ORGANISASI KOMPUTER BAB I-BAB9

Organisasi Komputer

MATERI I

Architecture & Organization

• Arsitektur dan Organisasi berkaitan dengan Atribut-atribut yang tampak bagi programmer
  
  • Set Instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk penyajian data, mekanisme I/O, teknik pengalamatan.
    
  • Contoh : apakah tersedia instruksi untuk perkalian
    
• Organisasi komputer berkaitan dengan unit-unit operasional dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural
  
  • Control signals, interfaces, memory technology.
    
  • Contoh : apakah instruksi perkalian diimplementasikan secara hardware, ataukah dikerjakan dengan penambahan secara berulang?
    

Architecture & Organization

• Arsitektur sama, organisasi dapat berbeda
  
• Arsitektur bertahan lama, organisasi menyesuaikan perkembangan teknologi
  
  • Semua intel family x86 memiliki arsitektur dasar yang sama
    
  • Family IBM system/ 370 memiliki arsitektur dasar yang sama.
    
  • Memberikan compabilitas instruksi level mesin
    
    • At least backwards
      
  • Organisasi antar versi memiliki perbedaan
    

Structure & Function

• Struktur adalah bagaimana masing-masing komponen saling berhubungan satu sama lain
  
• Fungsi merupakan operasi dari masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur
  

Fungsi

• Semua komputer memiliki 4 fungsi :
  
  • Pengolah data
    
  • Penyimpan data
    
  • Pemindah data
    
  • Kendali
    

Fungsi

• Komputer dilihat dari sudut pandang fungsi
  

Pemindahan Data

• Contoh : dari keyboard ke layar monitor
  

Penyimpanan data

• Contoh : download dari internet
  

Pengolahan data

• Contoh : updating bank statement
  

Pengolahan data dari Storage ke I/O

• Contoh : Pencetakan statement bank
  

Struktur Komputer- Level Tertinggi

Struktur CPU

Struktur Control Unit

 

 

MATERI 2

EVOLUSI DAN KINERJA KOMPUTER

 

ENIAC

• Electronic Numerical Integrator And Computer
  
• Eckert and Mauchly
  
• University of Pennsylvania
  
• Tabel lintasan peluru
  
• Mulai dibuat tahun1943
  
• Selesai tahun 1946
  
  • Terlambat digunakan dalam perang dunia II- Maybe in World War Part III
    
• Dipakai sampai 1955
  

Detail dari ENIAC

• Menggunakan sistem Decimal (bukan binary)
  
• Memiliki 20 accumulators untuk 10 digits
  
• Diprogram secara manual melalui saklat ( switches )
  
• Berisi 18,000 vacuum tubes
  
• Berat 30 tons
  
• Luas 15,000 square feet
  
• 140 kW power consumption
  
• 5,000 additions per second
  

von Neumann/Turing

• Konsep : Stored Program concept
  
• Main memory : menyimpan program dan data
  
• ALU : mengerjakan operasi binary data
  
• Control unit : interpretasi instruksi dari memory dan mengeksekusi
  
• Peralatan Input dan output dikendalikan oleh control unit
  
• Princeton Institute for Advanced Studies
  
  • IAS
    
• Diselesaikan tahun 1952
  

 

Structure of von Nuemann machine

Detail – IAS

• Kapasitas memori : 1000 x 40 bit words
  
  • Menggunakan sistem bilangan Binary
    
  • Panjang instruksi 20 bit
    
• Register-register dalam CPU
  
  • Memory Buffer Register = MBR
    
  • Memory Address Register = MAR
    
  • Instruction Register = IR
    
  • Instruction Buffer Register = IBR
    
  • Program Counter = PC
    
  • Accumulator = AC
    
  • Multiplier Quotient = MQ
    

 

Struktur dari IAS – detail

 

Commercial Computers

• 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation
  
  • UNIVAC I (Universal Automatic Computer)
    
  • Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau
    
• Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation
  
• Dipasarkan akhir tahun 1950 - UNIVAC II
  
  • Lebih cepat
    
  • Kapasitas memory lebih besar
    

IBM

• Pabrik peralatan Punched-card
  
• 1953 - IBM 701
  
  • Komputer pertama IBM ( stored program computer )
    
  • Untuk keperluan aplikasi Scientific
    
• 1955 - IBM 702
  
  • Untuk aplikasi Business
    
• Merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat IBM menjadi pabrik komputer yang dominan
  

Transistors

• Menggantikan vacuum tubes
  
• Lebih kecil
  
• Lebih murah
  
• Disipasi panas sedikit
  
• Merupakan komponen Solid State
  
• Dibuat dari Silicon (Sand)
  
• Ditemukan pada tahun 1947 di laboratorium Bell
  
• Oleh William Shockley dkk.
  

 

Transistor Based Computers

• Mesin generasi II
  
• NCR & RCA menghasilkan small transistor machines
  
• IBM 7000
  
• DEC - 1957
  
  • Membuat PDP-1
    

 

Microelectronics

• Secara harafiah berarti " elektronika kecil"
  
• Sebuah komputer dibuat dari gerbang logika (gate), memory cells and interconnections
  
• Sejunlah gate dikemas dalam satu keping semi konduktor
  
• Misal silicon wafer
  

 

Generasi Computer

• Vacuum tube - 1946-1957
  
• Transistor - 1958-1964
  
• Small scale integration - 1965 on
  
  • Up to 100 devices on a chip
    
• Medium scale integration - to 1971
  
  • 100-3,000 devices on a chip
    
• Large scale integration - 1971-1977
  
  • 3,000 - 100,000 devices on a chip
    
• Very large scale integration - 1978 to date
  
  • 100,000 - 100,000,000 devices on a chip
    
• Ultra large scale integration
  
  • Over 100,000,000 devices on a chip
    

 

Moore's Law

• Meningkatkan kerapatan komponen dalam chip
  
• Gordon Moore - cofounder of Intel
  
• Jumlah transistor/ chip meningkat 2x lipet per tahun
  
• Sejak tahun 1970 pengembangan sedikit agak lambat
  
  • Jumlah transistor 2x lipat setiap 18 bulan
    
• Harga suatu chip tetap/ hampir tidak berubah
  
• Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkat
  
• Ukuran semakin kecil, fleksibilitas meningkat
  
• Daya listrik lebih hemat, panas menurun
  
• Sambungan sedikit berarti semakin handal
  

 

Perkembangan Jumlah Transistor dalam CPU

 

IBM Seri 360

• 1964
  
• Pengganti (& not compatible with) seri 7000
  
• Rancangan awal suatu "family" computer
  
  • Memiliki set instruksi yang sama atau identik
    
  • Menggunakan O/S yang sama atau identik
    
  • Kecepatan meningkat
    
  • Jumlah port I/O meningkat (i.e. Terminal banyak)
    
  • Kapasitas memory bertambah besar
    
  • Harga meningkat
    
• Struktur pensaklarannya Multiplexed
  

 

DEC PDP-8

• 1964
  
• Minicomputer pertama (after miniskirt!)
  
• Tidak mengharuskan ruangan ber-AC
  
• Ukurannya kecil
  
• Harga $16,000
  
  • $100k+ untuk IBM 360
    
• Embedded applications & OEM
  
• Menggunakan struktur BUS
  

 

DEC - PDP-8 Bus Structure

 

Semiconductor Memory

• 1970
  
• Fairchild
  
• Ukuran kecil sebesar 1 sel core memory
  
• Dapat menyimpan 256 bits
  
• Non-destructive read
  
• Lebih cepat dari core memory
  
• Kapasitas meningkat 2x lipat setiap tahun
  

 

