Materi Arsitektur Jaringan dan Organisasi Komputer

Kali ini saya akan membahas tentang materi Arsitektur Komputer

Ø  Input Output

Ø  Parallel Processing        

Ø  Processor Structure and Function

Ø  Operating System Support

Ø  Perkembangan Prosessor dari Generasi ke Generasi

Ø  Pengantar Organisasi Komputer

Ø  Computer Evolution and Performance

Ø  Sistem BUS

Ø  Pipelining

Ø  Perbedaan , Cache, Memory dan Virtual Memory

Semoga bermanfaat

BY :    ENI PURWANDARI_sia3

STMIK DUTA BANGSA SURAKARTA

Perkembangan Prosessor dari Generasi ke Generasi

Definisi

CPU (Central Processing Unit) atau Processor adalah komponen berupa chip atau IC berbentuk persegi empat yang merupakan otak dan pengendali proses kinerja komputer, dengan dibantu oleh komponen lainnya. Satuan kecepatan processor adalah Mhz (Mega Heartz) atau Ghz (1000 MegaHeartz). Semakin besar nilainya, semakin cepat proses eksekusi pada komputer.

Bagian – bagian dalam processor adalah:

1.    ALU (Arithmetic and Logical Unit)

Tugas utama ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan intruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.

Tugas lain ALU adalah melakukan keputusan operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan, kurang dari (<), kurang atau sama dengan (<=), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan (=>).

2.    CU (Control Unit)

CU merupakan pengatur lalu lintas data yang mempunyai fungsi berikut.

-       Mengatur dan mengendalikan alat input dan output.

-       Mengambil instruksi memori utama.

-       Mengambil data memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

-       Mengirim instruksi ke ALU jika terdapat perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja ALU.

-       Menyimpan hasil proses ke memori utama.

3.    MU (Memory Unit)

MU adalah alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi. Digunakan untuk menyimpan data dan intruksi yang sedang diproses, sementara data dan intruksi lain yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan dalam memori utama. Memori ini disebut cachememory yang dibenamkan pada processor sehingga processor akan lebih cepat melakukan proses eksekusi.

Berikut ini fungsi dari sebuah processor adalah:

-       Tempat mengatur semua intruksi program pada komputer.

-       Pengelola semua aktivitas kinerja di dalam komputer.

Istilah-istilah yang sering digunakan pada teknologi processor adalah:

a.    Bus clock atau FSB (Front Side Bus)

Bus clock adalah lebar jalur transfer data pada processor yang berfungsi mengirim dan mengambil data dari komponen komputer. FSB ini sering digunakan dengan istilah “PC”. Sebagai gambaran, Intel Pentium IV 1.6 Ghz PC-400, berarti processor tersebut bekerja pada bus atau FSB 400 Mhz dan dalam satu kali pengiriman data, processor mampu mengirim data sebanyak 400 juta. Kemampuan FSB pada processor harus ditunjang dengan kemampuan FSB yang dimilikimotherboard agar diperoleh kinerja yang maksimal.

b. Clock speed processor

Clock speed processor adalah kecepatan processor dalam melakuan proses data atau eksekusi perintah yang bisa diselesaikan dalam waktu satu detik. Misalnya, Intel Pentium IV 1,6 Ghz, berartiprocessor mempunyai kecepatan untuk eksekusi perintah sebesar 1600 juta dalam satu detik. Semakin besar nilai clock speed, semakin cepat processor tersebut menyelesaikan pekerjaannya.

Nilai pada clock speed pada processor diperoleh dari hasil perkalian antara FSB dan multiplier yang ada pada motherboard. Contohnya, komputer Pentium IV 2,66 Ghz (2660 Mhz) dengan FSB atau PC 133 Mhz dan nilai multiplier yang digunakan sebesar 20x, sistem perkalian yang digunakan adalah clock speed (2660 Mhz) = FSB (133 Mhz) x multiplier (20).

c. Cache memory

Cache memory adalah jenis memori yang dibenamkan pada processor dan berfungsi menyimpan perintah yang dilakukan oleh processor. Cache memory pada processor dibagi menjadi dua macam:

-       Cache first level atau dikenal dengan cache L1

Umumnya, processor menggunakan L1 berkembang mulai darri 8Kb, 64Kb, sampai 128Kb.

