modul ar&kom ( teguh 201122035 )

7/25/2019 Modul Ar&Kom ( Teguh 201122035 )

1/72

MODUL

ARSITEKTUR DAN ORGANISASI

KOMPUTER

INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI AL-KAMAL

Jalan Raya Al-Kamal No.2 Kedoya Kebun Jeruk Jakarta Barat 11520

Telp.(021)5811088,58350692, Fax.(021)583000105

Teguh Dwiyanto

201122035- Teknik Informatika


2/72

INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI AL-KAMAL [ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER]

[email protected] |Teguh Dwiyanto 201122035 1

BAB I

ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER

Mata kuliah Organisasi dan Arsitektur Komputer menjelaskan mengenai konsep dasar organisasi dan

arsitektur suatu sistem komputer yang akan digunakan untuk merancang, menganalisis dan

membandingkan beberapa jenis arsitektur komputer dalam rangka mendapatkan kinerja sistem

komputer yang tinggi.

Tujuan

Mahasiswa memahami mengenai konsep dasar organisasi dan arsitektur komputer

Mahasiswa akan dapat menjabarkan konsep I/O, Internal & Eksternal Memory dari suatu

sistem computer

Mahasiswa memahami proses kerja intruksi, software dan harware

Mahasiswa akan dapat membandingkan instruksi mesin untuk Arsitektur Komputer:

Motorola, Intel Pentium

Mahasiswa akan dapat mengidentifikasikan konsep dasar Hardware & Software dari Sistem

Komputer

Mahasiswa akan dapat mengkombinasikan Metode Pipeline dalam mendesain sistem

komputer


3/72



BAB II

BUS BUS SYSTEM

1. PENGERTIAN BUS

Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai. Bus yaitu uatu set kabel tunggal yang digunakan untuk

menghubungkan berbagai subsistem. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan

media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang

berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hirarki

sistem komputer.

Suatu Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat

Input/Output. Setiap computer saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi.

Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen computer dalam menjalankan tugasnya.

Transfer data antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu computer. Data atau

program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu

juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan system bus.

2. Cara Kerja Sistem Bus

Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitektur komputernya akan lebih kompleks, sehingga untuk

meningkatkan performa, digunakan beberapa buah bus. Tiap bus merupakan jalur data antara beberapadevice 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.

3. Jenis - Jenis Bus

Berdasar jenis busnya, bus dapat dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu,

contohnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut Dedicated Bus. Namun apabila bus yang

dilalui informasi yang berbeda baik data, alamat, dan sinyal kontrol dengan metode multipleks data

maka bus ini disebut Multiplexed Bus. Kekurangan multiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran

sedikit sehingga menghemat tempat tapi kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme

yang komplek untuk mengurai data yang telah dimultipleks. Sedangkan untuk dedicated bus merupakan

kebalikan dari multipexed bus.

4. Struktur Bus

Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai

dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi

saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan saluran

kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul

yang terhubung.


4/72



1. Saluran Data

Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara

kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan

denang lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1

bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus

data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus

data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul

memori dalam setiap siklus instruksinya.

2. Saluran Alamat

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila

CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang

dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem.Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya,

bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.

3. Saluran Kontrol

Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran

alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat

untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun

informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data

dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk.

Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus

request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.

5. ORGANISASI BUS

1. Jalur Kontrol

- Berisi signal request dan sinyal acknowledgements

- Mengindikasikan tipe informasi pada jalur data.

2. Jalur Data

- Membawa informasi antara sumber dan tujuan datadan alamat dan perintah-perintah kompleks

6. ELEMEN-ELEMEN RANCANGAN BUS

Jenis BUS :

1. Dedicated

Penggunaan alamat terpisah dan jalur data

Keuntungan : Throughtput yang tinggi, karena kemacetan lalulintas kecil

Kerugian : meningkatnya ukuran dan biaya sistem.

2. MultiplexedPenggunnan saluran yang sama untuk berbagai keperluan.


5/72



Keuntungan : Memrlukan saluran yang lebih sedikit, uang menghemat ruang dan biaya

Kerugian : Diperlukan rangkaian yang lebih kompleks untuk setiap modul

3. Metode Arbitrasi

- Menugaskan sebuah perangkat, CPU atau I/O

bertindak sebagai master

1. Tersentralisasi

Pengontrol bus atau arbitrer bertanggung jawab atas alokasi waktu pada BUS

2. Terdistribusi

Modul-modul bekerja sama untuk memakai BUS bersama-sama.

4. Timing

- Cara terjadinya event dikoordinasikan pada BUS

1. Synchronous

Terjadinya event pada bus ditentukan oleh sebuah clock.

2. Asynchrpnous

Terjadinya event bus mengikuti dan tergantung pada event sebelumnya.5. Lebar BUS

1. Address

- Lebar bus alamat mempengaruhi kapasitas.

- Semakin lebar bus alamat, semakin besar range lokasi yang dapat direferensi

2. Data

- Lebar bus data, mempengaruhi kinerja sistem.

- Semakin lebar bus data, semakin besar bit yang dapat ditransfer pada suatu waktu.

6. Jenis Transfer Data

1. Read

Slave menaruh data pada bus data begitu slave mengetahui alamat dan mengambil

datanya

2. Write

Master menaruh data pada bus data begitu alamat stabil dan slave mempunyai kesempatan

untuk mengetahui alamat.

3. Read modify Write

Operasi Read yang diikuit operasi Write ke alamat yang sama. Tujuan untuk melindungi sumber

daya memori yang dapat dipakai bersama di dalam multiprogramming.

4. Read after Write

Operasi yang tidak dapat dibagi yang berisi operasi Write diikuti operasi Read darialamat yang sama

5. Blok

Sebuah siklus lamat diikuti oleh n siklus data

7. CONTOH - CONTOH BUS

Banyak perusahaan yang mengembangakan bus-bus antarmuka terutama untuk perangkat

peripheral. Diantara jenis bus yang beredar di pasaran saat ini adalah, PCI, ISA, USB, SCSI, FuturaBus+,

FireWire, dan lain-lain. Semua memiliki keunggulan, kelemahan, harga, dan teknologi yang berbeda

sehingga akan mempengaruhi jenis-jenis penggunaannya.


6/72



Bus ISA : Industri computer personal lainnya merespon perkembangan ini dengan mengadopsi

standarnya sendiri, bus ISA (Industry Standar Architecture), yang pada dasarnya adalah bus PC/AT

yang beroperasi pada 8,33 MHz. Keuntungannya adalah bahwa pendekatan ini tetap

mempertahankan kompatibilitas dengan mesin-mesin dan kartu-kartu yang ada.

Bus PCI : Peripheral Component Interconect (PCI) adalah bus yang tidak tergantung prosesor dan

berfungsi sebagai bus mezzanine atau bus peripheral. Standar PCI adalah 64 saluran data pada

kecepatan 33MHz, laju transfer data 263 MB per detik atau 2,112 Gbps. Keunggulan PCI tidak hanya

pada kecepatannya saja tetapi murah dengan keping yang sedikit.

Bus USB : Semua perangkat peripheral tidak efektif apabila dipasang pada bus kecepatan tinggi PCI,

sedangkan banyak peralatan yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer.

Sebagai solusinya tujuh vendor computer (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, dan Northen

Telecom) bersama-sama meranccang bus untuk peralatan I/O berkecepatan rendah. Standar yang

dihasilakan dinamakan Universal Standard Bus (USB).

Bus SCSI : Small Computer System Interface (SCSI) adalah perangkat peripheral eksternal yang

dipo[ulerkan oleh macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan interface standar untuk drive CD-

ROM, peralatan audio, hard disk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuan besar. SCSI

menggunakan interface paralel dengan 8,16, atau 32 saluran data.

Bus P1394 / Fire Wire : Semakin pesatnya kebutuhan bus I/O berkecepatan tinggi dan semakin

cepatnya prosesor saat ini yang mencapai 1 GHz, maka perlu diimbangi dengan bus berkecepatan

tinggi juga. Bus SCSI dan PCI tidak dapat mencukupi kebutuhan saat ini. Sehingga dikembangkan bus

performance tinggi yang dikenal dengan FireWire (P1393 standard IEEE). P1394 memiliki kelebihan

dibandingkan dengan interface I/O lainnya, yaitu sangat cepat, murah, dan mudah untuk

diimplementasikan. Pada kenyataan P1394 tidak hanya popular pada system computer, namun juga

pada peralatan elektronik seperti pada kamera digital, VCR, dan televise. Kelebihan lain adalah

penggunaan transmisi serial sehingga tidak memerlukan banyak kabel.


