ORGANISASI KOMPUTER DASAR

Organisasi komputer berkaitan dengan unit-unit operasional dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural. Organisasi komputer memberikan gambaran yang lebih dalam mengenai struktur fungsional dan interkoneksi logika-logika antar unit-unit. Organisasi komputer meliputi rincian hardware yang dapat diketahui pemrogram, seperti sinyal-sinyal kontrol, interface komputer dan peripheral, dan teknologi memori yang digunakan.

Penjelasan Gambar :

Central Processing Unit ( CPU ) merupakan komponen penting dalam komputer dasar karena CPU merupakan perangkat pengendali urutan dari semua informasi dalam komputer dengan dunia luar melalui unit I/O. Sedangkan untuk unit memori terdiri dari sejumlah besar lokasi yang menyimpan program ataupun data yang sedang aktif digunakan dalam CPU. Ketiga unit diatas dihubungkan melalui berbagai macam BUS.

ARSITEKTUR KOMPUTER

Arsitektur komputer adalah gaya konstruksi dan organisasi antara komponen-komponen yang terkait dalam suatu perangkat sistem komputer. Walaupun setiap komputer pada dasarnya sama yaitu bekerja pada sebuah sistem digital, namun terdapat berbagai variasi dalam konstruksinya yang dapat membedakan cara penggunaan komputer. Ada beberapa tingkatan dalam arsitektur komputer, pada konstruksi dan organisasi sistem komputer memiliki perbedaan sederhana diantara tingkatan tersebut yaitu perbedaan antara hardware dan software.

STRUKTUR KOMPUTER

Struktur komputer dalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar. Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran komunikasi.

Terdapat 4 struktur utama : 
 1. Central Processing Unit ( CPU ) berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi–fungsi komputer. 
  2.Memori Utama berfungsi sebagai penyimpan data.
 3. I/O berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat lainnya 

            4. System Interconnection merupakan sistem yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O.

1. CPU ( Central Processing Unit )

     CPU merupakan otak sistem komputer, dan memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu: ALU (Arithmetical Logical Unit) sebagai pusat pengolah data, dan CU (Control Unit) sebagai pengontrol kerja komputer.
Hal-hal yang perlu dilakukan CPU adalah :
1. Membaca, mengkodekan, dan mengeksekusi instruksi program

      2. Mengirim data dari dan ke memori, serta dari dan ke bagian input/output.

       3.Merespon interupsi dari luar.

2. Memori

Memori adalah bagian fungsional komputer yang berfungsi untuk menyimpan program dan data.

2.1. RAM ( Random Access Memory )

RAM ( Random Access Memory ) adalah memori yang dapat dibaca atau ditulis. Data dalam sebuah RAM bersifat volatile, artinya data akan terhapus bila tidak ada aliran listrik. Karena sifat RAM yang volatile, maka program komputer tidak tersimpan di dalam RAM. RAM hanya digunakan untuk menyimpan data sementara.

2.2. ROM ( Read Only Memory )

ROM ( Read Only Memory ) adalah memori yang hanya dapat dibaca. Data yang tersimpan dalam ROM bersifat non-volatile, artinya data tidak akan terhapus meskipun tidak ada aliran listrik. Maka ROM dipergunakan untuk menyimpan program. Ada beberapa tipe ROM, diantaranya ROM murni, PROM, dan EPROM.

3. Unit Masukan ( I/O )

     Unit Masukan ( I/O ) berfungsi untuk menerima masukan kemudian membacanya dan diteruskan ke Memory / penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal istilah peralatan masukan yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta media masukan yaitu perantaranya. Berikut beberapa alat contoh unit masukan 

•  Keyboard, merupakan piranti masukan yang terdiri dari kumpulan huruf, angka dan karakter khusus. Keyboard juga memberikan kemudahan bagi user untuk memberikan perintah yang diperlukan apabila menekan kombinasi antara karakter yang ada pada keyboard dengan tombol-tombol tertentu 
•  Mouse, berfungsi untuk memindahkan pointer atau kursor secara cepat
• Scanner, berfungsi untuk menyalin file atau dokumen baik berupa teks atau gambar menjadi teks atau gambar digital 
• Floppy Disk Drive, berfungsi untuk menulis, membaca data, dan merekam data
• CD-ROM ( Compact Disc-Read Only Memory ), berfungsi untuk membaca CD ( Compact Disc ) atau VCD ( Video Compact Disk ) pada komputer
•  CD-RW  ( Compact Disk-Read and Write ), yaitu alat serupa CD-ROM. Namun selain  dapat membaca CD, dapat juga merekam data ke CD
• DVD-ROM ( Digital Video Disc-Read Only Memory ), adalah alat untuk membaca CD, VCD, atau DVD pada komputer 
•  DVD RW ( Digital Video Disc-Read and Write ), yaitu alat seperti DVD-ROM namun selain dapat membaca CD, VCD dan DVD, dapat juga merekam data pada keping DVD 
• Touchpad, biasanya terdapat pada notebook. Memiliki fungsi yang sama dengan mouse namun dalam penggunaannya hanya cukup dengan memberikan sentuhan jari
• Joystick, merupakan alat yang biasa digunakan pada permainan komputer
• Light pen, yaitu pointer elektronik untuk memodifikasi dan mendesain gambar dengan screen ( monitor ) 
• Barcode, berfungsi untuk membaca suatu kode yang berbentuk kotak atau garis-garis vertikal tipis dan tebal yang selanjutnya diterjemahkan dalam bentuk angka-angka. Biasanya kode barcode ini ditemukan pada kemasan makanan, minuman, buku, alat elektronik, serta produk-produk. Biasanya barcode ini memudahkan kasir yang ada di toko swalayan atau departemen store untuk mengidentifikasi suatu barang yang dibeli
•  Kamera digital, merupakan kamera modern yang telah dimodifikasi sehingga tidak memerlukan roll film. Kamera ini dapat langsung dihubungkan dengan komputer melalui kabel data, sehingga memudahkan user untuk mentransfer data baik berupa gambar digital maupun video
• Voice input, adalah alat yang berfungsi untuk merubah suara sehingga terekam ke dalam komputer menjadi suara digital
•  Graphics pads, Merupakan suatu piranti yang dapat digunakan untuk menggambar suatu  objek pada monitor

4.     System Interconnection

System Interconnection merupakan sistem yang menghubungkan CPU, memori utama, dan I/O.

