Prosesor Paralel

Prosesor Paralel (Maklah Arkom)

PENGERTIAN ARSITEKTUR KOMPUTER

Arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari masing–masing bagian akan lebih difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara pengaksesan data dan alamat dari dan ke memori cache, RAM, ROM, cakram keras, dll). Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah arsitektur von Neumann, CISC, RISC, blue Gene, dll.
Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.

Arsitektur Komputer dua element utama pada sistem komputer konvensional:

1.      Memory

2.      Processor 

PARALEL PROCESSING

Parallel Processing merupakan salah satu teknik yang digunakan dalam komputasi, yaitu teknik yang menggunakan dua atau lebih processor dalam melakukan komputasi dan dilakukan secara bersamaan. Komputasi adalah suatu aktifitas penghitungan atau pemecahan masalah, lalu bagaimana dengan processor. Processor merupakan sumber semua perintah, jika diibaratkan dalam makhluk hidup, prosessor merupakan otaknya. Idealnya satu komputer hanya memiliki satu prosesor saja, namun dengan berkembangnya teknologi, muncullah multi prosesor dimana dalam satu komputer terdapat dua prosessor yang digabung menjadi satu, contohnya dual core, core 2 duo, quad core, dan lain-lain.

Untuk melakukan berbagai jenis komputasi paralel diperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk digunakan perangkat lunak pendukung yang biasa disebut middleware yang berperan mengatur distribusi antar titik dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi. Salah satu middleware yang asli dikembangkan di Indonesia adalah OpenPC yang dipelopori oleh GFTK LIPI dan diimplementasikan di LIPI Public Center.

Pemrograman Paralel sendiri adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan. Bila komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam satu jaringan komputer, biasanya disebut sistem terdistribusi. Bahasa pemrograman yang populer digunakan dalam pemrograman paralel adalah MPI (Message Passing Interface) dan PVM (Parallel Virtual Machine).

a.       Tujuan Pemrosesan Parallel

Tujuan utama dari pemrosesan paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan. Analogi yang paling mudah untuk diingat adalah, bila kamu dapat merebus air dalam sebelum memotong motong bawang saat kamu akan masak, waktu yang kamu butuhkan akan lebih sedikit dibandingkan bila kamu mengerjakan hal tersebut secara berurutan (serial). Atau waktu yang kamu butuhkan pada saat memotong bawang akan lebih sedikit jika kamu kerjakan berdua.

b.      Perbedaan Komputasi Tunggal & Parallel

Perbedaan komputasi tunggal (menggunakan 1 processor) dengan komputasi paralel (menggunakan beberapa processor), maka kita harus mengetahui terlebih dahulu pengertian mengenai model dari komputasi. Ada 4 model komputasi yang digunakan, yaitu: 

dengan komputasi paralel (menggunakan beberapa processor), maka kita harus mengetahui terlebih dahulu pengertian mengenai model dari komputasi. Ada 4 model komputasi yang digunakan, yaitu: 

1.              Komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data stream)

2.              Komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream)

3.              Komputer MISD (Multiple Instruction stream-Single Data stream)

4.              Komputer MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)

c.       SISD

Yang merupakan singkatan dari Single Instruction, Single Data adalah satu-satunya yang menggunakan arsitektur Von Neumann. Ini dikarenakan pada model ini hanya digunakan 1 processor saja. Oleh karena itu model ini bisa dikatakan sebagai model untuk komputasi tunggal. Sedangkan ketiga model lainnya merupakan komputasi paralel yang menggunakan beberapa processor. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SISD adalah UNIVAC1, IBM 360, CDC 7600, Cray 1 dan PDP 1.

d.      SIMD

Yang merupakan singkatan dari Single Instruction, Multiple Data. SIMD menggunakan banyak processor dengan instruksi yang sama, namun setiap processor mengolah data yang berbeda. Sebagai contoh kita ingin mencari angka 27 pada deretan angka yang terdiri dari 100 angka, dan kita menggunakan 5 processor. Pada setiap processor kita menggunakan algoritma atau perintah yang sama, namun data yang diproses berbeda. Misalnya processor 1 mengolah data dari deretan / urutan pertama hingga urutan ke 20, processor 2 mengolah data dari urutan 21 sampai urutan 40, begitu pun untuk processor-processor yang lain. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SIMD adalah ILLIAC IV, MasPar, Cray X-MP, Cray Y-MP, Thingking Machine CM-2 dan Cell Processor (GPU).

e.       MISD

Yang merupakan singkatan dari Multiple Instruction, Single Data. MISD menggunakan banyak processor dengan setiap processor menggunakan instruksi yang berbeda namun mengolah data yang sama. Hal ini merupakan kebalikan dari model SIMD. Untuk contoh, kita bisa menggunakan kasus yang sama pada contoh model SIMD namun cara penyelesaian yang berbeda. Pada MISD jika pada komputer pertama, kedua, ketiga, keempat dan kelima sama-sama mengolah data dari urutan 1-100, namun algoritma yang digunakan untuk teknik pencariannya berbeda di setiap processor. Sampai saat ini belum ada komputer yang menggunakan model MISD.

f.       MIMD

Yang merupakan singkatan dari Multiple Instruction, Multiple Data. MIMD menggunakan banyak processor dengan setiap processor memiliki instruksi yang berbeda dan mengolah data yang berbeda. Namun banyak komputer yang menggunakan model MIMD juga memasukkan komponen untuk model SIMD. Beberapa komputer yang menggunakan model MIMD adalah IBM POWER5, HP/Compaq AlphaServer, Intel IA32, AMD Opteron, Cray XT3 dan IBM BG/L.

