Tugas 2 Organisasi Dan Arsitektur Komputer

A.                 Interkoneksi Struktur

Komputer terdiri dari satu set komponen atau modul dari tiga tipe dasar (CPU, memori, I/O) yang berkomunikasi satu sama lain. Pada dasarnya, komputer adalah jaringan modul bacis. Sehingga harus ada jalan untuk menghubungkan modul.

Struktur interkoneksi adalah kumpulan lintasan atau saluran berbagai modul(CPU,Memory,I/O)

Struktur interkoneksi bergantung pada:

1.                  Jenis data

2.                  Karakteristik pertukaran data

1.                   CPU

CPU membaca instruksi dan data, menulis data setelah diolah, dan menggunakan signal-signal kontrol untuk mengontrol operasi sistem secara keseluruhan. CPU juga menerima signal-signal interupt. CPU juga berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine–routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer

2.                  MEMORY

Memory umumnya modul memory terdiri dari n word yang memiliki panjang yang sama. Masing-masing word diberi alamat numerik yang unik(0, 1, 2, …N-1). Sebuah word data dapat dibaca dari memory atau ditulis ke memori. Sifat operasinya ditandai oleh signal-signal control read dan write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.

3.                  I/O

I/O berfungsi sama dengan memory.Terdapat dua buah operasi, baca dan tulis. Selain itu, modul-modul i/O dapat mengontrol lebih dari 1 perangkat eksternal. Kita dapat mengaitkan interface ke perangkat eksternal sebagai sebuah port dan memberikan alamat yang unik (misalnya,0,1,…,M-1) ke masing-masing port tersebut. Di samping itu, terdapat juga lintasan-lintasan data internal bagi input dan output data dengan suatu perangkat eksternal. Terakhir, modul i/O dapat mengirimkan sinyal-sinyal interupt ke cpu.

Dari jenis pertukaran data yang diperlukan modul–modul komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data.

·                     Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.

·                     CPU ke Memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.

·                     I/O ke CPU : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.

·                     CPU ke I/O : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.

·                     I/O ke Memori atau dari Memori : digunakan pada sistem DMA.

B.                 Interkoneksi Bus
Bus  merupakan  lintasan  komunikasi  yang  menghubungkan  dua  atau  lebih  komponen  komputer. Karakteristik utama dari bus yaitu sebagai media  transmisi  yang  dapat digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung padanya. Karena  digunakan  bersama,  diperlukan  pengaturan  agar  tidak  terjadi  tabrakan  data atau kerusakan data yang ditransmisikan. Walaupun digunakan scara bersamaaan, dalam satu waktu hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus.
Struktur Bus
Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit.

Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan menjadi tiga bagian, yaitu :

·                     Saluran  data

Saluran data (data bus) adalah lintasan yang digunakan sebagai perpindahan data antar modul. Secara umum lintasan ini disebut  bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32. Saluran ini bertujuan agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data disebut lebar bus, dengan satuan bit, misal : lebar bus 16 bit.

·                     Saluran  alamat

Saluran alamat (address bus) digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data. Saluran ini digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU. Juga digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU  mengakses suatu modul. Perlu diketahui, semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat. Saluran Alamat :

·                     Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.

·                     Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.

·                     Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.

·                     Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.

Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya.

·                     Saluran  kontrol.

Saluran kontrol (control  bus) digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada. Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini. Sinyal–sinyal kontrol terdiri atas sinyal pewaktuan dan sinyal–sinyal perintah. Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat, sedangkan sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi.
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.

Secara fisik bus adalah konduktor  listrik  yang dihubngkan secara paralel yang berfungsi menghubungkan modul–modul. Konduktor ini biasanya adalah saluran utama pada PCB motherboard dengan layout tertentu sehingga didapat fleksibilitas penggunaan. Untuk modul I/O biasanya dibuat slot bus yang mudah dipasang dan dilepas, seperti slot PCI dan ISA. Sedangkan untuk chips akan terhubung melalui pinnya.

Prinsip Operasi
Prinsip operasi bus sebagai berikut :

·                     Operasi pengiriman data ke modul lainnya :

1) Meminta penggunaan bus.

2) Apabila telah disetujui, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju.

·                     Operasi meminta data dari modul lainnya :

1) Meminta penggunaan bus.

2) Mengirim request ke modul yang dituju melalui saluran kontrol dan alamat yang sesuai.

3) Menunggu modul yang dituju mengirimkan data yang diinginkan.

Hierarki Multiple Bus

Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan terjadi penurunan kinerja

Faktor – faktor :

1.                  Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus.

2.                  Antrian penggunaan bus semakin panjang.

3.                  Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.

