RHMT_IT: Pengantar Organisasi dan Arsitektur Komputer

v Pengertian Komputer

Komputer adalah suatu peralatan pemrosesan data yang cukup kompleks. Komputer bukan hanya sekedar peralatan yang terdiri dari hardware dan software saja, tetapi merupakan suatu bagian yang terintegrasi yang melibatkan segi arsitektural maupun organisasinya.

v Arsitektur dan Organisasi Komputer

Dalam memandang suatu sistem komputer terdapat 2 hal yang harus diperhatikan yaitu Arsitektural dan Organisasi.

Arsitektur Komputer adalah Atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Arsitektur komputer merupakan suatu hal yang mengacu pada desain dan struktur dasar suatu sistem komputer, termasuk struktur perangkat keras, interkoneksi, serta prinsip-prinsip yang memandu organisasinya. Hal ini meliputi aspek desain komputer tingkat tinggi, seperti arsitektur set instruksi (ISA), hierarki memori, unit pemrosesan pusat (CPU). Arsitektur komputer menetapkan fondasi untuk membangun suatu sistem komputer yang efisien, andal, dan berkinerja tinggi.

Arsitektur komputer mengacu pada atribut-atribut sistem yang terlihat oleh pemrogram perangkat lunak serta memiliki dampak secara langsung terhadap eksekusi logis suatu program, seperti jumlah bit yang digunakan untuk mewakili berbagai tipe data, set instruksi komputer, teknik untuk pengalamatan memori, metode yang digunakan untuk input, output, dll. Hal ini pada dasarnya mendefinisikan sistem secara abstrak dan berhubungan dengan konsep-konsep yang ditangani langsung oleh programmer.

Terdapat tiga kategori utama yang perlu dipertimbangkan ketika mempertimbangkan desain arsitektur:

1) System Design

Berisi komponen perangkat keras yang digunakan untuk membangun sistem.

2) Instruction Set Architecture

Mencakup semua instruksi yang diberikan ke sistem komputer.

3) Micro Architecture

Memberikan detail kecil tentang elemen penyimpanan.

Arsitektur komputer memiliki peran penting dalam menentukan kinerja keseluruhan, efisiensi daya, dan skalabilitas sistem komputer. Pemilihan desain dalam arsitektur juga memengaruhi kemampuan sistem dalam menangani berbagai beban kerja, mendukung teknologi masa depan, dan memberikan pengalaman yang memuaskan bagi pengguna. Contoh dari Arsitektur Komputer antara lain adalah set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme Input/Output.

Organisasi Komputer adalah Bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional komputer. Organisasi komputer merupakan suatu hal yang mengacu kepada cara berbagai komponen sistem komputer yang saling berhubungan serta bekerja sama untuk melakukan tugas dan menjalankan program. Hal ini mencakup desain serta pengaturan komponen perangkat keras, termasuk unit pemrosesan pusat (CPU), memori, perangkat input/output, dan unit kontrol, untuk memastikan pengoperasian komputer yang efisien dan efektif.

Organisasi komputer berkaitan dengan komponen fisik komputer. Oleh karena itu, organisasi komputer mengacu pada unit operasional dan interkoneksi antar unit yang mencapai spesifikasi arsitektural. Hal ini memberitahu kita mengenai blok fungsional yang berbeda dari sistem. Hal ini pada dasarnya merupakan realisasi arsitektur serta berhubungan dengan struktur fungsional dan berbagai hubungan struktural.

Organisasi komputer meliputi komponen koneksi fisik, seperti sirkuit dengan pengurang penambah. Terdapat tiga jenis organisasi CPU, yaitu sebagai berikut :

1) Single Accumulator Organization

2) General Register Organization

3) Stack Organization

Organisasi komputer memiliki peranan yang penting dalam menentukan kinerja serta efisiensi sistem komputer secara keseluruhan. Contoh dari Organisasi Komputer antara lain adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal control.