Pada gambar komputasi paralel, instruksi akan dibagi menjadi beberapa instruksi sesuai dengan banyaknya processor. Hal ini tentunya akan mempercepat kerja komputer dan mempercepat waktu untuk mendapatkan hasil.

g.      Hubungan Antara Komputasi Modern Dan Parallel Processing

Pemrosesan paralel juga disebut komputasi paralel. Dalam upaya lebih murah pengolahan komputasi paralel menyediakan alternatif pilihan yang layak. Waktu idle siklus prosesor di seluruh jaringan dapat digunakan secara efektif oleh perangkat lunak komputasi terdistribusi yang canggih. Pengolahan paralel istilah digunakan untuk mewakili kelas besar teknik yang digunakan untuk memberikan tugas pengolahan simultan data untuk tujuan meningkatkan kecepatan komputasi dari sistem komputer.

Hubungan antara komputasi modern dan parallel processing sangat berkaitan, karena penggunaan komputer saat ini atau komputasi dianggap lebih cepat dibandingkan dengan penyelesaian masalah secara manual. Dengan begitu peningkatan kinerja atau proses komputasi semakin diterapkan, dan salah satu caranya adalah dengan meningkatkan kecepatan perangkat keras. Dimana komponen utama dalam perangkat keras komputer adalah processor. Sedangkan parallel processing adalah penggunaan beberapa processor (multiprocessor atau arsitektur komputer dengan banyak processor) agar kinerja computer semakin cepat.

Kinerja komputasi dengan menggunakan paralel processing itu menggunakan dan memanfaatkan beberapa komputer atau CPU untuk menemukan suatu pemecahan masalah dari masalah yang ada. Sehingga dapat diselesaikan dengan cepat daripada menggunakan satu komputer saja. Komputasi dengan paralel processing akan menggabungkan beberapa CPU, dan membagi-bagi tugas untuk masing-masing CPU tersebut. Jadi, satu masalah terbagi-bagi penyelesaiannya. Tetapi ini untuk masalah yang besar saja, komputasi yang masalah kecil, lebih murah menggunakan satu CPU saja.

SEJARAH PERKEMBANGAN ARSITEKTUR KOMPUTER

a.       Prof Charles Babbage (1792-1871)             

Dari Universitas Cambridge Merancang dan membuat mesin diferensi  : Yang hanya bisa melakukan penjumlahan dan penguranganUntuk menghitung tabel-tabel bilangan, Untuk navigasi laut Konstruksi dirancang untuk menjalankan algoritma tunggal

Metode diferensi terbatas menggunakan polynomial Metode outputnya adalah dengan cara mencatat hasil-hasil pada plat tembaga dengan sepotong baja. Jadi ini merupakan media seperti kartu berlubang dan CD-ROM

b.      Prof Charles Babbage (1792-1871)                

Babbage bosan dengan mesin yang hanya berfungsi menjalankan satu algoritma. Dan dia menghabiskan 17.000 pound untuk membuat mesin baru yaitu mesin analitis. Mesin analitis bersifat mekanis, seperti mesin diferensi. Kemajuan besar dari mesin analitis adalah:

Ø  Mesin bersifat serbaguna, mesin membaca instruksi dari kartu berlubang dan menjalankannya

Ø  Sejumlah instruksi memerintahkan mesin tersebut untuk mengambil 2 bilangan dari bagian penyimpanan (store), membawanya ke bagian pengolahan, dioperasikan, dan mengirim kembali hasilnya ke bagian penyimpanan.

Ø  Perintah lain dapat menguji sebuah bilangan dan secara bersyarat membagi bilangan tersebut tergantung pada apakah bilangan tersebut positif atau negatif. Dengan mencatat suatu program berbeda pada kartu-kartu input, maka mesin analitis tersebut padat diperintahkan untuk melakukan perhitungan lain, sesuatu yang tidak dapat dilakukan olen mesin diferensi.

c.       Konrad Zuse (1930-an)

Konrad zuse adalah seorang Mahasiswa Teknik Jerman yang membuat seri mesin hitung otomatis dengan menggunakan relai-relai elektromagnetik dan Pembuatan mesin ini tidak dapat diselesaikan karena tidak ada dana (dananya untuk perang), dan Mesinnya rusak karena terkena bom oleh sekutu atas Berlin, tahun 1944 sehingga karyanya tidak berpengaruh tertentu terhadap mesin sesudahnya.

d.      John Atanasof dan George Stibbitz

Mesin Atanasof menggunakan aritmetik biner dan memiliki kapasitor sebagai memori, yang diperbarui secara periodic agar apa yang dimasukkan tidak hilang. Proses ini disebut dengan “ Jogging the memory “,   RAM bekerja dengan cara yang sama, tapi mesin ini tidak pernah digunakan.

