Pengertian arsitektur komputer
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 memoru cache, ram, rom, cakram keras
dll). Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah arsitektur von
naumann cisc, risc, blue gene dll.
Arsitektur komputer 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 ini paling
tidak mengandung 3 sub-kategori:
- set instruksi (isa)
- arsitektur mikro dari isa, dan
- sistem desain dari seluruh komponen dalam perangkat keras komputer ini.
Arsitektur komputer merupakan suatu hal yang sangat penting karena dapat
memberikan berbagai atribut pada sistem komputer, hal ini tentunya sangat
dibutuhkan bagi perancang atau user
software sistem dalam mengembangkan suatu program.
Arsitektur Umum Komputer
Pada sistem
komputer yang lebih maju, arsitekturnya lebih kompleks. Untuk meningkatkan
performa, digunakan beberapa buah bus . Tiap bus merupakan jalur
data antara beberapa device yang berbeda. Dengan cara ini RAM,
Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utama berkecepatan
tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus) . Sementara
perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yang berkecepatan
lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepat sampai ke
bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini digunakan sebuah bridge .
Tanggung jawab
sinkronisasi bus yang secara tak langsung juga mempengaruhi sinkronisasi
memori dilakukan oleh sebuah bus controller atau dikenal sebagai bus
master . Bus master akan mengendalikan aliran data hingga pada satu
waktu, bus hanya berisi data dari satu buah device. Pada prakteknya
bridge dan bus master ini disatukan dalam sebuah chipset .
Gambar 1-13. Arsitektur PC Modern
NB:
GPU = Graphics Processing Unit
AGP = Accelerated Graphics Port
HDD = Hard Disk Drive
FDD = Floppy Disk Drive
FSB = Front Side Bus
USB = Universal Serial Bus
PCI = Peripheral Component Interconnect
RTC = Real Time Clock
PATA = Pararel Advanced Technology
Attachment
SATA = Serial Advanced Technology
Attachment
ISA = Industry Standard Architecture; IDE
= Intelligent Drive Electronics/Integrated Drive Electronics; MCA =
Micro Channel Architecture
PS/2 =Sebuah port yang dibangun
IBM untuk menghubungkan mouse ke PC
Jika komputer
dinyalakan, yang dikenal dengan nama booting, komputer akan menjalankan bootstrap
program yaitu sebuah program sederhana yang disimpan dalam ROM yang
berbentuk chip CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) . Chip
CMOS modern biasanya bertipe EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read
Only Memory), yaitu memori non-volatile (tak terhapus jika power
dimatikan) yang dapat ditulis dan dihapus dengan pulsa elektronik. Lalu bootsrap
program ini lebih dikenal sebagai BIOS (Basic Input Output System).
Bootstrap program utama, yang biasanya terletak di Motherboard akan memeriksa hardware-hardware
utama dan melakukan inisialisasi terhadap program dalam hardware yang
dikenal dengan nama firmware .
Bootstrap program utama kemudian akan mencari dan meload kernel sistem operasi ke
memori lalu dilanjutkan dengan inisialisasi sistem operasi.Dari sini program
sistem operasi akan menunggu kejadian tertentu. Kejadian ini akan menentukan
apa yang akan dilakukan sistem operasi berikutnya ( event-driven ).
Kejadian ini
pada komputer modern biasanya ditandai dengan munculnya interrupt dari
software atau hardware, sehingga Sistem Operasi ini disebut Interrupt-driven.
Interrupt dari hardware biasanya dikirimkan melalui suatu signal
tertentu, sedangkan software mengirim interrupt dengan cara
menjalankan system call atau juga dikenal dengan istilah monitor call
. System/Monitor call ini akan menyebabkan trap yaitu interrupt
khusus yang dihasilkan oleh software karena adanya masalah atau permintaan
terhadap layanan sistem operasi. Trap ini juga sering disebut sebagai exception.
Setiap interrupt
terjadi, sekumpulan kode yang dikenal sebagai ISR (Interrupt Service
Routine) akan menentukan tindakan yang akan diambil. Untuk menentukan
tindakan yang harus dilakukan, dapat dilakukan dengan dua cara yaitu polling
yang membuat komputer memeriksa satu demi satu perangkat yang ada untuk
menyelidiki sumber interrupt dan dengan cara menggunakan alamat-alamat ISR
yang disimpan dalam array yang dikenal sebagai interrupt vector di mana
sistem akan memeriksa Interrupt Vector setiap kali interrupt
terjadi.
Arsitektur interrupt
harus mampu untuk menyimpan alamat instruksi yang di- interrupt . Pada
komputer lama, alamat ini disimpan di tempat tertentu yang tetap, sedangkan
padakomputer baru, alamat itu disimpan di stack bersama-sama dengan
informasi state saat itu.
Pada
perkembangan komputer modern, setiap prosesor terdiri dari atas :
1. Struktur I/O
Ada dua macam
tindakan jika ada operasi I/O . Kedua macam tindakan itu adalah:
Setelah proses
I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program saat proses I/O selesai (Synchronous).