Intel

• 1971 - 4004
  
  • First microprocessor
    
  • All CPU components on a single chip
    
  • 4 bit
    
• Followed in 1972 by 8008
  
  • 8 bit
    
  • Digunakan untuk aplikasi khusus
    
• 1974 – 8080 , Mikroprosesor pertama Inte
  
• 1978 – 8086, 80286
  
• 1985- 80386
  
• 1989 - 80486
  

 

Speeding it up

• Pipelining
  
• On board cache
  
• On board L1 & L2 cache
  
• Branch prediction
  
• Data flow analysis
  
• Speculative execution
  

 

Performance Mismatch

• Kecepatan Processor meningkat
  
• Kapasitas Memory meningkat
  
• Kecepatan Memory tertinggal dari kecepatan processor
  

 

DRAM and Processor Characteristics

 

 

Trends in DRAM use

 

Solusi

• Meningkatkan jumlah bit per akses
  
  • Make DRAM "wider" rather than "deeper"
    
• Mengubah interface DRAM
  
  • Cache
    
• mengurangia frequency akses memory
  
  • cache yang lebih komplek dan cache on chip
    
• Meningkatkan interkoneksi bandwidth
  
  • Bus kecepatan tinggi - High speed buses
    
  • Hierarchy of buses
    

 

 

BAB 3

Bus Sistem

 

Konsep Program

• Pemrograman (Hardware) merupakan proses penghubung berbagai komponen logik pada konfigurasi yang diinginkan untuk membentuk operasi aritmatik dan logik pada data tertentu
  
• Hardwired program tidak flexibel
  
• General purpose hardware dapat mengerjakan berbagai macam tugas tergantung sinyal kendali yang diberikan
  
• Dari pada melakukan re-wiring, lebih baik menambahkan sinyal- sinyal kendali yang baru
  

 

What is a program?

• Suatu deretan/ urutan langkah-langkah
  
• Setiap langkah, dikerjakan suatu operasi aritmatik atau logika
  
• Pada setiap operasi, diperlukan sejumlah sinyal kendali tertentu
  

 

Fungsi Unit Control

• Untuk setiap operasi disediakan kode yang unik
  
  • Contoh : ADD, MOVE
    
• Bagian hardware tertentu menerima kode tersebut kemudian menghasilkan sinyal-sinyak kendali
  
• Jadilah komputer!
  

 

Komponen yang Diperlukan

• Control Unit ( CU) dan Arithmetic and Logic Unit ( ALU ) membentuk Central Processing Unit ( CPU )
  
• Data dan instruksi harus diberikan ke sistem dan dikeluarkan dari sistem
  
  • Input/output
    
• Diperlukan tempat untuk menyimpan sementara kode instruksi dan hasil operasi
  
  • Main memory
    

 

Komponen Komputer :
Top Level View

 

 

Siklus Instruksi

Dua langkah :

• Fetch
  
• Execute
  

 

Fetch Cycle

• Program Counter (PC) berisi address dari instruksi selanjutnya yang akan diambil
  
• Processor mengambil instruksi dari memory pada lokasiyang ditunjuk oleh PC
  
• Menaikkan PC
  
  • Kecuali ada perintah tertentu
    
• Instruksi dimasukkan ke Instruction Register (IR)
  
• Processor meng-interpret instruksi dan melakukan tindakan yang diperlukan
  

 

 

Prosesnya

 

Execute Cycle

• Processor-memory
  
  • data transfer antara CPUdan main memory
    
• Processor I/O
  
  • Data transfer antara CPU dan I/O module
    
• Data processing
  
  • Suatu operasi arithmetic atau logical pada data tertentu
    
• Control
  
  • Mengubah urutan operasi
    
  • Contoh : jump
    
• Kombinasi diatas
  

 

 

Contoh Eksekusi Program

 

 

Diagram Keadaan Siklus Instruksi

 

Interrupt

• Suatu mekanisme yang disediakan bagi modul-modul (contoh I/O)untuk dapat meng-interrupt operasi normal CPU
  