Komputer Stibbitz, walaupun lebih primitive dari mesin Atanasof, tapi benar-benar dapat bekerja. Stibbitz melakukan demonstrasi publik terhadap komputernya pada Konferensi di Dartmouth College tahun 1940.

e.       Howard Aiken (Havard)

Howard Aiken menciptakan kalkulasi-kalkulasi bilangan yang rumit dan Mengimplementasikan konsep-karya Babbage yaitu: Membuat relai-relai komputer serbaguna.

Mesin Pertama (Mark I) diselesaikan di Havard tahun 1944, mesin ini mempunyai 72 word, masing-masing terdiri dari 23 digit desimal dan mempunyai waktu instruksi 6 detik input dan output menggunakan pita kertas berlubang dan Pada saat Aiken menyelesaikan Mark II, komputer relai telah usang dan Era elektronik dimulai.

Berikut ini perkembangan komputer dari generasi ke 1 sampai generasi ke 4:

1.      Generasi pertama (1945-1955)

Selama perang dunia kedua negara-negara maju yang sedang berperang berlomba-lomba menciptakan peralatan canggih yang digunakan untuk media informasi dan radar  untuk keperluan militer.Komputer diperkenalkan pertama kali di universitas Pensylvania dengan berbasis teknologi tabung hampa udara  yang digunakan pada peralatan radio.

Konsep utama arsitektur komputer diperkenalkan oleh john Von Neuman, Program dan datanya diletakkan dalam memori yang sama , operasi aritmatika dasar dilakukan dalam beberapa milidetik menggunakanteknologi tabung hampa udara untuk menerapkanfungsi logika, teknologi ini menghasilkan peningkatan kecepatan  dengan kelipatan 100 hingga 1000 kali relatif terhadap teknologi mekanik dan elektromekanik berbasis relay dan fungsi I/O dilaksanakan oleh alat yang mirip mesin ketik .

2.      Generasai kedua (1955-1965)

Perusahan AT&T Bell laboratories menemukan Transistor pada akhir tahun 1940-an dan dengan cepat menggantikan tabung hampa udara, pada periode ini dikembangkan memori berinti magnetic, bahasa tingkat tinggi, program system yang disebut Compiler, Prosedure I/O terpisah juga dikembangkan . pada periode ini IBM menjadi produsen komputer terbesar.

3.      Generasi ketiga (1965-1975)

Dengan ditemukannya  IC ( Integrated circuit) mulai menggantikan memori berinti magnetic, adanya pengenalan microprogramming, pararelism, software system operasi memungkinkan pembagian yang efisien suatu system komputer oleh beberapa program user (multiuser), selain tiu dikembangkakn memori cache virtual, computer mainframe system 360 dari IBM dan jenis mini komputer PDP dari Digital Equipment Corporation merupakan komersial yang dominan pada generasi ini.

4.      Generasi keempat(1975 – sekarang)

Teknik Fabrikasi Integreted circuit berevolusi  ketitik derah processor utama lengkap dengan pembagian besar dari memori utama suatu komputer kecil yang dapat diimplementasikan pada chip tunggal dengan 10000 transistor. Generasi ini terus berkembang dengan ditemukannya Very large scale integration (VLSI) sehingga memungkinkan processor berkembang semakin cepat dan kemampuan memori mencapai kecepatan 2n.

KESIMPULAN

Arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Pada sistem komputer konvisional terdapat dua element utama yaitu Memori dan Prosesor. Karena itu prosesing paralel termasuk dalam bab arsitektur komputer.Prosesing Paralell merupakan salah satu teknik yang digunakan dalam komputasi, yaitu teknik yang menggunakan dua atau lebih processor dalam melakukan komputasi dan dilakukan secara bersamaan. Tujuan utama dari pemrosesan paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan. Pada komputasi paralel dibagi menjadi 4 yaitu:

1.      Komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data stream)

SISD adalah konsep dari komputer yang hanya menggunakan satu prosesor saja

2.      Komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream)

SIMD adalah konsep dari komputer yang menggunakan banyak prosesor yang sama dan mengolah data yang berbeda.

3.      Komputer MISD (Multiple Instruction stream-Single Data stream)

MISD adalah konsep dari komputer yang menggunakan banyak prosesor yang berbeda dan mengolah data yang sama.

4.      Komputer MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)

MIMD adalah konsep dari komputer yang menggunakan banyak prosesor yang berbeda dan mengolah data yang berbeda.