7/72



BAB III

MEMORI INTERNAL

A. Memory Internal

Pengertian memori adalah suatu penamaan konsep yang bisa menyimpan data dan program.sedangkan

Memori internal, yang dimaksud adalah bahwa memori terpasang langsung pada motherboard.

Dengan demikian, pengertian memory internal sesungguhnya itu dapat berupa :

First-Level (L1) Cache

Second-Level (L2) Cache

Memory Module

Akan tetapi pengelompokan dari memory internal juga terbagi atas :

RAM (Random Access Memory) dan

ROM (Read Only Memory)

Penjelasan dari masing- masing pengertian diatas adalah sebagai berikut :

1. First Level (L1) Cache

Memory yang bernama L1 Cache ini adalah memori yang terletak paling dekat dengan prosessor (lebih

spesifik lagi dekat dengan blok CU (Control Unit)). Penempatan Cache di prosessor dikembangkan sejak

PC i486. Memori di tingkat ini memiliki kapasitas yang paling kecil (hanya 16 KB), tetapi memiliki

kecepatan akses dalam hitungan nanodetik (sepermilyar detik). Data yang berada di memori ini adalah

data yang paling penting dan paling sering diakses. Biasanya data di sini adalah data yang telah diatur

melalui OS (Operating system) menjadi Prioritas Tertinggi (High Priority).

2. Second-Level (L2) Cache

Memori L2 Cache ini terletak di Motherboard (lebih spesifik lagi : modul COAST : Cache On a Stick.

Bentuk khusus dari L2 yang mirip seperti Memory

Module yang dapat diganti-ganti tergantung motherboardnya). Akan tetapi ada juga yang terintegrasi

langsung dengan MotherBoard, atau juga ada yang

terintegrasi dengan Processor Module. Di L2 Cache ini, kapasitasnya lebih besar dari pada L1 Cache.

Ukurannya berkisar antara 256 KB-2 MB. Biasanya L2 Cache yang lebih besar diperlukan di MotherBoard

untuk Server. Kecepatan akses sekitar 10 ns.


8/72


9/72



Sequential access, memori diorganisasi menjadi unit unit data yang disebut record.Akses harus dibuat

dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Informasi mengalamatan yang disimpan dipakai untuk memisahkan

record record dan untuk membantu proses pencarian.

Direct access, sama sequential access terdapat shared read/write mechanism. Setiap blok dan record

memiliki alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya. Akses dilakukan langsung pada alamat memori.

Random access, setiap lokasi memori dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung.

Contohnya adalah memori utama.

Associative access, merupakan jenis random akses yang memungkinkan pembandingan lokasi bit yang

diinginkan untuk pencocokan.

Berdasarkan karakteristik unjuk kerja, memiliki tiga parameter utama pengukuran unjuk kerja,yaitu :

Access time

Memory cycle time

Transfer rate

2. Memory Utama

Memori utama merupakan media penyimpanan dalam bentuk array

yang disusun word atau byte, kapasitas daya simpannya bisa jutaan susunan.

Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Data yang disimpan pada

1. Random Access Memory ( RAM )

2. Read Only Memory ( ROM )

3. CMOS Memory

4. Virtual Memory

memori utama ini bersifat volatile, artinya data yang disimpan bersifat

sementara dan dipertahankan oleh sumber-sumber listrik, apabila sumber listrik

dimatikan maka datanya akan hilang.Memori utama digunakan sebagai media penyimpanan data yang

berkaitan dengan CPU atau perangkat I/O.

Fungsi dari Memori Utama

Address bus pertama kali mengontak computer yang disebut memori. Yang dapat di akses oleh CPU dalam

melakukan salah satu dari proses membaca (read) atau menuliskan/menyimpan (write) ke memori tersebut.

Memori ini diistilahkan


10/72



juga sebagai Memori Utama.

Memori dapat dibayangkan sebagai suatu ruang kerja bagi komputer dan memori juga menentukan terhadap

ukuran dan jumlah program yang bias juga jumlah data yang bias diproses. Memori terkadang disebut

sebagai primary storage, primary memory, main storage, main memory, internal memory. Memori berfungsi

menyimpan sistim aplikasi, sistem pengendalian, dan data yang sedang beroperasi atau diolah. Semakin besar

kapasitas memori akan meningkatkan kemapuan komputer tersebut. Memori diukur dengan KB atau MB.

Random Access Memory (RAM), merupakan bagian memory yang bisa digunakan oleh para pemakai untuk

menyimpan program dan data.

3.Cache Memory

Memori utama yang digunakan sistem computer pada awalnya dirasakan masih lambat kerjanya

dibandingkan dengan kerja CPU, sehingga perlu dibuat sebuah memori yang dapat membantu kerja memori

utama tersebut. Sebagai perbandingan waktu akses memori cache lebih cepat 5 sampai 10 kali dibandingkan

memori utama.

Cache berisi salinan sebagian isi memori utama. Pada saat CPU membaca sebuah word memory, maka

dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui apakah word tersebut berada di cache. Jika word memori terdapat

di cache, maka akan dikirimkan ke CPU yang dikenal sebagai proses HIT. Sedangkan bila tidak ada,maka blok

memori utama yang terdiri dari sejumlah word tetap akan diletakan/dicopikan di cache yang dikenal sebagai

proses MISS dan selanjutnya dikirimkan ke CPU.

Elemen-elemen rancangan cache

a. Ukuran Cache

Ukuran cache disesuaikan kebutuhannya dalam membantu kerja memori utama. Semakin besar ukuran

cache, maka semakin besar jumlah gerbang (gate) yang terdapat pada pengalamatan cache, akibatnya

adalah cache yang berukuran

besar cenderung lebih lambat dibanding dengan cache berukuran kecil.

b. Fungsi pemetaan (mapping)

Saluran cache lebih sedikit jumlah nya jika dibandingkan saluran blok memori utama sehingga perlu

algoritma untuk pemetaan blok-blok memori ke dalam saluran cache dan juga alat untuk menentukan

blok memori utama yang sedang memakai saluran cache. Pemilihan fungsi pemetaan seperti langsung,

asosiatif dan asosiatif set akan menentukan bentuk organisasi cache.

c. Pemetaan Langsung

Teknik yang paling sederhana, yaitu memetakkan masing-masing blok memori utama hanya ke sebuah

saluran cache saja.Fungsi pemetaan mudah diimplementasikan dengan menggunakan alamat. Cache

diakses dengan menggunakan alamat memori utama dianggap terdiri tiga field yaitu tag, line, dan word.

Kekurangannya yang utama adalah terdapat lokasi cache yang tetap bagi sembarang blok-blok yang

diketahui.


11/72



d. Pemetaan Asosiatif

Mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk

dimuatkan ke sembarang saluran cache. Dalam hal ini, cache control logic menginterpretasikan alamat

memori hanya sebagai sebuah field tag dan field word. Field tag secara unik mengidentifikasi suatu blok

memori utama. Untuk menentukan apakah suatu blok berada di dalam cache, maka cache control logic

harus secara simultan memeriksa setiap tag saluran yang sesuai. Dengan pemetaan asosiatif, terdapat

fleksibilitas penggantian blok ketika sebuah blok di baca ke dalam cache. Kekurangan pemetaan ini

adalah kompleksitas rangkaian yang diperlukan untuk menguji tag seluruh saluran cache secara parallel.

4. Organisasi DRAM

Dynamic RAM

Secara internal, setiap sel yang menyimpan 1 bit data memiliki 1 buah transistor dan 1 buah Kondensator.

Kondensator ini yang menjaga tegangan agar tetap mengaliri transistor sehingga tetap dapat menyimpan

data. Oleh karena penjagaan arus itu harus dilakukan setiap beberapa saat (yang disebut refreshing) maka

proses ini memakan waktu yang lebih banyak daripada kinerja Static RAM. Seperti yang telah

dikemukakan sebelumnya, modul memori berkembang beriring-iringan dengan perkembangan processor.

Jenis DRAM ini juga mengalami perkembangan.

Perkembangan Jenis DRAM

a. Synchronous DRAM (SDRAM) adalah salah satu contohnya. Dalam SDRAM ini (yang biasanya dikenal

sebagai SIMM SDRAM) hanyalah memperbaiki kecepatan akses data yang tersimpan. Dengan proses

sinkronisasi kecepatan modul ini dengan Frekuensi Sistem Bus pada prosesor diharapkan dapat

meningkatkan kinerjanya. Modul EDO RAM dapat bawa ke kecepatan tertingginya di FSB maksimum

75MHz, sedangkan SDRAM dapat dibawa ke kecepatan 100MHz pada system yang sama. SDRAM ini juga

dikembangkan lebih jauh.

