siskompter

1. Struktur Sistem Komputer

2. Materi Struktur Sistem Komputer • Elemen Dasar Komputer • Prosesor • Register • Memori • Modul Input/Output (I/O) • Interkoneksi antar komponen

3. Elemen Dasar Komputer • Arithmatic Logic Unit (ALU) • Control Unit (CU) • Register • Block Oriented Device • Character Stream Oriented Device • Sebuahsistemoperasimemberikansegalalayanan yang mengeksploitasisumberdayayang dibutuhkansatuataulebih proses kepadapengguna. • Sistemoperasimengaturkomponen-komponenpendukungsistemkomputersepertimemori, I/O modulataupun I/O device dankomponenpembentuklainnya • Perlunyamemahamibagaimanasistemkomputerbekerjauntukmengetahuibagaimanasistemoperasimelaksanakantugasnya. Modul I/O Processor Interkoneksi Antar Komponen • Pemrosesan Data • Penyimpanan Data Memori Address Bus Data Bus Control Bus

4. Gambar Skema Block SistemKomputer

5. Processor [1] • Prosesorberfungsimengendalikanoperasikomputerdanmelakukanpemrosesan data. Prosesorterdiridaritigakomponenyaitu: • CU (Control unit), berfungsimengendalikanoperasi yang dilaksanakan. • ALU (Arithmetic logic unit), berfungsimelaksanakanoperasiaritmatikadanlogika. • Register, berfungsisebagaimemori yang sangatcepat yang biasanyadigunakansebagaitempatoperan-operansuatuoperasi yang akandilaksanakan.

6. Processor [2] Contohmikroprosesor:

7. Processor [3] Semua register lebarnya32 bit, kecuali register segment (CS, DS, ES, SS, FS dan GS) hanya 16 bit. Register 32 bit dapatdigunakansebagai register 16 bit, kecuali General purpose register dapatdibagimenjadi 8 bit (AL,AH, BL, BH, CL, CH, DL dan DH) yang berasaldari 16 bit (AX, BX, CX, DX). Register 32 bit diberikode di depan register dengan E misalnya: EAX, EBX, ECX dan EDX.

8. Memory[1] Menyimpan word data ygdiambildari L1 Cache Faster, costly, small Menyimpanbaris cache yang diambildari L2 Cache Menyimpanbaris cache ygdiambildari main memory Main memorimenyimpanblok data ygdiambildari HD

9. Memory[2] • Memoriberfungsiuntukmenyimpan data dan program • Setiap kali prosesormelakukaneksekusi, pemrosesharusmembacainstruksidarimemoriutama. • Chace memory, memoriberkapasitasterbatas, berkecepatantinggiyang lebihmahaldaripadamemoriutama. Chace memoriada di antaramemoriutamadan register pemroses, berfungsi agar pemrosestidaklangsungmengacumemoriutama agar kinerjadapatditingkatkan. • Buffering, bagianmemoriutama yang dialokasikanuntukmenampung data yang akanditransferdariataukepenyimpansekunder. Buffering dapatmengurangifrekuensipengaksesankeperangkatpenyimpansekundersehinggameningkatkankinerjasistem

10. Jenis Memory[1] Jenismemoriberdasarkankecepatannyaada 4, yaitu: 1. REGISTER MEMORY Merupakanjenis memory dimanakecepatanacces yang paling cepat, memory initerdapatpadaCpu/processor. Contoh: Register data, register alamat , stack pointer register, Memory Address Register, I/O Address Register, dll.

