Course Plan

1
2009/2010 Course Plan Pengantar
Organisasi Komputer Syahrul Teknik
Komputer UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA 2009
2
SASARAN KULIAH Mengenal dan memahami struktur dan
fungsi komputer melalui pengertian hakikat dan
karakteristik sistem-sistem komputer modern
MATERI KULIAH Pengenalan sistem komputer modern,
Evolusi komputer dan performa, representasi data
(representasi binari tidak bertanda, representasi
interger bertanda, tipe karakter data,
representasi floating-point dan tipe data
lainnya), struktur ideal dari sistem komputer
(memori, unit aritmetik/logik, input/output dan
mass storage, unit kontrol), Struktur dan
organisasi dari sebuah sistem komputer keluarga
INTEL MCS-51 (pengenalan MCS-51, mode
pengalamatan, perintah dasar MCS-51, instruksi
Compare dan Branch, perintah Logik dan Shift,
input/output MCS-51, lompatan bersyarat MCS-51,
dsb). DAFTAR PUSTAKA 1. Stallings, William,
Computer Organization and Architecture, 6th
edition, Prentice- Hall, 2003. 2. B.
Govindarajalu, Computer Architecture and
Organization, Tata McGraw-Hill, 2004 3. Mostafa
Abd-El-Barr, Hesham El-Rewini, Fundamentals of
Computer Organization and Architecture, John
Wiley Sons, Inc Publication, 2005 4.
Schneider, Michael.G, The Principles of Computer
Organization, John Wiley Sons, 1985. 5. Myke
Predko, Programming and Customizing the 8051
Microcontroller, McGraw-Hill, 1999
3
KULIAH TOPIK PERSIAPAN (bahan yang harus dibaca mahasiswa sebelum kuliah)
Minggu ke 1 Organisasi Komputer Modern DP 1 BAB I, DP 2 BAB I
Minggu ke 2 Evolusi Komputer Performa DP 1 BAB 2 DP 2 BAB 2
Minggu ke 3 Representasi Unsigned Binary Signed Integer DP 1 BAB 9 DP 3 BAB 2 3
Minggu ke 4 Representasi floating point dan tipe data karakter DP 3 BAB 4 5
Minggu ke 5 The Arithmetic/Logic Unit DP 4 BAB 7
Minggu ke 6 Control Unit DP 4 BAB 9
Minggu ke 7 Control unit (lanj) DP 4 BAB 9
Minggu ke 8 UTS Panitia ujian
Minggu ke 9 Memori Internal DP 1 BAB 5 DP 2 BAB 7 DP 3 BAB 7
Minggu ke 10 Memori Eksternal DP 1 BAB 6 DP 2 BAB 7
Minggu ke 11 Organisasi Input/Output DP 1 BAB 7 DP 2 BAB 9 10
Minggu ke 12 Peripheral Device and System DP 3 BAB 12, 13, 14
Minggu ke 13 STUDI KASUS PENGENALAN MESIN The Intel X86 family, PENGENALAN MESIN Intel Microcontroller MCS-51 family DP 5
Minggu ke 14 Pemrograman Bhs Mesin Bhs Rakitan INTEL MCS-51 Mnemonic Instruksi and SyntaxAssembler directives and Commands Execution program DP 5
Minggu ke 15 INTEL MCS-51 Arithmetic instructions, logical instruction, Addressing mode, flow of control DP 5
4
EVALUASI Tugas 10 Quiz 30 Ujian
Tengah Semester 30 Ujian Akhir Semester 30
5
Organisasi Komputer Modern
6
APLIKASI KOMPUTER
Komputer digunakan pada hampir semua bidang
kehidupan perbankan, rumah sakit, sekolah,
penerbitan, manufaktur, hiburan, shop,
perpustakaan, industri/pabrik, biro perjalanan,
hotel, penelitian, produksi film, game, peralatan
rumah tangga, pelayanan keamanan, pertemuan dan
konferensi, perekaman absensi, akuntan,
transportasi, pemerintahan, pemilihan umum,
pengadilan, universitas, penjara, robot, mesin
perang, space shuttle dll.
7

• MANUSIA DAN KOMPUTER
• Saat ini manusia melakukan penghitungan dalam
  tiga cara
• Penghitungan manual secara penuh (fully manual
  computing) yaitu penghitungan tanpa adanya
  peralatan selain otak dan jari-jari
• Penghitungan semimanual (semi-manual computing)
  menggunakan peralatan sederhana seperti mistar
  geser, abacus dan sebagainya.
• Penghitungan otomatik (automatic computing)
  menggunakan mesin komputer.