Untuk saat ini arsitektur komputer sangatlah berkembang pesat. Hampir setiap komponenanya memiliki banyak perubahan dan banyak di implementasikan dengan baik. Perubahan yang sangat mencolok itu terjadi pada bagian software dan tampilannya. Karena itu komputer generasi ke empat sangat canggih dan cepat 

Daftar Pustaka : http://fahdahrlna.blogspot.co.id/2015/06/prosesor-paralel-maklah-arkom.html

Pipelining dan RISC (Reduce Instructor Set Computer)

PIPELINING DAN RISC

Pipeline:Mesin yang melaksanakan beberapa komputasi yang berbeda secara bersama - sama, namun pada saat itu setiap komutasi akan berada dalam tahapan eksekusi yang berbeda.

KATEGORI PIPELINE

1. Pipeline Unit Arithmetic

- Berguna untuk operasi vector.

2. Pipeline Unit Instruction

- Berguna untuk komputer yang mempunyai set instruksi yang sederhana.

PEMROSESAN VEKTOR LEBIH CEPAT DARIPADA PEMROSESAN SKALAR

1. Berkurangnya kontensi memori karena adanya akses memori yang lebih sedikit.

2. Berkurangnya pendekodean instruksi

3. Tingkah lakunya bias diramalkan, hal ini khususnya penting bagi:

- Pengindeksanimplisitdanaksesmemori.

- Pencabangan implisit.

REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER (RISC)

RISC adalah komputasi kumpulan instruksi yang disederhanakan. RISC merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. Selain digunakan dalam komputer vektor, desainini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapamikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine.Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM(termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems,serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.

FiturUtama:

- General Purpose Register dalam jumlah yang amat banyak.

- Menggunakan teknologi compiler untuk mengoptimalisasikan penggunaan register.

- Instuction Set yang sedikit dan sederhana.

- Pendekatan umum dalam instruksi pipeline.

- Memimpin untuk: Set eksekusi yang besar dan lebih banyak mode pengalamatan.

KARAKTERISTIK RISC

1. Satu instruksi persiklus

2. Operasi register to register

3. Mode pengalamatan yang sederhana

4. Format instruksi yang sederhana

5. Desain hardwired (tanpa microcode)

6. Format instruksi yang fix

7. Proses compile yang cepat

PIPELINING PADA RISC

- Terdapat berbagai macam instruksi pada register to register

- Siklus Instruksi memiliki 2 Fase:

1. I : Instruction Fetch (Pengambilan Instruksi)

2. E : Execute (Melakukan operasi ALU dengan

register input dan output

- Operasi Load dan Store memiliki 3 Fase:

1. I : Instruction Fetch

2. E : Execute (Menghitung alamat memori)

3. D : Memory (Operasiregister ke memori atau memori ke register

Daftar Pustaka : http://rikobassist.blogspot.co.id/2012/01/pipelining-dan-risc.html

Arsitektur Family komputer IBM PC

ARSITEKTUR FAMILY IBM PC DAN TURUNANNYA

Konfigurasi microcomputer dasar

Berdasarkan UkurannyaBerdasarkan ukurannya, komputer digolongkan ke dalam micro computer (komputer mikro), mini computer (komputer mini), small computer (komputer kecil), medium computer (komputer menengah), large computer (komputer besar) dan super computer (komputer super).1.Micro ComputerMicro Computer (Mikro Komputer) disebut juga dengan nama personal computer (komputer personal) . ukuran main memory komputer mikro sekarang berkisar dari 16 MB sampai lebih dari 128 MB, dengan konfigurasi operand register 8 bit, 16 bit, atau 32 bit. Kecepatan komputer mikro sekarang berkisar 200 Mhz sampai dengan 500 Mhz.Komputer mikro umumnya adalah single-user (pemakainya tunggal), yaitu satu komputer hanya dapat digunakan untuk satu pemakai saja untuk tiap saat.

1. Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer.

2. Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna meningkatkan fungsionalitasnya

IBM (International Business Machines) merupakan sebuah perusahaan hardware yang mengembangkan software – software yang sudah ada seperti UNIX dan WINDOWS. Oleh karena itu IBM sendiri merupakan sebuah perusahaan bukan system operasi, hanya saja IBM mencoba mengembangkan OS yang telah ada seperti OS dari UNIX dan LINUX.IBM PC adalah sebutan untuk keluarga komputer pribadi buatan IBM. IBM PC diperkenalkan pada 12 Agustus 1981, dan "dipensiunkan" pada tanggal 2 April 1987. Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, yakni :

·                     IBM 4860 PCjr

·                     IBM 5140 Convertible Personal Computer (laptop)

·                     IBM 5150 Personal Computer (PC yang asli)

·                     IBM 5155 Portable PC (sebenarnya merupakan PC XT yang portabel)

·                     IBM 5160 Personal Computer/eXtended Technology

·                     IBM 5162 Personal Computer/eXtended Technology Model 286 (sebenarnya merupakan PC AT)

·                     IBM 5170 Personal Computer/Advanced Technology

Berikut ini adalah komponen IBM PC :

·                     Sistem kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat

·                     Sistem kontrol interuppt : Pengontrol Interuppt

·                     Sistem kontrol RAM & ROM : Chip RAM & ROM, Decoder Alamat, dan Buffer

·                     Sistem kontrol DMA : Pengontrol DMA

·                     Timer : Timer Interval Programmable

·                     Sistem kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