11. Jenis Memory[2] Jenismemoriberdasarkankecepatannyaada 4, yaitu: 2. CACHE MEMORY Memory berkapasitasterbatas,berkecepatantinggi yang lebihmahaldaripadamemoryutama.Cache memory iniadadiantara memory utamadan register pemroses, berfungsi agar pemrosestidaklangsungmengacupada memory utama agar kinerjadapatditingkatkan. Cache memory iniada 2 macamyaitu : Cache memory yang terdapatpada internal Processor, cache memory jenisinikecepatanaccesnyasangattinggi ,danharganyasangatmahal.Dapatdilihatpada processor seperti P4,P3,AMD-ATHLON dll. SemakintinggikapasitasL1,L2, L3 Cache memory makasemakinmahaldansemakincepat processor. Chacememory yang terdapatdiluar processor , yaituberadapada Mother board, memory jenisinikecepatanaksesnyasangattinggimeskipuntidaksecepat cache memory jenispertama (yang adapada internal prosesor). Semakinbesarkapasitasnyamakasemakinmahaldancepat. Kapasitaschace memory yaitu 256 kb,512 kb,1 Mb, 2 Mb dll.

12. Jenis Memory[3] 3. MEMORI UTAMA Memoriiniberfungsiuntukmenyimpan data dan program. Jenismemoriutamayaitu ROM dan RAM. -Random Access Memory (RAM) Random Access Memory (RAM), ataubiasajugadisebut memory, adalahsuatualatkomputer (perangkatkeras/hardware). Ram merupakansalahsatujenisalatpenyimpanan data padakomputeratau media elektroniklainnya (PDA. HP, Notebook, Netbook, dll) yang bersifatsementara. Artinyabilakomputerdimatikan, makasemuainstruksiatau data yang telahdsimpan di ram iniakanhilang. JadiFungsi Ram yaituuntukmenyimpaninstruksisementaradarikomputeruntukmengeluarkannyake output device.Ada beberapajenis RAM yang adadipasaransaatiniyaitu FPMRAM, SRAM, EDORAM, SDRAM, DDR (Double Data Rate) RAM, RD (Rambus Dynamic) RAM, VGRAM dll.

13. Jenis Memory[4] -Read Only Memory Read Only Memory (ROM) adalahsuatuhimpunandari chip yang berisibagiandarisistemoperasi yang manadibutuhkanpadasaatkomputerdinyalakan. ROM jugadikenalsebagaisuatu firmware. ROM tidakbisaditulisiataudiubahisinyaolehpengguna. ROM tergolongdalam media penyimpanan yang sifatnya non volatile. Penggunaandari ROM inicontohnyaadalahsebagai media penyimpanandariBIOS (Basic Input-Output System) yang dibuatolehpabriknya. BIOS merupakanbagian yang sangatkritisdarisuatusistemoperasi, yang manafungsinyamemberitahukomputerbagaimanacaranyamengakses disk drive. Ketikakomputerdinyalakan, RAM masihkosongdaninstruksi yang adapada ROM BIOS lah yang digunakanoleh CPU untukmencari disk drive yang berisi file-file utamadalamsistemoperasi. Komputerlalumemindahkan file-file tersebutkedalam RAM dankemudianmenjalankannya. Ada 4 macam ROM, yaitu: ROM, RPROM, EPROM, EEPROM,

14. Jenis Memory[5] 4. MEMORI SEKUNDER Memorisekundermerupakanmemoritambahan yang berfungsiuntukmenyimpan data atauprogram. contohnya: Hardisk, Floppy disk, Disket, Flashdish,dll.

15. Register Memori vs Cache Memori • Register Memori • Merupakanjenismemoridimanakecepatanakses yang paling cepat. • Memoriiniterdapatpada CPU/Processor. • Contoh: Register Data, Register Alamat, Stack Pointer Register, Memory Addresss Register, I/O Address register, Instruction Register , dll. • Cache Memori • Memoriberkapasitasterbatas, berkecepatantinggi yang lebihmahaldaripadamemoriutama. Cache memory iniadadiantaramemoriutamadan register pemroses, berfungsi agar pemrosestidaklangsungmengacupadamemoriutama agar kinerjadapatditingkatkan. • Memoriinidigunakanuntukmenjembataniperbedaankecepatan CPU yang sangattinggidengankecepatan RAM yang jauhlebihrendah. Jika processor  membutuhkansuatu data, pertama-tama iaakanmencarinyapada cache. Jika data ditemukan, processor akanlangsungmembacanyadengan delay yang sangatkecil. Tetapijika data tidakditemukan, processor akanmencarinyapada RAM.