8

• Adanya perbedaan Metoda Penghitungan didasarkan
  pada parameter-parameter
• Kecepatan penghitungan
• Keandalan hasil (reliability of results)
• Kompleksitas masalah yang ditangani
• Peningkatan keterlibatan upaya manusia
• Konsistensi

9

• KARAKTERISTIK KOMPUTER
• Karakteristik utama komputer meliputi
• Komputasi yang sangat cepat
• Bersifat konsisten, tidak terpengaruh pada
  kelelahan (fatique), bosan, suka dan tidak suka
  dan sebagainya.
• Kapasitas penyimpanan yang besar (untuk data dan
  program)
• Komputasi akurasi tinggi
• Mesin serbaguna yang dapat diprogram

10
KOMPUTER ANALOG atau DIGITAL ? Komputer Analog
memantau (merasakan) sinyal masukan yg mempunyai
perubahan nilai yg kontinyu. Hampir semuanya
berupa variabel-variabel sinyal seperti tegangan,
tekanan, temperatur, kecepatan, dll. Komputer
Digital melakukan operasi pada informasi diskrit
(digital) seperti bilangan. Komputer Digital
menggunakan sistem bilangan biner yg hanya ada
dua keadaan 0 dan 1 yg disebut bit (binary
digit). Rangkaiannya disebut rangkaian
digital Komputer mutakhir (modern) adalah
komputer digital dengan teknologi chip silikon yg
mampu melakukan operasi-operasi aritmetika dan
logika dan memberikan suatu hasil
11
PERANGKAT KERAS PERANGKAT LUNAK Istilah
perangkat keras (hardware) umumnya merujuk pada
rangkaian-rangkaian elektronika yang terdapat di
dalam mesin komputer. Secara praktis, istilah
perangkat keras digunakan untuk semua komponen
fisik di dalam sebuah komputer termasuk mekanika,
rakitan komponen-komponen listrik dan
elektronika.
12
(No Transcript)
13
(No Transcript)
14

• LAPISAN-LAPISAN KOMPUTER MODERN
• Program aplikasi dibuat dalam bahasa tingkat
  tinggi menggunakan bilangan desimal dan statement
  dalam Bahasa manusia.
• Kompiler adalah sebuah penerjemah (translator)
  bahasa yg mengubah program bahasa tingkat tinggi
  menjadi program bahasa mesin yg ekivalen dan
  terdiri dari instruksi-instruksi dan bilangan
  biner

• OS (Operating System). Sistem operasi adalah
  kumpulan program yg menyediakan berbagai fungsi
  dengan sasaran pada penawaran efisiensi dan
  kemudahan pada user dan programmer
• Basic Input-Output control System (BIOS) adalah
  kumpulan I/O driver (program untuk pelaksanaan
  operasi-operasi I/O) untuk berbagai peripheral
  device dalam komputer.

15
ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER Arsitektur
komputer adalah sebuah sains (ilmu) untuk tujuan
perancangan suatu sistem komputer. Tujuan
seorang aristek komputer adalah merancang suatu
sistem dengan performance (unjuk kerja) yang
tinggi dengan biaya yg layak, memenuhi semua
persyaratan-persyaratan lainnya. Computers
architecture menyediakan sejumlah atribut pada
sistem komputer yg dibutuhkan seorang programmer
bahasa mesin atau perancang perangkat lunak
sistem (system software) untuk mengembangkan
suatu program.
16

• Model konseptual arsitektur komputer memberikan
  informasi berikut
• Instruction set
• Instruction fomat
• Operation codes
• Operand types
• Operand addressing modes
• Register
• Main memory space utilization (memory map)
• I/O space allocation (I/O map)
• Interrupt assignment and priority
• DMA channels assignment and priority
• I/O techniques used for various devices
• I/O controller command formats
• I/O controller status formats

17

• Organisasi komputer memberikan gambar yang lebih
  dalam mengenai struktur fungsional dan
  interkoneksi logika antara unit-unit (blok
  fungsional). Biasanya termasuk detail perangkat
  keras yg dapat diketahui oleh programmer, seperti
  sinyal-sinyal kontrol, antarmuka komputer dan
  peripheral serta teknologi memori yg digunakan.

18

• Sistem operasi kumpulan program yg menyediakan
  berbagai fungsi dgn sasaran pada penawaran
  efisiensi dan kemudahan pada user dan programmer.
  