1. PC100 RAM

SDRAM yang dikembangkan untuk sistem bus 100MHz

2. PC133 RAM

SDRAM yang dikembangkan untuk sistem bus 133MHz

SDRAM yang dikembangkan untuk kebutuhan server yang memiliki kinerja yang berat. Jenis SDRAM ini

dapat mencari kerusakan data pada sel memori yang bersangkutan dan langsung dapat

memperbaikinya. Akan tetapi, batasan dari SDRAM jenis ini adalah, sel data yang dapat diperbaiki

hanya satu buah sel saja dalam satu waktu pemrosesan data.

b. Burst EDO RAM (BEDO RAM) adalah jenis EDO yang memiliki kemampuan Bursting. Kinerja yang telah

digenjot bisa 100% lebih tinggi dari FPM, 33% dari EDO RAM. Semula dikembangkan untuk menggantikan

SDRAM, tetapi karena prosesnya yang asinkron, dan hanya terbatas sampai 66MHz, praktis BEDO RAM

ditinggalkan.

c. Serial Presence Detect (PSD) adalah perkembangan dari DIMM yang menyertakan sebuah chip EPROM

yang dapat menyimpan informasi tentang modul ini. Chip kecil yang memiliki 8 pin ini bertindak sebagai


12/72



SPD yang sedemikian rupa sehingga BIOS dapat membaca seluruh informasi yang tersimpan didalamnya

dan dapat menyetarakan FSB dengan waktu kerja untuk performa CPU-RAM yang sempurna.


13/72



BAB IV

MEMORI EKSTERNAL

Memory Eksternal adalah memori yang menyimpan data dalam media fisik berbentuk kaset atau disk. agar

tetap mengaliri transistor sehingga tetap dapat menyimpan data. Oleh karena penjagaan arus itu harus

dilakukan setiap beberapa saat (yang disebut refreshing) maka proses ini memakan waktu yang lebih banyak

daripada kinerja Static RAM.

1.Multiple Disk

a. Harddisk

Hardisk disebut juga dengan cakram keras berbentuk piringan hitam terbuat dari alumunium dan dilapisi

bahan magnetic. Hard disk sudah menjadi komponen utama dari PC untuk sistem operasi. Komponen

bagian hard disk terdiri dari sebuah jarum untuk membaca data di cakram. Mempunyai kapasitas lebih

besar dari floppy disk. Kecepatan putarannya bervariasi, ada yang 5400 putaran per menit bahkan ada

yang sampai 7200 putaran per menit. Kemampuan sebuah hardisk biasanya ditentukan oleh banyaknya

data yang bias disimpan. Besarnya bervariasi, ada yang 1,2 GB hingga 80 GB. 1 GB sama dengan 1000

MB, sedangkan 1 MB sama dengan 1000 KB.

IDE Disk (Harddisk)

Saat IBM menggembangkan PC XT, menggunakan sebuah hardisk Seagate 10 MB untuk menyimpan

program maupun data. Harddisk ini memiliki 4 head, 306 silinder dan 17 sektor per track, dicontrol oleh

pengontrol disk Xebec pada sebuah kartuplug-in.

Teknologi yang berkembang pesat menjadikan pengontrol disk yang sebelumnya terpisah menjadi satu

paket terintegrasi, diawali dengan teknologi drive IDE (Integrated Drive Electronics) pada tengah tahun

1980. Teknologi saat itu IDE hanya mampu menangani disk berkapasitas maksimal 528 MB dan

mengontrol 2 disk. Seiring kebutuhan memori, berkembang teknologi yang mampu menangani disk

berkapasitas besar. IDE berkembang menjadi EIDE (Extended Integrated Drive Electronics) yang mampu

menangani harddisk lebih dari 528 MB dan mendukung pengalamatan LBA (Logical Block Addressing),yaitu metode pangalamatan yang hanya memberi nomer pada sektor sector mulai dari 0 hingga

maksimal 224-1. Metode ini mengharuskan pengontrol mampu mengkonversi alamat alamat LBA

menjadi alamat head, sektor dan silinder. Peningkatan kinerja lainnya adalah kecepatan tranfer yang

lebih tinggi, mampu mengontrol 4 disk, mampu mengontrol drive CD-ROM.

SCSI Disk (Harddisk)

Disk SCSI (Small Computer System Interface) mirip dengan IDE dalam hal organisasi pengalamatannya.

Perbedaannya pada piranti antarmukanya yang mampu mentransfer data dalam kecepatan tinggi. Versi

disk SCSI terlihat pada tabel 5.3. Karena kecepatan transfernya tinggi, disk ini merupakan standar bagi

komputer UNIX dari Sun Microsystem, HP, SGI, Machintos, Intel terutama komputer komputer server


14/72



jaringan, dan vendor vendor lainnya.SCSI sebenarnya lebih dari sekedar piranti antarmuka harddisk.

SCSI adalah sebuah bus karena SCSI mampu sebagai pengontrol hingga 7 peralatan seperti: harddisk, CD

ROM, rekorder CD, scanner dan peralatan lainnya. Masing masing peralatan memiliki ID unik sebagai

media pengenalan oleh SCSI.

b. Flashdisk

Adalah piranti penyimpan dari floppy drive jenis lain yang mempunyai kapasitas memori 128 MB, dengan

menggunakan kabel interface jenis USB (Universal Serial Bus), sangat praktis dan ringan dengan ukuran

berkisar 96 x 32 mm dan pada bagian belakang bentuknya agak menjurus keluar, digunakan untuk

tempat penyimpanan baterai jenis AAA dan terdapat port USB yang disediakan penutupnya yang

berbentuk sama dengan body utamanya dan juga mempunyai layar LCD yang berukuran 29,5 x 11 mm.

Flash disk dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti :

Sebagai storage (penyimpan data)

Sebagai MP3 player

Sebagai voice recording

Sebagai FM Tuner (radio)

Pada teknologi masa kini, flash memory mengalami perkembangan penyimpan data dengan kapasitas

menjadi 512 MB (megabyte) hingga 1 GB (gigabyte) dan dengan ukuran sekitar 18 x 16,5 x 7,5 mm yangmempunyai kemampuan transfer data sekitar 480 Mbps, sehingga untuk pengunaan file dengan memori

120 Mb, dapat melakukan pembacaan data sekitar 88 Mbps dan untuk penulisan data sekitar 5 Mbps.

Bentuknya aneka ragam ada yang seukuran lebih kecil atau lebih besar dari keluaran pertamanya.

Bahkan saat ini ada yang berkapasitas sekitar 2, 2 GB dengan ukuran seperti kotak kecil.Flash disk

mempunyai kemampuan transfer data untuk penulisan mencapai 350 Kbps, sedangkan untuk

pembacaan mencapai 665 Kbps. Pada perlengkapan pendukungnya tersedia peralatan earphone, baterai

jenis AAA, kabel ektensi USB dan CD driver flash disk untuk install. Untuk versi windows ME, windows

2000 dan windows XP sudah dapat mendeteksi untuk konfigurasi flash disk, kecuali sistem operasi

windows 98 belum dapat mendeteksi secara otomatis, jadi harus diinstall driver-nya terlebih dahulu.


15/72



c. Floppydisk

Dengan berkembangnya komputer pribadi maka diperlukan media untuk mendistribusikan software

maupun pertukaran data. Solusinya ditemukannyadisketataufloppy diskoleh IBM.

Karakteristik disket adalah head menyentuh permukaan disk saat membaca ataupun menulis. Hal inimenyebabkan disket tidak tahan lama dan sering rusak. Untuk mengurangi kerusakan atau aus pada

disket, dibuat mekanisme penarikan head dan menghentikan rotasi disk ketika head tidak melakukan

operasi baca dan tulis. Namun akibatnya waktu akses disket cukup lama. Gambar 5.6.

memperlihatkan bentuk floppy disk.

