ORGANISASI KOMPUTER DASAR

A. Organisasi 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, sistem 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. Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian organisasional. Perbedaan Utama Organisasi Komputer

  Bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional  Contoh: teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol Arsitektur Komputer atribut–atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer

Contoh: set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O

B. Struktur dan Fungsi Utama Komputer

Struktur Komputer Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar. Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran komunikasi. Dalam buku ini akan banyak dikaji seputar struktur internal komputer., terdapat empat struktur utama:

- Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja.

- Memori Utama, berfungsi sebagai penyimpan data.

- I/O, berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat lainnya.

- System Interconnection, merupakan sistem yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O

Fungsi komputer didefinisikan sebagai operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Adapun fungsi dari masing-masing komponen dalam struktur di atas adalah sebagai berikut:

1.     Input Device (Alat Masukan)

Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer. Contoh : keyboard

2.     Output Device (Alat Keluaran)

Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

3.     I/O Ports

Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun mengirim data ke luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini.

4.     CPU (Central Processing Unit)

CPU merupakan otak sistem komputer, dan memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu: ALU (Arithmetical Logical Unit) sebagai pusat pengolah data, dan CU (Control Unit) sebagai pengontrol kerja komputer.

5.     Memori

Memori terbagi menjadi dua bagian yaitu memori internal dan memori eksternal. Memori internal berupa RAM (Random Access Memory) yang berfungsi untuk menyimpan program yang kita olah untuk sementara waktu, dan ROM (Read Only Memory) yaitu memori yang hanya bisa dibaca dan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kali dinyalakan.

6.     Data Bus

Adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. 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, artinya CPU dapat membaca dan menerima data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.

7.     Address Bus

Digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori yang akan ditulis atau dibaca.

8.     Control Bus

Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 sampai 10 jalur paralel.

Macam - Macam Perangkat Masukan (Input Device):

1. Keyboard

Keyboard adalah sebuah perangkat masukan yang digunakan untuk memasukan data berupa huruf, angka maupun symbol tertentu serta melakukan perintah-perintah untuk menyimpan file dan membuka file. Keyboard disebut juga sebagai papan ketik pada komputer.

2. Mouse

Mouse adalah sebuah perangkat masukan yang berguna sebagai penunjuk posisi kursor/pointer pada layar monitor.

3. Joystick

Joystick adalah alat masukan yang digunakan untuk memasukan perintah untuk menggerakan permainan pada komputer.

4. Trackball

Trackball adalah perangkat keras yang digunakan sebagai alat penunjuk berupa sebuah bola yang memiliki sensor untuk mendeteksi gerakan.

5. Lightpen

Lightpen adalah pointer elektronik yang digunakan untuk memodifikasi dan men-desain gambar dengan screen(monitor)

6. Scanner

Scanner adalah alat input yang mempunyai fungsi hampir mirip dengan mesin fotocopy. Dengan proses penggunaannya mengcopy data objek lalu dipindahkan kedalam memory komputer yang hasilnya dapat dilihat pada layar monitor.

7. Barcode Reader

Barcode Reader adalah perangkat yang digunakan untuk membaca barcode data

8. Digitizer

Digitizer adalah perangkat masukan yang berfungsi untuk merubah perangkat atau data analog menjadi data digital

9. CD ROM / DVD ROM

CD ROM / DVD ROM adalah perangkat yang berfungsi untuk membaca data atau program dari media penyimpanan data CD atau DVD.

Macam - Macam Perangkat Keluaran (Output Device):

1. Monitor

Monitor adalah sebuah perangkat keras yang digunakan untuk mengeluarkan hasil pemerosesan yang dilakukan oleh komputer berupa informasi yang dibutuhkan oleh orang yang memakai komputer.

2. Printer

Printer adalah perangkat keras keluaran yang digunakan untuk mencetak data seperti gambar/foto, tulisan pada media kertas.

3. Speaker

Speaker adalah perangkat keras yang berfungsi untuk mengeluarkan hasil pemerosesan berupa suara dari komputer.

4. Projector

Projecetor adalah perangkat keras yang mengintegrasikan sumber cahaya, sistem optic elektronik, dan display dengan tujuan untuk memproyeksikan gambar atau video ke dinding atau layar.

5. Network Card

Network Card adalah perangkat keras yang digunakan sebagai jembatan penghubung antara komputer server dengan komputer client.

6. Tv Tuner Card

Tv Tuner Card adalah perangkat keras yang digunakan untuk menyiarkan tv pada komputer.

7. Modem

Modem adalah perangkat keras yang digunakan untuk menghubungkan komputer ke jaringan internet. Modem juga bisa sebagai media masukan ataupun keluaran.

