ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER: KOMPONEN DAN FUNGSI KOMPUTER

 

v  KOMPONEN KOMPUTER

Desain komputer kontemporer didasarkan pada konsep yang dikembangkan oleh John von Neumann di Institute for Advanced Studies Princeton. Desain tersebut disebut sebagai arsitektur von Neumann dan didasarkan pada tiga konsep utama:

1)    Data dan instruksi disimpan dalam satu memori baca-tulis tunggal.

2)    Isi memori ini dapat diakses berdasarkan lokasi, tanpa memperhatikan jenis data yang terkandung di sana.

3)  Eksekusi terjadi secara berurutan (kecuali dimodifikasi secara eksplisit) dari satu instruksi ke instruksi berikutnya.

 

v  HARDWIRED PROGRAM

Program terkabel adalah hasil dari proses menghubungkan berbagai komponen dalam konfigurasi yang diinginkan. Dalam konteks ini, konfigurasi tersebut mencakup pengaturan komponen-komponen perangkat keras secara fisik sehingga dapat menjalankan fungsi-fungsi tertentu sesuai dengan kebutuhan sistem. Proses ini menghasilkan program yang terstruktur secara kaku dan tidak dapat diubah tanpa mengubah konfigurasi perangkat keras secara fisik. Dengan demikian, program terkabel memungkinkan sistem untuk menjalankan tugas-tugas yang telah ditentukan secara efisien, tetapi kurang fleksibel dalam hal modifikasi atau penyesuaian yang cepat.

 

v  SOFTWARE

Perangkat lunak merupakan serangkaian kode atau instruksi yang vital dalam operasi sistem komputer. Dalam konteks ini, bagian dari perangkat keras bertanggung jawab atas interpretasi setiap instruksi yang diberikan dalam perangkat lunak dan kemudian menghasilkan sinyal kontrol yang sesuai. Pendekatan ini memungkinkan penggunaan kode baru untuk setiap program yang dibuat, tanpa perlunya mengubah konfigurasi perangkat keras secara fisik. Dengan demikian, fleksibilitas dan efisiensi dalam pengembangan dan implementasi program-program baru dapat ditingkatkan tanpa mengganggu integritas perangkat keras yang ada.

 

v  PEMROGRAMAN DALAM PERANGKAT KERAS (HARDWARE)

v  PEMROGRAMAN DALAM PERANGKAT LUNAK (SOFTWARE)

v  KOMPONEN UTAMA 

Komponen utama dari sistem komputer meliputi CPU, komponen input-output, dan memori.

Ø CPU

CPU (Central Processing Unit) berperan sebagai inti dari sistem yang menjalankan instruksi-instruksi yang diberikan ke dalam operasi yang diinginkan. CPU berisi fungsi-fungsi ALU (algoritma logic Unit).

Ø Komponen Input-Output

Komponen lain yang penting adalah komponen input-output, yang terdiri dari modul masukan (input) dan keluaran (output). Modul input berperan dalam menerima data dan instruksi dari pengguna atau sumber eksternal. Sebaliknya, modul output bertugas sebagai sarana untuk melaporkan hasil dari operasi yang dilakukan oleh sistem kepada pengguna atau perangkat eksternal lainnya.

Ø Memori

Terdapat berbagai jenis memori yang digunakan dalam sebuah komputer. Salah satu dari jenis memori tersebut adalah register. Register merupakan jenis memori yang sangat kecil dan sangat cepat yang ada di dalam CPU. Berikut adalah beberapa jenis register.

·       Memory address register (MAR)

Berfungsi untuk Menentukan alamat di memori untuk pembacaan atau penulisan selanjutnya.

·       Memory buffer register (MBR

Berisi data yang akan ditulis ke dalam memori atau menerima data yang dibaca dari memori.

·       I/O address register (I/OAR)

Berfungsi untuk menentukan perangkat I/O tertentu.

·       I/O buffer register (I/OBR)

Digunakan untuk pertukaran data antara modul I/O dan CPU.

 

v  SIKLUS INSTRUKSI

Dalam pemrosesan pada CPU diperlukan untuk satu instruksi yang disebut siklus instruksi.

Ø Intruksi Siklus Fetch (Ambil)

1) Pada awal setiap siklus instruksi, prosesor mengambil sebuah instruksi dari memori.

2) Penghitung program (PC) menyimpan alamat dari instruksi yang akan diambil selanjutnya.