Gambar

Ada dua ukuran disket yang tersedia, yaitu 5,25 inchi dan 3,5 inchi dengan masing masing memiliki

versi low density (LD) danhigh density (HD). Disket 5,25 inchi sudah tidak popular karena bentuknyayang besar, kapasitas lebih kecil dan selubung pembungkusnya tidak kuat.

d. CD ROM

(Compact Disk Read Only Memory). Merupakan generasi CD yang diaplikasikan sebagai media

penyimpan data komputer. Dikenalkan pertama kali oleh Phillips dan Sony tahun 1984 dalam

publikasinya, yang dikenal denganYellow Book. Perbedaan utama dengan CD adalah CD ROM player

lebih kasar dan memiliki perangkat pengoreksi kesalahan, untuk menjamin keakuratan tranfer data ke

komputer. Secara fisik keduanya dibuat dengan cara yang sama, yaitu terbuat dari resin, contohnya

polycarbonate, dan dilapisi dengan permukaan yang sangat reflektif seperti aluminium. Penulisan

dengan cara membuat lubang mikroskopik sebagai representasi data dengan laser berintensitas

tinggi. Pembacaan menggunakan laser berintensitas rendah untuk menterjemahkan lubang

mikroskopik ke dalam bentuk data yang dapat dikenali komputer. Saat mengenai lubang miskrokopik,

intensitas sinar laser akan berubah ubah. Perubahan intensitas ini dideteksi oleh fotosensor dan

dikonversi dalam bentuk sinyal digital.Karena disk berbentuk lingkaran, terdapat masalah dalam

mekanisme baca dan tulis,yaitu masalah kecepatan. Saat disk membaca data dibagian dekat pusat

disk diperlukan putaran rendah karena padatnya informasi data, sedangkan apabila data berada di

bagian luar disk diperlukan kecepatan yang lebih tinggi. Ada beberapa metode mengatasai masalah

kecepatan ini,


16/72



diantaranya dengan sistemconstant angular velocity (CAV), yaitu bit bit informasi direkam dengan

kerapatan yang bervariasi sehingga didapatkan putaran disk yang sama. Metode ini biasa diterapkan

dalam disk magnetik, kelemahannya adalah kapasitas disk menjadi berkurang.

e. CD R

(Compact Disk Recordables) Secara fisik CD-R merupakan CD polikarbonat kosong berdiameter 120

mm sama seperti CD ROM. Perbedaannya adanya alur alur untuk mengarahkan laser saat penulisan.

Awalnya CD-R dilapisi emas sebagai media refleksinya. Permukaan reflektif pada lapisan emas tidak

memiliki depresi atau lekukan lekukan fisik seperti halnya pada lapisan aluminium sehingga harus

dibuat tiruan lekukan antara pit dan land-nya. Caranya dengan menambahkan lapisan pewarna di

antara pilikarbonat dan lapisan emas. Jenis pewarna yang sering digunakan adalah cyanine yang

berwarna hijau danpthalocynine yang berwarna oranye kekuning-kuningan. Pewarna ini sama seperti

yang digunakan dalam film fotografi sehingga menjadikan Kodak dan Fuji produsen utama CD-R.

Sebelum digunakan pewarna bersifat transparan sehingga sinar laser berdaya tinggi dapat menembus

sampai ke lapisan emas saat proses penulisan. Saat sinar laser mengenai titik pewarna, sinar ini

memanaskannya sehingga pewarna terurai melepaskan ikatan kimianya membentuk suatu noda.

Noda noda inilah sebagai representasi data yang nantinya dapat dikenali oleh fotodetektor apabila

disinari dengan laser berdaya rendah saat proses pembacaan. Seperti halnya jenis CD lainnya, CD-R

dipublikasikan dalam buku tersendiri yang memuat spisifikasi teknisnya yang dikenal dengan Orange

Book. Buku ini dipublikasikan tahun 1989.

Terdapat format pengembangan, yaitu ditemukannya seri CD-ROM XA yang

memungkinkan penulisan CD-R secara inkremental sehingga menambah fleksibilitas produk ini.

Kenapa hal ini bisa dilakukan, karena sistem ini memiliki multitrack dan setiap track memiliki VOTC

(volume table of content) tersendiri. Berbeda dengan model CD-ROM sebelumnya yang hanya

memiliki VOTC tunggal pada permulaan saja.

2. RAID

RAID (Redundancy Array of Independent Disk) merupakan organisasi disk memori yang mampu

menangani beberapa disk dengan sistem akses paralel dan redudansi ditambahkan untuk

meningkatkan reliabilitas. Karena kerja paralel inilah dihasilkan resultan kecepatan disk yang lebihcepat. Teknologi database sangatlah penting dalam model disk ini karena pengontrol disk harus

mendistribusikan data pada sejumlah disk dan juga membacaan kembali. Karakteristik umum disk

RAID :

RAID adalah sekumpulan disk drive yang dianggap sebagai sistem tunggal disk.

Data didistribusikan ke drive fisik array.

Kapasitas redudant disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang menjamin

recoveribility data ketika terjadi masalah atau kegagalan disk. Jadi RAID merupakan salah satu

jawaban masalah kesenjangan kecepatan disk memori dengan CPU dengan cara menggantikan disk


17/72



berkapasitas besar dengan sejumlah disk disk berkapasitas kecil dan mendistribusikan data pada

disk disk tersebut sedemikian rupa sehingga nantinya dapat dibaca kembali.

RAID tingkat 0

Sebenarnya bukan RAID karena tidak menggunakan redundansi dalam meningkatkan kinerjanya. Data

didistribusikan pada seluruh disk secara array merupakan keuntungan dari pada menggunakan satu

disk berkapasitas besar.

Sejalan perkembangan RAID 0 menjadi model data strip pada disk dengan suatu management

tertentu hingga data sistem data dianggap tersimpan pada suatu disk logik. Mekanisme tranfer data

dalam satu sektor sekaligus sehingga hanya baik untuk menangani tranfer data besar.

RAID tingkat 1

Pada RAID 1, redundansi diperoleh dengan cara menduplikasi seluruh data pada diskmirror-nya.

Seperti halnya RAID 0, pada tingkat 1 juga menggunakan teknologistripping,perbedaannya adalah

dalam tingkat 1 setiap strip logik dipetakkan ke dua disk yang secara logika terpisah sehingga setiap

disk pada array akan memilikimirror diskyang berisi data sama. Hal ini menjadikan RAID 1 mahal.

Keuntungan RAID 1:

Permintaan pembacaan dapat dilayani oleh salah satu disk karena terdapat dua disk berisi data

sama, tergantung waktu akses yang tercepat.

Permintaan penyimpanan atau penulisan dilakukan pada 2 disk secara paralel.

Terdapat back-up data, yaitu dalam diskmirror-nya.

RAID 1 mempunyai peningkatan kinerja sekitar dua kali lipat dibandingkan RAID 0 pada operasi

baca, namun untuk operasi tulis tidak secara signifikan terjadi peningkatan. Cocok digunakan untuk

menangani data yang sering mengalami kegagalan dalam proses pembacaan. RAID 1 masih bekerja

berdasarkan sektor sektornya.

RAID tingkat 2

RAID 2 mengganakan teknik akses paralel untuk semua disk. Dalam proses operasinya, seluruh disk

berpartisipasi dan mengeksekusi setiap permintaan sehingga terdapat mekanisme sinkronisasi

perputaran disk dan headnya. Teknologistripping juga digunakan dalam tingkat ini, hanya stripnya

berukuran kecil, sering kali dalam ukuranwordataubyte. Koreksi kesalahan menggunakan sistem bit

paritas dengan kode Hamming. Cocok digunakan untuk menangani sistem yang kerap mengalami

kesalahan disk.

RAID tingkat 3

Diorganisasikan mirip dengan RAID 2, perbedaannya pada RAID 3 hanya membutuhkan disk

redudant tunggal, tidak tergantung jumlah array disknya. Bit paritas dikomputasikan untuk setiap

data word dan ditulis pada disk paritas khusus. Saat terjadi kegagalan drive, data disusun kembali dari

sisa data yang masih baik dan dari informasi paritasnya. RAID 3 menggunakan akses paralel dengan


18/72



data didistribusikan dalam bentuk strip-strip kecil. Kinerjanya menghasilkan transfer berkecepatan

tinggi, namun hanya dapat mengeksekusi sebuah permintaan I/O saja sehingga kalau digunakan pada

lingkungan transaksi data tinggi terjadi penurunan kinerja.

RAID tingkat 4

RAID 4 menggunakan teknik akses yang independen untuk setiap disknya sehingga permintaan baca

atau tulis dilayani secara paralel. RAID ini cocok untuk menangani system dengan kelajuan tranfer

data yang tinggi. Tidak memerlukan sinkronisasi disk karena setiap disknya beroperasi secara

independen. Stripping data dalam ukuran yang besar. Strip paritas bit per bit dihitung ke seluruh strip

yang berkaitan pada setiap disk data. Paritas disimpan pada disk paritas khusus. Saat operasi

penulisan, array management software tidak hanya meng-update data tetapi juga paritas yang

terkait. Keuntungannya dengan disk paritas yang khusus menjadikan keamanan data lebih terjamin,

namun dengan disk paritas yang terpisah akan memperlambat kinerjanya.

RAID tingkat 5

Mempunyai kemiripan dengan RAID 4 dalam organisasinya, perbedaannya adalah strip strip

paritas didistribusikan pada seluruh disk. Untuk keamanan, strip paritas suatu disk disimpan pada disk

lainnya. RAID 4 merupakan perbaikan dari RAID 4 dalam hal peningkatan kinerjanya. Disk ini

biasanya digunakan dalam server jaringan.