-       Cache second level atau dikenal dengan cache L2

Cache L2 ini umumnya processor memiliki kapasitas lebih besar daripada yang digunakan padacache L1 dan sekarang dikenal dengan istilah “core”. Pada jenis processor lama, cache L2 terdapat pada motherboard. Namun, perkembangan processor jenis yang baru cache L2 ini sudah dibenamkan langsung di dalam processor sehingga lebih mempercepat kinerja processor untuk mengeksekusi dan transfer data. Kapasitas cache L2 berkembang mulai 128MB hingga yang terbaru mencapai 2GB.

d.    Overclock CPU (Central Processing Unit)

Overclock CPU adalah teknik untuk meningkatkan atau menaikkan nilai clock speed processor dari kecepatan normal yang dimiliki oleh processor. Overlock ini dilakukan dengan mengubah settingnilai FSB dan multiplier pada motherboard. Pada motherboard dan processor jenis lama, settingdilakukan dengan mengubah posisi jumper FSB atau multiplier pada motherboard, sedangkan pada jenis motherboard yang baru, setting overclock dilakukan dengan mengubah nilai FSB danmultiplier yang ada pada BIOS. Contoh teknik overclock, yaitu clock speed (2660 Mhz) = FSB (133 Mhz) x multiplier (20), diubah menjadi clock speed 2800 Mhz dengan mengganti nilai multiplliermenjadi 21.

Teknik overclock ini akan lebih mempercepat kinerja komputer, tetapi akan menyebabkan komputer lebih cepat panas dan rusak jika tidak ditunjang dengan sistem pendingin komputer yang terbaik.Processor akan lebih cepat dalam mengatur dan mengelola semua instruksi program dalam kinerjanya, jika didukung dengan kapasitas FSB dan L2 cache yang tinggi, dibandingkan denganprocessor yang memiliki nilai clock speed atau CPU clock yang tinggi. Misalnya, perbandingan kecepatan processor dengan clock speed 2,8 Ghz, L2 cache 1 MB dan FSB 533 Mhz (processorkelas Pentium IV) dengan processor clock speed 1,86 Ghz, L2 Cache 2 MB, dan FSB 1066 Mhz (processor kelas Core 2 duo), kinerja processor kelas core 2 duo akan lebih cepat dibandingkan kinerja processor kelas Pentium IV, walaupun memiliki nilai clock speed lebih rendah dibandingkanprocessor kelas Pentium IV.

Troubleshooting

Masalah pada processor biasanya menyebabkan tampilan pada layar blank tanpa bunyi apa pun. Hal ini terjadi karena:

a.       Processor mati atau rusak

b.      Processor terbakar akibat suhu terlalu panas yang karena melakukan overclock atau karena kipas pada processor tidak berfungsi.

Solusinya adalah dengan mengganti dengan processor yang baru.

Berikut ini beberapa cara untuk merawat processor, agar selalu berfungsi dengan baik:

a.       Gunakan heatsink dan kipas yang bagus.

b.      Sering membersihkan heatsink dan kipas yang menempel pada processor.

c.       Rapikan kabel yang ada di dalam casing.

d.      Hindari melakukan teknik overclock agar processor tidak mudah panas dan usia processordapat lebih panjang.

Perbedaan processor antar generasi

1.    Perbedaan clock speed.

2.    Perbedaan besar cache size.

3.    Banyaknya Core dalam suatu processor.

4.    Processor yang baru lebih sedikit mengkonsumsi daya listrik.

5.    Perbedaan pada banyaknya bus system dan bus address.

Sejarah Perkembangan Microprocessor

Intel Processor

1971 : 4004 Microprocessor

Pada tahun 1971 munculah microprocessor pertama Intel , microprocessor 4004 ini digunakan pada mesin kalkulator Busicom. Dengan penemuan ini maka terbukalah jalan untuk memasukkan kecerdasan buatan pada benda mati.

1972 : 8008 Microprocessor

Pada tahun 1972 munculah microprocessor 8008 yang berkekuatan 2 kali lipat dari pendahulunya yaitu 4004.

1974 : 8080 Microprocessor

Menjadi otak dari sebuah komputer yang bernama Altair, pada saat itu terjual sekitar sepuluh ribu dalam 1 bulan

1978 : 8086-8088 Microprocessor

Sebuah penjualan penting dalam divisi komputer terjadi pada produk untuk komputer pribadi buatan IBM yang memakai processor 8088 yang berhasil mendongkrak nama intel.