16. Jenis Cache Memory Cache Memory yang terdapatpadainternal Processor , chace memory jenisinikecepatanaksesnyasangattinggi, danharganyasangatmahal. Hal inibisaterlihatpada Processor yang berhargamahalseperti P4,P3,AMD-Athlon dll, semakintinggikapasitasChacememorimakasemakinmahaldansemakincepatProcessor. ChaceMemory yang terdapatdiluar Processor, yaituberadapadaMotherBoard, memorijenisinikecepatanaksesnyasangattinggi, meskipuntidaksecepatchachememorijenispertama ( yang adapada internal Processor). Semakinbesarkapasitasnyamakasemakinmahaldancepat. Hal inibisakitalihatpada Motherboard denganberanekaragamkapasitaschace memory yaitu 256kb, 512kb, 1Mb, 2Mb dll. 

17. Direct Memory Access (1) • Teknik Input Output • Programmed I/O • Interrupt driven I/O • Direct Memory Access (DMA) Direct memory access (DMA) adalahsuatualatpengendalikhususdisediakanuntukmemungkinkantransfesblok data langsungantarperangkateksternaldanmemoriutama, tanpaintervensiterusmenerusdariprosesor.

18. Direct Memory Access (2) • Mengapa DMA diperlukan ? Karenaprogrammed I/O daninterruptdriven I/O: • Masihmemerlukanketerlibatan CPU , sehingga CPU menjadisibuk. • Transfer rate data terbatas • Interrupt-Driven I/O dirasa lebih efisien daripada programmed I/O, namun Interrupt-Driven masih memerlukan intervensi aktif dari processor.

19. Direct Memory Access (3) Instruksipemindahan/transfer data yang tersediadalammikroprosesor 8086, yaitu : • Mikroprosesorkememoriatausebaliknya (MOV), • register ke port (OUT) dansebaliknyadari port ke register (IN). • Dengandemikian, untukmemindahkan data darimemorike port dilakukandengankombinasiinstruksi MOV dan OUT. • Sedangkan transfer memindahkan data dari port kememoridilakukandengankombinasiinstruksi IN dan MOV.

20. Direct Memory Access (4)

21. Direct Memory Access (5) Padaaplikasitertentu, terutamauntuk transfer data yang berukuransangatbesarmisalnyapemindahan data file dariharddiskkememoriinitidakefisien. Transfer data akanmenjadilebihcepatapabiladapatdilakukansecaralangsungdarimemorike port atausebaliknya, tanpamelaluimikroprosesor. Mekanismeinidisebutdirect memory access (DMA).

22. Direct Memory Access (6) • Fungsimodul DMA : • Dapatmenirukansebagianfungsiprosesor • Dapat mengambil alih fungsi prosesor yang berhubungandengan transfer data • Kapan DMA bekerja ? • Saat prosesor sedang tidak menggunakan bus • Saatprosesordipaksaberhentisesaat (suspend) siklusnya “dicuri” oleh DMA disebut cycle stealing

23. Direct Memory Access (7) • Keunggulandari DMA : • Performance komputersistemditingkatkandengan transfer data langsungantaramemoridan I/O devices, tidakmelibatkan CPU • CPU dibebastugaskandari transfer data • Transfer data jadilebihcepat • Kelemahandari DMA : • Pada burst mode transfer data, CPU tidakaktifuntukwaktu yang lama

24. Register (1) • Register adalahalatpenyimpanansementarahasildaritahapanoperasiarithmetikadanlogika; mempunyaikecepatanaksescukuptinggi, yang digunakanuntukmenyimpandata daninstruksi yang sedangdiproses, sementara data daninstruksilainnya yang menunggugiliranuntukdiprosesmasihdisimpan di dalammemoriutama. • Register beradadalam CPU.