• Program
  
  • Contoh : overflow, division by zero
    
• Timer
  
  • Dihasilkan oleh internal processor timer
    
  • Digunakan dalam pre-emptive multi-tasking
    
• I/O
  
  • Dari I/O controller
    
• Hardware failure
  
  • Contoh : memory parity error
    

 

 

Program Flow Control

 

 

 

Siklus Interrupt ( interupsi )

• Ditambahkan ke instruction cycle
  
• Processor memeriksa adanya interrupt
  
  • Diindikasikan lewat interrupt signal
    
• Jika tidak ada interrupt, fetch untuk instruksi selanjutnya
  
• Jika ada interrupt :
  
  • Tunda eksekusi dari program saat itu
    
  • Simpan context
    
  • Set PC ke awal address dari routine interrupt handler
    
  • Process interrupt
    
  • Kembalikan context dan lanjutkan program yang terhenti
    

 

 

Diagram Keadaan Siklus Instruksi (with Interrupts)

 

 

Multiple Interrupts

• Disable interrupts
  
  • Processor akan mengabaikan interrupt berikutnya
    
  • Interruptstetap akan diperiksa setelah interrupt yang pertama selesai dilayani
    
  • Interrupts ditangani dalam urutan sesuai kedatangannya
    
• Define priorities
  
  • Low priority interrupts dapat di-interrupt oleh interrupt prioritas tertinggi
    
  • Setalah interrupt prioritas tertinggi selesai dilayani, akan kembali ke interrupt sebelumnya
    

 

Input/Output Connection

• Sama seperti memory connection dari komputer
  
• Output
  
  • Menerima data dari komputer
    
  • Mengirim data ke peripheral
    
• Input
  
  • Menerima data dari peripheral
    
  • Mengirim data ke komputer
    
• Menerima sinyal control dari komputer
  
• Mengirim sinyal control ke peripherals
  
  • Contoh : spin disk
    
• Menerima addresses dari komputer
  
  • Contoh: nomor port
    
• Mengirim sinyal ( control ) interrupt
  

 

CPU Connection

• Membaca instruksi dan data
  
• Menuliskan data (setalah diproses)
  
• Mengirim sinyal control untuk units lainnya
  
• Menerima (& menanggapi) interrups
  

 

 

Bus

• Ada beberapa kemungkinan interconnection systems
  
• Yang biasa dipakai : Single and multiple BUS
  
• Contoh :Control/Address/Data bus (PC)
  
• Contoh : Unibus (DEC-PDP)
  

 

What is a Bus?

• Jalur komunikasi yang menghubungkan beberapa device
  
• Biasanya menggunakan broadcast
  
• Seringkali dikelompokan
  
  • Satu bus berisi sejumlah kanal ( jalur )
    
  • Contoh : bus data 32 bit berisi 32 jalur
    
• Jalur sumber tegangan biasanya tidak diperlihatkan
  

 

Data Bus

• Membawa data
  
  • Tidak dibedakan antara "data" dan "instruksi"
    
• Lebar jalur menentukan performance
  
  • 8, 16, 32, 64 bit
    

 

Skema Interkoneksi Bus

 

Bentuk Fisik

Bagaimana bentuk fisik bus?

• Jalur Parallel PCB
  
• Ribbon cables
  
• Strip connectors pada mother boards
  
  • Contoh :. PCI
    
• Kumpulan kabel
  

 

Problema pada Bus Tunggal

• Banyak device pada bus tunggal menyebabkan:
  
  • Propagation delays
    
    • Jalur data yang panjang berarti memrlukan koordinasi pemakai sehingga berpengaruh pada performance
      
    • Jumlah data yang ditransfer melalui bus melebihi capasitas dari bus
      
• Kebanyakan sistem menggunakan multiple bus untuk mengatasi problema pada bus tunggal
  

 

 

Bus Tradisional (ISA)
(menggunakan cache)

 

 

Bus dengan High Performance

 

 

 

 

 

ISA

• Bus ISA (Industry Standard Architecture) adalah sebuah arsitektur bus dengan bus data selebar 8-bit yang diperkenalkan dalam IBM PC 5150 pada tanggal 12 Agustus
  1981.
  