1982 : 286 Microprocessor

Intel 286 atau yang lebih dikenal dengan nama 80286 adalah sebuah processor yang pertama kali dapat mengenali dan menggunakan software yang digunakan untuk processor sebelumnya.

1985 : Intel386™ Microprocessor

Intel 386 adalah sebuah processor yang memiliki 275.000 transistor yang tertanam diprosessor tersebut yang jika dibandingkan dengan 4004 memiliki 100 kali lipat lebih banyak dibandingkan dengan 4004

1989 : Intel486™ DX CPU Microprocessor

Processor yang pertama kali memudahkan berbagai aplikasi yang tadinya harus mengetikkancommand-command menjadi hanya sebuah klik saja, dan mempunyai fungsi komplek matematika sehingga memperkecil beban kerja pada processor.

1993 : Intel® Pentium® Processor

Processor generasi baru yang mampu menangani berbagai jenis data seperti suara, bunyi, tulisan tangan, dan foto.

1995 : Intel® Pentium® Pro Processor

Processor yang dirancang untuk digunakan pada aplikasi server dan workstation, yang dibuat untuk memproses data secara cepat, processor ini mempunyai 5,5 jt transistor yang tertanam.

1997 : Intel® Pentium® II Processor

Processor Pentium II merupakan processor yang menggabungkan Intel MMX yang dirancang secara khusus untuk mengolah data video, audio, dan grafik secara efisien. Terdapat 7.5 juta transistor terintegrasi di dalamnya sehingga dengan processor ini pengguna PC dapat mengolah berbagai data dan menggunakan internet dengan lebih baik.

1998 : Intel® Pentium II Xeon® Processor

Processor yang dibuat untuk kebutuhan pada aplikasi server. Intel saat itu ingin memenuhi strateginya yang ingin memberikan sebuah processor unik untuk sebuah pasar tertentu.

1999 : Intel® Celeron® Processor

Processor Intel Celeron merupakan processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untuk pengguna yang tidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi pengguna yang ingin membangun sebuah system computer dengan budget (harga) yang tidak terlalu besar.Processor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan fromfactor yang sama dengan processor Intel jenis Pentium, tetapi hanya dengan instruksi-instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan (clock speed) yang lebih lambat, dan harga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium. Dengan keluarnya processor Celeron ini maka Intel kembali memberikan sebuahprocessor untuk sebuah pasaran tertentu.

1999 : Intel® Pentium® III Processor

Processor Pentium III merupakan processor yang diberi tambahan 70 instruksi baru yang secara dramatis memperkaya kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio streaming, dan aplikasi-aplikasi video serta pengenalan suara.

1999 : Intel® Pentium® III Xeon® Processor

Intel kembali merambah pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenis Pentium III yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini adalah ia dapat mempercepat pengolahan informasi dari system bus ke processor , yang juga mendongkrak performa secara signifikan. Processor ini juga dirancang untuk dipadukan dengan processor lain yang sejenis.

2000 : Intel® Pentium® 4 Processor

Processor Pentium IV merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz. Pertama kali keluar processor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor pin 423, setelah itu intel merubah fromfactor processor Intel Pentium 4 menjadi pin 478 yang dimulai dari processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.

2001 : Intel® Xeon® Processor

Processor Intel Pentium 4 Xeon merupakan processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari processorIntel Pentium 4 serta dengan memory L2 cache yang lebih besar pula.

2001 : Intel® Itanium® Processor

Itanium adalah processor pertama berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation serta pemakai tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda dari sebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi Intel’s Explicitly Parallel Instruction Computing ( EPIC ).

2002 : Intel® Itanium® 2 Processor

Itanium 2 adalah generasi kedua dari keluarga Itanium.

2003 : Intel® Pentium® M Processor

Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel Centrino dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah komputer yang mudah dibawa kemana-mana.

2004 : Intel Pentium M 735/745/755 processors

Dilengkapi dengan chipset 855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan dengan soket processor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya.

2004 : Intel E7520/E7320 Chipsets

7320/7520 dapat digunakan untuk dual processor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400memory, and PCI Express peripheral interfaces.

2005 : Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz

Sebuah processor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang menginginkan sesuatu yang lebih dari komputernya, processor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan HyperThreading.

2005 : Intel Pentium D 820/830/840

Processor berbasis 64 bit dan disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading.