v Perbedaan Arsitektur dan Organisasi Komputer

Arsitektur Komputer	Organisasi Komputer
Arsitektur komputer berkaitan dengan cara komponen perangkat keras dihubungkan untuk membentuk sistem komputer.	Organisasi komputer berkaitan dengan struktur dan perilaku sistem komputer seperti yang dilihat oleh pengguna.
Arsitektur komputer adalah cetak biru untuk desain. Jadi, saat merancang sistem komputer, arsitektur ditentukan terlebih dahulu.	Organisasi komputer diputuskan setelah arsitektur.
Arsitektur komputer melibatkan komponen logis seperti Set Instruksi, Mode Pengalamatan, dll.	Organisasi komputer melibatkan unit fisik seperti desain sirkuit, penambah, sinyal, periferal, dll.
Arsitektur komputer menjelaskan bagaimana sistem komputer dirancang.	Organisasi komputer menggambarkan bagaimana sistem komputer bekerja.
Arsitektur komputer bertindak sebagai antarmuka antara perangkat keras dan perangkat lunak.	Organisasi komputer berkaitan dengan komponen komputer dan interkoneksi komponen.
Arsitektur komputer berkaitan dengan masalah desain tingkat tinggi.	Organisasi komputer menangani masalah desain tingkat rendah.
Arsitektur komputer menentukan aspek logis dari sebuah sistem komputer.	Organisasi komputer mendefinisikan aspek fisik sistem komputer.
Arsitektur komputer berkaitan dengan perilaku fungsional sistem komputer.	Organisasi komputer berkaitan dengan struktur organisasi komputer dan berbagai hubungan struktural.
Arsitektur komputer juga disebut arsitektur set instruksi.	Organisasi komputer juga disebut mikroarsitektur.
Arsitektur komputer berkaitan dengan “ Apa yang harus dilakukan?” (Set Instruksi).	Organisasi komputer berkaitan dengan “Bagaimana caranya?” (Implementasi Arsitektur).

v Struktur dan Fungsi

Struktur adalah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar. Sedangkan Fungsi adalah sebuah operasi dari masing-masing komponen yang merupakan bagian dari struktur.

v Unit Fungsional Komputer

v Subsistem Mikrokomputer

Sebuah sistem komputer memiliki tiga komponen utama yaitu input/output, cpu, dan memori. Jika ketiga komponen tersebut sudah terpenuhi maka sudah bisa disebut sistem komputer. Oleh karena itu, dalam sebuah sistem komputer terdapat tiga subsistem mikrokomputer yaitu subsistem mikroprosesor, subsistem memori, dan subsistem input-output.

Ø Subsistem Mikroprosesor

Microprocessor adalah perangkat elektronik yang dapat diprogram, serbaguna, dikendalikan oleh jam, berbasis register, yang menerima instruksi & data sebagai input, memproses data sesuai dengan instruksi yang diberikan, dan memberikan hasil pada perangkat output.

§ Microprocessor Generasi Lama

§ Microprocessor Generasi Baru

Ø Subsistem Memori

Unit memori adalah kumpulan sel penyimpanan bersama dengan rangkaian terkait yang diperlukan untuk mentransfer informasi masuk dan keluar dari penyimpanan. Memori adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk penyimpanan data dalam bentuk 0 & 1 dan dibuat dengan menggunakan teknologi IC (Integreted Cirkuit). Contoh dari Subsistem Memori antara lain adalah RAM ROM, Magnetic Storage Devices, Optical Disc, dan Flash Memory.

§ RAM

RAM adalah singkatan dari Random Access Memory, yaitu tempat untuk menyimpan data sementara ketika komputer sedang dijalankan dan dapat diakses. RAM adalah memori yang bersifat volatile. Volatile maksudnya memori tersebut akan kehilangan data saat tidak ada daya. Berikut adalah beberapa jenis dari RAM.

o SRAM

SRAM atau Static Random Access Memory adalah jenis RAM yang menyimpan bit-data dalam memori tersebut selama pasokan daya masih tersedia.

o DRAM

DRAM atau Dynamic Random Access Memory adalah jenis RAM yang menyimpan setiap bit data yang terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit terpadu.

o MRAM

MRAM atau Magnetoresistive Random Access Memory adalah jenis RAM yang menggunakan prinsip magnetoresistansi untuk menyimpan data.

o FRAM

FRAM atau Ferroelectric Random Access Memory adalah jenis RAM non-volatile yang menggunakan bahan ferroelektrik untuk menyimpan data.

o PRAM

PRAM atau Programmable Random Access Memory adalah jenis RAM yang dapat diprogram ulang untuk menyimpan dan mengatur data sesuai dengan kebutuhan pengguna.

o SDRAM

SDRAM atau Synchronous Dynamic Random Access Memory adalah jenis RAM yang menggunakan sinkronisasi sinyal clock untuk mengatur kecepatan transfer data.