• Bus ISA diperbarui dengan menambahkan bus data selebar menjadi 16-bit pada IBM PC/AT pada tahun 1984, sehingga jenis bus ISA yang beredar pun terbagi menjadi dua bagian, yakni ISA 16-bit dan ISA 8-bit.
  
• ISA merupakan bus dasar dan paling umum digunakan dalam komputer IBM PC hingga tahun 1995, sebelum akhirnya digantikan oleh bus PCI yang diluncurkan pada tahun 1992.
  

 

 

ISA 8 bit

• Bus ISA 8-bit merupakan varian dari bus ISA, dengan bus data selebar 8-bit, yang digunakan dalam IBM PC 5150 (model PC awal). Bus ini telah ditinggalkan pada sistem-sistem modern ke atas tapi sistem-sistem Intel 286/386 masih memilikinya. Kecepatan bus ini adalah 4.77 MHz (sama seperti halnya prosesor Intel 8088 dalam IBM PC), sebelum ditingkatkan menjadi 8.33 MHz pada IBM PC/AT. Karena memiliki bandwidth 8-bit, maka transfer rate maksimum yang dimilikinya hanyalah 4.77 Mbyte/detik atau 8.33 Mbyte/detik. Meskipun memiliki transfer rate yang lamban, bus ini termasuk mencukupi kebutuhan saat itu, karena bus-bus I/O semacam serial port, parallel port, kontrolir floppy disk, kontrolir keyboard dan lainnya sangat lambat. Slot ini memiliki 62 konektor.
  
• Meski desainnya sederhana, IBM tidak langsung mempublikasikan spesifikasinya saat diluncurkan tahun 1981, tapi harus menunggu hingga tahun 1987, sehingga para manufaktur perangkat pendukung agak kerepotan membuat perangkat berbasis ISA 8-bit.
  

 

 

ISA 16 bit

• Bus ISA 16-bit adalah sebuah bus ISA yang memiliki bandwidth 16-bit, sehingga mengizinkan transfer rate dua kali lebih cepat dibandingkan dengan ISA 8-bit pada kecepatan yang sama. Bus ini diperkenalkan pada tahun 1984, ketika IBM merilis IBM PC/AT dengan mikroprosesor Intel 80286 di dalamnya. Mengapa IBM meningkatkan ISA menjadi 16 bit adalah karena Intel 80286 memiliki bus data yang memiliki lebar 16-bit, sehingga komunikasi antara prosesor, memori, dan motherboard harus dilakukan dalam ordinal 16-bit. Meski prosesor ini dapat diinstalasikan di atas motherboard yang memiliki bus I/O dengan bandwidth 8-bit, hal ini dapat menyababkan terjadinya bottleneck pada bus sistem yang bersangkutan.
  
• Daripada membuat bus I/O yang baru, IBM ternyata hanya merombak sedikit saja dari desain ISA 8-bit yang lama, yakni dengan menambahkan konektor ekstensi 16-bit (yang menambahkan 36 konektor, sehingga menjadi 98 konektor), yang pertama kali diluncurkan pada Agustus tahun 1984, tahun yang sama saat IBM PC/AT diluncurkan. Ini juga menjadi sebab mengapa ISA 16-bit disebut sebagai AT-bus. Hal ini memang membuat interferensi dengan beberapa kartu ISA 8-bit, sehingga IBM pun meninggalkan desain ini, ke sebuah desain di mana dua slot tersebut digabung menjadi satu slot.
  