2006 : Intel Core 2 Quad Q6600

Processor untuk type desktop dan digunakan pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2 buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan 4MB yang dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus dan thermal design power ( TDP )

2006 : Intel Quad-core Xeon X3210/X3220

Processor yang digunakan untuk tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki konfigurasi 2.13 dan 2.4GHz, berturut-turut , dengan 8MB L2 cache ( dapat mencapai 4MB yang diakses untuk tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power (TDP).

2008 : Intel i7

Processor ini mempunyai code name Nehalem. Pada awalnya penggantian nama baru i7 membuat pelanggan setia intel cukup sulit mengingatnya. Beberapa keunggulan dari processor intel terbaru ini adalah:

1.       Memiliki performa lebih tinggi dan lebih efisien dalam penggunaan energi.

2.       FSB (Front Side Bus) digantikan dengan QuickPath Interface.

3.       Memory Controller ada dalam processor, tidak seperti yang sebelumnya terpisah dalam chip tersendiri. Dengan teknologi ini memori akan langsung terhubung dengan processor.

4.       Support Three Channel Memory , tiap – tiap kanal berisi 2 slot memori, sehingga total slot yang ada dalam mainboard yang mendukung processor ini ada 6 slot. -    Processor Core i7 sementara ini hanya mendukung memori jenis DDR 3.

5.       Core i7 menggunakan single-die device : core (inti processor), memory controller, dan cacheberada dalam satu die.

6.       Menggunakan tipe socket baru yaitu Socket B (Socket LGA 1366)

Selain hal-hal baru diatas, ternyata justru didalam processor Core i7 ini menggunakan kembali teknologi lama Intel Pentium yang sudah tidak diaplikasikan didalam generasi Intel Core, yaitu Hyper-Threading . Dengan adanya teknologi Hyper-Threading ini dalam sistem operasi  ( Windows,Linux, dll) seolah – olah inti processor akan menjadi 2 kali lipatnya, misalnya : dalam sistem operasi processor Core i7 4 core akan terdeteksi menjadi 8 core. Processor i7 mempunyai 4core ( 4 inti processor) atau lebih sering disebut dengan Quad Processor.

AMD Processor

Pada AMD sendiri terjadi perkembangan processor diantaranya:

1.       AMD K5

AMD K5 awalnya dibuat supaya dapat bekerja pada semua motherboard yang mendukung Intel.Jadimotherboard yang mendukung Intel akan mendukung pula AMD K5. Pada waktu itu tidak semua motherboard dapat langsung mengenali AMD dan harus dilakukan Upgrade BIOS untuk bisa mengenali AMD.

2.       AMD K6

Processor AMD K6 merupakan processor generasi ke-6 dengan peforma tinggi dan dapat diinstalasi pada motherboard ygmendukung Intel Pentium. AMD K6 sendirimasih dibagi lagi modelnya yaitu : AMD K6, AMD K6-2, AMD K6-III

3.       AMD Duron

AMD Duron merupakan keluarga processor versi murah yang dikenal pada tahun 2000, awalnyaprocessor ini memiliki code nama Spitfire yang dibuat berdasarkan Core Thunderbird. AMD Duron merupakan versi AMD Athlon yg “diringkas” ia memiliki semua arsitektur yang dimiliki AMD Athlon. Kinerja AMD Duron dengan AMD Athlon hamper sama hanya beda 7%-10% lebih tinggi AMD Athlon sedikit. Saat ini AMD sudah menghentikan produksi AMD Duron.

4.       AMD Athlon

AMD Athlon merupakan pengganti dari mikroprocessor seri AMD K6.Prosessor ini merupakan aksi come-back AMD ke pasar industry mikro-processor high-end dan AMD ingin menggeser Intel sebagai pemimpin pasar industry mikroprocessor. Beberapa fitur tambahan processor ini adalah tambahan dua instruksi untuk 3DNow! Dan dua instruksi untuk MMX yang berada didalam pipeline floating point.Instruksi 3DNow! Yang dimasukan kedalam Processor AMD Athlon telah diperbaiki dan diperluas dengan menambahkan 24 interuksi untuk kalkulasi aritmetika integer.Processor ini mengungguli Intel Pentium III Katmai dan baru dapat didekati oleh Intel Pentium III Coppermine.Fiturlainya processor ini adalah AMD Athlon dapat dijadikan processor untuk system multiprocessorseperti halnya processor generasi keenam intel (P6). Dengan menggunakan chipset AMD 750 MP (Iron Gate) dan AMD 760 MPX, processor AMD mewujudkan computer yang memiliki dua processorAMD Athlon.
Untuk itu AMD membuat dua jenis processor yaitu :