25. Register (2) • Di dalamprosesorterdapatsekumpulanregister yang berfungsisebagaimemori yang sangatcepatdankecilkapasitasnya. • Registerbervariasidalamjumlahdanjenis, tergantungpadarancangankomputer. • Registertersebuttermasukaccumulator, index register, stack pointer, general-puposesregister, ditambahcode information padakondisiapapun • Istilah register saatinidapatmerujukkepadakumpulan register yang dapatdiindekssecaralangsunguntukmelakukan input/output terhadapsebuahinstruksi yang didefinisikanolehset instruksi

26. Macam-macam Register • Register ygterlihatpemakai (pemrogram), Pemrogramdapatmemeriksaisidari register-register tipeini. Beberapainstruksidisediakanuntukmengisi (memodifikasi) register tipeini. Terdiridari 2 jenisyaituregister data danregister ala. • Register untukkendali & status, Digunakanuntukmengendalikanoperasipemroses, kebanyakantidakterlihatolehpemakai. Sebagiandapatdiaksesdenganinstruksimesin yang dieksekusidalam mode kontrolatau kernel sistemoperasi. Terdiridari 3 yaituregister alamatdan buffer, register eksekusiinstruksi, dan register informasi status.

27. Klasifikasi Register BerdasarkanFungsinya

28. Macam register yang tak terlihat pemakai(1) • Register Data : menyimpansuatunilaiuntukberagamkeperluan, terdiridari: • General purpose register, digunakanuntukberanekaragamkeperluanpadasuatuinstruksimesin yang melakukansuatuoperasiterhadapdata, macamnya: Accumulator (AX) u/ operasidesimalkodebiner, Base (BX) u/ mereferensialamatmemori, Counter (CX) u/ pencacahinstruksitertentumisal counter naikjikanilai flag=0, Data (DX) u/ menyimpan port alamat i/o (port 8 & 16). • Special purpose register, digunakanuntukmenampungoperasi floating point, menampunglimpahanoperasipenjumlahanatauperkalian, macamnyamenyimpaninstruction pointer, stack pointer, dan status register.

29. Macam register yang tak terlihat pemakai(2) • Register Alamat : berisi alamat data di memori utama, alamat instruksi di memori utama,bagian alamat yang digunakan dalam penghitungan alamat lengkap, terdiri dari: • Register Indeks (index register), Pengalamatanberindeksmerupakansalahsatu mode pengalamatan popular. Pengalamatanmelibatkanpenambahanindekskenilaidasaruntukmemperolehalamatefektif • Register penunjuksegmen (segment pointer register), Padapengalamatanbersegmen, memoridibagimenjadisegmen-segmen. Segmenberisisatublokmemori yang panjangnyadapatbervariasi.Untukmengacumemoribersegmendigunakanpengacuanterhadapsegmendan offset di segmenitu. Register penunjuksegmenmencatatalamatdasar (lokasiawal) darisegmen. Mode pengalamatanbersegmensangatpentingdalammanajemenmemori.

30. Macam register yang tak terlihat pemakai(3) • Register penunjuk stack (stack pointer register), Instruksiyang takmemerlukanalamatkarenaalamatoperanditunjuk register penunjuk stack. Operasi-operasiterhadap stack : - instruksipush : menyimpan data pada stack, denganmeletakkan data di puncak stack - instruksipop: mengambil data daripuncak stack. • Register penanda (flag register), Isi register merupakanhasiloperasidaripemroses. Register berisikondisi-kondisi yang dihasilkanpemrosesberkaitandenganoperasi yang barusajadilaksanakan. Register initerlihatolehpemakaitapihanyadapatdiperbaharuiolehpemrosessebagaidampak (efek) operasi yang dijalankannya.

