PENDAHULUAN ARSITEKTUR KOMPUTER
DEFINISI ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER
Arsitektur komputer mempelajari atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer dan memiliki dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program, contoh : set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan bermacam-macam jenis data (misal bilangan, karakter), aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.
Organisasi komputer mempelajari bagian yang terkait dengan unit-unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer,contoh : sinyal kontrol, prosesor, interface komputer dan peripheral, teknologi memori yang digunakan.
Arsitektur komputer dapat bertahan bertahun-tahun tapi organisasi komputer dapat berubah sesuai dengan perkembangan teknologi.
Pabrik komputer memproduksi sekelompok model komputer, yang memiliki arsitektur sama tapi berbeda dari segi organisasinya yang mengakibatkan harga dan karakteristik unjuk kerja yang berbeda.
Arsitektur bertahan lama, organisasi menyesuaikan perkembangan teknologi. Sebagai contoh :
- Semua Intel famili x86 memiliki arsitektur dasar yang sama
- Famili IBM System/370 memiliki arsitektur dasar yang sama
- Organisasi antar versi memiliki perbedaan.
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.
Perubahan Definisi Arsitektur Komputer
- 1950 -1960 : Arsitektur komputer adalah suatu computer aritmatik
- 1970 – pertengahan 1980 : Arsitektur komputer adalah suatu desain instruksi untuk suatu kompiler
- 1990 : Arsitektur komputer adalah suatu bentuk desain CPU, sistem memori, sistem I/O, multiprosesor dan network komputer
- 2010 : Arsitektur komputer : suatu sistem yang dapat beradaptasi sendiri, struktur yang dapat mengorganisasikan sendiri, sistem DNA
Arsitektur Komputer adalah desain komputer yang meliputi :
1. Set instruksi
2. Komponen hardware
3. Organisasi atau susunan sistemnya
- Instructure Set Architecture
Spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin berinteraksi dengan komputer
- Hardware System Architacture
Meliputi subsistem hardware dasar yaitu CPU, Memoridan I/O system
Cara untuk melakukan perubahan pada arsitektur :
1. Membangun array prosesor
2. Menerapkan proses pipelining
3. Membangun komputer multiprosesor
4. Membangun komputer dengan arsitektur lain.
Sejarah Klasifikasi Arsitektur Komputer
Mesin Von Neumann
Kriteria mesin Von Neumann :
1. Mempunyai subsistem hardware dasar yaitu sebuah CPU, sebuah memori dan sebuah I/O sistem
2. Merupakan stored-program computer
3. Menjalankan instruksi secara berurutan
4. Mempunyai jalur (path) bus antara memori dan CPU
Mesin Non-Von Neumann
Pada tahun 1966, Flyyn mengklasifikasikan arsitektur komputer berdasarkan sifatnya yaitu :
1. Jumlah prosesor
2. Jumlah program yang dapat dijalankan
3. Struktur memori
Skema Klasifikasi Arsitektur Komputer
1. Klasifikasi Flynn
Didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alur data dalam sistem komputer.
2. Klasifikasi Feng
Didasarkan pada pemrosesan paralel dan serial
3. Klasifikasi Händler
Didasarkan pada derajat keparalelan dan pipelining dalam berbagai tingkat subsistem.
KLASIFIKASI FLYNN
Klasifikasi sistem komputer yang didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alur data diperkenalkan oleh Michael J. Flynn.
- Alur instruksi (instruction stream) adalah urutan instruksi yang dilaksanakan oleh mesin
- Alur data adalah urutan data yang dipanggil oleh alur instruksi
- Baik instruksi maupun data diambil dari modul memori
- Instruksi didecode (diartikan) oleh Control Unit.
- Alur data mengalir dua arah antara prosesor dan memori.
Menurut Flyyn ada 4 klasifikasi komputer :
1. SISD (Single Instruction Stream, Single Data Stream)
2. SIMD (Single Instruction Stream, Multiple Data Stream)
3. MISD (Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)
4. MIMD (Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream)
Sistem Komputer kategori SISD
- Instruksi dilaksanakan secara berurut tetapi juga boleh overlap dalam tahapan eksekusi (pipeline)
- Satu alur instruksi didecode untuk alur data tunggal.
Gambar: Arsitektur Komputer SISD
Gambar diatas menyajikan arsitektur mesin komputer SISD (Single Instruction Single Data) dari model Von Neumann. Jenis ini merupakan komputer sekuensial dengan cirri pokok hanya memiliki satu prosesor (Schendel, 1984).
Skema kerja prosesor menurut gambar tersebut menunjukkan bahwa kemampuan mesin sekuensial dalam menjalankan eksekusi program, setiap operasi aritmatika ataupun logika dilakukan dalam satu unit kalkulasi. Hal ini disebabkan dalam setiap instruksi, mesin hanya mampu membaca data dalam sekali kerja. Oleh sebab itu dapat disimpulkan bahwa penggunaan mesin ini pada bidang aplikasi sangat terbatas, sebab kemampuan dari prosesornya terbatas. Contoh dari kelompok ini adalah jenis personal komputer (PC) dan mini komputer.
