Suatu sistem komputer terdiri dari lima unit struktur dasar, yaitu:
- Unit masukan (Input Unit)
- Unit kontrol (Control Unit)
- Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit / ALU)
- Unit memori/penyimpanan (Memory / Storage Unit)
- Unit keluaran (Output Unit)
Control Unit dan ALU membentuk suatu unit tersendiri yang disebut Central Processing Unit (CPU). Hubungan antar masing-masing unit yang membentuk suatu sistem komputer dapat dilihat pada gambar berikut:
Data diterima melalui Input Device dan dikirim ke Memory. Di dalam Memory data disimpan dan selanjutnya diproses di ALU. Hasil proses disimpan kembali ke Memory sebelum dikeluarkan melalui Output Device. Kendali dan koordinasi terhadap sistem ini dilakukan oleh Control Unit. Secara ringkas prinsip kerja komputer adalah Input – Proses – Output, yang dikenal dengan singkatan IPO.
Fungsi Utama dari masing-masing Unit akan dijelaskan berikut ini:
- Unit Masukan (Input Unit)
Berfungsi untuk menerima masukan (input) kemudian membacanya dan diteruskan ke Memory / penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal istilah peralatan masukan (input device) yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta media masukan yaitu perantaranya. - Unit Kontrol (Control Unit)
Berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan pengendalian seluruh sistem komputer. Ia berfungsi seperti pengatur rumah tangga komputer, memutuskan urutan operasi untuk seluruh sistem, membangkitkan dan mengendalikan sinyal-sinyal kontrol untuk menyesuaikan operasi-operasi dan arus data dari bus alamat (address bus) dan bus data (data bus), serta mengendalikan dan menafsirkan sinyal-sinyal kontrol pada bus kontrol (control bus) dari sistem komputer. Pengertian mengenai bus dapat dilihat di bagian bawah halaman ini. - Unit Logika & Aritmatika (Arithmetical & Logical Unit)
Berfungsi untuk melaksanakan pekerjaan perhitungan atau aritmatika & logika seperti menambah, mengurangi, mengalikan, membagi dan memangkatkan. Selain itu juga melaksanakan pekerjaan seperti pemindahan data, penyatuan data, pemilihan data, membandingkan data, dll, sehingga ALU merupakan bagian inti dari suatu sistem komputer. Pada beberapa sistem komputer untuk memperingan dan membantu tugas ALU dari CPU ini diberi suatu peralatan tambahan yang disebut coprocessor sehingga khususnya proses perhitungan serta pelaksanaan pekerjaan pada umumnya menjadi lebih cepat. Pengertian mengenai coprocessor dapat dilihat di bagian bawah halaman ini. - Unit Memori / Penyimpan (Memory / Storage unit)
Berfungsi untuk menampung data/program yang diterima dari unit masukan sebelum diolah oleh CPU dan juga menerima data setelah diolah oleh CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran. Pada suatu sistem komputer terdapat dua macam memori, yang penamaannya tergantung pada apakah alat tersebut hanya dapat membaca atau dapat membaca dan menulis padanya. Bagian memori yang hanya dapat membaca tanpa bisa menulis padanya disebut ROM (Read Only Memory), sedangkan bagian memori yang dapat melaksanakan membaca dan menulis disebut RAM (Random Access Memory). - Unit Keluaran (Output Unit)
Berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori. Seperti halnya pada unit masukan maka pada unit keluaran dikenal juga istilah peralatan keluaran (Output device) dan media keluaran (Output media).
Pengertian BUS
Bus adalah sekelompok lintasan sinyal yang digunakan untuk menggerakkan bit-bit informasi dari satu tempat ke tempat lain, dikelompokkan menurut fungsinya Standar bus dari suatu sistem komputer adalah bus alamat (address bus), bus data (data bus) dan bus kontrol (control bus). Komputer menggunakan suatu bus atau saluran bus sebagaimana kendaraan bus yang mengangkut penumpang dari satu tempat ke tempat lain, maka bus komputer mengangkut data. Bus komputer menghubungkan CPU pada RAM dan periferal. Semua komputer menggunakan saluran busnya untuk maksud yang sama.
Pengertian Coprocessor
Coprocessor adalah Mikroprosesor tambahan (auxiliary processor) untuk membantu tugas dari prosesor utama (CPU). Sebenarnya latar belakang adanya coprocessor ini dimaksudkan untuk menutupi kelemahan dalam perhitungan matematika dan aritmatika pada prosesor Intel 8088. Tugas utamanya untuk melaksanakan perhitungan matematika dan aritmatika sehingga tidak menjadi beban prosesor Intel 8088.
Sumber:
1. Achmad Bachrum, PC: Kenali Sebelum Membeli, PT. Elex Media Komputindo, 1991
2. Drs. Suyanto, MM., —–, —–, 199-
Set Instruksi arsitektur
- ISA adalah antarmuka antara perangkat lunak dan perangkat keras.