Komponen yang paling menarik dan kompleks adalah CPU, komponen-komponen struktur utamanya adalah

Control Unit  : Mengontrol operasi CPU dan pada giliranya mengontrol komputer

ALU ( Arithmetic and Logic Unit ) : Membentuk fungsi-fungsi pengolahan data komputer

Register : Sebagai penyimpanan internal bagi CPU

CPU Interconnections: Sejumlah mekanisme komunikasi Antara control unit , ALU dan register-register Struktur fisik menetapkan modul fisik dan hubungan diantaranya. Struktur fisik tidak mempengaruhi kinerja hanya saja berpengaruh terhadap biaya

CPU (Central Processsing Unit ) :

Mengontrol operasi komputer dan membentuk fungsi-fungsi pengolahan data. Seringkali CPU disebut sebagai processor  saja

Memori Utama : Menyimpan data

I/O : Memindahkan data Antara komputer dengan lingkungan luar

Sistem interkoneksi : Beberapa mekanisme komunikasi antar CPU, memori utama, dan I/O

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.

Referensi:

Hayati, Nur.2017.Organisasi dan Arsitektur Komputer.Yogyakarta:Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Purwanto, Imam.2013.Organisasi Komputer Dasar.Jakarta:Universitas Gunadarma

EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER

Arsitektur komputer ialah suatu ilmu dan juga seni tentang tata cara interkoneksi antara berbagai macam komponen perangkat keras atau hardware agas bisa melahirkan sebuah komputer melengkapi kebutuhan fungsional, kinerja dan juga target keuangannya.

Dalam hal bidang teknik komputer, artsitektur komputer diartikan sebagai suatu ilmu yang tujuannya adalah untuk merancang sebuah sistem komputer.

Klasifikasi Arsitektur komputer

1.Arsitektur Von Neumann

Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur komputer yang menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random Access Memory) dalam peta memori yang sama. Arsitektur ini memiliki address dan data bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Arsitektur von Neumann atau Mesin Von Neumann merupakan arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann pada tahun 1903-1957. Yang mana  hampir semua komputer saat ini menggunakan Arsitektur buatan John Von Neumann. Arsitektur Von Neumann ini   menggambarkan komputer dengan empat bagian utama yaitu:

§ Unit Aritmatika dan Logis (ALU),

§ Unit kontrol (CU)

§ Memori

§ Alat masukan I/O

Diagram Arsitektur Von Neumann

2.Arsitektur Model Harvard

Arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah satu untuk program (ROM) dan satu untuk data (RAM), yang mana arsitektur ini merupkan kebalikkan dari arsitektur komputer model von nuemann, jika von neuman mengabungkan ROM dan RAM menjadi satu maka arsitektur harvard maka kedua memori tersebut dipisahkan.

Pada arsitektur Harvard, overlaping pada saat menjalankan instruksi bisa terjadi. Satu instruksi biasanya dieksekusi dengan urutan fetch (membaca instruksi ), decode (pengalamatan), read (membaca data), execute (eksekusi) dan write (penulisan data) jika perlu. Secara garis besar ada dua hal yang dilakukan prosesor yaitu fetching atau membaca perintah yang ada di memori program (ROM) dan kemudian diikuti oleh executing berupa read/write dari/ke memori data (RAM). Karena pengalamatan ROM dan RAM yang terpisah, ini memungkinkan CPU untuk melakukan overlaping pada saat menjalankan instruksi. Dengan cara ini dua instruksi yang beurutan dapat dijalankan pada saat yang hampir bersamaan. Yaitu, pada saat CPU melakukan tahap executing instruksi yang pertama, CPU sudah dapat menjalankan fetching instruksi yang ke-dua dan seterusnya. Ini yang disebut dengan sistem pipeline, sehingga program keseluruhan dapat dijalankan relatif lebih cepat.

Diagram Arsitektur Model Harvard

Kelebihan Arsitektur Komputer Model Harvard

§ Bandwidth program tidak mesti sama dengan bandwidth  data

§ Opcode dan operand dapat dijadikan dalam satu word instruksi saja

§ Instruksi dapat dilakukan dengan lebih singkat dan cepat

Memori program dan data yang terpisah,  maka kavling total memori program dan data dapat menjadi lebih banyak.

Kekurangan Arsitektur Komputer Model Harvard

§ Arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM.