1.    Single-Processor dengan nama AMD Athlon, dan

2.    Multiprocessor dengan nama AMD Athlon Profesional.

3.    Keduanya dibekali teknologi yang samadengan perbedaan dukungan untuk multiprocessor.

4.    AMD Athlon/Athlon professional dimaksudkan untuk menyaingi processor Intel Pentium II Xeon dan Intel Pentium III Xeon dengan semua keandala yang dimilikinya. Athlon menang pada arsitektursystem bus, sedangkan Xeon menang pada cache level-2 yang berjalan pada kecepatan penuh walaupun Xeon berada dalam cartridge.

5.    Intel Pentiun II dan Pentium III bukanlah lawan yang dapat menandingi kekuatan processorAthlon. Hanya Pentium Coppermine saja. AMD Athlon mentok pada kecepatan 1000MHz, AMD berhasil mencapai batas psikologi, menembus batasan 1000MHz ( 1GHz) 3 hari lebih cepat sebelum Intel meluncurkan Intel Pentium III Coppermine 1 GHz. Hal ini mengakibatkan AMD mendapat predikat “Processorn of the Year” pada tahun 2000.

5.       AMD Athlon 64

Processor ini memiliki 3 varian socket yang berbeda yaitu socket 754, 939, dan 940. Socket 754 memiliki kontroler memori yang mendukung penggunaan memori DDR kana ltunggal. Socket 939 memiliki kontroler memori yg mendukung memori kanal ganda. Processor ini merupakan processorpertama yang kompatibel terhadap komputasi 64 bit. Processor ini menggunakan teknologi AMD 64 yang bisa bekerja pada sistem operasi dan aplikasi 32 bit maupun 64 bit.

6.       AMD Athlon 64 FX

Processor ini memiliki 2 karakter penting :

Dapat bekerja pada system operasi dan aplikasi 32 bit maupun 64 bit dengan kecepatan penuh. Menawarkan perlindungan virus yang disebut Ehanced Virus Protection ketika dijalankan diatas platform Windows XP Service Pack 2 (SP2) maupun Windows XP 64 Bit edition.

System PC ygberbasis AMD Athlon 64 FX sangat cocok bagi para pengguna PC yang antusias, penggemar olah Video-Audio (multimedia) dan para pemain Game.

7.       AMD Sempron

Processor ini adalah sebuah jajaran processor yang diperkenalkan oleh AMD pada tahun 2004 sebagai pengganti processor AMD Duron dipasar komputer murah, untuk bersaing denganprocessor Intel Celeron D. AMD Sempron terbagi menjadi 2 jenis, yaitu :

1.    AMD Sempron Soket A

2.    AMD Sempron Soket 754

Versi soket A dari AMD Sempron adalah varian dari Sempron yang dibuat berdasarkan processorAMD Athlon XP Thoroughbred, karenapadasaatitu AMD memang telah meluncurkan processoruntuk pasar High-End AMD Athlon 64.

AMD Sempron soket 754 adalah processor Sempron yang dibangun diatas arsitektur AMD64 demi meningkatkan kinerja yang dimilikinya.

AMD Sempron memiliki kode nama Palermo yang sama seperti AMD Sempron soket A. Tetapi beberapa seri AMD Sempron fitur 64bit tidak diaktifkan sehingga hanya dapat mengeksekusi instruksi 32bit saja. Sepertihalnya AMD Athlon 64 processor ini dilengkapi dengan satu buah link Hyper Transport yang dapat dikoneksikan ke chipset motherboard.

 8.       AMD 64 X2 Dual Core

Processor ini dimaksudkan untuk menyaingi apa yang dikembangkan Intel dengan processor Core Duo nya. Tetap berbasis teknologi 64 bit, processor ini ditujukan bagi kalangan pengguna media digital yang intensif.

Dari sisi fitur processor ini dilengkapi dengan teknologi seperti HyperTransport yang mampu meningkatkan kinerja system secara keseluruhan dengan menyingkirkan bottlenecks pada levelinput output, meningkatkan bandwith, mengurangi latency system. Pendekatan yang digunakan disini adalah kontroler memori DDR yang sepenuhnya terintegrasi sehingga membantu mempercepat akses ke memori, dengan menyediakan jalur dari processor langsung ke memori utama. Hasilnya, bisa menikmati loading aplikasi yang lebih cepat dari performa aplikasi yang lebih meningkat.