• Fungsi-fungsi penting sistem operasi
• Penanganan pengguna komputer untuk permintaan
  sejumlah pelayanan
• Penjadualan program
• Pengaturan operasi-operasi I/O
• Pengaturan unit-unit perangkat keras

19

• Fungsi Komputer
• Pemrosesan data
• Penyimpanan data
• Pemindahan/transfer data
• Kontrol

20

• Fungsi Komputer

Siklus transfer antar I/O
21

• Fungsi Komputer

Siklus transfer memori I/O
22

• Fungsi Komputer

Siklus pemrosesan penyimpanan
23

• Fungsi Komputer

Siklus pemrosesan transfer/penyimpanan
24

• Fungsi Komputer

• Komunikasi / link komputer dengan dunia luar
  peripheral transmisi data

25

• Komputer
• Central Processing Unit (CPU) mengontrol
  operasi komputer melakukan fungsi pemrosesan
  data
• Memori utama menyimpan data program
• I/O memindahkan data antara komputer dan
  lingkungan eksternal
• Interkoneksi sistem komunikasi antara CPU,
  memori utama, dan I/O

26

• CPU
• Control Unit mengontrol operasi CPU dan karena
  itu komputer
• ALU melakukan fungsi pemrosesan data
• Register menyediakan penyimpanan internal CPU
• Interkoneksi CPU mekanisme yg menyediakan
  komunikasi antara Control Unit, ALU, dan Register

27
Unit Fungsional Komputer
28
Unit Fungsional Komputer
29
Input Device
30
Output Device
31

• Main Memory dan Auxiliary Memory
• Main memory disebut juga primary memory adalah
  media penyimpanan (memori) utama bagi data,
  instruksi maupun hasil pengolahan CPU.
• Auxiliary memory disebut juga secondary memory,
  penyimpanan eksternal yg berada di luar inti
  sistem (system nucleus) komputer dan dapat
  menyimpan data dan program dalam jumlah yg besar.

32
Main Memory dan Auxiliary Memory

• CPU tidak dapat mengambil (fetch) langsung
  instruksi dari sebuah program yg berada dalam
  auxiliary memory, tapi harus melalui load ke
  dalam main memory.
• Auxiliary memory lebih murah daripada main memory
  sehingga biasanya penggunaan main memory terbatas
  kapasitasnya, sementara auxiliary memory umumnya
  kapasitasnya jauh di atas kapasitas main memory.
• Main memory tersedia dalam teknologi
  semikonduktor sedangkan auxiliary memory dalam
  teknologi maknetik dan optik.

33
Main Memory dan Auxiliary Memory
34

• Device Controller
• Peripheral device terhubung (link) dgn inti
  sistem (CPU dan memori) oleh suatu device
  controller, biasa juga disebut I/O controller.

35
Device Controller

• Fungsi utama device controller mentransfer
  informasi (program dan data) antara inti sistem
  dengan divais. Device controller dapat menangani
  lebih dari satu divais (multiple device) dalam
  jenis yang sama.
• Misalnya sebuah pengendali floppy disk umumnya
  menangani empat floppy disk drive seperti yg
  ditunjukkan pada gambar.
• Secara fisik keberadaan device controller dapat
  dibedakan dalam tiga macam
• sebagai unit yang terpisah,
• terintegrasi dengan divais dan
• terintegrasi dengan CPU.

36
Device Controller

• Device controller berkomunikasi dengan device
  melalui antarmuka device (device interface) yg
  membawa sinyal antara device controller dengan
  device.
• Semua device controller berkomunikasi dengan CPU
  atau memori melalui antarmuka sistem (system
  interface) seperti yg ditunjukkan pada gambar.
• Walaupun beberapa device controller terhubung ke
  antarmuka sistem, namun secara logika hanya satu
  yg terhubung ke Antarmuka Sistem ketika melakukan
  komunikasi dengan CPU/memori. Controller lainnya
  tetap tidak melakukan interferensi/gangguan.

37
Device Controller
38

• Device interface Signal
• Ada 3 macam sinyal antara device dengan device
  controller
• Sinyal kendali (control signal)
• Sinyal status (status signal)
• Data

39

• Sinyal kontrol (control signal) diberikan oleh
  device controller kepada device yang meminta
  device agar melakukan suatu aksi (tugas)
  tertentu. Misalnya
• Sinyal kontrol RESET berfungsi me-reset (clear)
  kondisi internal pada divais tersebut.
• Sinyal kontrol STEP diberikan pada disk drive
  untuk melakukan pergerakan head baca/tulis untuk
  pindah ke track berikutnya.
• Sinyal status (status signal) sinyal hasil
  respon balik dari I/O device yg dikirim ke device
  controller yg melaporkan status internal tertentu
  yg dialami/terjadi pada I/O device. Misalnya
• Sinyal status ERROR melaporkan bahwa telah
  terjadi error di dalam I/O device.
• Sinyal status PAPER EMPTY oleh printer,
  melaporkan ke kontrol printer bahwa tidak ada
  kertas di dalam printer.
• Sinyal data dapat dikirim secara serial melalui
  sebuah konduktor bit per bit atau secara paralel
  melalui 8 buah konduktor yg membawa 8 bit atau 1
  byte data sekaligus. Misalnya
• Data serial dari mouse
• Data paralel dari printer

40
Komunikasi CPU - Memori
CPU melakukan pengalamatan atau mengalamati
memori baik saat operasi pembacaan memori (read)
maupun untuk operasi penulisan memori (write).