- Ini adalah set instruksi yang menjembatani kesenjangan antara bahasa tingkat tinggi dan perangkat keras.
- Untuk prosesor untuk memahami perintah, itu harus dalam biner dan tidak dalam Bahasa Tingkat Tinggi. ISA mengkodekan nilai-nilai ini.
- ISA juga mendefinisikan item di komputer yang tersedia untuk programmer. Misalnya, ia mendefinisikan tipe data, register, mode pengalamatan, organisasi memori dll
- Register mode Mengatasi tinggi adalah cara di mana instruksi menemukan operan mereka.
Organisasi memori mendefinisikan bagaimana berinteraksi dengan instruksi memori.
Komputer organisasi
Organisasi Komputer membantu mengoptimalkan kinerja produk-produk berbasis. Sebagai contoh, perangkat lunak insinyur perlu mengetahui kemampuan pengolahan prosesor. Mereka mungkin perlu mengoptimalkan perangkat lunak untuk mendapatkan kinerja yang paling dengan mengorbankan sedikit. Hal ini dapat memerlukan analisis cukup rinci dari organisasi komputer. Sebagai contoh, dalam sebuah decoder multimedia, desainer mungkin perlu untuk mengatur data yang paling untuk diproses di jalur data tercepat dan berbagai komponen diasumsikan berada di tempat dan tugas adalah untuk menyelidiki struktur organisasi untuk memverifikasi bagian-bagian komputer beroperasi.
Organisasi komputer juga membantu rencana pemilihan prosesor untuk suatu proyek tertentu. Proyek multimedia mungkin membutuhkan akses data yang sangat cepat, sedangkan perangkat lunak pengawas mungkin perlu menyela cepat.
Kadang-kadang tugas-tugas tertentu perlu komponen tambahan juga. Sebagai contoh, sebuah komputer mampu virtualisasi kebutuhan memori virtual hardware sehingga memori komputer simulasi yang berbeda dapat disimpan dipisahkan.
Organisasi komputer dan fitur juga mempengaruhi konsumsi daya dan biaya prosesor.
Kinerja
Kinerja komputer modern arsitektur sering digambarkan sebagai MIPS per MHz (jutaan instruksi per jutaan per detik siklus per detik dari kecepatan clock ). Metrik ini secara eksplisit mengukur efisiensi arsitektur pada setiap clock speed. Karena clock yang lebih cepat dapat membuat komputer lebih cepat, ini adalah pengukuran, yang bermanfaat secara luas. Instruksi komputer bersejarah kompleks ditetapkan telah MIPS / MHz serendah 0,1 (Lihat instruksi per detik ). Prosesor modern sederhana dengan mudah mencapai mendekati 1. Superscalar prosesor dapat mencapai tiga sampai lima dengan mengeksekusi beberapa instruksi per clock cycle. Multicore dan vektor pengolahan CPU dapat berkembang biak ini lebih lanjut dengan bertindak pada banyak data per instruksi, dan memiliki beberapa CPU mengeksekusi secara paralel. Menghitung instruksi bahasa mesin akan menyesatkan karena mereka dapat melakukan berbagai jumlah bekerja di ISA berbeda. The "instruksi" dalam pengukuran standar tidak hitungan instruksi aktual ISA bahasa mesin, tetapi unit sejarah pengukuran, biasanya didasarkan pada kecepatan VAX arsitektur komputer. Secara historis, banyak orang diukur kecepatan dengan clock rate (biasanya dalam MHz atau GHz). Hal ini mengacu pada siklus per detik dari jam utama dari CPU. Namun, metrik ini agak menyesatkan, sebagai mesin dengan clock rate yang lebih tinggi mungkin tidak selalu memiliki kinerja yang lebih tinggi. Akibatnya produsen telah pindah dari clock speed sebagai ukuran kinerja.
Kinerja komputer juga dapat diukur dengan jumlah cache prosesor memiliki. Jika kecepatan, MHz atau GHz, adalah untuk menjadi mobil maka cache seperti tangki bensin. Tidak peduli seberapa cepat mobil berjalan, masih akan membutuhkan untuk mendapatkan gas. Semakin tinggi kecepatan, dan semakin besar cache, semakin cepat prosesor berjalan [. meragukan - mendiskusikan ]
Faktor-faktor lain mempengaruhi kecepatan, seperti campuran unit fungsional , bus kecepatan, memori yang tersedia, dan jenis dan urutan instruksi dalam program-program yang dijalankan.
Di komputer rumah khas, cara paling sederhana, paling dapat diandalkan untuk mempercepat kinerja biasanya untuk menambah memori akses acak (RAM). RAM lebih meningkatkan kemungkinan bahwa data yang diperlukan atau program akan di RAM. Jadi, sistem ini kurang mungkin perlu untuk memindahkan data memori dari disk. Disk sering sepuluh ribu kali lebih lambat dari RAM karena memiliki komponen mekanis yang harus bergerak untuk mengakses data.