Sistem software

Agar user dapat memasukkan dan menjalankan program aplikasi, maka komputer harus sudah berisi beberapa software sistem dalam memori-nya. Software sistem adalah kumpulan program yang dieksekusi seperlunya untuk menjalankan fungsi seperti

-Menerima dan menginterpretasikan perintah user
-Memasukkan dan tnengedit program aplikasi dan rnenyimpannya sebagai file dalam peralatan penyimpanan sekunder
-Mengatur penyimpanan dan pengambilan file dalam peralatan penyimpanan sekunder
-Menjalankan program aplikasi standar seperti word processor, spreadsheet, atau game, dengan data yang disediakan oleh user
-Mengontrol unit I/O untuk menerima informasi input dan menghasilkan output
-Mentranslasikan program dari bentuk source yang disediakan oleh user menjadi bentuk objek yang berisi instruksi mesin
-Menghubungkan dan menjalankan program aplikasi user-written dengan rutin library standar yang ada, seperti paket komputasi numerik

Software sistem-lah yang bertanggungjawab untuk koordinasi semua aktifitas dalam sistem komputasi. Tujuan bagian ini adalah untuk memperkenalkan beberapa aspek dasar software sistem.

Manfaat IBM PC

1. Kemudahaan penggunaan
2. Daya Tempa
3. Daya Kembang
4. Expandibilitas

Konfigurasi Komputer Dasar

Komputer adalah sebuah perangkat yang memungkinkan seseorang lebih terbantu dan ringan terutama di dalam menghadapi persoalan pekerjaannya terlebih lagi apabila manusia dihadapkan pada persoalan menghitung angka-angka besar dan mempunyai tingkat kompleksitas yang tinggi. Namun apakah sebenarnya komputer tersebut dan apa saja perangkat yang ada di dalamnya?. Untuk menjawab semua itu marilah kita bahas arsitektur/ konfigurasi dari komputer tersebut.

Komputer terbagi menjadi beberapa bagian yaitu :
1. Perangkat Keras atau yang dikenal dengan istilah Hardware
2. Perangkat Lunak atau yang diistilahkan sebagai Software
3. Serta Perangkat Otak atau yang dikenal dengan Brainware.

Hardware adalah perangkat dalam bentuk fisik yang menjalankan sistem komputer. Peralatan ini berfungsi untuk menjalankan instruksi-instruksi yang diberikan dan mengeluarkannya dalam bentuk informasi yang sangat dibutuhkan oleh pemakainya. Perangkat ini terbagai menjadi 3 bagian yaitu :
a. Perangkat Input
b. Perangkat Proses dan
c. Perangkat Output

Software adalah : serangkaian prosedur atau dokumentasi program yang berfungsi untuk menyelesaikan berbagai permasalahan yang dikehendaki. Kalu sekarang ini istilah software diberikan kepada program-program yang ada dalam sistem sebuah komputer misalkan office, photoshop dan lain sebagainya.
Software ini juga terbagi menjadi 3 bagian yakni :

1. Sistem Operasi (penjelasan lebih lanjut lihat di Sistem Operasi)
2. Bahasa pemograman
3. Program paket

Brainware adalah orang-orang yang bekerja dengan menggunakan media komputer . Brainware ini juga terbagi menjadi 3 bagian yakni :
1. Operator
2. Programmer
3. System Analog

Daftar Pustaka : http://eby190205.blogspot.co.id/2012/01/arsitektur-family-ibm-pc-dan-turunannya.html

http://wiwitdiary.blogspot.co.id/2010/03/httpwwwbloggercomimgblankgif.html

unit input output

SISTEM BUS, CARA KERJA & JENIS SISTEM BUS

 

PENGERTIAN SISTEM BUS 

Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai sub sistem. 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. 

 

STRUKTUR BUS  

•         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.

•          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.

•          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.

Secara umum saluran kontrol meliputi :

·         Memory Write, memerintahkan data pada bus yang akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.

·         Memory Read memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.

·         I/O Write, memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.

·         I/O Read, memerintahkan data dari port I/O ditempatkan pada bus data.

·         Transfer  ACK,  menunjukkan  data  telah  diterima  dari  bus  atau  data  telah ditempatkan pada bus.

·         Bus Request, menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus.

·         Bus  Grant,  menunjukkan modul yang melakukan request telah  diberi hak mengontrol bus.

·         Interrupt Request, menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul.

·         Interrupt ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU.

·         Clock, kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul.

·         Reset, digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul.

 JENIS - JENIS SISTEM BUS

 

• BUS PROCESSOR  

           

              

        Bus ini merupakan bus tercepat dalam sistem dan menjadi bus inti dalam chipset dan motherboard. Bus ini utamanya digunakan oleh prosesor untuk meneruskan informasi dari prosesor ke cache atau memori utama ke chipset kontrolir memori (Northbridge, MCH, atau SPP). Bus ini juga terbagi atas beberapa macam, yakni Front-Side Bus, HyperTransport bus, dan beberapa bus lainnya. Sistem komputer selain Intel x86 mungkin memiliki bus-nya sendiri-sendiri. Bus ini berjalan pada kecepatan 100 MHz, 133 MHz, 200 MHz, 266 MHz, 400 MHz, 533 MHz, 800 MHz, 1000 MHz atau 1066 MHz. Umumnya, bus ini memiliki lebar lajur 64-bit, sehingga setiap detaknya ia mampu mentransfer 8 byte.