Sistem Komputer Kategori SIMD
- Beberapa Processor Unit (Processing Element) disupervisi oleh Control Unit yang sama.
- Semua Processing Element menerima instruksi yang sama dari control unit tetapi mengeksekusi data yang berbeda dari alur data yang berbeda pula.
- Subsistem memori berisi modul-modul memori.
- Processor vektor dan processor array termasuk dalam kategori ini.
Gambar :Arsitektur Komputer SIMD
Gambar diatas menyajikan arsitektur mesin komputer SIMD
(Single Instruction Multiple Data) dari jenis komputer paralel. Dari skema dapat dicirikan bahwa tipe ini terdapat N prosesor yang masing-masing prosesor dih
ubungkan dengan memori lokal sehingga data dan program dapat disimpan. Selain itu semua prosesor dikendalikan oleh satu unit kontrol (Knob, 1990).
Kemampuan pokok yang dimiliki oleh mesin
ini menunjukkan bahwa pada saat yang sama, setiap prosesor mampu mengeksekusi instruksi-instruksi yang sama dari data yang berbeda. M
esin yang dapat dimasukkan dalam tipe ini antara lain ILLIAC IV, STAR-100, DRAY-1, STARAN IV dan ILC (memiliki 4096 prosesor).
Sistem Komputer kategori MISD
- Sejumlah PU , masing-masing menerima instruksi yang berbeda dan mengoperasikan data yang sama.
- Output salah satu prosesor menja di input bagi prosesor berikutnya.
- Struktur komputer ini tidak pra ktis, sehingga tidak ada komputer yang menggunakannya.
Gambar : Arsitektur Komputer MISD
Jenis yang ketiga adalah komputer p
aralel MISD (Multiple Instruction Single Data). Dalam gambar diatas, mesin MISD memiliki satu unit memori. Kemampuan yang dimiliki untuk mengeksekusi program menunjukkan bahwa pada setiap saat, satu data dari memori dioperasikan oleh setiap prosesor menurut instruksi-instruksi dari setiap unit kontrol. Jadi secara paralel, satu data yang sama dapat diproses oleh prosesor-prosesor yang berlainan.
Secara struktural, mesin ini nampak ekivalen dengan mesin SISD. Hanya karena memiliki prosesor bebas lebih dari satu, maka mesin ini dapat dikatakan sebagai mesin multi-prosesor yang kemampuannya relatif masih ter
batas untuk digunakan di bidang-bidang aplikasi.
Sistem Komputer kategori MIMD
- Sejumlah prosesor secara simultan mengeksekusi rangkaian instruksi
- yang berbeda pada kumpulan data yang berbeda pula.
- MIMD dapat berupa multiprosesor dengan memori yang dapat digunakan bersama (shared memory) atau multikomputer dengan memori yang terdistribusi.
Gambar: Arsitektur Komputer MIMD
Model komputer MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) merupakan jenis komputer paralel yang disajikan pada gambar diatas. Mesin ini memiliki N prosesor bebas dan masing-masing prosesor mempunyai satu unit kontrol, sehingga mesin ini dapat kita sebut sebagai mesin multikomputer. Ciri lain yang ada pada mesin tersebut adalah prosesor-prosesornya saling bekerja sama dalam unit Input-Output dan memori utama, sehingga mesin ini dapat dikategorikan sebagai mesin multiprosesor.
Kemampuan mesin MIMD menunjukkan bahwa pada setiat saat, secara serentak prosesor-prosesor dapat menjalankan instruksi-instruksi yang berlainan secara paralel. Dari model susunan prosesornya, dapat disimpulkan bahwa komputer semacam ini dapat dimanfaatkan untuk aplikasi khusus guna memecahkan masalah yang membutuhkan operasi-operasi resolusi tinggi dan sangat komplek
Mengukur Kualitas Arsitektur Komputer
1. Generalitas
2. Daya Terap (Applicability)
3. Efesiensi
4. Kemudahan Penggunaan
5. Daya Tempa (Maleability)
6. Daya Kembang (Expandibility)
Faktor Yang Mempengaruhi Keberhasilan Arsitektur Komputer
1. Manfaat Arsitektural
2. Kinerja Sistem
3. Biaya Sistem
Manfaat Arsitektural
yaitu :
1. Aplicability
2. Maleability
3. Expandibility
4. Comptible
Kinerja Sistem
Untuk mengukur kinerja sistem,ada serangkaian program yang standard yang dijalankan yang biasa di sebut Benchmark pada komputer yang akan diuji
Ukuran Kinerja CPU:
1. MIPS (Million Instruction PerSecond)
2. MFLOP (Million Floating Point PerSecond)
3. VUP (VAX Unit of Performance)
Ukuran Kinerja I/O Sistem :
1. Operasi Bandwith
2. Operasi I/O Perdetik
Ukuran Kinerja Memori :
1. Memoy Bandwith
2. Waktu Akses Memori
3. Ukuran Memori
Biaya Sistem
Biaya dapat diukur dalam banyak cara diantaranya :
1. Reliabilitas
2. Kemudahan Perbaikan
3. Konsumsi daya
4. Berat
5. Kekebalan
6. Interface Sistem Software
No comments:
Post a Comment