 

 

 

 

 

Tipe Bus

• Dedicated
  
  • Jalur data & address terpisah
    
• Multiplexed
  
  • Jalur bersama
    
  • Address yang valid atau data yang valid mengendalikan jalur
    
  • Keuntungan – jalur sedikit
    
  • Kerugian
    
    • Kendali lebih komplek
      
    • Mempengaruhi performance
      

 

 

Arbitrasi Bus

• Bebrapa module mengendalikan bus
  
• Contoh : CPU dan DMA controller
  
• Setiap saat hanya satu modul yang mengendalikan
  
• Arbitrasi bisa secara centralised atau distributed
  

 

 

 

Centralised Arbitration

• Ada satu hardware device yang mengendalikan akses bus
  
  • Bus Controller
    
  • Arbiter
    
• Bisa berupa bagian dari CPU atau separate
  

 

 

 

BAB 4

Internal Memory

 

Characteristics

• Location
  
• Capacity
  
• Unit of transfer
  
• Access method
  
• Performance
  
• Physical type
  
• Physical characteristics
  
• Organisation
  

 

Satuan Transfer

• Internal
  
  • Jumlah bit dalam sekali akses
    
  • Sama dengan jumlah saluran data (=ukuran word )
    
• External
  
  • Dalam satuan block yang merupakan kelipatan word
    
• Addressable unit
  
  • Lokasi terkecil yang dapat dialamati secara uniq
    
  • Secara internal biasanya sama dengan word
    
  • Untuk disk digunakan satuan Cluster
    

 

Access Methods

• Sequential
  
  • Mulai dari awal sampai lokasi yang dituju
    
  • Waktu akses tergantung pada lokasi data dan lokasi sebelumnya
    
  • Contoh tape
    
• Direct
  
  • Setiap blok mempunyai address yang uniq
    
  • Pengaksesan dengan cara lompat ke kisaran umum (vicinity) ditambah pencarian sequential
    
  • Waktu Access tidak tergantung pada lokasi dan lokasi sebelumnya
    
  • Contoh disk
    
• Random
  
  • Setiap lokasi memiliki alamat tertentu
    
  • Waktu akses tidak tergantung pada lokasi dan lokasi sebelumnya
    
  • Contoh RAM
    
• Associative
  
  • Data yang ditempatkan oleh pembanding dengan isi dari bagian penyimpan
    
  • Waktu Access yang independen dari lokasi atau akses sebelumnya
    
  • Contoh cache
    

 

 

Hirarkhi Memory

• Registers
  
  • Dalam CPU
    
• Internal atau memory utama
  
  • Bisa lebih dari satu level dengan adanya cache
    
  • "RAM"
    
• External memory
  
  • Penyimpan cadangan
    

 

 

Performance

• Access time
  
  • Waktu untuk melakukan operasi baca-tulis
    
• Memory Cycle time
  
  • Diperlukan waktu tambahan untuk "recover" sebelum akses berikutnya
    
  • Access time + recovery
    
• Transfer Rate
  
  • Kecepatan transfer data ke/ dari unit memori
    

 

Physical Types

• Semiconductor
  
  • RAM
    
• Magnetic
  
  • Disk & Tape
    
• Optical
  
  • CD & DVD
    
• Others
  
  • Bubble
    
  • Hologram
    

 

 

Hierarkhi

• Registers
  
• L1 Cache
  
• L2 Cache
  
• Main memory
  
• Disk cache
  
• Disk
  
• Optical
  
• Tape
  

 

 

Dynamic RAM

• Bit tersimpan berupa muatan listrik dalam capacitors
  
• Muatan dapat bocor
  
• Perlu di-refresh
  
• Konstruksi sederhana
  
• Ukuran per bit nya kecil
  
• Murah
  
• Perlu refresh circuits
  
• Lambat
  
• Main memory
  

 

Static RAM

• Bit disimpan sebagai switch on/off
  
• Tidak ada kebocoran
  
• Tidak perlu di-refresh
  
• Konstruksi lebih complex
  
• Ukuran per bit nya besar
  
• Lebih mahal
  
• Tidak memerlukan refresh circuits
  
• Lebih cepat
  
• Cache
  

 

