andi

KONSEP DASAR SISTEM KOMPUTER

Tujuan Instruksional :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan konsep dasar sistem komputer dengan mengacu

pada struktur komputer mesin von neumann

2. Mahasiswa dapat menjelaskan fungsi dan struktur komputer secara umum

1.1. Komputer Generasi Pertama

Komputer generasi pertama dipergunakan kurang lebih pada tahun 1940-an dengan

memanfaatkan teknologi tabung vakum. Beberapa komputer yang dikenal saat itu adalah

ENIAC dan Mesin Von Neumann.

Eniac

ENIAC singkatan dari Electronic Numerical Integrator and Computer, yang dirancang

dan dibuat di bawah pengawasan John Mauchly dan John Presper, merupakan komputer

digital elektronik untuk kebutuhan umum pertama di dunia.

Dengan berat 30 ton, volume 15.000 kaki persegi, berisi 18.000 tabung vakum dan daya

listrik 140 kilowatt, ENIAC mampu melakukan 5000 operasi penambahan per detik.

Mesin von Neumann

Tahun 1946, von Neumann dan rekan-rekannya mulai melakukan perancangan storedprogram komputer baru, dikenal sebagai komputer IAS. Struktur umum komputer IAS

terdiri dari :

- Memori utama, yang menyimpan baik data maupun instruksi-instruksi dalam bentuk

biner

- ALU yang memiliki kemampuan mengoperasikan data biner

- Control Unit, yang melakukan intepretasi instruksi-instruksi di dalam memori dan

menyebabkan instruksi tersebut dieksekusi

- Peralatan I/O yang dioperasikan oleh Control Unit.

Memori IAS terdiri dari 1000 lokasi penyimpan, yang disebut word, yang masing-masing

terdiri dari 40 binary digit (bit). Baik data maupun instruksi disimpan di sini. Sehingga

bilangan harus dinyatakan dalam bentuk biner, dan instruksi juga harus berupa kode

biner.

- Setiap bilangan dinyatakan oleh sebuah bit tanda dan 39 bit nilai

- Sebuah word dapat juga terdiri dari 20 bit instruksi, dengan masing-masing instruksi

terdiri dari 8-bit kode operasi (op code) yang menspesifikasikan operasi yang akandibentuk dan sebuah 12 bit alamat yang menandai salah satu word di dalam memori

(bilangan dari 0 hingga 999).

- Control unit mengoperasikan IAS dengan cara mengambil instruksi-instruksi dari

memori dan mengeksekusinya sekaligus.

ALU merupakan singkatan dari Arithmetic Logic Unit dan terdiri dari 4 komponen,

yaitu :

- Akumulator (AC) dan Multiplier Quotient (MQ), yang digunakan untuk menyimpan

sementara ' operand dan hasil operasi ALU. Misalnya, hasil perkalian dua buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti disimpan di dalam

AC, dan 40 bit yang kurang berarti disimpan di MQ.

- Memory Buffer Register : berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori

atau digunakan untuk menerima word dari memori

- Arithmetic-Logic Circuits

Sedangkan komponen yang ada di dalam control unit adalah :

- Memory Address Register (MAR): Menentukan alamat word di memori untuk dituliskan dari MBR atau dibaca ke MBR.

- Instruction Register (IR): Berisi instruksi 8-bit op code yang akan dieksekusi.

- Instruction Buffer Register (IBR): Digunakan untuk menyimpan sementara instruksi

sebe-lah kanan word di dalam memori.

- Program Counter (PC): Berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan diambil dari memori.

- Control Circuits

Komputer IAS memiliki 21 buah instruksi yang dikelompokkan seperti berikut ini :

- Data transfer : memindahkan data di antara memori dengan register-register ALU

atau antara dua register ALU

- Unconditional branch : biasanya control unit mengeksekusi instruksi-instruksi di

dalam urutan memori. Urutan ini dapat diubah dengan instruksi pencabangan yang

memudahkan operasi repetitif- Conditional branch : cabang dapat diubah tergantung pada suatu persyaratan, jadi

memungkinkan titik-titik keputusan

- Arithmetic : operasi yang dibentuk oleh ALU

- Address modify : memungkinkan alamat-alamat untuk dikomputasi dalam ALU dan

kemudian disisipkan ke dalam instruksi-instruksi yang disimpan di dalam memori.

Hal ini memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.

Struktur komputer IAS inilah yang menjadi dasar pengembangan komputer-komputer

pada era selanjutnya.

1.2. Struktur dan Fungsi Komputer

Komputer merupakan sistem yang kompleks; komputer kontemporer berisi jutaan

komponen elektronik elementer. Kemudian bagaimana seseorang dapat menjelaskan

komponen-komponen tersebut? Kuncinya adalah dengan mengetahui sifat hirarki sistemsistem yang paling kompleks, termasuk komputer [SIM069].