Arsitektur bus jamak

Prosesor, cache memori dan memori utama terletak pada bus tersendiri pada level tertinggi karena modul – modul tersebut memiliki karakteristik pertukaran data yang tinggi.

Pada arsitektur berkinerja tinggi, modul – modul I/O diklasifikasikan menjadi dua,

·                     Memerlukan transfer data berkecepatan tinggi

·                     Memerlukan transfer data berkecepatan rendah.

Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan dengan bus berkecepatan tinggi pula,

Modul yang tidak memerlukan transfer data cepat disambungkan pada bus ekspansi

Arsitektur Bus Jamak Kinerja Tinggi

Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi, yaitu :

Ø     Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor.

Ø     Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus

Elemen-Elemen Rancangan Bus

Rancangan suatu bus dapat dibedakan atau diklasifikasikan oleh elemen-elemen sebagai berikut:

1. Jenis bus

2. Metode Arbitrasi

3. Timing

4. Lebar Bus

5. Jenis Transfer Data

i.                        Jenis Bus

Jenis bus dapat dibedakan atas :

1.      Dedicated

Merupakan metode di mana setiap bus ( saluran ) secara permanen diberi fungsi atau subset fisik komponen komputer.

2.      Time Multiplexed

Merupakan metode penggunaan bus yang sama untuk berbagai keperluan,sehingga menghemat ruang dan biaya.

ii.                        Metode Arbitrasi

Metode arbitrasi adalah metode pengaturan dari penggunaan bus, dan dapat dibedakan atas:

1. Tersentralisasi : menggunakan arbiter sebagai pengatur sentral

2. Terdistribusi : setiap bus memiliki access control logic

iii.                        Timing

Timing berkaitan dengan cara terjadinya event yang diatur pada bus system, dan dapat dibedakan atas:

1. Synchronous : Terjadinya event pada bus ditentukan oleh clock ( pewaktu )

2. Asynchronous : Terjadinya sebuah event pada bus mengikuti dan tergantung pada event sebelumnya

iv.                        Lebar Bus

Semakin lebar bus data, semakin besar bit yang dapat ditransfer pada suatu saat.

v.                        Jenis Transfer Data

Transfer data yang menggunakan bus di antaranya adalah :

1. Operasi Read

2. Operasi Write

3. Operasi Read Modify Write

4. Operasi Read After Write

5. Operasi Block

vi.                        PCI

Ø     PCI adalah singkatan dari Peripheral Component Interconnect dan merupakan bus yang tidak tergantung pada prosesor, berbandwith tinggi serta dapat berfungsi sebagai mezzanine atau bus peripheral.

Ø     PCI memberikan sistem yang lebih baik bagi subsistem I/O berkecepatan tinggi , seperti : graphic display adapter, network interface controller, dan disc controller PCI dirancang untuk mendukung bermacam-macam konfigurasi berbasiskan mikroprosesor, baik sistem mikroprosesor tunggal ataupun sistem mikroprosesor jamak. Karena itu PCI memanfaatkan timing synchronous dan pola arbitrasi tersentralisasi untuk memberikan sejumlah fungsi.

Ø     Spesifikasi bus PCI pertama kali dirilis pada bulan Juni 1992, sebagai PCI vesi 1.0. Perkembangan selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut.

Spesifikasi BUS PCI	Dirilis Pada	Perubahan Yang Dilakukan
PCI 1.0	Juni 1992	Spesifikasi asli PCI, memiliki lebar BUS 32- bit atau 64-bit
PCI 2.0	April 1993	Spesifikasi ini mendefinisikan jenis konektor dan papan ekspansi
PCI 2.I	Juni 1995	Operasi 66 MHz diberlakukan; Perubahan pada latency; Adanya fungsi transaction ordering.
PCI 2.2	Januari 1999	Fitur manajemen daya diberlakukan; Ada beberapa klarifikasi mekanika
PCI-X 1.0	September 1999	Spesifikasi PCI-X 133 MHz, sebagai tambahan bagi versi PCI 2.2.
Mini-PCI	November 1999	Spesifikasi PCI 2.2 untuk motherboard dengan form factor yang kecil (Micro-ATX)
PCI 2.3	Maret 2002	Pensinyalan 3.3 Volt; Penggunaan kartu yang bersifat low-profile
PCI-X 2.0	Juli 2002	Modus kerja 266 MHz dan 533 MHz; dukungan terhadap pembagian bus 64-bit menjadi segmen-segmen berukuran 16-bit atau 32-bit; Pensinyalan 3.3 Volt atau 1.5 Volt.
PCI Express 1.0	Juli 2002	PCI dengan cara transmisi serial, dengan kecepatan 2500Mb/s tiap jalur transmisi tiap arah, menggunakan pensinyalan 0.8 Volt, sehingga menghasilkan bandwidth kira-kira 250MB/s tiap jalurnya; Didesain untuk menggantikan PCI 2.x dalam sistem PC.