31. Macam register yang tak terlihat pemakai(4) • Register penanda (flag register): Mikroprosesor8086/8088 mempunyai Status Flag 1 bit dan 4 Kontrol Flag yang dikonfigurasikandalam register 16 bit. Status Flag terdiridari: CF (Carry Flag), Dimanasebuah carry out atau borrow, jikahasilnyaadalah bit tertinggi (nilai 1). PF (Parity Flag), enset (nilai 1), jikainstruksimenghasilkansebuahangkagenap (even parity). AF (Auxiliary Flag), Digunakanolehinstruksipegaturandesimal. ZF(Zero Flag), Menset (nilai 1), jikahasilinstruksiadalah 0. SF (Sign Flag), Menset (nilai 1), jikahasilnyaadalahnegatifdanbernilai 0 jikapositif. Kontrol Flag terdiridari: OF (Overflow Flag), Menunjukkansebuahoperasi yang tidakbenaryaitumerubahhasildaripadatanda bit.. IF (Interrupt Enable Flag), Jikadiset (nilai 1) dapatmelakukanoperasiinterupsidansebaliknyabilabernilai 0, makainterupsitidakdapatdilakukan. DF (Direction Flag), Mengontrolarahdarioperasi string. Jika DF=1, maka register SI dan DI nilainyamenurun (decrement); jika DF=0, maka register DI dan SI nilaimenaik (increment). Register inidigunakanuntukinstruksi-instruksi MOVS, MOVSB, MOVSW, CMPS, CMPSB, dan CMPSW. TF (Trap Flag), Ditempatkandalam single step mode untukkeperluan debug.

32. Macam register yang tak terlihat pemakai(5) • Register untukAlamatdan Buffer terdiridari: • MAR (Memory Address Register), digunakanuntukmencatatalamatmemori yang akandiakses (read/write). • MBR (Memory Buffer Register), digunakanuntukmenampung data yang akandituliskankememori yang alamatnyaditunjukoleh MAR. • I/O AR (I/O Address Register), digunakanuntukmenampung data yang akandituliskankeport yang alamatnyaditunjukoleh I/O AR • I/O AR (I/O Buffer Register), digunakanuntukmenampung data yang akandituliskankeport yang alamatnyaditunjuk I/O AR • Register untukEksekusiInstruksiterdiridari: • PC (Program Counter), mencatatalamatmemoridimanainstruksi yang terdapat di dalamnyaakandieksekusi(menunjukkeintruksiberikutnyaygharusdiambil/dijalankan) • IR (instruction Register), menampunginstruksiyang akandansedangdilaksanakan

33. Macam register yang tak terlihat pemakai(3) • Register untukinformasi status, register iniberupasatu register / kumpulan register. Kumpulan register inidisebut PSW(Program Status Word). PSW berisikode-kodekondisipemrosesditambahinformasi-informasi status lain, yaitu : • Sign, flag inimencatattanda yang dihasilkanoperasi yang sebelumnyadijalankan • Zero, flag inimencatatapakahoperasisebelumnyamenghasilkannilainol • Carry, flag inimencatatapakahdihasilkan carry (kondisidimanaoperasipenjumlahan/ perkalianmenghasilkanbawaan yang tidakdapatditampung register akumulator) • Equal, flag inimencatatapakahoperasimenghasilkankondisisamadengan • Interupt enable/disable, flag inimencatatapakah interrupt sedangdapatdiaktifkanatautidak • Supervisor, flag inimencatat mode eksekusi yang dilaksanakan, yaitu mode supervisor ataubukan. Pada mode supervisor makaseluruhinstruksidapatdilaksanakansedanguntuk mode bukan mode supervisor(mode user) makabeberapainstruksikritistidakdapatdiaktifkan.

34. Contoh Operasi Register 1 Byte = 8 bit Berikutcontoh program sederhanamengenai proses penambahanuntuk 2 byte : LXIberfungsiuntukmemasukkannilai data 16bit kepasangan register pair. PerintahLXIdapatdigunakanuntuk register DE, BC, HL 1. Masukkannilaike register pair BC2. Masukkanniaike register pair DE3. Pindahkannilai register C ke register A4. Jumlahkannilai register A denganregsiter E5. Pindahkannilai register A ke register E6. danseterusnya… (hampirsamadenganperintah 3 sampai 5) Register Pair (RP) Contoh di atasdapatkitalihatbahwahasilpenambahansementara (register A) dipindahkanke register D dan E. Sehinggahasilpenambahandari proses di atasdapatdilihat di nilai register D dan E. Terpikirtidakjika yang ditambahkanitu data lebihdari 2 byte?