Instruksi wait menyebabkan CPU idle sampai interrupt berikutnya. Akan
terjadi Wait loop (untuk menunggu akses berikutnya). Paling banyak satu
proses I/O yang berjalan dalam satu waktu.
Setelah proses
I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program tanpa menunggu proses I/O
selesai (Asynchronous). System call permintaan pada sistem operasi untuk
mengizinkan user menunggu sampai I/O selesai.Device-status table mengandung
data masukkan untuk tiap I/O device yang menjelaskan tipe, alamat, dan
keadaannya. Sistem operasi memeriksa I/O device untuk mengetahui keadaan device
dan mengubah tabel untuk memasukkan interrupt. Jika I/O device
mengirim/mengambil data ke/dari memory hal ini dikenal dengan nama (Direct
Memory Access) DMA.
2. Direct Memory Access
Digunakan untuk I/O device yang dapat
memindahkan data dengan kecepatan tinggi (mendekati frekuensi bus memori). Device
controller memindahkan data dalam blok-blok dari buffer langsung ke memory
utama atau sebaliknya tanpa campur tangan prosesor. Interrupt hanya
terjadi tiap blok bukan tiap word atau byte data. Seluruh proses DMA
dikendalikan oleh sebuah controller bernama DMA Controller (DMAC) . DMA
Controller mengirimkan atau menerima signal dari memori dan I/O device.
Prosesor hanya mengirimkan alamat awal data, tujuan data, panjang data ke DMA
Controller . Interrupt pada prosesor hanya terjadi saat proses
transfer selesai. Hak terhadap penggunaan bus memory yang diperlukan DMA
controller didapatkan dengan bantuan bus arbiter yang dalam PC
sekarang berupa chipset Northbridge.
3. Bus
Suatu jalur transfer data yang menghubungkan setiap device
pada komputer. Hanya ada satu buah device yang boleh mengirimkan data
melewati sebuah bus, akan tetapi boleh lebih dari satu device yang
membaca data bus tersebut. Terdiri dari dua buah model: Synchronous bus
di mana digunakan dengan bantuan clock tetapi berkecepatan tinggi, tapi hanya
untuk device berkecepatan tinggi juga; Asynchronous bus digunakan dengan
sistem handshake tetapi berkecepatan rendah, dapat digunakan untuk
berbagai macam device .
4. Struktur
Storage
Hal penting yang perlu diingat adalah program adalah
bagian dari data.
5. Register
Tempat penyimpanan
beberapa buah data volatile yang akan diolah langsung di prosesor yang
berkecepatan sangat tinggi. Register ini berada di dalam prosesor dengan jumlah
yang sangat terbatas karena fungsinya sebagai tempat perhitungan/komputasi data.
6. Cache Memory
Tempat
penyimpanan sementara ( volatile ) sejumlah kecil data untuk
meningkatkan kecepatan pengambilan atau penyimpanan data di memori oleh
prosesor yang berkecepatan tinggi. Dahulu cache disimpan di luar
prosesor dan dapat ditambahkan. Misalnya pipeline burst cache yang biasa
ada di komputer awal tahun 90-an. Akan tetapi seiring menurunnya biaya produksi
die atau wafer dan untuk meningkatkan kinerja, cache
ditanamkan di prosesor. Memori ini biasanya dibuat berdasarkan desain static
memory.
7. Random Access Memory (RAM) - Main Memory
Tempat
penyimpanan sementara sejumlah data volatile yang dapat diakses langsung
oleh prosesor. Pengertian langsung di sini berarti prosesor dapat mengetahui
alamat data yang ada di memori secara langsung. Sekarang, RAM dapat
diperoleh dengan harga yang cukup murah dangan kinerja yang bahkan dapat
melewati cache pada komputer yang lebih lama.
8. Extension Memory
Tambahan memory
yang digunakan untuk membantu proses-proses dalam komputer, biasanya berupa
buffer. Peranan tambahan memori ini sering dilupakan akan tetapi sangat penting
artinya untuk efisiensi. Biasanya tambahan memori ini memberi gambaran kasar
kemampuan dari perangkat tersebut, sebagai contoh misalnya jumlah VGA
memory, soundcard memory.
9. Secondary Storage
Media
penyimpanan data yang non-volatile yang dapat berupa Flash Drive, Optical
Disc, Magnetic Disk, Magnetic Tape. Media ini biasanya daya tampungnya
cukup besar dengan harga yang relatif murah. Portability-nya juga
relatif lebih tinggi.
10. Hirarki Storage
Dasar susunan
sistem storage adalah kecepatan, biaya, sifat volatilitas. Caching
menyalin informasi ke storage media yang lebih cepat; Main memory dapat
dilihat sebagai cache terakhir untuk secondary storage . Menggunakan
memory berkecepatan tinggi untuk memegang data yang diakses terakhir.
Dibutuhkan cache management policy. Cache juga memperkenalkan
tingkat lain di hirarki storage. Hal ini memerlukan data untuk disimpan
bersama-sama di lebih dari satu level agar tetap konsisten.
Gambar 1-17. Hirarki storage
Sumber ::
0 komentar:
Posting Komentar