• BUS AGP  

          

 

        Bus AGP (Accelerated Graphic Port). Bus ini merupakan bus yang didesain secara spesifik untuk kartu grafis. Bus ini berjalan pada kecepatan 66 MHz (mode AGP 1x), 133 MHz (mode AGP 2x), atau 533 MHz (mode AGP 8x) pada lebar jalur 32-bit, sehingga bandwidth maksimum yang dapat diraih adalah 2133 MByte/s. Umumnya, bus ini terkoneksi ke chipset pengatur memori (Northbridge, Intel Memory Controller Hub, atau NVIDIA nForce SPP). Sebuah sistem hanya dapat menampung satu buah bus AGP. Mulai tahun 2005, saat PCI Express mulai marak digunakan, bus AGP ditinggalkan.

• BUS PCI      

        

       Bus PCI (Peripherals Component Interconnect). Bus PCI tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus peripheral. Bus ini memiliki kinerja tinggi untuk sistem I/O berkecepatan tinggi. Bus ini berjalan pada kecepatan 33 MHz dengan lebar lajur 32-bit. Bus ini ditemukan pada hampir semua komputer PC yang beredar, dari mulai prosesor Intel 486 karena memang banyak kartu yang menggunakan bus ini, bahkan hingga saat ini. Bus ini dikontrol oleh chipset pengatur memori (northbridge, Intel MCH) atau Southbridge (Intel ICH, atau NVIDIA nForce MCP).

• BUS PCI EXPRESS

         

       PCI Express (PCI-E/PCIex) adalah slot ekspansi module, di desain untuk menggantikan PCI bus yang lama. Banyak Motherboard mengadopsi PCI express dikarenakan PCI Express memiliki transfer data yang lebih cepat, terutama untuk keperluan grafis 3D. Slot ini memiliki kecepatan 1x, 2x, 4x, 8x, 16x and 32x, tidak seperti PCI biasa dengan sistem komunikasi paralel. PCI Express menggunakan sistem serial dan mampu berkomunikasi 2 kali (tulis/baca) dalam satu rute clock.

Ini adalah kecepatan lebar data maximun dari PCI

Kecepatan                             Max

PCI-ex 1x                             250 MB/s

PCI-ex 2x                             500 MB/s

PCI-ex 4x                             1000 MB/s

PCI-ex 8x                             2000 MB/s

PCI-ex 16x                           4000 MB/s

PCI-ex 32x                           8000 MB/s

• BUS ISA

          

       Bus ISA (Industry Standard Architecture) adalah sebuah arsitektur bus dengan bus data selebar 8-bit yang diperkenalkan dalam IBM PC 5150 pada tanggal 12 Agustus 1981. Bus ISA diperbarui dengan menambahkan bus data selebar menjadi 16-bit pada IBM PC/AT pada tahun 1984, sehingga jenis bus ISA yang beredar pun terbagi menjadi dua bagian, yakni ISA 16-bit dan ISA 8-bit. ISA merupakan bus dasar dan paling umum digunakan dalam komputer IBM PC hingga tahun 1995, sebelum akhirnya digantikan oleh bus PCI yang diluncurkan pada tahun 1992.

• BUS EISA

          

 

       Bus EISA (Extended/Enhanced Industry Standard Architecture) adalah sebuah bus I/O yang diperkenalkan pada September 1988 sebagai respons dari peluncuran bus MCA oleh IBM, mengingat IBM hendak "memonopoli" bus MCA dengan mengharuskan pihak lain membayar royalti untuk mendapatkan lisensi MCA. Standar ini dikembangkan oleh beberapa vendor IBM PC Compatible, selain IBM, meskipun yang banyak menyumbang adalah Compaq Computer Corporation. Compaq jugalah yang membentuk EISA Committee, sebuah organisasi nonprofit yang didesain secara spesifik untuk mengatur pengembangan bus EISA. Selain Compaq, ada beberapa perusahaan lain yang mengembangkan EISA yang jika diurutkan, maka kumpulan perusahaan dapat disebut sebagai WATCHZONE:

Wyse

AT&T

Tandy Corporation

Compaq Computer Corporation

Hewlett-Packard

Zenith

Olivetti

NEC

Epson

         Meski menawarkan pengembangan yang signifikan jika dibandingkan dengan ISA 16-bit, hanya beberapa kartu berbasis EISA yang beredar di pasaran (atau yang dikembangkan). Itu pun hanya berupa kartu pengontrol larik hard disk (SCSI/RAID), dan kartu jaringan server.