Sumber: 

https://fajarhidayat513.wordpress.com/2016/10/08/organisasi-komputer-dasar/

https://mfahrulrozi14.wordpress.com/2017/09/28/organisasi-komputer-dasar/

http://dimaswibisono23.blogspot.com/2016/10/organisasi-komputer-dasar.html

ARSITEKTUR SET INSTRUKSI

Set instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram.

Set instruksi (instruction set) biasa disebut juga sebagai sekumpulan lengkap instruksi yang dapat dimengerti oleh sebuah CPU dengan sebuah kamus berisi daftar perintah apa saja yang dapat dilakukan (didukung) oleh sebuah prosesor, dan biasanya terikat dengan sebuah keluarga arsitektur prosesor tertentu.

Dua bagian utama arsitektur komputer:

1.Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi

ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh computer. ISA menentukan sifat komputasional komputer.

2. Hardware system architecture (HSA) / arsitektur sistem hardware

HAS berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.

1. Jenis-jenis Instruksi

• Data processing/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.
• Data storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.
• Data movement/perpindahan data : instruksi I/O.
• Control/kontrol : instruksi pemeriksaan dan percabangan.

Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan teutama untuk data di register CPU.
Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.
Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna.

2. Desain set Instruksi

      Desain set instruksi merupakan masalah yang sangatkomplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:

1. Kelengkapan set instruksi
2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
3. Kompatibilitas :

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut :

• Operation Repertoire: Berapa banyak dan opera siapa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

• Data Types: Tipe/jenis data yang dapat olah

• Instruction Format: Panjangnya, banyaknya alamat,dsb.

• Register: Banyaknya register yang dapat digunakan

• Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

3. Teknik Pengalamatan

1. Immediate Addressing
2. Direct Addressing
3. Indirect Addressing
4. Register addressing
5. Register indirect addressing
6. Displacement addressing
7. Stack addressing

1. Immediate Addressing (Pengalamatan Segera)

Adalah bentuk pengalamatan yang paling sederhana.

Penjelasan :

• Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari intsruksi
• Operand sama dengan field alamat
• Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk complement dua
• Bit paling kiri sebagai bit tanda
• Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data

Keuntungan :

• Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand
• Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat

Kekurangan :

• Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field

Contoh :

ADD 7 ; tambahkan 7 pada akumulator

2. Direct Addressing (Pengalamatan Langsung)

Penjelasan :

1. Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer kecil
2. Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus

Kelebihan :

• Field alamat berisi efektif address sebuah operand

Kekurangan :

• Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word

Contoh :

ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator

3. Indirect Addressing (Pengalamatan tak langsung)

Penjelasan :

1. Merupakan mode pengalamatan tak langsung
2. Field alamat mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang

Kelebihan :

• Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi

Kekurangan :

• Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi

Contoh :

ADD (A) ; tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator

4. Register addressing (Pengalamatan Register)

Penjelasan :

1. Metode pengalamatan register mirip dengan mode pengalamatan langsung
2. Perbedaanya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama
3. Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose

Keuntungan :

1. Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori
2. Akses ke register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat

Kerugian :

• Ruang alamat menjadi terbatas

 

5. Register indirect addressing (Pengalamatan tak-langsung register)

Penjelasan :

1. Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung
2. Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register
3. Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register
4. Keuntungan dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung
5. Keterbatasan field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak
6. Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung

6. Displacement addressing

Penjelasan :

1. Menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung
2. Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit
3. Operand berada pada alamat A ditambahkan isi register
4. Tiga model displacement :-Relative addressing : register yang direferensi secara implisit adalah Program Counter (PC)-Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat-Memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya.
5. Base register addressing : register yang direferensi berisi sebuah alamat memori dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu :-Referensi register dapat eksplisit maupun implisit-Memanfaatkan konsep lokalitas memori
6. Indexing  : field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut
• Merupakan kebalikan dari mode base register
• Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing
• Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-pprogram iteratif

Contoh :

Field eksplisit bernilai A dan field imlisit mengarah pada register

7. Stack addressing

Penjelasan :

1. Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-firs-out
2. Stack merupakan blok lokasi yang terbaik
3. Btir ditambahkan ke puncak stack sehingga setiap blok akan terisi secara parsial
4. Yang berkaitan dengan stack adalah pointer yang nilainya merupakan alamat bagian paling atas stack
5. Dua elemen teratas stack dapat berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack pointer mereferensi ke elemen ketiga stack
6. Stack pointer tetap berada dalam register
7. Dengan demikian, referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung

Sumber: 

https://fajarhidayat513.wordpress.com/2016/11/06/arsitektur-set-instruksi/

http://dimaswibisono23.blogspot.com/2016/10/arsitektur-set-instruksi.html

dinus.ac.id › docs › ajar › 08-PengalamatanMemori-1