Title: William Stallings Computer Organization and Architecture
1William Stallings Computer Organization and
Architecture
- Pertemuan 2Evolusi Komputer dan Ujuk
kerja/Performance
2Evolusi Komputer
- Ditandai oleh pertambahan kecepatan prosessor,
pengurangan ukuran, penambahan kapasitas memory
dan penambahan kecepatan I/O. - Perkembangan karena pengecilan ukuran prossesor
yang dinamakan microprocessor. - Masalah yang timbul adalah ketidak seimbangan
kemajuan antara element komputer, contoh
kecepatan memory tidak secepat processornya.
3Sejarah Singkat Komputer
- Generasi pertama Tabung (vacum tube)?
4ENIAC - background
- Electronic Numerical Integrator And Computer
- Pengawasan oleh Eckert and Mauchly
- University of Pennsylvania
- Menghitung Lintasan senjata Trajectory tables
for weapons - Mulai tahun 1943
- Selesai tahun 1946
- Terlambat untuk dipakai perang
- Digunakan sampai 1955
5ENIAC
6ENIAC - details
- Decimal (not binary)?
- 20 accumulators of 10 digits
- Programmed secara manual dengan switches
- 18,000 tabung (vacuum tubes)?
- 30 tons berat
- 15,000 square feet
- 140 kW kosumsi listrik
- 5,000 pejumlahan per detik
7Von Neumann/Turing
- Konsep Stored Program
- Main memory menyimpan programs dan data
- ALU beroperasi pada data biner
- Control unit menterjemahkan instruksi dari memory
dan kemudian meng-eksekusinya. - Input and output peralatan dioperasikan oleh
control unit - Princeton Institute for Advanced Studies (IAS)?
- Selesai pada tahun 1952
8Struktur Mesin dari von Nuemann
Arithmetic and Logic Unit
Input Output Equipment
Main Memory
Program Control Unit
9(No Transcript)
10IAS - details
- Memory 1000 x 40 bit words
- Binary number
- 2 x 20 bit instructions
- Set of registers (storage in CPU)?
- Memory Buffer Register
- Memory Address Register
- Instruction Register
- Instruction Buffer Register
- Program Counter
- Accumulator
- Multiplier Quotient
11Structure of IAS - detail
Central Processing Unit
Arithmetic and Logic Unit
MQ
Accumulator
Arithmetic Logic Circuits
MBR
Input Output Equipment
Instructions Data
Main Memory
PC
IBR
MAR
IR
Control Circuits
Address
Program Control Unit
12Commercial Computers
- 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation
- UNIVAC I (Universal Automatic Computer)?
- Digunakan oleh Biro Perhitungan Sensus 1950
Amerika. - Became part of Sperry-Rand Corporation
- Late 1950s - UNIVAC II
- Faster
- More memory
13UNIVAC IUniversal Automatic Computer
- UNIVAC I menggunakan 5.200 vacuum tubes
- Berat 29,000 pounds (13 tons)?
- Kosumsi listrik 125 kW
- Performansi kira-kira 1.905 operations per detik
- Jalan dalam clock 2.25 MHz.
- Tempat tersediri (i.e. the processor dan memory
unit) was 4.3 m x 2.4 m x 2.6 m high. - Sistem yang lengkap membutuhkan ruang lebih dari
35.5 m² .
14IBM
- Punched-card processing equipment
- 1953 - the 701
- IBMs stored program komputer pertama
- Perhitungan Scientific
- 1955 - the 702
- Aplikasi Business
- Lead to 700/7000 series
15IBM 701
- Mesin computer IBM pertama large-scale electronic
computer yg dibuat masal secara kuantitas. - IBM's first commercially available scientific
computer - The first IBM machine in which programs were
stored in an internal, addressable, electronic
memory
16IBM 705 (1954)
- The IBM 705 Electronic Data Processing Machine
diperkenalkan pada October 1954. The 705
merupakan kelanjutan dari IBM 702. - The 705 menggunakan magnetic core memory yg dapat
menyimpan 20,000 characters, dua kali lipat
dibanding IBM 702. - The 705 model III (September 1957) adalah mesin
IBM terakhir yang menggunakan large-scale vacuum
tube .
17Generasi Kedua Komputer
- Generasi ini ditandai perubahan dibidang
electronic. - Transistor menggantikan lampu tabung (vacum
tube). - Transistor adalah komponen solid state.
18Transistors
- Mengantikan tabung radio(vacuum tubes)?
- Lebih kecil
- Lebih Murah
- Sedikit mengeluarkan panas.
- Kompenen Solid State
- Terbuat dari Silicon (Sand)?
- Ditemukan tahun 1947 laboratorium Bell Oleh
William Shockley et al.
19(No Transcript)
20Transistor Based Computers
- Mesin Generation Kedua
- NCR RCA memproduksi mesin transistor kecil.
- IBM 7000
- DEC - 1957
- Produced PDP-1
21PDP-1
22Generasi Ketiga Komputer-IC
- Satu komponen transistor disebut komponen
diskrit. - 1958 Penemuan revolusi elektronik yang memulai
era mikro-electronic dari IC Integrated Circuit. - IC berisi banyak transistor dalan satu tempat yg
kecil.
23Generasi Ketiga Komputer-IC
- 1959 - Jack Kilby of Texas Instruments mematenkan
integrated circuit pertama pada Feb. 1959 Kilby
menggunakan germanium IC pertaman bulan Oct.