Read Only Memory (ROM)

• Memnyimpan secara Permanent
  
• Untuk
  
  • Microprogramming (see later)
    
  • Library subroutines
    
  • Systems programs (BIOS)
    
  • Function tables
    

 

Jenis ROM

• Ditulis ( record ) waktu dibuat
  
  • Sangat mahal
    
• Programmable (once)
  
  • PROM
    
  • Diperlukan peralatan khusus untuk memprogram
    
  • Read "mostly"
    
  • Erasable Programmable (EPROM)
    
    • Dihapus dengan sinar UV
      
  • Electrically Erasable (EEPROM)
    
    • Perlu waktu lebih lama untuk menulis
      
  • Flash memory
    
    • Menghapus seluruh memori secara electris
      

 

Organisasi

• 16 Mbit chip dapat disusun dari 1M x 16 bit word
  
• 1 bit per chip memiliki 16 lots dengan bit ke 1 dari setiap word berada pada chip 1
  
• 16 Mbit chip dapat disusun dari array 2048 x 2048 x 4bit
  
  • Mengurangi jumlah address pinReduces number of address pins
    
  • Multiplex row address dan column address
    
  • 11 pin untuk address (2¹¹=2048)
    
  • Menambah 1 pin kapasitas menjadi 4x
    

 

Contoh Memori 16 Mb DRAM (4M x 4)

 

Packaging

 

Module
Organisation

 

Koreksi Kesalahan

• Hard Failure
  
  • Cacat/ rusak permanen
    
• Soft Error
  
  • Random, non-destructive
    
  • Rusak non permanen
    
• Dideteksi dengan menggunankan Hamming code
  

 

Error Correcting Code Function

 

Cache

• Memori cepat dengan kapasitas yang sedikit
  
• Terletak antara main memori dengan CPU
  
• Bisa saja diletakkan dalam chip CPU atau module tersendiri
  

 

Operasi Cache

• CPU meminta isi data dari lokasi memori tertentu
  
• Periksa data tersebut di cache
  
• Jika ada ambil dari cache (cepat)
  
• Jika tidak ada, baca 1 blok data dari main memori ke cache
  
• Ambil dari cache ke CPU
  
• Cache berisi tag untuk identitas blok dari memori utama yang berada di cache
  

 

 

Desian Cache

• Ukuran (Size)
  
• Fungsi Mapping
  
• Algorithm penggantian
  
• Cara penulisan
  
• Ukuran Block
  
• jumlah Cache
  

 

 

Fungsi Mapping

• Ukuran Cache 64 kByte
  
• Ukuran block 4 bytes
  
  • Diperlukan 16k (2¹⁴) alamat per alamat 4 byte
    
  • Jumlah jalur almat cache 14
    
• Memori utama 16 MByte
  
• Jalur almat perlu 24
  
  • (2²⁴=16M)
    

 

Newer RAM Technology

• Basic DRAM same since first RAM chips
  
• Enhanced DRAM
  
  • Contains small SRAM as well
    
  • SRAM holds last line read (c.f. Cache!)
    
• Cache DRAM
  
  • Larger SRAM component
    
  • Use as cache or serial buffer
    
• Synchronous DRAM (SDRAM)
  
  • currently on DIMMs
    
  • Access is synchronized with an external clock
    
  • Address is presented to RAM
    
  • RAM finds data (CPU waits in conventional DRAM)
    
  • Since SDRAM moves data in time with system clock, CPU knows when data will be ready
    
  • CPU does not have to wait, it can do something else
    
  • Burst mode allows SDRAM to set up stream of data and fire it out in block
    
• Foreground reading
  
• Check out any other RAM you can find
  
• See Web site:
  
  • The RAM Guide
    

 

 

SDRAM

 

 

BAB 5

External Memory

 

 

Types of External Memory

• Magnetic Disk
  
  • RAID
    
  • Removable
    
• Optical
  
  • CD-ROM
    
  • CD-Writable (WORM)
    
