Arsitektur Komputer

Perbedaan antara arsitektur komputer dengan organisasi komputer adalah:

Ø   Arsitektur komputer berkaitan dengan atribut sistem yang tampak bagi pemrogram:

•       Atribut arsitektural meliputi set instruksi, jumlah bit data, mekanisme I/O dan teknik pengalamatan memori.

                Contoh : instruksi perkalian merupakan rancangan arsitektural.

Ø   Organisasi komputer berkaitan dengan unit operasional dan interkoneksi yang merealisasi   spesifikasi arsitektural.

•       Atribut organisasional meliputi rincian teknologi hardware yang diketahui pemrogram (sinyal kontrol, interface komputer dan peripheral dan teknologi memori yang digunakan).

                Contoh : instruksi perkalian akan diimplementasi unit perkalian khusus atau mekanisme penjumlahan berulang merupakan masalah organisasional.

Arsitektur komputer adalah rancangan komputer yang meliputi komponen perangkat keras, kumpulan instruksi dan sistem organisasinya.

Ada 2 bagian utama dari arsitektur komputer, yaitu:

Ø   HSA (Hardware System Architecture)

•       Meliputi sub sistem perangkat keras utama di dalam komputer, yaitu CPU, memori dan sistem input/output. HSA lebih ditekankan kepada rancangan dan organisasi arus data

Ø   ISA (Instruction Set Architecture)

•       Meliputi spesifikasi bahasa mesin yang dipergunakan dalam rangka berinteraksi dengan komputer. ISA lebih ditekankan kepada sifat komputasi komputer

Dalam arsitektur komputer dikenal adanya istilah computer family, yaitu kumpulan implementasi arsitektur komputer dengan menggunakan ISA yang sama, namun secara organisasi mesin antar versi memiliki perbedaan. Contoh Internation Business Machines Corporation (IBM) memproduksi 3 mesin yang satu rumpun komputer, yaitu:

•       Arsitektur rumpun System/360 (1960an)

•       Arsitektur rumpun System/370 (1970an)

•       Arsitektur Enterprice System Architecture/370 (1988)

Dalam computer family dikenal istilah kompatibilitas adalah kemampuan berbagai komputer untuk menjalankan program yang sama. Ada dua macam kompatibilitas, yaitu:

•       Upward compatibility (kompatibilitas meningkat)

Artinya rumpun yang lebih tinggi dapat menjalankan anggota rumpun yang lebih rendah

•       Downward compatibility (kompatibilitas menurun)

Artinya rumpun yang lebih tinggi tidak memiliki fasilitas yang dimiliki oleh anggota rumpun yang lebih rendah

Hukum Moore

Gordon Moore salah seorang pendiri IBM membuat pernyataan yang menjadi hukum Moore. Hukum itu menjelaskan bahwa jumlah transistor dalam chip meningkat dua kali lipat tiap tahun. Hal ini akan berdampak kepada:

•       Kepadatan komponen di dalam chip meningkat

•       Jalur elektronik lebih pendek sehingga kemampuan meningkat

•       Ukuran chip yang mengecil akan meningkatkan fleksibilitas

•       Mengurangi daya dan membutuhkan pendinginan

•       Beberapa interkoneksi meningkat reliabilitasnya

•       Harga chip rata-rata tetap (Tidak berubah)

Struktur dan Fungsi Komputer

Struktur adalah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar. Struktur sistem dari tingkat tertinggi terdiri dari:

1. Peripheral
2. Komputer, Komputer terdiri dari 4 sistem utama, yaitu:

Central Processing Unit (CPU)

Struktur CPU dapat dibagi menjadi 4 sistem CPU, yaitu:

•       Arithmetic & Logical Unit (ALU)

•       Control Unit

•       Register

•       Internal CPU Interconnection

•       Memori Utama

•       Input / Output

•       Sistem Interkoneksi

3. Saluran Komunikasi

Klasifikasi Arsitektur Komputer

Klasifikasi Arsitektur Komputer yang sedang berkembang dibagi menjadi 3 kategori:

1. Mesin Von Neumann:

Ø   Ciri-ciri mesin Von Neumann adalah:

•       Mempunyai 3 sub sistem dasar, yaitu CPU, memori dan sistem I/O.

•       Adanya computer stored program, yaitu memori untuk menyimpan program yang mengontrol operasi computer.

•       Menjalankan instruksi secara berurutan, artinya suatu saat hanya mengerjakan 1 instruksi.

•       Mempunyai satu path antara memori utama dan CPU (Von Neumann bottleneck).

•        CPU terdiri dari:

•       CU (control unit), bertugas mengontrol operasi computer.

•       ALU (arithmetic & logic unit), bertugas sebagai operasi aritmatika, logika dan shift.

•       Kumpulan register, bertugas menyimpan berbagai nilai selama operasi komputer.

•       PC (program counter), bertugas menyimpan alamat memori utama instruksi.

2.       Mesin Non Von Neumann :

Mesin ini diklasifikasikan menjadi empat kagetori oleh Flynn, yaitu:

Ø  SISD (Single Instruction stream Single Data stream):

•       Sebuah prosesor tunggal menginterpretasikan aliran instruksi agar beroperasi terhadap data yang tersimpan pada sebuah memori tunggal.

•       Mempunyai satu CPU dan CPU pada suatu saat hanya menjalankan satu instruksi (alur instruksi tunggal).

Ø  SIMD (Single Instruction stream Multiple Data stream)

•       Sebuah instruksi mesin tunggal mengontrol secara simultan eksekusi sejumlah elemen pengolahan berdasarkan lock-step.

•       Mempunyai satu CU yang beroperasi dan Mempunyai lebih dari satu PE (processor element).

•       CU menghasilkan kontrol untuk semua PE pada operasi yang sama. Contoh: array processor, yaitu paralellisme dengan menggunakan beberapa komponen CPU atau PE.

Ø  MISD (Multiple Instruction stream Single Data stream)

•       Sejumlah data dikirimkan ke himpunan prosesor, dengan setiap prosesor mengeksekusi rangkaian instruksi yang berbeda.

•       Mesin menjalankan berbagai program pada data yang sama.

•       Kategori ini sudah tidak dikembangkan lagi.

Ø  MIMD (Multiple Instruction stream Multiple Data stream):

•       Sejumlah prosesor secara simultan mengeksekusi rangkaian instruksi yang berbeda pada kumpulan data. yang berbeda pula.

•       Mesin ini disebut multiprocessor, yaitu paralellisme dengan menggunakan beberapa prosesor terpisah.

•       Setiap prosesor dapat menjalankan program berbeda dan masing masing mempunyai data sendiri.

3. Arsitektur Lain

Ø  Yang termasuk arsitektur komputer lainnya adalah special purpose machine, dimana komputer itu mempunyai fungsi khusus dan pada umumnya menggunakan arsitektur konvensional untuk aplikasi tertentu. Contoh: mesin artificial intelligent, mesin bahasa tingkat tinggi dan prosesor penampil 3 dimensi.

sumber : http://www.slideshare.net/yhudolovers/pengenalan-organisasi-dan-arsitektur-komputer