9.       AMD Opteron

Processor ini 64 Bit yang dirilis untuk pasar workstation dan server pada musim semi 2003.Processor ini untuk menandingi processor Intel Xeon di pasar Workstation dan Itanium dipasar High-End. Dibanding Intel Xeon yang berbasis mikro arsitektur Intel Netburst, AMD Opteron ini dapat dibilang menang telak dilihat dari kinerja yang ditunjukkan tiap watt yang digunakan (performance/watt), tapi belum dapat menandingi efisiensi processor Intel Itanium.
AMD juga akan meluncurkan AMD Opteron Quad Core di tahun 2008, processor AMD Opteron Quad Core menggunakan 4 inti mampu mendukung fully buffered DIMM dan menambahkan satu level L3-Cache.

Sampai sekarang perkembangan microprocessor masih terus berlanjut dan Intel tetap merajai duniamicroprocessor. Hal ini juga tidak terlepas dari Hukum Moore, yakni hukum yang dilontarkan oleh Gordon Moore pada tahun 1965. Kala itu, Moore memprediksikan jumlah transistor yang ada padaintegrated circuit (IC) akan berlipat ganda setiap tahunnya.

Pernyataan ini diperbaharui Moore di tahun 1995, dengan penelitian bahwa kelipatan ganda jumlah transistor hanya akan terjadi setiap dua tahun sekali. Hukum Moore sampai sekarang menjadi panduan bagi Intel untuk memacu processor-nya agar semakin andal, terutama peningkatan kecepatan dengan penuerunan harga yang sangat signifikan.

Meski pertumbuhan kecepatan processor sempat mengalami masa-masa stagnan, namun pertumbuhan kecepatan processor Intel mengalami peningkatan yang mengesankan. Banyak ahli teknologi informasi di seluruh dunia, termasuk Gordon Moore, berharap hukum Moore dapat bertahan paling tidak sampai dua decade mendatang (sejak tahun 2008).

Perbedaan, Cache, Memory dan Virtual Memory

Definisi Cache Memory

Cache berasal dari kata Cash. Dari istilah tersebut dapat didefinisikan, cache adalah tempat menyembunyikan atau tempat penyimpanan sementara. Sesuai definisi tersebut cache memory adalah tempat penyimpanan data sementara. Cache memorymerupakan media penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi, dimana tempat menyimpan data atau informasi sementara yang sering digunakan atau diakses oleh komputer.

            Cache memory adalah memory berukuran kecil berkecepatan tinggi yang berfungsi untuk menyimpan sementara instruksi dan/atau data (informasi) yang diperlukan oleh prosesor. Boleh dikatakan bahwa cache memory ini adalah memory internal prosesor. Cache memory ini berbasis SRAM yang secara fisik berukuran kecil dan kapasitas tampung datanya juga kecil atau sedikit. Pada saat ini, cache memory ada 3 jenis, yaitu L1 cache, L2 cache, dan L3 cache.

1. Perbedaan cache memory dan main memory (RAM) adalah

Cache memory lebih mahal dari memori utama

Perbedaan antara RAM disk dan disk cache adalah dalam masalah siapa yang mengendalikan disk tersebut. RAM disk dikendalikan oleh peng guna sepenuhnya, sedangkan disk cache dikendalikan oleh sistem operasi.

Random Access Memory (RAM), merupakan bagian memory yang bisa digunakan oleh para pemakai untuk menyimpan program dan data. Kas Memori / Memory Cache (cache dibaca seperti cash: ‘kesh’) adalah mekanisme penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan data / instruksi yang sering diakses.

Cache memory Memori berkapasitas terbatas, Main Memory berukuran bermega-mega byte atau bergiga-giga byte. Ukuran cache memori adalah kecil, semakin besar kapasitasnya maka akan memperlambat proses operasi cache memori itu sendiri

Cache memory harus lebih cepat dari main memory

Kerja cache adalah antisipasi terhadap permintaan data memori yang akan digunakan CPU

2. Perbedaan virtual memory dengan main memory(RAM) adalah

Virtual memory merupakan ruang penyimpanan sementara yang digunakan untuk menjalankan program yang membutuhkan memory yang lebih besar dari memory fisik. Dengan kata lain virtual memory digunakan untuk menampung program dan data yang tidak cukup di memory fisik

Virtual memory lebih lambat daripada memory fisik

Penggunaan virtual memory yang terlalu banyak dapat menurunkan kinerja system, Sehubungan dengan itu, windows memindahkan proses yang tidak terlalu sering ke virtual memory, dan membiarkan proses yang sering digunakan di memory fisik. Jadi ini sangat efisien.