  • CD-R/W
    
  • DVD
    
• Magnetic Tape
  

 

Magnetic Disk

• Metal or plastic disk coated with magnetizable material (iron oxide…rust)
  
• Range of packaging
  
  • Floppy
    
  • Winchester hard disk
    
  • Removable hard disk
    

 

Floppy Disk

• 8", 5.25", 3.5"
  
• Small capacity
  
  • Up to 1.44Mbyte (2.88M never popular)
    
• Slow
  
• Universal
  
• Cheap
  

 

Winchester Hard Disk

• Developed by IBM in Winchester (USA)
  
• Sealed unit
  
• One or more platters (disks)
  
• Heads fly on boundary layer of air as disk spins
  
• Very small head to disk gap
  
• Getting more robust
  
• Universal
  
• Cheap
  
• Fastest external storage
  
• Getting larger all the time
  
  • Multiple Gigabyte now usual
    

 

Optical Storage CD-ROM

• Originally for audio
  
• 650Mbytes giving over 70 minutes audio
  
• Polycarbonate coated with highly reflective coat, usually aluminum
  
• Data stored as pits
  
• Read by reflecting laser
  
• Constant packing density
  
• Constant linear velocity
  

 

Digital Audio Tape (DAT)

• Uses rotating head (like video)
  
• High capacity on small tape
  
  • 4Gbyte uncompressed
    
  • 8Gbyte compressed
    
• Backup of PC/network servers
  

 

 

 

 

BAB 6

Input/Output

 

 

Input/Output Problems

• Wide variety of peripherals
  
  • Delivering different amounts of data
    
  • At different speeds
    
  • In different formats
    
• All slower than CPU and RAM
  
• Need I/O modules
  

 

Input/Output Module

• Interface to CPU and Memory
  
• Interface to one or more peripherals
  
• GENERIC MODEL OF I/O DIAGRAM 6.1
  

 

External Devices

• Human readable
  
  • Screen, printer, keyboard
    
• Machine readable
  
  • Monitoring and control
    
• Communication
  
  • Modem
    
  • Network Interface Card (NIC)
    

 

I/O Module Function

• Control & Timing
  
• CPU Communication
  
• Device Communication
  
• Data Buffering
  
• Error Detection
  

 

I/O Steps

• CPU checks I/O module device status
  
• I/O module returns status
  
• If ready, CPU requests data transfer
  
• I/O module gets data from device
  
• I/O module transfers data to CPU
  
• Variations for output, DMA, etc.
  

 

I/O Module Diagram

 

PC Interrupt Layout

 

 

ISA Interrupt Layout

 

 

Direct Memory Access

• Interrupt driven and programmed I/O require active CPU intervention
  
  • Transfer rate is limited
    
  • CPU is tied up
    
• DMA is the answer
  

 

DMA Configurations

• Single Bus, Detached DMA controller
  
• Each transfer uses bus twice
  
  • I/O to DMA then DMA to memory
    
• CPU is suspended twice
  

• Single Bus, Integrated DMA controller
  
• Controller may support >1 device
  
• Each transfer uses bus once
  
  • DMA to memory
    
• CPU is suspended once
  

 

Small Computer Systems Interface (SCSI)

• Parallel interface
  
• 8, 16, 32 bit data lines
  
• Daisy chained
  
• Devices are independent
  
• Devices can communicate with each other as well as host
  

 

SCSI - 1

• Early 1980s
  
• 8 bit
  
• 5MHz
  
• Data rate 5MBytes.s^-1
  
• Seven devices
  
  • Eight including host interface
    

 

SCSI - 2

• 1991
  
• 16 and 32 bit
  
• 10MHz
  
• Data rate 20 or 40 Mbytes.s^-1
  
• (Check out Ultra/Wide SCSI)
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BACA JUGA

WAHANAHITAM - 9:49 AM

MASUKKAN TOMBOL TWEET DISINI