vii.                        Future Bus +

Future Bus + adalah standar bus asinkron berkinerja tinggi yang dibuat oleh IEEE dan didasarkan atas:

1. Tidak tergantung pada arsitektur, prosesor dan teknologi tertentu

2. Memiliki protokol transfer asinkron dasar

3. Menyediakan dukungan bagi sistem-sistem yang fault tolerant dan memiliki reliabilitas yang tinggi

4. Menawarkan dukungan langsung terhadap memori berbasis cache yang dapat digunakan bersama

5. Memberikan definisi transportasi pesan yang kompetibel.

C. Contoh Eksekusi Program

penjelasan contoh eksekusi program diatas.

Dari contoh eksekusi diatas siklus instruksi dengan langkah langkah berikut:

Mengambil (fetch) instruksi ADD, Membaca isi lokasi memori A ke dalam prosesor, Membaca isi lokasi memori B ke dalam prosesor, agar isi A tidak hilang prosesor harus memiliki sedikitnya dua buah register untuk menyimpan nilai-nilai memori dibanding akumulator tunggal, Menambahkan kedua nilai-nilainya, Menuliskan hasilnya dari prosesor ke lokasi memori A.
Jadi, siklus eksekusi untuk instruksi tertentu boleh melibatkan lebih dari satu referensi ke memori, juga suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O.
Untuk lebih jelasnya sebagai beriktu :

1.                  control unit mengambil data 1940 di main memory dengan alamat 300 di taruh di cpu register dengan dgn pc counter berisikan alamat instruksi 300

2.                  kemudian control unit mengambil data 0003 di main memory dengan alamat940 di taruh di accumulator dgn pc counter berisikan alamat instruksi 300.

3.                  control unit mengambil data 5941 di main memory dengan alamat 301 dan di replace di cpu register dgn pc counter berisikan alamat instruksi 301.

4.                  di accumulator data 0003 di tambah dengan data 0002 di alamat 941 sehingga jumlah data menjadi 0005 di accumulator dgn pc counter beralamatkan instruksi 301.

5.                  kemudian data 2941 di main memory dgn alamat 302 oleh control unit akan di kirim ke cpu register pc counter berisikan alamat instruksi 302.

6.                  kemudian dari accumulator oleh control unit data 0005 di bawa ke main memory ke alamat 941 data di replace yang tadinya 0002 menjadi 0005 dengan pc counter alamat instruksi 302.

Bagian-bagian yang ada dalam gambar tersebut adalah:

·                     Program Counter (PC)

Program Counter adalah prosessor yang didalmnya terdapat alamat instruksi yang sedang dieksekusi pada waktu itu. Program counter juga menyimpan register yang menunjuk ke instruksi berikutnya yang harus diambil dan dijalankan.

·                     Instruction Register (IR)

Instruction Register merupakan tempat untuk menampung instruksi yang akan dieksekusi.

·                     Accumulator (AC)

·                     Accumulator secara sederhana merupakan register penyimpanan sementara operand dan hasil operasi ALU. Namun, memiliki fungsinya yang lebih spesifik adalah:

·                     tempat penympanan sementara hasil suatu operasi aritmatika atau logika.

·                     tempat memasukkan nomor layanan interupsi, untuk keperluan pemesanan sebuah layanan interupsi.

·                     tempat menyimpan bilangan yang dikalikan dan setengah bagian terkecil dari suatu perkalian.

·                     tempat menyimpan setengah bagian terkecil sebuah bilangan yang akan dibagi dan hasil bagi suatu pembagian.

source:

buku ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER edisi Bahasa Indonesia Jilid 1,pengarang William Stallings

http://nurriest69.blogspot.co.id/2012/10/sistem-interkoneksi-komputer.html

http://nhunhea.blogspot.co.id/2013/05/struktur-interkoneksi.html

http://wahyu97-blog.blogspot.co.id/2014/11/penjelasan-tentang-struktur-dan.html

http://aetheraion.blogspot.co.id/2014/10/contoh-eksekusi-program.html

http://blog.student.uny.ac.id

https://asepsuryana157.wordpress.com/2014/08/26/struktur-dan-interkoneksi-bus/

http://www.academia.edu/6246582/Interkoneksi_struktur

http://disarahimatullah.blogspot.co.id/2014/03/makalah.html

http://vickynugatiansa30.blogspot.co.id/2014/11/struktur-dan-interkoneksi-bus.html