "Mukhlis, ST., MT")
• Line size, Jumlah cache, Satu atau dua dua tingkat, kesatuan atau terpisah

SUMBER

SUMBER