§ ROM

ROM adalah singkatan dari Read Only Memory, yaitu perangkat keras yang dipakai sebagai media penyimpanan data pada komputer yang sifatnya permanen. Berbeda dengan RAM, ROM adalah memori yang bersifat non volatile. Maksudnya adalah meskipun memori tersebut kehilangan daya, data-data yang tersimpan di dalam ROM tidak akan hilang dan berubah. Berikut adalah beberapa jenis dari ROM.

o PROM

PROM atau Programmable Read Only Memory adalah tipe dari memori yang bisa diprogram satu kali. Ini berarti bahwa setelah data diprogram ke dalamnya, itu tidak dapat diubah lagi.

o EPROM

EPROM atau Erasable Programmable Read Only Memory adalah tipe dari chip memori yang bisa diprogram ulang setelah produksi. Ini membedakannya dari PROM yang hanya bisa diprogram sekali. EPROM memungkinkan pengguna untuk menghapus dan memprogram ulang data yang disimpan di dalamnya menggunakan perangkat pemrograman khusus yang disebut pembakar EPROM.

o EEPROM

EEPROM atau Electrically Erasable Programmable Read Only Memory adalah jenis memori yang memungkinkan pengguna untuk menghapus dan memprogram ulang data secara elektrik. Ini merupakan perkembangan dari EPROM yang menggunakan sinar ultraviolet untuk menghapus data.

§ Magnetic Storage Devices

Magnetic Storage Devices adalah jenis memori sekunder yang terdiri dari piringan datar dengan lapisan magnetik yang menyimpan data. Memori ini lebih murah daripada RAM serta dapat menyimpan data dalam jumlah yang sangat besar; tetapi, memori sekunder memperlambat akses data dibandingkan dengan memori utama. Berikut adalah beberapa contoh dari Magnetic Storage Devices.

o Floppy-Disks

Floppy-Disks adalah sebuah perangkat penyimpanan data yang digunakan secara luas sebelum kemunculan media penyimpanan digital yang lebih modern. Floppy disk terdiri dari sebuah cakram yang dilapisi dengan bahan magnetik di dalam suatu pelindung plastik fleksibel.

o Magnetic Tape

Magnetic Tape adalah media penyimpanan yang terbuat dari pita tipis yang dilapisi dengan bahan magnetik. Ini adalah salah satu metode penyimpanan data tertua yang masih digunakan hingga saat ini.

o Hard-Disk

Hard-Disk adalah perangkat penyimpanan data yang menggunakan piringan logam yang dilapisi dengan bahan magnetik untuk menyimpan informasi digital. Ini adalah salah satu perangkat penyimpanan data utama dalam komputer modern.

§ Optical Disc

Optical Disk merupakan salah satu media penyimpanan, yang sistemnya dapat terbaca dengan bantuan sinar laser berkekuatan rendah. Berikut adalah beberapa contoh dari Optical Disk.

o CD-R

CD-R atau Compact Disc-Recordable, adalah cakram optik multi sesi tempat pengguna dapat menulis, tetapi tidak bisa dihapus.

o CD-RW

CD-RW atau Compact Disc-Rewritable, adalah disk multi sesi yang dapat dihapus dan dapat digunakan berkali-kali. Untuk menulis pada disk CD-RW, pengguna harus memiliki perangkat lunak CD-RW dan drive CD-RW.

o DVD

DVD merupakan singkatan umum dari Digital Video Disc atau Digital Versatile Disc. DVD adalah media penyimpanan disk optik yang mirip dengan compact disc, tetapi dengan kapasitas penyimpanan data yang ditingkatkan serta dengan kualitas yang lebih tinggi dari format video dan audio.

o Blue-Ray

Blue-Ray adalah format disk optik seperti CD dan DVD. Blue-Ray dikembangkan untuk merekam dan memutar video definisi tinggi (HD) dan untuk menyimpan data dalam jumlah besar.

§ Flash Memory

o USB Memory Sticks (Pen Drives)

USB Memory Stick, atau yang sering disebut sebagai Pen Drive, adalah perangkat penyimpanan data portabel yang menggunakan koneksi USB untuk terhubung ke komputer atau perangkat lainnya.

o Compact Flash Memory Cards

Compact Flash Memory Card adalah kartu memori flash yang memiliki ukuran yang ringkas dan tingkat kecepatan transfer yang tinggi, sehingga membuatnya ideal untuk penggunaan dalam merekam gambar atau video dengan resolusi tinggi.

o Solid State Hard Drives

Solid State Hard Drive adalah jenis hard drive yang menggunakan teknologi penyimpanan flash memory untuk menyimpan data. Dibandingkan dengan teknologi piringan magnetik yang digunakan dalam hard drive konvensional, memori ini memiliki kecepatan transfer data yang lebih tinggi, waktu akses yang lebih cepat, dan lebih tahan terhadap goncangan dan getaran karena tidak memiliki bagian mekanis yang bergerak.

o Secure Digital (SD) Memory Cards

Secure Digital (SD) Memory Card adalah jenis kartu memori flash yang banyak digunakan dalam perangkat elektronik seperti kamera digital, ponsel cerdas, tablet, dan perangkat audio portabel. Mereka memiliki ukuran yang kecil dan menyediakan kapasitas penyimpanan yang bervariasi.