§ Arsitektur in tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM

3. Komputer Generasi Pertama

Perkembangan komputer dari masa kemasa terus mengalami peningkatan yang sangat pesat. Penciptaan perangkat elektronik ini dimulai pada tahun 1940an dengan memanfaatkan tabung hampa udara. Salah satu hasil nyata computer generasi pertama ini adalah ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). Pada tahun 1943 John Mauchly, seorang Profesor teknik elektro dari University of Pennsylvania beserta mahasiswanya, John Eckert mengusulkan untuk membangun satu komputer general-purpose menggunakan vacuum tubes (tabung hampa udara). Ide tersebut selanjutnya diterima oleh angkatan darat pemerintah setempat. Mesin yang dihasilkan memiliki bobot 30 ton dengan luas 1500 meter persegi dan terdiri atas lebih dari 18.000 vacuum tubes. Komputer ini direncanakan sebagai alat pembuatan jarak dan tabel lintasan peluru kendali senjata baru. Proyek ENIAC berhasil diselesaikan pada tahun 1946 sehingga merupakan satu usaha yang terlambat untuk dimanfaatkan pada perang dunia ke dua, namun mesin ini masih digunakan sampai tahun 1955. Komputer ENIAC bekerja menggunakan sistem bilangan desimal, bukan biner . Mesin ini memiliki memori yang terdiri atas 20 akumulator dan setiap akumulator menampung 10 digit desimal. ENIAC diprogram secara manual dengan switch, membutuhkan konsumsi daya sebesar 140Kw serta mampu melakukan 5000 operasi penjumlahan per detik.

4. Komputer Generasi Kedua

Pada komputer generasi kedua terjadi perubahan unit pemrosesan yang sebelumnya memanfaatkan vacuum tube (tabung hama udara) berubah menjadi transistor. Kelebihan yang dimiliki oleh transistor adalah secara ukuran lebih kecil, secara bobot lebih ringan, dan memiliki disipasi daya lebih rendah. Transistor berupa perangkat yang berbentuk padat (Solid State device) dan terbuat dari pasir silikon. Transistor ditemukan oleh William Shockley dan kawan-kawan pada tahun 1947 di Laboratorium Bell.

5. Komputer Generasi Ketiga

Komputer organisasi ketiga memanfaatkan Integrated Circuit (IC) sebagai pengganti transistor. IC merupakan kumpulan dari puluhan transistor yang dipadukan secara bersama dalam satu chip tunggal. IC juga dikenal sebagai perangkat microelectronics yang secara literature berarti “small electronics”. IC terbentuk dari kumpulan gate, kumpulan memori dan 12 interkoneksinya yang dapat dibuat dengan semikonduktor. Generasi komputer dari tahun ke tahun dapat dirangkum sebagai berikut : • Vacuum Tube - 1946-1957

• Transistor - 1958-1964

• Small scale integration - 1965 used up to 100 devices on a chip

• Medium scale integration - to 1971 used 100-3,000 devices on a chip

• Large scale integration - 1971-1977 used 3,000 - 100,000 devices on a chip

• Very large scale integration - 1978 to date, used 100,000 - 100,000,000 devices on a chip

• Ultra large scale integration, used over 100,000,000 devices on a chip

6. Komputer Generasi Selanjutnya

Aplikasi pertama teknologi IC adalah untuk pembuatan processor (control unit dan ALU), namun pada saat yang sama IC dimanfaatkan pula untuk pembuatan memori semikonduktor. Pada tahun 1970 Fairchild Semiconductor International, Inc. memproduksi memori semikonduktor pertama dengan kapasitas 256 bits. Chip memory yang dihasilkan memiliki karakteristik non-destructive read serta memiliki kecepatan yang lebih tinggi dari magnetic core memory. Memory yang dibuat hanya membutuhkan 70 billionths of a second untuk membaca 1 bit data. Kapasistas memori semikonduktor meningkat rata-rata dua kali setiap tahun. Pemanfaatan perangkat IC pada processor komputer generasi keempat dan seterusnya merupakan integrase chip yang luar biasa mulai dari LSI, VLSI bahkan hingga kini ULSI. Pada tahun 1971 Intel memproduksi komputer dengan processor dengan ukuran micro (microprocessor) untuk pertama kalinya. Intel seri 4004 telah menggabungkan semua komponen CPU dalam satu chip tunggal serta memiliki 4 jalur bus (4 bit data). Selanjutnya pada tahun 1972 seri 8008 dengan kapasitas pemrosesan 8 bit diluncurkan. Kedua generasi intel tersebut meruppakan komputer yang memiliki aplikasi spesifik. Komputer general purpose microprocessor pertama diterbitkan intel tahun 1974 dengan seri 8080.

      
       Referensi : 

      Hayati, Nur.2017.Organisasi dan Arsitektur Komputer.Yogyakarta:Universitas Muhammadiyah                Yogyakarta                  

      Purwanto, Imam.2013.Organisasi Komputer Dasar.Jakarta:Universitas Gunadarma

      http://catatanakuhariini.blogspot.co.id/2014/09/perbedaan-arsitektur-von-neumann.html

      http://sk.raharja.ac.id/2016/11/von-neumann-vs-harvard/