Sebuah sistem hirarki adalah sekumpulan subsistem yang saling berkaitan, hirarki yang

satu dengan yang sebelumnya, hingga kita mencapai tingkatan yang paling rendah dari

subsistem elementer.

Sifat hirarki dari sebuah sistem yang kompleks merupakan hal yang sangat penting baik

bagi rancangannya maupun bagi deskripsinya. Pada suatu saat tertentu, perancang hanya

memerlukan kaitannya dengan tingkat tertentu daripada sistem. Pada setiap tingkatan,

sistem terdiri dari sejumlah komponen dan saling keterkaitannya. Tingkah laku pada

masing-masing tingkatan hanya tergantung pada karakterisasi sistem pada tingkat

berikutnya yang disederhanakan dan diabstraksi saja. Pada setiap tingkatan, perancang

perlu memperhatikan struktur dan fungsi [KOES78]:

• Struktur: Cara komponen-komponen saling terkait.

• Fungsi: Operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur.Secara deskripsi, kita mempunyai dua buah pilihan: berawal dari bagian bawah dan maju

ke bagian atas, atau dimulai dari bagian atas kemudian menguraikan subbagiansubbagiannya sistem. Berdasarkan pengalaman, pendekatan secara atas-bawah (topdown) akan lebih jelas dan paling efektif [WEIN75].

FUNGSI

Pada dasarnya struktur dan pengfungsian komputer merupakan hal yang sederhana.

Gambar 1.1 menjelaskan fungsi-fungsi dasar dimana sebuah komputer dapat dibentuk.

Secara umum, hanya terdapat empat buah fungsi:

1. Pengolahan Data

Komputer harus dapat memproses data. Jenis data dapat bervariasi sekali, dan range

kebutuhan pengolahannyapun sangat luas sekali. Namun nanti kita akan mengetahui

bahwa hanya terdapat beberapa metode atau jenis penting daripada pengolahan data.

2. Penyimpanan Data

Di samping itu sangatlah penting bahwa komputer harus dapat menyimpan data.

Walaupun komputer hanya memproses data untuk keperluan dalam waktu yang

pendek (misalnya, data mnasuk dan diproses, dan hasilnya akan segera dikirimkan),

komputer harus dapat menyimpan secara sementara sedikitnya potongan data yang

sedang dikerjakan oleh komputer pada suatu saat. Jadi, sedikitnya terdapat fungsi

penyimpan data dalam selang waktu yang pendek. File-file data disimpan di dalam

komputer untuk dapat dicari dan diperbaharui.

3. Pemindahan Data

Komputer harus dapat meinindahkan data antara dirinya dengan dunia luar.

Lingkungan pengoperasi komputer lerdiri dari perangkat yang melayani sumber data

atau tempat tujuan data. Ketika data diterima dari atau dikirimkan ke sebuah

perangkat yang terhubung langsung dengan komputer, maka proses itu dikenalsebagai input-output (I/O), dan perangkat tersebut dikenal sebagai peripheral. Pada

saat data dipindahkan ke jarak yang cukup jauh, atau dari remote device, proses

tersebut dikenal sebagai komunikasi data.

4. Kontrol

Harus terdapat kontrol bagi ketiga fungsi di atas. Kontrol ini dilatih oleh individual

yang menyediakan komputer dengan instruksi-instruksi. Di dalam sistem komputer,

sebuah unit kontrol mengatur sumber daya komputer dan mengendalikan unjuk kerja

bagian-bagian fungsional dalam memberikan respons terhadap instruksi-instruksi

tersebut.

STRUKTUR

struktur utama komputer, yaitu:

1. Central Processing Unit (CPU): Mengontrol operasi komputer dan membentuk

fungsi-fungsi pengolahan datanya. Seringkali CPU cukup disebut sebagai processor

(prosesor) saja.

2. Memori utama: Menyimpan data.

3. I/O: Memindahkan data antara komputer dengan lingkungan luarnya.4. System Interconnection: Beberapa mekanisme komunikasi antara CPU, memori utama dan I/O.

Adapun komponen-komponen struktur utama dari CPU adalah sebagai berikut :

• Control Unit: Mengontrol operasi CPU dan pada gilirannya mengontrol komputer.

• Arithmetic and Logic Unit (ALU): Membentuk fungsi-fungsi pengolahan data

komputer.

• Register: Sebagai penyimpan internal bagi CPU.

• CPU Interconnections: Sejumlah mekanisme komunikasi antara control unit, ALU, dan

Dari 4 komponen CPU, yang paling menarik adalah Control Unit. Sekarang ini terdapat

beberapa pendekatan dalam melakukan implementasi control unit, namun sejauh ini

pendekatan yang paling umum digunakan adalah implementasi microprogrammed.