Ø Subsistem Input-Output

Subsistem Input-Output adalah subsistem penting ketiga dari setiap sistem mikrokomputer. Input-Output bertindak sebagai saluran komunikasi dengan dunia luar. Dengan adanya Input-Output memungkinkan adanya interaksi dengan pemrogram. Perangkat Input-Output juga disebut sebagai periferal.

§ Perangkat Input

Perangkat input adalah perangkat yang digunakan untuk memasukkan data atau instruksi ke dalam sistem komputer. Berikut adalah beberapa contoh dari Perangkat Input.

o Keyboard

Keyboard adalah perangkat input yang digunakan untuk memasukkan teks, angka, dan perintah ke dalam komputer. Keyboard terdiri dari sejumlah tombol yang mewakili huruf, angka, simbol, dan fungsi khusus.

o Mouse

Mouse adalah perangkat input yang digunakan untuk mengontrol gerakan kursor pada layar komputer. Mouse biasanya terdiri dari sebuah bola atau sensor optik di bagian bawahnya yang mendeteksi gerakan, dan tombol-tombol yang digunakan untuk melakukan tindakan tertentu seperti mengklik atau menggeser.

o Mikrofon

Mikrofon adalah perangkat input yang digunakan untuk merekam suara atau suatu sinyal audio. Mikrofon digunakan untuk memasukkan suara ke dalam komputer untuk berbagai tujuan.

o Joystick

Joystick adalah perangkat input yang digunakan untuk mengontrol pergerakan objek dalam permainan video atau simulasi. Joystick biasanya terdiri dari sebuah tongkat yang dapat digerakkan dan beberapa tombol aksi yang digunakan untuk mengendalikan permainan.

o Trackball

Trackball adalah perangkat input yang mirip dengan mouse, tetapi sensor geraknya terletak di dalam bola yang dapat digerakkan oleh pengguna dengan jari atau telapak tangan. Gerakan bola digunakan untuk mengontrol gerakan kursor pada layar komputer.

o Scanner

Scanner adalah perangkat input yang digunakan untuk menghasilkan salinan digital dari gambar atau teks yang ada di atas kertas atau media lainnya. Scanner memungkinkan pengguna untuk memasukkan gambar atau teks ke dalam komputer untuk diedit, disimpan, atau dibagikan dalam format digital.

§ Perangkat Output

Perangkat output adalah perangkat keras komputer yang digunakan untuk menampilkan data atau informasi yang telah diproses oleh sistem komputer. Berikut adalah beberapa contoh dari Perangkat Output.

o Monitor

Monitor adalah perangkat output yang digunakan untuk menampilkan gambar, teks, atau grafik yang dihasilkan oleh komputer. Monitor adalah layar visual yang biasanya terdiri dari panel datar yang menampilkan informasi dalam format grafis.

o Printer

Printer adalah perangkat output yang digunakan untuk mencetak dokumen, gambar, atau teks dari komputer ke media cetak, seperti kertas.

o Plotter

Plotter adalah perangkat output khusus yang digunakan untuk menghasilkan gambar atau grafik dengan presisi tinggi. Mereka biasanya digunakan untuk mencetak gambar teknis, peta, dan desain arsitektur atau teknik yang memerlukan detail yang sangat halus.

o Speaker

Speaker adalah perangkat output yang digunakan untuk menghasilkan suara atau audio dari komputer atau perangkat lainnya. Speaker mengubah sinyal listrik menjadi gelombang suara yang dapat didengar oleh telinga manusia.

o Projector

Projector adalah perangkat output yang digunakan untuk memproyeksikan gambar atau video besar ke permukaan datar, seperti layar atau dinding. Projector biasanya digunakan untuk presentasi, pemutaran film, atau tampilan visual yang besar dan jelas.

v Struktur Komputer

Dalam pemanfaatanya di kehidupan sehari-hari, komputer digunakan secara bersama-sama dengan berbagai perangkat dari lingkungan eksternal. Secara umum perangkat lingkungan terbagi menjadi dua bagian, yaitu perangkat peripheral dan jalur komunikasi. Struktur internal komputer terdiri empat bagian utama yaitu unit pemrosesan terpusat (central processing unit - CPU), memory utama, I/O dan system interkoneksi.