Ukuran dari virtual memory dapat di ubah. Windows merekomendasikan ukuran minimal dari vitual memory adalah 1.5 kali dari memory fisik. Jika anda memiliki beberapa harddisk, misal hardisk pertama adalah C: dan harddisk kedua adalah D: dan anda jarang menggunakan drive D:, anda dapat memindahkan virtual memory ke drive D:. Memindahkan virtual memory ke harddisk yang jarang digunakan akan sedikit meningkatkan performa. Alasannya adalah, pada harddisk pertama biasanya head dari harddisk sangat sibuk untuk membuka program, dokumen, menyimpan file dan masih banyak lagi. Tetapi ingat, cara ini tidak akan berguna bila drivenya terletak pada harddisk yang sama atau dengan kata lain sebuah partisi.

Proses pada ruang alamat logika dapat berurutan. Pada memori fisik page nya tersebar (melalui MMU)

Keuntungan yang diperoleh dari penyimpanan hanya sebagian program saja pada memori fisik/utama adalah:

Berkurangnya proses M/K yang dibutuhkan (lalu lintas M/K menjadi rendah)

Ruang menjadi lebih leluasa karena berkurangnya memori fisik yang digunakan

Meningkatnya respon karena menurunnya beban M/K dan memori

Bertambahnya jumlah pengguna yang dapat dilayani. Ruang memori yang masih tersedia luas memungkinkan komputer untuk menerima lebih banyak permintaan dari pengguna

sumber http://terminaltechno.blog.uns.ac.id

Pipelining

 

Pipelining adalah suatu teknik implementasi dengan mana berbagai instruksi dapat dilaksanakan secara tumpang tindih (overlapped; hal ini mengambil keuntungan paralelisme yang ada di antara tindakan yang diperlukan untuk mengeksekusi suatu instruksi. Di dalam pipeline suatu komputer, masing-masing langkah di dalam pipeline melengkapi bagian-bagian dari suatu instruksi. Masing-masing langkah disebut stage atau segment. Stage dihubungkan satu terhadap lainnya sehingga membentuk yang  pipe-instruction pada bagian akhir stage.  Mirip dengan  proses pada suatu industri manufaktur.

Pipelining menghasilkan reduksi untuk rata-rata waktu eksekusi per instruksi.

Pipeline adalah  suatu teknik implementasi yang memanfaatkan paralelisme di antara instruksiinstruksi dalam laju instruksi sekuensial.

 Hambatan utama terhadap Pipelining

Ada situasi yang menyebabkan hambatan dalam implementasi Pipeline yang disebut hazard (resiko), yang akan mencegah instruksi yang berikutnya dalam laju instruksi untuk diekseskusi selama siklus yang ditunjuk. Hazard mereduksi laju kinerja ideal yang dihasilkan suatu pipelining. Ada tiga kelas hazard:

1.     Structural Hazard muncul  akibat benturan sumberdaya manakala perangkat keras tidak dapat mendukung semua kombinasi instruksi  secara serempak dalam eksekusi secara tumpang tindih.

2.    Data hazard muncul manakala suatu instruksi tergantung pada hasil dari suatu instruksi sebelumnya pada  eksekusi instruksi tumpang tindih.

3.    Control hazard muncul pada pipelining dengan instruksi pencabangan dan instruksi lain yang mengubah nilai program counter.

Hazard dalam pipeline dapat mengakibatkan diperlukannya stall terhadap pipeline. Pencegahan hazard seringkali memerlukan beberapa instruksi ditunda, sementara lainnya diproses. Posted in Computer . Kuliah by Danu Akbar

Sistem BUS

Pengertian dan Karakteristik Sistem Bus Komputer

Posted by Aditya – KiosBisnis.com on Senin, April 09, 2012

Masih dalam rangka menyelesaikan tugas perkuliahan kali ini saya akan mengerjakan sekaligus sharing kembali mengenai tugas ketiga saya dalam mata kuliah Mata Kuliah Arsitektur dan Organisasi Komputer I (AOK I) dengan soal atau permasalahan untuk Menjelaskan Pengertian dan Karakteristik Sistem Bus Pada Komputer. Berikut Selengkapnya :

Pengertian Sistem Bus

Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu 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.