3)  Prosesor menambahkan nilai PC setelah setiap pengambilan instruksi sehingga akan mengambil instruksi berikutnya secara berurutan.

4)    Instruksi yang diambil dimuat ke dalam register instruksi (IR).

5) Prosesor menginterpretasikan instruksi tersebut dan melakukan tindakan yang diperlukan.

 

Ø Intruksi Siklus Execute (Eksekusi)

Secara umum, tindakan yang diperlukan terbagi menjadi empat kategori:

1) Processor-memory: Data dapat dipindahkan dari prosesor ke memori atau dari memori ke prosesor.

2) Processor-I/O: Data dapat dipindahkan ke atau dari perangkat periferal dengan mentransfer antara prosesor dan modul I/O.

3) Pengolahan data: Prosesor dapat melakukan beberapa operasi aritmatika atau logika pada data.

4)    Kontrol: Sebuah instruksi dapat menentukan bahwa urutan eksekusi diubah. Eksekusi sebuah instruksi mungkin melibatkan kombinasi dari tindakan-tindakan ini.

v  DIAGRAM STATUS SIKLUS INSTRUKSI

 

v  INTERUPSI

Hampir semua komputer menyediakan mekanisme yang disebut sebagai Interrupt (Interupsi), di mana modul lain (I/O, memori) dapat mengganggu pemrosesan normal dari prosesor. Interupsi utamanya disediakan sebagai cara untuk meningkatkan efisiensi pemrosesan.

Sebagai contoh, kebanyakan perangkat eksternal jauh lebih lambat daripada prosesor. Misalkan prosesor sedang mentransfer data ke printer menggunakan skema siklus instruksi. Setelah setiap operasi tulis, prosesor harus berhenti sejenak dan tetap tidak aktif sampai printer mengejar. Panjangnya jeda ini mungkin mencapai ratusan bahkan ribuan siklus instruksi yang tidak melibatkan memori. Jelas, ini adalah penggunaan prosesor yang sangat boros. Gambar berikut akan menggambarkan kondisi ini.

v  INTERUPSI DAN SIKLUS INSTRUKSI

Dalam konteks interupsi, prosesor dapat diinterupsi selama siklus instruksi normalnya dan beralih ke pemrosesan yang diperlukan untuk menangani interupsi tersebut. Setelah interupsi selesai ditangani, prosesor kembali ke siklus instruksi normalnya. Interupsi dan siklus instruksi bekerja bersama untuk memastikan bahwa prosesor dapat beroperasi secara efisien dan fleksibel dalam menangani berbagai tugas dan peristiwa yang terjadi di luar proses normalnya.

 

v  BEBERAPA INTERUPSI

Dalam beberapa kasus, beberapa interupsi (Multiple Interrupt) dapat terjadi. Sebagai contoh, sebuah program mungkin sedang menerima data dari jalur komunikasi dan mencetak hasilnya. Printer akan menghasilkan sebuah interupsi setiap kali selesai melakukan operasi pencetakan. Pengendali jalur komunikasi akan menghasilkan sebuah interupsi setiap kali sebuah unit data tiba. Unit tersebut dapat berupa satu karakter tunggal atau blok, tergantung pada sifat disiplin komunikasi. Dalam setiap kasus, dimungkinkan untuk sebuah interupsi komunikasi terjadi ketika sebuah interupsi printer sedang diproses.

Ada dua pendekatan yang dapat diambil untuk menangani beberapa interupsi:

1) Menonaktifkan interupsi ketika sebuah interupsi sedang diproses. Interupsi yang dinonaktifkan berarti bahwa prosesor dapat dan akan mengabaikan sinyal permintaan interupsi tersebut. Jika sebuah interupsi terjadi selama waktu ini, umumnya interupsi tersebut tetap tertunda dan akan diperiksa oleh prosesor setelah prosesor telah mengaktifkan kembali interupsi. Dengan demikian, ketika sebuah program pengguna sedang dieksekusi dan sebuah interupsi terjadi, interupsi dinonaktifkan secara langsung. Setelah rutin penanganan interupsi selesai, interupsi diaktifkan sebelum melanjutkan program pengguna, dan prosesor memeriksa apakah interupsi tambahan telah terjadi.

 

2) Menentukan prioritas untuk interupsi dan memungkinkan sebuah interupsi dengan prioritas lebih tinggi untuk menyebabkan penanganan interupsi dengan prioritas lebih rendah terganggu.