• Operasi Baca (read)

• Pertama CPU mengirimkan alamat lokasi dan
  kemudian mengirimkan sinyal baca.
• Pada saat menerima sinyal baca, memori mencari
  lokasi yang ditunjuk oleh alamat.
• Setelah access time, isi lokasi memori
  diletakkan oleh memori pada saluran data.

41
Komunikasi CPU - Memori

• Operasi Tulis (write)

• Pertama CPU mengirimkan alamat lokasi dan
  kemudian mengirim data yang akan ditulisi dan
  sinyal tulis memori.
• Pada saat menerima sinyal tulis memori, memori
  mulai melakukan penulisan pada lokasi sesuai
  alamat yang ditetapkan.

42

• CPU menggunakan dua buah register (MAR dan MBR)
  untuk berkomunikasi dengan memori.
• Selama operasi baca/tulis, CPU meletakkan alamat
  memori pada register alamat memori (Memory
  Address Register , MAR).
• Register Penyangga Memori (Memory Buffer
  Register, MBR) digunakan untuk menyimpan data
  dari CPU selama operasi tulis dan data dari
  memori selama operasi baca.

43
OPERASI CPU Fungsi CPU melakukan eksekusi
program yg tersimpan di memori. Untuk
melakukannya, CPU mengambil sebuah instruksi pada
satu waktu, mengeksekusinya dan kemudian
mengambil instruksi berikutnya lagi. Pekerjaan
ini dilakukan secara berulang dan dikenal dengan
sebutan siklus instruksi (Instruction
cycle). Siklus Instruksi Siklus instruksi ada
dua fase fase pengambilan (fetch phase) dan fase
eksekusi (execute phase). Pada fase pengambilan
(fetch), sebuah instruksi diambil dari memori.
Pada fase eksekusi, instruksi dianalisis atau
didekode kemudian dilakukan operasi yang relevan.
44

• Format Instruksi
• Format umum sebuah instruksi diperlihatkan gbr.
  Medan kode operasi (operation code field) atau
  dikenal dgn opcode menunjukkan operasi yg
  dikerjakan dan medan operand (operand field)
  menunjukkan data.

• Umumnya medan operand memberikan alamat lokasi
  memori di mana operand (data) tersebut disimpan.
• ? Misalnya instruksi ADD yg mempunyai format
  seperti yg diperlihatkan gbr. Pola bit pada medan
  opcode menunjukkan instruksi ADD. Dua medan
  berikutnya menunjukkan lokasi di mana dua operand
  (data) tersedia atau tersimpan.

45

• Register CPU

CPU mempunyai register utama seperti gbr

• Accumulator (AC)
• Program Counter (PC)
• Memory Address Register (MAR)
• Memory Buffer Register (MBR)

5. Instruction Register (IR) 6. General Purpose
Register (GPR) 7. I/O Data Register (IODR) 8. I/O
Address Register (IOAR)
46

• Program Counter (instruction address counter)
  berisi alamat lokasi memori di mana instruksi
  berikut harus diambil. Segera setelah pengambilan
  instruksi telah lengkap, isi PC (program counter)
  dinaikkan untuk menunjuk ke alamat instruksi
  berikutnya.
• Instruction register menyimpan instruksi yang
  baru saja diambil dari memori.
• MAR berisi alamat lokasi memori selama memori
  dalan operasi baca/tulis.
• MBR berisi data yang dibaca dari memori (selama
  pembacaan) atau data yang akan ditulis ke dalam
  memori (selama penulisan).
• GPRs untuk keperluan umum (general purpose)
  menyimpan operand, alamat dsb. Selain itu ada
  beberapa register kerja (working register) yg
  disebut scratch pad memory (memori untuk
  keperluan corat coret). Register ini untuk
  menjaga/menyimpan hasil-hasil sementara
  (intermediate result) dalam satu siklus instruksi
  untuk instruksi yg kompleks seperti PERKALIAN,
  PEMBAGIAN dsb.

47
Clock Unit Clock membangkitkan dan mensuplai
pulsa clock secara berurutan dan kontinyu. Sinyal
clock mempunyai bentuk gelombang yang
periodik. Sinyal clock digunakan sebagai
referensi pewaktuan (timing) oleh control
unit. Jumlah (rate) gelombang periodik yang
berulang dalam satuan waktu disebut frekuensi
(f). Satuan frekuensi ditetapkan dalam cycle per
second (cps siklus per detik) atau
Hz. Frekuensi clock mengindikasikan kecepatan
operasi internal dari prosesor. Interval waktu
antara sinyal periodik dengan sinyal periodik
berikutnya disebut perioda waktu (T). Hubungan
antara frekuensi dan perioda adalah
48
gambar
49
to be continued ! thanks, see you later