RAID tingkat 6

Merupakan teknologi RAID terbaru. Menggunakan metode penghitungan dua paritas untuk alasan

keakuratan dan antisipasi terhadap koreksi kesalahan. Seperti halnya RAID 5, paritas tersimpan

pada disk lainnya. Memiliki kecepatan transfer yang tinggi.

3.Optical Disk

Mulai tahun 1983 sistem penyimpanan data di optical disc mulai diperkenalkan dengan

diluncurkannya Digital Audio Compact Disc. Setelah itu mulai berkembanglah teknologi penyimpanan

pada optical disc ini.

Baik CD-Audio maupun CD-ROM memakai teknologi yang sama, yaitu sama-sama terbuat dari resin

(polycarbonate), dan dilapisi oleh permukaan yang sangatreflektif seperti Aluminium . Informasi

direkam secara digital sebagai lubang-lubang mikroskopik pada permukaan yang reflektif. Proses ini

dilakukan dengan menggunakan laser yang berintensitas tinggi. Permukaan yang berlubang

mikroskopik ini kemudian dilapisi oleh lapisan bening. Informasi dibaca dengan menggunakan laser

berintensitas rendah yang menyinari lapisan bening tersebut sementara motor memutar disk.

Intensitas laser tersebut berubah setelah mengenai lubang-lubang tersebut kemudian terefleksikan

dan dideteksi oleh fotosensor yang kemudian dikonversikan menjadi data digital.

Kemajuan terbaru dari optical disc ini adalah disk yang dapat ditulis ulang. Pada sistem ini, energi

laser digunakan secara besama-sama dengan prinsip medan magnet untuk menulis dan membaca

informasi. Pada proses tulis, laser memanasi titik pada disk yang hendak diproses, kemudian setelah

itu medan magnet dapat mengubah arah medan titik tersebut sementara temperaturnya


19/72



ditingkatkan. Karena proses tersebut tidak mengubah disk secara fisik maka proses penulisan dapat

dilakukan berulang-ulang. Pada proses baca, araha medan magnet yang telah dipolarisasi tersebut

akan membelokkan sinar laser dengan arah tertentu, sehingga terefleksikan dan dideteksi oleh

fotosensor yang kemudian dikonversikan menjadi digital.

Satuan X pada CDROM drive (pada umumnya) sebenarnya mengacu pada kecepatan baca dari CD

tersebut di track terluar (jika track terluar terpakai alias CD-nya penuh). Sedangkan kecepatan baca di

track terdalamnya jauh lebih lambat. Misalkan ada CD-ROM drive 48X max, itu berarti kecepatan

baca track terluarnya 40x namun untuk track terdalam hanya 19X. Yang utama sebenarnya bukan

hanya kecepatan putar yang ditingkatkan, namun sistem pembacaan, route data, mode transfer,

interface, dll, seperti yang dilakukan Kenwood 52X dengan teknologi TrueX-nya di mana dengan

kecepatan putar hanya < dari cd biasa (misal 48x), bias memberikan kecepatan transfer merata

(dalam-luar) antara 45-52X di seluruh permukaan CD.

4.Pita Magnetik

Sistem pita magnetik menggunakan teknik pembacaan dan penulisan yang identik dengan sistem disk

magnetik.Medium pita magnetik berbentuk track track paralel, sistem pita lama berjumlah 9 buah

track sehingga memungkinkan penyimpanan satu byte sekali simpan dengan satu bit paritas pada

track sisanya. Sistem pita baru menggunakan 18 atau 36 track sebagai penyesuaian terhadap lebar

word dalam format digital.Seperti pada disk, pita magnetik dibaca dan ditulisi dalam bentuk blok

blok yang bersambungan (kontinyu) yang disebut physical record. Blok blok tersebut dipisahkan

oleh gap yang disebutinter-record gap.

Head pita magnetik merupakan perangkatsequential access. Head harus menyesuaikan letak record

yang akan dibaca ataupun akan ditulisi. Apabila head berada di tempat lebih atas dari record yang

diinginkan maka pita perlu dimundurkan dahulu, baru dilakukan pembacaan dengan arah maju. Hal

ini sangat berbeda pada teknologi disk yang menggunakan teknikdirect access.

Kecepatan putaran pita magnetik adalah rendah sehingga transfer data menjadi lambat, saat ini pita

magnetik mulai ditinggalkan digantikan oleh jenis jenis produk CD.


20/72



BAB V

SISTEM INPUT/OUTPUT

PENGERTIAN MODUL INPUT/OUTPUT

Merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau

lebih perangkat peripheral.

Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi

komunikasi antara peripheral dan bus komputer.

Piranti tidak langsung dihubungkan dengan bus sistem komputer, Mengapa ?

Bervariasinya metode operasi piranti peripheral, sehingga tidak praktis apabila sistem komputer

harus menangani berbagai macam sistem operasi piranti peripheral tersebut.

Kecepatan transfer data piranti peripheral umumnya lebih lambat dari pada laju transfer data pada

CPU maupun memori.

Format data dan panjang data pada piranti peripheral seringkali berbeda dengan CPU, sehingga perlu

modul untuk menselaraskannya.

Dua fungsi utama :

Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melaluibus sistem.

Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data

tertentu

Model generik dari suatu modul I/O


21/72



Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer

Bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih

Bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan

memori utama ataupun dengan register register CPU.

Antarmuka internal dengan komputer (CPU dan memori utama)

Antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi fungsi pengontrolan

Fungsi Modul I/O

Kontrol dan pewaktuan.

Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk

mensinkronkan kerja masing masing komponen penyusun komputer.

Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak

menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat

internal seperti register register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral.

Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur

sistem secara keseluruhan

Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul

I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi (pengatur) bus atau leb

Langkah-langkah pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul I/O

Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk

mensinkronkan kerja masing masing komponen penyusun komputer.

Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan

pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik

dengan perangkat internal seperti register register, memori utama, memori

sekunder, perangkat peripheral.

Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang

mengatur sistem secara keseluruhan

Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan

modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi (pengatur) busatau leb

Komunikasi CPU.

Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah perintah dari CPU yang dikirimkan

sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima

perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk.

Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melaluibus data.

Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral,

umumnya berupa status kondisi Busy atauReady. Juga status bermacam macam kondisi

kesalahan (error).


22/72



Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi

atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral,

sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya

Komunikasi perangkat eksternal.

Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah perintah dari CPU yang dikirimkan

sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima

perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk.

Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.

Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral,

umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam macam kondisi

kesalahan (error).

Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi

atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral,

sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya

Komunikasi perangkat eksternal (peripheral)

Pem-buffer-an data.

Tujuan utama adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer

data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU.

Laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media

penyimpan

Deteksi kesalahan

Bila perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka

modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut.


23/72



Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, tinta habis,

kertas habis.

Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas

Struktur Modul I/O

Berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer.

Intel 8255A yang sering disebut PPI (Programmable Peripheral Interface).

Bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O, terdapat kemiripan struktur.

Struktur Modul I/O

Antarmuka modul I/O ke CPU melaluibus sistem komputer terdapat tiga saluran

Saluran data

Saluran alamat

Saluran kontrol.

Bagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan

antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini

TEKNIK MASUKAN/KELUARAN

I/O TERPROGRAM

Data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O.

CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung

Pemindahan data


24/72



Pengiriman perintah baca maupun tulis

Monitoring perangkat

Kelemahan :

CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang

waktu, CPU lebih cepat proses operasinya.

Dalam teknik ini, modul I/O tidak dapat melakukan interupsi kepada CPU terhadap proses

proses yang diinteruksikan padanya.

Seluruh proses merupakan tanggung jawab CPU sampai operasi lengkap dilaksanakan

Klasifikasi perintah I/O

1. Perintahcontrol.

Perintah ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas

yang diperintahkan padanya.

2. Perintahtest.

Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan

peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap

digunakan, juga untuk mengetahui operasi operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi

kesalahannya.

3. Perintahread.

Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam

buffer internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melaluibus data setelah terjadisinkronisasi

data maupun kecepatan transfernya.

4. Perintahwrite.

Perintah ini kebalikan dariread. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari

bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut

Implementasi perintah dalam instruksi I/O :

1. Memory-mapped I/O

o Terdapat ruang tunggal untuk lokasi memori dan perangkat I/O.

o CPU memperlakukan register status dan register data modul I/O sebagai lokasi

memori dan menggunakan instruksi mesin yang sama untuk mengakses baik

memori maupun perangkat I/O.

o Konskuensinya adalah diperlukan saluran tunggal untuk pembacaan dan saluran

tunggal untuk penulisan.

o Keuntungan memory-mapped I/O adalah efisien dalam pemrograman, namun

memakan banyak ruang memori alamat


25/72



2. Isolated I/O

o Dilakukan pemisahan ruang pengalamatan bagi memori dan ruang

pengalamatan bagi I/O.

o Dengan teknik ini diperlukan bus yang dilengkapi dengan saluran pembacaan

dan penulisan memori ditambah saluran perintah output.

o Keuntunganisolated I/O adalah sedikitnya instruksi I/O

INTERRUPT

Proses tidak membuang buang waktu

Prosesnya :

CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O dijalankan modul

I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah perintah lainnya. Apabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan padanya akan

melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai

Kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan perintah dari memori

maupun pelaksanaan isi perintah tersebut.

Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya

o CPU melakukanmultitasking beberapa perintah sekaligus

o Tidak ada waktu tunggu bagi CPU = Proses cepat

Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O

o Modul I/O menerima perintah, misalread.

o Modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan meletakkan paket

data ke register data modul I/O

o Modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol.

o Modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi

o Modul meletakkan data padabus data

o Modul siap menerima perintah selanjutnya

Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O :

Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.

CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian merespon interupsi.

CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan mengirimkan sinyalacknowledgmentke perangkat I/O untuk menghentikan interupsinya.

CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang dilakukan

adalah menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan operasi yang tadi

dijalankan sebelum adanya interupsi. Informasi yang diperlukan berupa:

Status prosesor, berisi register yang dipanggil PSW (program status word).

Lokasi intruksi berikutnya yang akan dieksekusi.

Informasi tersebut kemudian disimpan dalam stack pengontrol sistem.

Pengolahan interupsi saat perangkat I/O telah menyelesaikan sebuah operasi I/O :

CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke stack pengontrol

bersama informasi PSW. Mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi.


26/72



CPU memproses interupsi sempai selesai

Bila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi yang telah

disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi sebelum interupsi .

Teknik yang digunakan CPU dalam menangani program interupsi

Multiple Interrupt Lines.

Software poll.

Daisy Chain.

Arbitrasi bus

Multiple Interrupt Lines

Teknik yang paling sederhana

Menggunakan saluran interupsi berjumlah banyak

Tidak praktis untuk menggunakan sejumlah saluranbus atau pin CPU ke seluruh saluran

interupsi modul modul I/O

Software poll

CPU mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuju ke routine layanan

interupsi yang tugasnya melakukan poll seluruh modul I/O untuk menentukan modul yang

melakukan interupsi

Kerugiansoftware poll

memerlukan waktu yang lama karena harus mengidentifikasi seluruh modul untuk

mengetahui modul I/O yang melakukan interupsi

Daisy chain

Teknik yang lebih efisien

Menggunakanhardware poll

Seluruh modul I/O tersambung dalam saluran interupsi CPU secara melingkar (chain)

Apabila ada permintaan interupsi, maka CPU akan menjalankan sinyalacknowledge yang

berjalan pada saluran interupsi sampai menjumpai modul I/O yang mengirimkan interupsi

Arbitrasi bus

Modul I/O memperoleh kontrolbus sebelum modul ini menggunakan saluran permintaan

interupsi

Hanya akan terdapat sebuah modul I/O yang dapat melakukan interupsi

DIRECT MEMORY ACCESS

Kelemahan I/O terprogram dan Interrupt-Driven I/O


27/72



Proses yang terjadi pada modul I/O masih melibatkan CPU secara langsung, berimplikasi pada :

- Kelajuan transfer I/O yang tergantung kecepatan operasi CPU.

- Kerja CPU terganggu karena adanya interupsi secara langsung

CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA

CPU hanya akan terlibat pada awal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada DMA dan

akhir proses saja

CPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak terganggu dengan interupsi

Prinsip kerja DMA

CPU akan mendelegasikan kerja I/O kepada DMA

CPU hanya akan terlibat pada awal proses untuk memberikan instruksi lengkap pada DMA dan

akhir proses saja CPU dapat menjalankan proses lainnya tanpa banyak terganggu dengan interupsi

Blok diagram modul DMA


28/72



Konfigurasi modul DMA

Direct Memory Access (DMA)

Melaksanakan transfer data secara mandiri

DMA memerlukan pengambilalihan kontrolbus dari CPU

DMA akan menggunakanbus bila CPU tidak menggunakannya atau DMA memaksa CPU untuk

menghentikan sementara penggunaanbus

Teknikcycle-stealing, modul DMA mengambil alih siklus bus

Penghentian sementara penggunaanbus bukanlah bentuk interupsi, tetapi penghentian proses

sesaat yang berimplikasi hanya pada kelambatan eksekusi CPU saja

Perangkat Eksternal Komputer

Disebut jugaperipheral

Ada perangkat pengendalinya (Modul I/O)

Memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar

Tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar

Tidak ada keyboard.

Tidak ada monitor.


29/72



Keyboard dan monitor tergolang dalam perangkat eksternal komputer

Klasifikasi perangkat eksternal

Human Readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna

komputer. Contoh: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive.

Machine readable, yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa

modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem.

Communication, yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh. Contoh:

NIC dan modem

Klasifikasi berdasar arah data

Perangkat output

Perangkat input

Kombinasi output-input.

Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer.

Contoh perangkat input : keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, bar code reader.


30/72



BAB VI

ARITMATIKA KOMPUTER

ALU, singkatan dariArithmetic And Logic Unit(bahasa Indonesia: unit aritmatika dan logika), adalah salah

satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika

dan logika. Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh

operasi logika adalah logika AND dan OR. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic

Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi

program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan

pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk

melaksanakan operasi aritmatika ini disebutadder.

ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya,

seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit

elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. Tugas lalin dari

ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika (logical

operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu:

a. sama dengan (=)

b. tidak sama dengan ()

c. kurang dari (=) (sumber: Buku Pengenalan Komputer, Hal 154-155, karangan

Prof.Dr.Jogiyanto H.M, M.B.A.,Akt.)


31/72



ALU Inputs and Outputs

Representasi Integer

Hanya menggunakan 0 dan 1 untuk menghitung segalanya

Angka positif disimpan dalam biner

Tidak ada tanda minus maupun titik (.)

Sign Magnitude

Dua compliment

Sign Magnitude

Angka pada deret kiri menunjukkan positif atau tidaknya suatu bilangan

0 menyatakannegatif

1 menyatakan positif

Contoh :

o +18 = 00010010

o -18 = 10010010

Masalah : 0 dianggap memiliki 2 nilai, yaitu +0 dan -0

Dua Compliment

Dua bilangan yang memiliki nilai positif dan negatif

Contoh

o +3 = 00000011

o +2 = 00000010

o +1 = 00000001

o +0 = 00000000


32/72



o -1 = 11111111

o -2 = 11111110

o -3 = 11111101

Keunggulan

o Hanya memiliki 1 nilai angka 0

o Aritmatika lebih mudah

o Negasi lebih mudah

Geometric Depiction of Twos Complement Integers

Range

8 bit

+127 = 01111111 = 27 -1

-128 = 10000000 = -27

16 bit

+32767 = 011111111 11111111 = 215 - 1

-32768 = 100000000 00000000 = 215

Seperti pada bilangan desimal, dalam bilangan biner dapat dilakukan operasi aritmatika seperti penjumlahan,

pengurangan, perkalian dan pembagian.

Penjumlahan Biner

Penjumlahan bilangan biner serupa dengan penjumlahan pada bilangan desimal. Dua bilangan yang akandijumlahkan disusun secara vertikal dan digit-digit yang mempunyai signifikansi sama di tempatkan pada


33/72



kolom yang sama. Digit-digit ini kemudian dijumlahkan dan jika jumlahnya lebih besar dari 1, maka ada

bilangan yang disimpan, selanjutnya bilangan yang disimpan tersebut dijumlahkan dengan bilangan di

sebelah kirinya.

Aturan dasar untuk penjumlahan pada bilangan biner adalah seperti berikut:

0 + 0 = 0

0 + 1 = 1

1 + 0 = 1

1 + 1 = 0, simpan 1

Sebagai contoh akan dijumlah dua bilangan biner 01012 + 00112 hasilnya 10002

Terkadang hasil penjumlahan bilangan lebih besar dari 2 jika hal tersebut terjadi, maka bilangan dapat

disimpan lebih dari satu tempat, misalnya 1 + 1 + 1 +1 = 0 yang disimpan 10. Contoh soal 00012 + 00112 +

01012 + 01112 hasilnya 100002

Pada kolom ke 3, bilangan yang disimpan ada dua bilangan yang berasal dari hasil penjumlahan pada kolom

ke 5 yang nilai penjumlahannya adalah (100) dan kolom ke 4 yang nilai penjumlahannya adalah (10).