          Bus EISA pada dasarnya adalah versi 32-bit dari bus ISA yang biasa. Tidak seperti MCA dari IBM yang benar-benar baru (arsitektur serta desain slotnya), pengguna masih dapat menggunakan kartu ISA 8-bit atau 16-bit yang lama ke dalam slot EISA, sehingga hal ini memiliki nilai tambah: kompatibilitas ke belakang (backward compatibility). Seperti halnya bus MCA, EISA juga mengizinkan konfigurasi kartu EISA secara otomatis dengan menggunakan perangkat lunak, sehingga bisa dibilang EISA dan MCA adalah pelopor "plug-and-play", meski masih primitif.

         Bus EISA menambahkan 90 konektor baru (55 konektor digunakan untuk sinyal sedangkan 35 sisanya digunakan sebagai ground) tanpa membuat slot ISA 16-bit berubah. Sekilas, slot EISA 32-bit sangat mirip dengan slot ISA 16-bit. Tapi, berbeda dari kartu ISA yang hanya memiliki satu baris kontak, kartu EISA memiliki dua baris kontak yang bertumpuk. Baris pertama adalah baris yang digunakan oleh ISA 16-bit, sementara baris kedua menambahkan bandwidth menjadi 32-bit. Karenanya, kartu ISA yang lama masih dapat bertahan meskipun berganti motherboard. Meski kompatibilitas ini merupakan sesuatu yang bagus, ternyata industri kurang begitu meresponsnya. Akhirnya, fitur-fitur EISA pun ditangguhkan untuk mengembangkan bus I/O yang baru, yang disebut dengan VESA Local Bus (VL-Bus).

• BUS MCA    

          

                     

        Bus MCA (Micro Channel Architecture) adalah sebuah bus I/O ber-bandwidth 32-bit yang digunakan dalam beberapa komputer mikro. Bus ini dibuat oleh IBM yang ditujukan untuk menggantikan bus ISA 8-bit/16-bit yang lambat, selain tentunya untuk menghadapi masalah bottleneck yang terjadi akibat kecepatan prosesor yang semakin tinggi tapi tidak diimbangi dengan kecepatan bus I/O. Komputer yang menggunakan bus ini pun hanya sedikit, mengingat memang IBM mewajibkan para vendor untuk membayar royalti kepada iBM untuk mendapatkan lisensi bus MCA. Karena hal ini banyak vendor yang kurang setuju dengan IBM membuat "partai oposisi", dengan membuat bus EISA.

        Kebutuhan terhadap sebuah bus I/O yang lebih cepat datang akibat bus ISA mengalami bottleneck. Prosesor Intel 80386DX merupakan prosesor 32-bit yang dapat mentransfer data hingga 32 bit dalam satu waktunya, tapi ISA hanya dapat mentransfer 16 bit saja. Daripada menambahkan pin lagi terhadap bus ISA, IBM memutuskan untuk membuat sebuah bus baru, yang kemudian menjadi bus MCA. Berbeda dengan EISA yang mendukung konsep backward compatibility, bus ini adalah benar-benar baru, yang sama sekali tidak kompatibel dengan ISA 8-bit/16-bit.

        Sistem MCA juga menawarkan perubahan lainnya: pengguna dapat menancapkan kartu MCA ke dalam slotnya tanpa harus mengubah-ubah setting jumper untuk menentukan sumber daya yang hendak digunakan (IRQ Channel, DMA Channel, atau memory base address). Fitur ini mirip dengan apa yang kita kenal sekarang sebagai fitur plug-and-play, meski masih terkesan primitif. Karenanya, kartu MCA tidak memiliki jumper atau DIP Switch untuk mengatur sumber daya, tapi menawarkan perangkat lunak yang dapat mengaturnya. Umumnya, MCA memiliki dua jenis disket untuk konfigurasi perangkat keras: Option Disk dan Reference Disk. Reference Disk merupakan disket yang datang sistem komputer yang mengintegrasikan bus MCA, sementara Option Disk datang dengan kartu MCA yang bersangkutan. Setelah kartu dipasang, pengguna tinggal menginstalasikan berkas-berkas dari Option disk ke dalam Reference Disk, setelah itu kartu pun akan berjalan. Reference Disk mengandung beberapa program dan BIOS yang dibutuhkan untuk mengatur sistem MCA, dan sistem tidak dapat dikonfigurasikan tanpanya.

      MCA berjalan dalam kecelatan 5 MHz, pada bandwidth 32-bit, sehingga dapat mentransfer data hingga 20 MByte/detik. Selain versi 32-bit biasa, IBM juga membuat beberapa variasi bus MCA, yakni sebagai berikut.