Ada dua jenis utama kecepatan, latency dan throughput. Latency adalah waktu antara awal proses dan selesai. Throughput adalah jumlah pekerjaan yang dilakukan per satuan waktu. latency Interrupt adalah waktu respon maksimum dijamin sistem untuk acara elektronik (misalnya ketika hard disk selesai memindahkan beberapa data).
Kinerja dipengaruhi oleh rentang yang sangat luas pilihan desain - misalnya, pipelining prosesor biasanya membuat latency lebih buruk (lebih lambat) tetapi membuat throughput yang lebih baik. Komputer yang mengontrol mesin biasanya perlu mengganggu latency rendah. Komputer-komputer ini beroperasi dalam waktu-nyata lingkungan dan gagal jika operasi adalah tidak diselesaikan dalam jumlah waktu tertentu. Sebagai contoh, komputer yang dikendalikan rem anti-lock harus dimulai pengereman dalam waktu, diprediksi singkat setelah pedal rem dirasakan.
Kinerja komputer dapat diukur menggunakan metrik yang lain, tergantung pada domain aplikasi tersebut. Sebuah sistem mungkin CPU terikat (seperti dalam perhitungan numerik), I / O terikat (seperti dalam aplikasi webserving) atau memori terikat (seperti dalam video editing). Konsumsi daya telah menjadi penting dalam server dan perangkat portabel seperti laptop.
Pembandingan mencoba untuk mengambil semua faktor-faktor ini dengan mengukur waktu komputer yang diperlukan untuk menjalankan melalui serangkaian program tes. Meskipun benchmarking menunjukkan kekuatan, itu tidak dapat membantu satu untuk memilih komputer. Seringkali mesin diukur split pada ukuran yang berbeda. Misalnya, satu sistem mungkin menangani aplikasi ilmiah cepat, sementara yang lain mungkin memainkan video game populer lebih lancar. Selanjutnya, desainer telah dikenal untuk menambahkan fitur khusus untuk produk mereka, baik dalam perangkat keras atau perangkat lunak, yang memungkinkan sebuah patokan khusus untuk mengeksekusi cepat tetapi tidak menawarkan keuntungan yang sama dengan lainnya, tugas-tugas yang lebih umum.
Konsumsi daya
Konsumsi daya merupakan kriteria desain bahwa faktor-faktor dalam desain komputer modern. Efisiensi daya sering dapat diperdagangkan untuk kinerja manfaat atau biaya. pengukuran khas dalam hal ini adalah MIPS / W (jutaan instruksi per watt).
Dengan meningkatnya kepadatan daya sirkuit modern sebagai jumlah transistor per skala chip ( hukum Moore ), efisiensi daya yang telah menjadi semakin penting. Desain prosesor terbaru seperti Intel Core 2 lebih menekankan pada efisiensi daya yang meningkat. Juga, dalam dunia komputasi embedded, efisiensi daya telah lama dan tetap merupakan tujuan penting berikutnya untuk throughput dan latency.
Lihat juga
Catatan
- John L. Hennessy dan David Patterson (2006). Arsitektur Komputer: Suatu Pendekatan Kuantitatif (Edisi Keempat ed.). Morgan Kaufmann. ISBN 978-0-12-370490-0 .
- Barton, Robert S. , "Desain Fungsional Komputer", Komunikasi ACM 4 (9): 405 (1961).
- Barton, Robert S., "Sebuah Pendekatan Baru untuk Desain Fungsional Komputer Digital", Prosiding Konferensi Komputer Barat Bersama, Mei 1961, hlm 393-396. Tentang desain Burroughs B5000 komputer.
- Bell, C. Gordon , dan Newell, Allen (1971). "Struktur Komputer: Bacaan dan Contoh" , McGraw-Hill.
- Blaauw, GA , dan Brooks, FP, Jr , "The Structure of System/360, Bagian I-Garis Besar Struktur Logical" , IBM Systems Journal, vol. 3, tidak ada. 2, hlm 119-135, 1964.
- Tanenbaum, Andrew S. (1979) Organisasi Komputer Terstruktur.. Englewood Cliffs, New Jersey : Prentice-Hall. ISBN 0-13-148521-0 .
Referensi
1. ^ John L. Hennessy dan David A. Patterson Arsitektur Komputer:. Sebuah Pendekatan Kuantitatif (Edisi Ketiga ed.). Morgan Kaufmann Publishers.
2. ^ Laplante, Phillip A. (2001). Kamus Ilmu Komputer, Teknik, dan Teknologi. CRC Press. hlm 94-95. ISBN 0849326915 .
3. ^ "Komputer arsitektur: dasar-dasar dan prinsip-prinsip desain komputer" oleh Joseph D. Dumas 2006. halaman 340.