Sedangkan bilangan yang disimpan pada kolom 1 dan 2 merupakan bilangan hasil dari penjumlahan pada

kolom 3 yang nilai penjumlahannya adalah (100).

Pengurangan Biner

Metode yang digunakan dalam pengurangan bilangan biner juga sama dengan metode yang digunakan untukpengurangan pada bilangan desimal. Dalam metode ini, jika diperlukan sebuah angka diperbolehkan

meminjam 1 dari kolom yang mempunyai derajat lebih tinggi atau yang biasanya berada di sebelah kiri.

Aturan dasar untuk pengurangan bilangan biner adalah sebagai berikut:

0 0 = 0

1 0 = 1

1 1 = 0

0 1 = 1, pinjam 1

Sebagai contoh terdapat dua bilangan biner x dan y bilangan x = 01012 , bilangan y = 00112. Jika dilakukan

operasi pengurangan maka 01012 00112 hasilnya 00102, berikut penjelasannya:


34/72



- Pengurangan pada digit ke 4 dari x y adalah 1 1 hasilnya 0.

- Pengurangan pada digit ke 3 dari x y adalah 0 1 hasilnya 1, setelah angka 0 dari bilangan x meminjam

angka 1 dari digit ke 2 dari bilangan x, sehingga digit ke 2 bilangan x berubah menjadi 0.

- Pengurangan pada digit ke 2 dari x y adalah 0 0 hasilnya 0

- Pengurangan pada digit ke 1 dari x y adalah 0 0 hasilnya 0

Perkalian Biner

Metode yang digunakan dalam perkalian biner juga pada dasarnya sama dengan perkalian desimal, akan

terjadi pergeseran ke kanan setiap dikalikan 1 bit pengali. Setelah proses perkalian masing-masing bit pengali

selesai, dilakukan penjumlahan masing-masing kolom bit hasil.

Contoh :

Pembagian Biner

Serupa dengan perkalian, pembagian pada bilangan biner juga menggunakan metode yang sama dengan

pembagian desimal. Bit-bit yang dibagi diambil bit per bit dari sebelah kiri. Apabila nilainya lebih dari bit

pembagi, maka bagilah bit-bit tersebut, tetapi jika setelah bergeser 1 bit nilainya masih dibawah nilai

pembagi maka hasilnya adalah 0.

Contoh :

Jenis operasi aritmatika dalam komputer :


35/72



1. Penjumlah Tak Lengkap (Half Adder)

2. Penjumlah Lengkap (Full Adder)

3. Penjumlah Biner Paralel

4. Pengurang Paro dan Penuh (Half and Full Substractor)

HALF ADDER

Merupakan rangkaian elektronik yang bekerja melakukan perhitungan penjumlahan dari dua buah

bilangan binary, yang masing-masing terdiri dari satu bit. Rangkaian ini memiliki dua input dan dua buah

output, salah satu outputnya dipakai sebagai tempat nilai pindahan dan yang lain sebagai hasil dari

penjumlahan.

Rangkaian ini bisa dibangun dengan menggunakan IC 7400 dan IC 7408. Seperti yang terlihat pada gambar

dibawah ini, rangkaian half adder merupakan gabungan beberapa gerbang NAND dan satu gerbang AND.Karakter utama sebuah gerbang NAND dalah bahwa ia membalikkan hasil dari sebuah gerbang AND yang

karakternya hanya akan menghasilkan nilai satu ketika kedua inputnya bernilai satu, jadi gerbang NAND

hanya akan menghasilkan nilai nol ketika semua inputnya bernilai satu.

Skema Diagram HALF ADDER

Ketika salah satu atau lebih input bernilai nol maka keluaran pada gerbang NAND pertama akan bernilai

satu. Karenanya kemudian input di gerbang kedua dan ketiga akan bernilai satu dan mendapat input lain yang

salah satunya bernilai nol sehingga PASTI gerbang NAND yang masukannya nol tadi menghasilkan nilai satu.

Sedangkan gerbang lain akan benilai nol karena mendapat input satu dan satu maka keluaran di gerbang

NAND terakhir akan bernilai satu, karena salah satu inputnya bernilai nol.

Untuk menghitung carry digunakan sebuah gerbang AND yang karakter utamanya adalah bahwa iahanya

akan menghasilkan nilai satu ketika kedua masukannya bernilai satu. Jadi carry satu hanya akan dihasilkan

dari penjumlahan dua digit bilangan biner sama-sama bernilai satu, yang dalam penjumlahan utamanya akan

menghasilkan nilai nol.

Tabel Kebenaran HALF ADDER

Ket :

1 = Benar

0 = Salah


36/72



Jika setiap elemen yang dihubungkan salah satu ada yang Salah/(0) maka pernyataan pada percobaan

Rangakaian Half Adder ini menunjukan Salah/(0).

Skema Pengkabelan HALF ADDER

KESIMPULAN :

Half Adderadalah suatu rangkaian penjumlahan sistem bilangan biner yang paling sederhana. Rangkaian ini

hanya dapat digunakan untuk operasi penjumlahan data bilangan biner sampai 1bit saja. Rangkaian Half

Adder memiliki 2 terminal input untuk 2 variabel bilangan biner clan 2 terminal output, yaitu SUMMARY OUT

(SUM) dan CARRY OUT (CARRY).

FULL ADDER

Merupakan rangkaian elektronik yang bekerja melakukan perhitungan penjumlahan sepenuhnya dari dua

buah bilangan binary, yang masing-masing terdiri dari satu bit. Rangkaian ini memiliki tiga input dan dua buah

output, salah satu input merupakan nilai dari pindahan penjumlahan, kemudian sama seperti pada half adder

salah satu outputnya dipakai sebagai tempat nilai pindahan dan yang lain sebagai hasil dari penjumlahan.

Rangkaian ini dibuat dengan gabungan dua buah half adder dan sebuah gerbang OR. Logika utama rangkaian

gerbang full adder adalah bahwa ketika menjumlahkan dua bilangan biner maka ada sebuah carry yang juga

mempengaruhi hasil dari penjumlahan tersebut, karenanya rangkaian ini bisa melakukan penjumlahan secara

sepenuhnya.


37/72



Skema Diagram FULL ADDER

Ketika dua masukan menghasilkan nilai satu pada half adder atau paruh dari full adder pertama, hasilnya

akan kembali dijumlahkan dengan carry yang ada. Jika carry bernilai satu maka ia akan menghasilkan keluaran

akhir bernilai nol, namun menghasilkan carry out yang bernilai satu, dan jika carry in bernilai nol maka ia akan

menghasilkan keluaran akhir satu dengan carry out bernilai nol.

Lain halnya ketika kedua masukan pada paruh full adder pertama menghasilkan nilai nol karena inputnya

sama-sama satu, maka carry out untuk paruh pertama half adder adalah satu, penjumlahan paruh pertama

yang menghasilkan nol akan kembali dijumlahkan dengan carry in yang ada, yang jika bernilai satu maka hasil

penjumlahannya adalah satu dan memiliki carry out satu dari penjumlahan input pertama.

Untuk menghitung carry out pada full adder digunakan sebuah gerbang OR yang menghubungkan penghitung

carry out dari half adder pertama dan kedua. Maksudnya bahwa entah paruh pertama atau kedua yang

menghasilkan carry out maka akan dianggap sebagai carry out, dan dianggap satu meski kedua gerbang

AND yang digunakan untuk menghitung carry out sama-sama bernilai satu.

Tabel Kebenaran FULL ADDER

Ket:

1 = Benar

0 = Salah

Jika setiap elemen yang dihubungkan salah satu ada yang Benar/(1) maka pernyataan pada percobaan

Rangakaian Full Adder ini menunjukan pernyataan Benar/(1)

Skema Pengkabelan FULL ADDER


38/72



KESIMPULAN :

Full Adderdapat digunakan untuk menjumlahkan bilangan-bilangan biner yang lebih dari 1bit. Penjumlahan

bilangan-bilangan biner sama halnya dengan penjumlahan bilangan decimal dimana hasil penjumlahan

tersebut terbagi menjadi 2bagian, yaitu SUMMARY (SUM) dan CARRY, apabila hasil penjumlahan pada suatu

tingkat atau kolom melebihi nilai maksimumnya maka output CARRY akan berada pada keadaan logika 1.

HALF SUBTRACTOR

Half Subtractor adalah suatu rangkaian yang dapat digunakan untuk melakukan operasi pengurangan data-

data bilangan biner hingga 1 bit saja. Half subtractor memiliki 2 terminal input untuk 2 variabel bilangan biner

dan 2 terminal output, yaitu SUMMARY OUTPUT (SUM) dan BORROW OUTPUT (BORROW). Persamaan logika

dari Half Subtractor adalah :

SUM = A.B' + A'.B

BORROW = A'.B

Diagram


39/72



Skema Pengkabelan

Tabel kebenaran Rangakaian Half Subtractor

KESIMPULAN :

Half Subtractoradalah suatu rangkaian yang dapat digunakan untuk melakukan operasi pengurangan data-

data bilangan biner hingga 1 bit saja.