Nama Bus                             Kecepatan          Bandwidth      Transfer rate

MCA-16                               5 MHz   16 bit   10 MByte/detik

MCA-32                               5 MHz   32 bit   20 MByte/detik

MCA-16 Streaming              10 MHz             16 bit               20 MByte/detik

MCA-32 Streaming              10 MHz             32 bit              40 MByte/detik

MCA-64 Streaming  10 MHz/20 MHz           64 bit              80 MByte/detik / 160 MByte/detik

• BUS SCSI

          

 

Small Computer System Interface (SCSI) merupakan set standar untuk menghubungkan secara fisik dan mentransfer Data antara komputer dan periferal . SCSI mendefinisikan perintah, protokol (komputer) dan antarmuka listrik dan optika . SCSI ini paling sering digunakan untuk Cakram Keras, tetapi dapat menghubungkan berbagai perangkat lain, termasuk pemindai dan drive CD . SCSI mendefinisikan set perintah secara spesifik untuk jenis periferal, sesuatu yang "tidak diketahui – unknown¬" sebagai salah satu jenis yang mengartikan bahwa secara Teori dapat digunakan sebagai antarmuka ke hampir perangkat apapun, namun standar ini sangat pragmatis dan ditujukan terhadap persyaratan komersial . Setiap perangkat melekat pada bus komputer SCSI dengan cara yang sama, terhitung sampai dengan 8 atau 16 perangkat yang dapat menempel pada bus komputer tunggal. SCSI menggunakan berjabat tangan antar perangkat, SCSI-1, SCSI-2 memiliki pilihan untuk memeriksa kesalahan paritas. protokol (komputer) SCSI mendefinisikan komunikasi dari Nama host-ke- Nama host, Nama host-ke-periferal, periferal -ke-periferal. Namun sebagian besar periferal yang secara khusus merupakan target SCSI, tidak mampu bertindak sebagai insiator SCSI - tidak dapat melakukan transaksi SCSI sendiri. Oleh karena itu, komunikasi periferal -to-periferal jarang terjadi, tapi mungkin juga terjadi pada aplikasi SCSI umum. The Symbios Logic chip 53C810 adalah contoh dari antarmuka PCI Nama host yang dapat bertindak sebagai target SCSI.
 

• BUS USB

          

 

Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya kepada komputer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti konsol permainan, ponsel dan PDA.

Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk "pohon" dengan menggunakan peralatan hub yang khusus.

Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI, dan memperbaiki kemampuan plug-and-play (pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal sistem komputer dan memroses device driver yang diperlukan untuk menjalankannya.

USB dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti mouse, keyboard, pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk, dan komponen networking. USB kini telah menjadi standar bagi peralatan multimedia seperti pemindai gambar dan kamera digital.

• BUS 1394     

          

                              

Bus yang mempunyai nama FireWire memiliki kecepatan tinggi diatas SCSI dan PCI. Bus 1394 sangat cepat, murah, dan mudah untuk diimplementasikan. Bus ini tidak hanya populer perangkat komputer tetapi juga perangkat elektronik seperti kamera digital, VCR, dan televisi.

SISTEM INPUT / OUTPUT (I/O)

Unit Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor yang digunakan oleh mikroprosesor itu untuk berhubungan dengan dunia luar.

Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor ini, contohnya data yang berasal dari keyboard atau mouse. Sementara unit output biasanya digunakan untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor, contohnya data yang akan ditampilkan pada layar monitor atau printer.

I/O Sistem Operasi

I/O System merupakan bagian untuk menangani inputan dan outputan dari DCS. Inputan dan outputan tersebut bisa analog atau digital. Inputan/outputan digital seperti sinyal-sinyal ON/OFF atau Start/Stop. Kebanyakan dari pengukuran proses dan outputan terkontrol merupakan jenis analog.

Pengertian Input

Input adalah semua data dan perintah yang dimasukkan ke dalam memori komputer untuk selanjutnya diproses lebih lanjut oleh prosesor. Sebuah perangkat input adalah komponen piranti keras yang memungkinkan user atau pengguna memasukkan data ke dalam komputer, atau bisa juga disebut sebagai unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor.

Pengertian Output

Output adalah data yang telah diproses menjadi bentuk yang dapat digunakan. Artinya komputer memproses data-data yang diinputkan menjadi sebuah informasi. Yang disebut sebagai perangkat output adalah semua komponen piranti keras yang menyampaikan informasi kepada orang-orang yang menggunakannya.

Perangkat Eksternal

Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat ekternal dengan menggunakan link (fungsinya untuk pertukaran kontrol,status dan data antara modul I/O dengan device eksternalnya)

Perangkat Eksternal dikategorikan menjadi 3

• Pembacaan di sisi Manusia (Human readable) : perangkat yang  berhubungan  dengan  manusia  sebagai pengguna komputer. Contoh : Screen, printer, keyboard mouse, printer, joystick, disk drive
• Pembacaan disisi mesin (Machine readable) : perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau Monitoring dan control
• Komunikasi (memungkinkan komputer untuk saling bertukar data dengan perangkat jarak jauh) Modem

Network Interface Card (NIC)

Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah datanya, yaitu perangkat output, perangkat input dan kombinasi output-input. Contoh perangkat output: monitor, proyektor dan printer. Perangkat input misalnya: keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, bar code reader.

Daftar Pustaka :

Sistem Bus : http://fersanroom.blogspot.co.id/2016/02/sistem-bus-cara-kerja-jenis-sistem-bus.html

Standar I/O dan pengaksesan peralatan I/O : https://ridwanazhary.wordpress.com/2014/10/28/sistem-input-output-io/