1958 - Produk komersial pertama menggunakan IC adalah
alat bantu pendengaran Dec. 1963 - General Instrument made LSI chip (100
components) for Hammond organs 1968
24Microelectronics
- Secara bahasa berarti - elektronik kecil
- Sebuah komputer dibuat dari sejumlah gate
elektronik,sel memori yang saling terhubung. - Ini semua bisa dibuat dalam sebuah semiconductor.
- e.g. silicon wafer
25Generasi Keempat KomputerMicroprosessor
- 1971 - Gilbert Hyatt at Micro Computer Co.
mepatentkan microprocessor Ted Hoff di Intel pd
bulan February memperkenalkan 4-bit 4004, a VSLI
of 2300 components, digunakan untuk perusahaan
jepang Busicom untuk membuat satu chip sebuah
calculator - 1972 - Intel membuat 8-bit microprocessors 8008
and 8080
26Generasi Komputer
- 1. Vacuum tube - 1946-1957
- 2. Transistor - 1958-1964
- 3. Small scale integration (SSI)- 1965
- Up to 100 devices dalam sebuah chip
- Medium scale integration (MSI)- 1971
- 100-3,000 devices dalam sebuah chip
- 4. Large scale integration (LSI)- 1971-1977
- 3,000 - 100,000 devices dalam sebuah chip
- 5. Very large scale integration (VLSI)
1978-sekarang - 100,000 - 100,000,000 devices dalam sebuah chip
- Ultra large scale integration (ULSI)?
- Lebih 100,000,000 devices dalam sebuah chip
27Moores Law
- Penambahan kerapatan komponen di satu chip
- Gordon Moore salah satu pendiri Intel
- Jumlah transistors di satu chip akan 2x lipat
tiap tahun. - Sejak 1970s perkembangan sedikit melambat
- Jumlah dari transistors 2x lipat tiap18 months
28Moores Law
- Kerapatan yang tinggi bisa berarti hubungan
listrik yang lebih pendek yang berarti akan
meninggikan perfomansi. - Ukuran yang kecil menambah flesibilitas.
- Mengurangi power(sumbar daya) dan persyaratan
pendinginan. - Lebih sedikit sambungan akan menambah kehandalan.
29Perkembangan CPU (Jumlah Transistor)?
30IBM 360 series-1964
- Menggantikan ( tidak compatible dengan) serie
7000 - Komputer pertama yang dirancang sistem komputer
family (akrsitektur sama dgn penerusnya).
31IBM 360 series-1964
- Sistem komputer family (akrsitektur sama dgn
penerusnya). - Instruksi set sama atau identik
- Sistem Operasi yg sama atau identik
- Penambahan kecepatan
- Penambahan jumlah port I/O (contoh terminal
lebih banyak)? - Ukuran memori bertambah
- Mengurangi Biaya
- Multiplexed switch structure
32DEC PDP-8
- 1964
- First minicomputer (after miniskirt!)?
- Did not need air conditioned room
- Small enough to sit on a lab bench
- 16,000
- 100k for IBM 360
- Embedded applications OEM
- BUS STRUCTURE
33PDP-8
34DEC - PDP-8 Bus Structure
I/O Module
Main Memory
I/O Module
Console Controller
CPU
OMNIBUS
35Memory
Memori Magnetic Core Atau disebut juga memori
ferrite-core, adalah bentuk awal dari memori
komputer. Menggunakan keramik magnet kecil
berbentuk ring, core ini menyimpan informasi
melalui polaritas medan magnit yg terkandungya.
Disebut memori core atau core saja
36Semiconductor Memory
- Technolgi yang sama untuk processor dapat
digunakan untuk Memory. - 1970 Fairchild
- Non-destructive read-pembacaaan data tidak akan
menhapus data - Jauh lebih cepat dari core
- Kapasitas akan mendekati dua kali lebih besar
setiap tahunnya.
37Intel
- 1971 - 4004
- Microprocessor pertama
- Semua kompone CPU terdapat pada satu kepingan
(chip)? - 4 bit
- Followed in 1972 by 8008
- 8 bit
- Keduanya disrancang untuk aplikasi tertentu.
- 1974 - 8080
- Microprosessor general purpose pertama dari
Intel.
38Speeding it up
- Pipelining
- On board cache
- On board L1 L2 cache
- Prediksi Percabangan
- Data flow analysis
- Speculative execution
39Ketidakseusaian Unjuk Kerja Performance Mismatch
- Kecepatan Processor bertambah
- Kapasitas Memory bertambah
- Kecepatan Memory speed tertinggal jauh dibelakang
kecepatan processor.
40DRAM and Processor Characteristics
41Trends dalam penggunaan DRAM
42Solusi Solutions
- Tambahkan jumlah bit yang dapat diretrieve
sekaligus. I - Dengan cara membuat DRAM lebih lebar dibanding
lebih dalam. - Ubah interface DRAM
- Menggunakan Cache
- Kurangi frekuensi akses ke memory
- Dengan membuat cache yg lebih kompleks dan cache
dalam chip - Tambahkan badwidth interconnection
- High speed buses
- Hierarchy of buses
43Review
- ENIAC
- EDVAC
- IAS
- UNIVAC
- IBM
- TRANSISTOR
- MICROPROSESOR
- 2ACD857A