Struktur Dasar Komputer

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 disebutCentral 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 mengenaicoprocessor 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.

SEJARAH KOMPUTER dan PERKEMBANGANNNYA


Sejarah komputer yang perlu untuk diketahui secara detail. Sejarah perkembangan komputer 
berawal dari penemuan seorang yang bernama Charles Babbage. Dia adalah seorang ilmuwan di dunia yang telah banyak memberikan kontribusi bagi kehidupan manusia, terutama perkembangan komputer.

Penemuan fenomenalnya yaitu Mesin penghitung (Difference Engine no.1) merupakan salah satu penemuan yang paling terkenal dalam sejarah perkembangan komputer dan merupakan kalkulator otomatis pertama sebagai cikal bakal kompuer. Penemuan tersebut menjadikan Charles Babbage sebagai penemu konpur dan dijuluki sebagai bapak komputer.

Berikut ini sejarah komputer dan perkembanganya:

1822: Charles Babbage mengemukakan idenya yaitu sebuah alat yang dapat membantu manusia dalam melakukan penghitungan pada tingkat kompleksitas yang tinggi dan rumit. Mesin buatanya yang belum selesai tersebut saat ini di musiumkan di Museum of Science London.

1937: Dr. John V Atanasoff dan Clifford Berry mulai membuat design komputer digital elektronis pertama. Mereka memberi nama mesin tersebut ABC (Atanasoff-Berry Computer). Kemampuan mesin ABC tersebut hanya sebatas menghitung tambah dan pengurangan.

1943: Pada Perang Dunia 2, Seorang ilmuwan Inggris yang bernama Alan Turing mendesain komputer elektronik yang dibuat khusus bagi tentara Inggris. Tujuan pembuatan komputer tersebut agar dapat digunakan untuk menembus kode pertahanan Jerman.

1944: Howard Hathaway Aiken (Amerika) membuat yang diberi nama Mark I. Merupakan sebuah komputer hitung digital pertama. Komputer tersebut memiliki luas 7,45 kaki x 50 kaki, dengan berat 35 ton. Mark I sudah dapat digunakan untuk menghitung probabilitas.

1945: Dr. John von Neumann menulis sebuah konsep penyimpanan data. Pada saat itu masih berupa ide.

1946: Dr. John W. Mauchly dan J. Presper Eckert, jr. membuat komputer skala besar yang pertama, nama komputer tersebut adalah ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). Dunia juga beranggapan kedua orang ini sebagai penemu komputer digital.



ENIAC komputer memiliki berat 30 ton, terdiri dari 18.000 lampu tabung (transistor ukuran besar), dengan lebar 30 kaki x 50 kaki, memakai tenaga 160.000 watt. Saat pertamakali dioperasikan Pertama seluruh jaringan listrik di wilayah Philadelphia mendadak mati.

ENIAC sedikit lebih maju dibandingkan Mark I yang hanya dapat menghitung. ENIAC tidak hanya memiliki kemampuan menghitung, tambah, kurang, kali, bagi, tapi juga dapat diprogram untuk melakukan proses sederhana. 

1951: The U.S. Bureau of Cencus menginstalasi komputer komersial pertama yang bernama  UNIVAC I (Universal Automatic Computer). UNIVAC I ini dikembangkan oleh Mauchly dan Eckert untuk Remington-Rand Corporation.

1947: William Shockley, John Bardeen, dan Walter Brattain merupakan penemu Transistor pertama di dunia. Semenjak ditemukanya transistor, ukuran komputer menjadi semakin kecil.

STRUKTUR CPU

by triewahyoegoerietnoe

STRUKTUR CPU

KOMPONEN UTAMA CPU

- Arithmetic and Logic Unit (ALU)

- Control Unit (CU)

- Registers

- CPU Interconnections

Arithmetic and Logic Unit

• Bertugas membentuk fungsi-fungsi pengolahan data komputer.
• Arithmetic Logic Unit sering disebut dengan bahasa mesin (machine language) karena bagian ini mengerkjakan instruksi-instruksi bahasa mesin yang diberikan kepadanya.
• Arithmetic Logic Unit terdiri dari dua bagian yaitu unit arithmetic dan unit logika Boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

Control Unit [CU]

• Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya.
• Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi-intstruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

Registers [Top Level Memory]

• Media penyimpanan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.
• Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.

CPU Interconnections

• Sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal dan bus-bus eksternal CPU.
• Komponen internal CPU yaitu ALU, unit kontrol dan register-register.
• Komponen eksternal CPU : sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan dan keluaran.

KOMPONEN INTERNAL CONTROL PROCESSING UNIT [CPU]

Fungsi CPU

• Menjalankan program-program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi-instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah.
• Pandangan paling sederhana proses eksekusi program adalah dengan mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute).

Siklus Instruksi

• Terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi.

Siklus Fetch – Eksekusi

• Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori.
• Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut dengan Program Counter (PC).
• PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi.
• Instruksi-instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).
• Instruksi-instruksi ini dalam bentuk kode-kode biner yang dapat di interprestasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan.

Aksi CPU

• CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
• CPU – I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
• Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.
• Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi.

Siklus Eksekusi

• Instruction Address Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasikan atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
• Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau mengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
• Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
• Operator Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
• Operand Fetch (OF), mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
• Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
• Operand Store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.

Fungsi Interupsi

• Mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi.
• Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU.

Tujuan Interupsi

• Secara umum untuk manajemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul-modul I/O maupun memori.
• Setiap komponen computer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi masing-masing modul berbeda.
• Dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul

Kelas Sinyal Interupsi

• Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya : aritmatika overflow, pembagian nol, operasi ilegal.
• Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan perwaktuan dalam processor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler.
• I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi.
• Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori.

Proses Interupsi

• Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi instruksi-instruksi lain.
• Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya, maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor.
• Kemudian prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandle routine interupsi.
• Setelah program interupsi selesai, maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya.
• Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditolak dan interupsi ditolak.

Interupsi ditangguhkan
Apa yang dilakukan prosesor?

• Prosesor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan kalamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan
• Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler.

Sistem Operasi Kompleks

• Interupsi Ganda (multiple interrupt)

Misalnya suatu komputer akan menerima permintaan interupsi saat proses pencetakan dengan printer selesai, disamping itu dimungkinkan dari saluran komunikasi akan mengirimkan permintaan interupsi setiap kali data tiba.

• Dapat diambil dua buah pendekatan untuk menangani interupsi ganda ini.

Pendekatan Interupsi Ganda

Ada dua pendekatan :

• Pendekatan ini disebut pengolahan interupsi berurutan/sekuensial.
• Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor.
• Setelah prosesor selesai menangani suatu interupsi maka interupsi lain baru ditangani.
• Pengolahan interupsi bersarang yaitu mendefinisikan prioritas bagi interupsi.
• Interrupt handler mengizinkan interupsi berprioritas lebih tinggi ditangani terlebih dahulu.