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 beberapa device yang berbeda. Dengan cara ini RAM, Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utama berkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus) . Sementara perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yang berkecepatan lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepat sampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini digunakan sebuah bridge.

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.

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.

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.

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.

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.

Computer Evolution and Performance

Sejarah perkembangan komputer

Generasi Pertama : Tabung Hampa Udara ( ENIAC )

ENIAC merupakan mesin desimal bukan biner, dimana angka-angka dipresentasikan dalam bentuk desimal Memorinya terdiri dari 20 akumulator (aki), masing-masing mampu menampung 10 digit bilangan desimal.

Dirancang dan dikembangkan oleh John Mauchly dan John Presper Eckert di University. Merupakan komputer digital elektronik untuk kebutuhan umum pertama didunia. Dibuat untuk kebutuhan perang dunia II Amerika Serikat. Laboratorium Riset Peluru Kendali Angkatan Darat kesulitan dalam menentukan tabel jarak dan lintasan peluru kendali Dibutuhkan 200 orang dengan kalkulator untuk memecahkan persamaan-persamaan matematika, memerlukan waktu beberapa jam bahkan beberapa hari .Dimulai pada tahun 1943 selesai pada 1946 dan digunakan sampai 1955

Generasi kedua : Transistor

Penggantian tabung hampa udara dengan transistor

Transistor lebih kecil, murah dan mengeluarkan sedikit panas dibanding tabung hampa udara, tetapi dapat digunakan dengan cara yang sama untuk membentuk komputer.

Tidak seperti tabung hampa udara yang memerlukan kawat, plat logam, kapsul gelas dan ruang hampa udara, transistor merupakan perangkat padat yang dibuat dari silikon

Transistor ditemukan di laboratorium Bell tahun 1947, tidak sampai akhir 1950-an komputer yang dibuat dengan transistor dapat diperoleh secara komersial. IBM seri 7000

Generasi ketiga : rangkaian terpadu (Microelectronics )

Dimulai dengan ditemukannya rangkaian terpadu (IC) pada tahun 1958 .Untuk melakukan fungsi-fungsi dasar komputer, penyimpanan, pemindahan, pengolahan data dan fungsi-fungsi kontrol, komputer hanya membutuhkan 2 komponen pokok : gerbang logika dan sel memori

Gerbang logika adalah suatu perangkat yang mengimplementasikan suatu boolean atau fungsi logis yang sederhana. Sel memori adalah perangkat yang dapat menyimpan suatu bit data. Dengan menghubungkan kedua komponen ini, kita dapat membangun sebuah komputer

IBM 360 series

360 berbeda dengan mesin lama seri 7000

Hal ini membuat pelanggan IBM tidak senang karna tidak kompatibel dengan seri 7000

Seri 360 sukses secara finansial maupun teknik dengan penguasaan pasar 70 %

360 merupakan konsep kelompok komputer yang pertama direncanakan

Berbagai anggota kelompok dibedakan dengan nomor model, berbagai model kompatibel

Karateristik suatu kelompok komputer:

·         Set instruksi yang sama atau identik: Program pada sebuah mesin dapat juga dieksekusi pada mesin lainnya.

·         Sistem Operasi yang sama atau identik: Fitur tambahan pada anggota paling atas

·         Kecepatan yang meningkat: Kelajuan eksekusi instruksi meningkat dari anggota kelompok lebih rendah ke yang lebih tinggi

·         Jumlah I/O port yang meningkat: meningkat dari anggota yang lebih rendah ke yang lebih tinggi

·         Kapasitas memory yang lebih besar: meningkat dari anggota yang lebih rendah ke yang lebih tinggi

·         Harga yang meningkat: meningkat dari anggota yang lebih rendah ke yang lebih tinggi

Intel

1. 1971 – 4004

First microprocessor. Semua komponen CPU pada sebuah chip tunggal. 4 bit

2. 1972 – 8008

8 bit. Both designed for specific applications

3. 1974 – 8080

Intel’s first general purpose microprocessor

Evolusi computer Pentium

1. 8080

2. 8086

3. 80286

4. 80386

5. 80486

6. Pentium

7. Pentium Pro

8. Pentium II

9. Pentium III

10. Pentium 4

11. Itanium

PowerPC

1. 601 6. G4

2. 602

3. 604

4. 620

5. 740/750