40/72



BAB VII

SET INTRUKSI

PENGERTIAN

Set Instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para

pemrogram. Secara, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register,

mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika

ada).

ISA merupakan sebuah spesifikasi dari kumpulan semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan

dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut,

umumnya disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang populer

digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC

Alpha, dan lain-lain.

KARAKTERISTIK DAN FUNGSI SET INSTRUKSI

Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi

ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer

instructions).

Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi

(Instruction Set).

ELEMEN-ELEMEN DARI INSTRUKSI MESIN (SET INSTRUKSI)

Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan

Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan

Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan

Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah

instruksi yang dijalankan selesai.

Source danresult operands dapat berupa salah satu diantara tiga jenis berikut ini:

Main or Virtual Memory

CPU Register

I/O Device

DESAIN SET INSTRUKSI

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya

adalah:

1. Kelengkapan set instruksi


41/72



2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)

3. Kompatibilitas :

- Source code compatibility

- Object code Compatibility

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:

1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit

operasinya

2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah

Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.

3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan

4. Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

FORMAT INSTRUKSI

Suatu instruksi terdiri dari beberapafieldyang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout

dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).

JENIS-JENIS OPERAND

Addresses (akan dibahas pada addressing modes)

Numbers : - Integer or fixed point

- Floating point

- Decimal (BCD)

Characters : - ASCII

- EBCDIC

Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1

JENIS INSTRUKSI

1. Data processing:Arithmetic dan Logic Instructions

2. Data storage:Memory instructions

3. Data Movement:I/O instructions

4. Control:Test and branch instructions


42/72



TRANSFER DATA

Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.

Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.

Menetapkan panjang data yang dipindahkan.

Menetapkan mode pengalamatan.

Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :

a. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.

b. Apabila memori dilibatkan :

Menetapkan alamat memori.

Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.

Mengawali pembacaan / penulisan memori

A. Elemen Instruksi Mesin

Untuk dapat dieksekusi CPU, suatu instruksi harus berisi elemen informasi yang diperlukan CPU secara

lengkap dan jelas.

- Elemen elemennya:

Operation Code (Opcode)

Menspesifikasikan operasi yang akan dilakukan. Kode operasi berbentuk kode biner.

Source Operand Reference

Operasi dapat berasal dari lebih satu sumber. Operand adalah input instruksi.

Result Operand Reference

Merupakan hasil atau keluaran operasi.

Next Instruction Reference

Elemen ini menginformasikan CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambil dan dieksekusi

B. OPERASI-OPERASI SET INSTRUKSI

a. Operasi set instruksi untuk transfer data :

MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan

STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.


43/72


44/72



CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.

e. Operasi set instruksi Input / Ouput :

INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan

OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O

START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O

TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan

f. Operasi set instruksi untuk transfer control :

JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.

JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak

melakukan apa tergantung dari persyaratan.

JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu.

RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.

EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi.

SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.

SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan.

HALT : menghentikan eksekusi program.

WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi.

NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.

g. CONTROL SYSTEM : Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau

sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem

operasi.

contoh : membaca atau mengubah register kontrol

h. JUMLAH ALAMAT (NUMBER OF ADDRESSES)

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah

alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.

Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :

1. Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat

instruksi berikutnya)


45/72



2. Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)

3. Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi

operand)

4. Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan

operand dan hasilnya)

Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan :

1. O Address Instruction

2. 1 Addreess Instruction.

3. N Address Instruction

4. M + N Address Instruction

Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register :

1. Memori To Register Instruction

2. Memori To Memori Instruction3. Register To Register Instruction

i. ADDRESSING MODES

Jenis-jenis addressing modes (Teknik

Pengalama-tan) yang paling umum:

Immediate

Direct

Indirect

Register

Register Indirect

Displacement

Stack

Gambar Addressing Mode


46/72



BAB VIII

STRUKTUR DAN FUNGSI CPU

PENGERTIAN CPU

CPU (Central Processing Unit) merupakan komponen terpenting dalam sistem komputer. CPU merupakan

komponen pengolah data berdasarkan dengan instruksi yang diberikan kepadanya. Namun dalam

mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU terdiri dari beberapa komponen.

ORGANISASI PROCESSOR

Organisasi Processor terdiri dari :

ALU (Arithmatic and Logical Unit) : untuk melakukan komputasi atau pengolahan data aktual

Cu (Control Unit) : untuk mengontrol perpindahan data dan instruksi ke / dari CPU dan juga

mengontrol operasi ALU.

Register : memory internal CPU

CPU Interconnections

1. ALU (Arithmatic and Logical Unit)

Bertugas membentuk fungsi fungsi pengolahan data pada komputer.

ALU sering disebut sebagai bahasa mesin (machine language) dikarenakan bagian ini

mengerjakan instruksi instruksi bahasa mesin yang diberikan kepadanya.

ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing masing

memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

2. Control Unit (CU)

Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputer sehingga

terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi fungsi operasinya.

Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi instruksi dari memori

utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

3. Registers

Media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.

Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun

data untuk pengolahan selanjutnya.

4. CPU Interconnections

Sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal dan bus

bus eksternal CPU

Komponen internal CPU yaitu ALU, unit kontrol dan register register.

Komponen eksternal CPU :sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran


47/72



Hal-hal yang dilakukan CPU

Fetch Instruction (Mengambil instruksi) : CPU membaca instruksi dari memory

Interpret Instruction (Menterjemahkan instruksi) : CPU menterjemahkan instruksi untuk menentukan

aksi yang diperlukan.

Fetch Data (Mengambil data) : eksekusi instruksi mungkin memerlukan pembacaan data dari

memory atau dari modul I/O

Process Data (Mengolah data) : eksekusi instruksi memerlukan operasi aritmatik atau logika.

Write data (Menulis data) : Hasil eksekusi mungkin memerlukan penulisan data ke memory atau ke

modul I/O

Organisasi Register

Organisasi register terdiri dari :

User Visible register : register yang isinya dapat diketahui oleh pemrogram, register ini juga dapat

meminimalkan referensi ke main memory

Control and Status register : register yang digunakan oleh CU, kontrol operasi CPU dan oleh sistem

operasi untuk kontrol eksekusi program.


48/72



Fungsi Register CPU

- User visible-Register

Register ini memungkinkan programmer bahasa mesin dan bahasa assembler meminimalkan

referensi main memory dengan cara mengoptimasi penggunaan register

- Control & Status Register

Register ini digunakan oleh unit kontrol untuk mengontrol operasi CPU dan oleh program sistem

operasi untuk mengontrol eksekusi program.

- Tidak terdapat pemisahan yang jelas antara kedua jenis register di atas

sistem operasi untuk kontrol eksekusi program.

User Visible Register

Kategori-kategorinya :

General purposes : dapat melaksanakan berbagai fungsi oleh pemrogram, antara lain berisi operand

dari sembarang opcode, fungsi pengalamatan.

Data : hanya dapat digunakan untuk menampung data dan tidak dapat digunakan untuk kalkulasi

dan alamat operand.

Alamat : dapat digunakan untuk mode pengalamatan tertentu, antara lain :

Segment pointer : untuk menyimpan alamat basis segmen.

Register index : untuk menyimpan alamat-alamat yang terindeks.

Stack Pointer : merupakan register yang dedicated menunjuk kebagian teratas stack.

Kode-kode Kondisi (flag) : untuk menyimpan kode-kode kondisi berupa bit-bit yang disetel CPU

sebagai hasil operasi (positif, negatif, nol atau overflow)

Control and Status Register

Terdapat register-register antara lain :

Program Counter (PC) : pencacah program , berisi alamat instruksi berikutnya yang akan diambil

Instruction Register (IR) : berisi instruksi terakhir yang diambil.

Memory Address Register (MAR) : berisi alamat sebuah lokasi dalam memory.

Memory Buffer Register (MBR) : berisi sebuah word data yang akan ditulis ke / dibaca dari memory.


49/72



Register Data dan Alamat ?

Register data hanya dapat dipakai untuk menampung data dan tidak dapat digunakan untuk kalkulasi

dan alamat operand.

Register alamatmenyerupai generalpurpose, atau register-register tersebut dapat digunakan untuk

mode pengalamatan tertentu

Contohnya : Segment pointer, Register Index, Stack pointer

Segment Pointer,

Register segmen menyimpan alamat berbasis segmen.

Mungkin terdapat beberapa register, misalnya satu register untuk sistem op

modul ar&kom ( teguh 201122035 )

Documents