35. Modul I/O (1) • Modul I/O adalahsuatukomponendalamsistemkomputer yang bertanggungjawabataspengontrolansebuahperangkatluarataulebihdanbertanggungjawab pula dalampertukaran data antaraperangkatluartersebutdenganmemoriutamaataupundenganregister – register CPU Fungsidalammenjalankantugasbagimodul I/O dapatdibagimenjadibeberapakatagori, yaitu: • Kontroldanpewaktuan. • Komunikasi CPU. • Komunikasiperangkateksternal. • Pem-buffer-an data. • Deteksikesalahan.

36. Modul I/O (2) • Adapunfungsikomunikasiantara CPU danmodul I/O meliputi proses – proses berikut : • Command Decoding, yaitumodul I/O menerimaperintah – perintahdari CPU yang dikirimkansebagaisinyalbagi bus kontrol. Misalnya, sebuahmodul I/O untuk disk dapatmenerimaperintah: Read sector, Scan record ID, Format disk. • Data, pertukaran data antara CPU danmodul I/O melalui bus data. • Status Reporting, yaitupelaporankondisi status modul I/O maupunperangkat peripheral, umumnyaberupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam – macamkondisikesalahan (error). • Address Recognition, bahwaperalatanataukomponenpenyusunkomputerdapatdihubungiataudipanggilmakaharusmemilikialamat yang unik, begitu pula padaperangkat peripheral, sehinggasetiapmodul I/O harusmengetahuialamat peripheral yang dikontrolnya. • Padasisimodul I/O keperangkat peripheral jugaterdapatkomunikasi yang meliputikomunikasi data, kontrolmaupun status.

37. Modul I/O (3) • Block Oriented Device, peralataninimenyimpaninformasisebagaiblok-blokberukurantetap. Ciriutamaperalataniniadalahdimungkinkanmembacaataumenulisblok-bloksecaraindenpendendengancaradirect access. Contohperalatanantara lain: disk, optical disk, tape dansebagainya. • Character Stream Oriented Device, peralataninimengantarkanataumenerimaalirankaraktertanpapedulidengansuatustrukturblok. Contohperalataniniantara lain: terminal, line printer, interface jaringan, dan lain-lain.

38. Interkoneksi Antar Komponen (Bus) (1) Bus yaitusaluran-saluranpenghubung yang menghubungkansatukomponendengankomponenlainnya. Saluranpenghubunginiberupagaris-garis yang tercetakpada PCB motherboard. Melaluisaluran-saluraninilah data, informasi, daninstruksi-instruksi yang diberikanpadakomputerditransfer/melintasdarikomponensatukekomponenlainnya

39. Interkoneksi Antar Komponen (Bus) (2) • Interkoneksiantarkomponendisebut bus. Bus terdiridari 3 macam, yaitu: • Address Bus, Bus yang mengirimalamatlokasimemoriatau port yang inginditulis/dibaca. Jumlahlokasimemori yang dapatdialamatiCPU ditentukanolehjumlahjaluralamat.Jika CPU memilki N jaluralamatmakadapatsecaralangsungmengalamati2 N lokasimemori. • Data Bus, Bus data ini Bidirectional berartidapatbacadankirimdari/kememoriatau port. Bus data berhubungandengan transfer ataupembacaandata dari/kememoridenganperalatan-peralatan. • Control Bus, Bus yang digunakan CPU dengandikirimisinyaluntukmemrintahkanmemoriatau port I/O.

40. Interkoneksi Antar Komponen (Bus) (3) • Contoh mekanisme pembacaan • Untuk membaca data suatu lokasi memori, CPU mengirim alamat memori yang dikehendaki melalui bus alamat kemudian mengirim sinyal memory read pada bus kendali. • Sinyal memory read memerintahkankeperangkatmemoriuntukmengeluarkan data padalokasitersebutke bus data agar dibaca CPU.

41. Terimakasih