KATA PENGANTAR
Puji syukur
penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat-Nya
makalah Teknologi Informasi dengan judul ”Struktur Komputer” dapat
selesai tepat pada waktu yang telah ditentukan.
Dalam kesempatan yang berbahagia
ini,penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang
telah membantu kelancaran penyusunan makalah ini, antara lain kepada dosen yang
telah memberikan bimbingan untuk membuat makalah ini.
Penulis menyadari bahwa makalah
ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu,kritik dan saran yang membangun
dari pembaca sangat penulis harapkan demi kemajuan penulis untuk kedepannya.
Karena seperti pepatah mengatakan ”Tiada gading yang tak retak”. Akhir
kata semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Kendari, 3 Maret 2012
Penulis.
DAFTAR ISI
Halaman Sampul............................................................................................
Kata
Pengantar ...............................................................................................
Daftar
Isi..........................................................................................................
BAB 1. PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang......................................................................................
B.
Permasalahan........................................................................................
C.
Tujuan...................................................................................................
BAB
II. PEMBAHASAN
A.
Sistem Operasi Komputer.....................................................................
B.
Struktur I/O..........................................................................................
C.
Struktur Penyimpanan..........................................................................
D.
Storage Hierarchy................................................................................
E.
Proteksi Perangkat Keras......................................................................
BAB
III. PENUTUP
A.
Kesimpulan...........................................................................................
B.
Saran ...................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
BAB 1
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Komputer adalah serangkaian peralatan elektronika yang
bergabung atau terpadu yang berguna untuk mengolah data yang menghasilkan
informasi. Dalam pengoperasian komputer banyak komponen – komponen yang bekerja. Pada awal diciptakan, komputer hanya
difungsikan
sebagai alat
hitung
saja. Namun seiring dengan perkembangan jaman, maka peran komputer semakin mendominasi kehidupan.
Lebih dari itu, komputer
diharapkan
dapat digunakan
untuk mengerjakan segala sesuatu yang bisa dikerjakan oleh manusia baik dalam bidang pendidikan, kesehatan, industri, dan kehidupan
sehari-hari sehingga peran komputer dan manusia akan saling melengkapi. Beberapa hal
yang menjadi kekurangan manusia diharapkan dapat digantikan
oleh komputer. Begitu juga dengan komputer yang tak akan berguna tanpa sentuhan manusia.
Dewasa ini sistem komputer multiguna terdiri
dari CPU (Central Processing Unit); serta sejumlah device controller
yang dihubungkan melalui bus yang menyediakan akses ke memori. Setiap device
controller bertugas mengatur perangkat yang tertentu . CPU dan device
controller dapat dijalankan secara bersamaan, namun demikian diperlukan
mekanisme sinkronisasi untuk mengatur akses ke memori.
Setiap
hal yang dikerjakan CPU dibagi-bagi menjadi beberapa langkah yang sederhana dan
berurutan. Osilator clock membangkitkan clock CPU yang digunakan dalam langkah
(step) kerja CPU dalam urutan perkerjaannya. Karena clock CPU ini sangat cepat
untuk ukuran manusia, sehingga yang terlihat bahwa CPU bekerja secara langsung dan cepat.
CPU
menganggap semua lokasi memori sebagai satu kesatuan walaupun di dalamnya
terdapat instruksi program, data variabel, maupun kontrol input-output (I/O).
Teknik semacam ini yang disebut dengan memory-mapped I/O. Artinya, semua
piranti input-output dari sistem mikrokontroler memiliki alamat tersendiri yang
ikut dipetakan dalam peta memori, sehingga dianggap sebagai bagian dari memori itu sendiri.
Di dalam
CPU juga terdapat komponen ALU atau Arithmatic Logic Unit yang digunakan untuk
melakukan kalkulasi aritmatika dan logika yang didefinisikan oleh instruksi.
Berbagai macam variasi operasi aritmatika biner dikerjakan dalam ALU ini.
Hampir semua operasi aritmatika biner didasarkan pada operasi tambah.
Pengurangan dikerjakan sebagai proses tambah dengan salah satu data
dikomplemenkan.
B.
Permasalahan
Beradasarkan latar
belakang di atas maka dapat ditarik beberapa permasalahan diantaranya :
1. Sebutkan
komponen – komponen yang bekerja pada
komputer ?
2. Bagaimana
cara kerja CPU ?
3. Sebutkan
komponen – komponen dari CPU ?
4. Bagaimana
fungsi komponen – komponen dalam CPU ?
C.
Tujuan
Berdasarkan dari
permasalahan di atas , maka tujuan dari
penyusunan makalah ini adalah :
1. Untuk
mengetahui komponen – komponen yang bekerja pada computer.
2. Untuk
mengetahui cara kerja CPU.
3. Untuk
mengetahui komponen – komponen dari CPU.
4. Untuk
mengetahui fungsi komponen – komponen dalam CPU.
BAB
II
PEMBAHASAN
Dewasa ini
sistem komputer multiguna terdiri dari CPU (Central Processing Unit);
serta sejumlah device controller yang dihubungkan melalui bus
yang menyediakan akses ke memori. Setiap device controller bertugas
mengatur perangkat yang tertentu (contohnya disk drive, audio device,
dan video display). CPU dan device controller dapat dijalankan
secara bersamaan, namun demikian diperlukan mekanisme sinkronisasi untuk
mengatur akses ke memori.
Pada saat pertama kali dijalankan
atau pada saat boot, terdapat sebuah program awal yang mesti dijalankan.
Program awal ini disebut program bootstrap. Program ini berisi semua
aspek dari sistem komputer, mulai dari register CPU, device controller,
sampai isi memori.
Interupsi merupakan bagian penting
dari sistem arsitektur komputer. Setiap sistem komputer memiliki mekanisme yang
berbeda. Interupsi bisa terjadi apabila perangkat keras (hardware) atau
perangkat lunak (software) minta "dilayani" oleh prosesor.
Apabila terjadi interupsi maka prosesor menghentikan proses yang sedang
dikerjakannya, kemudian beralih mengerjakan service routine untuk
melayani interupsi tersebut. Setelah selesai mengerjakan service routine
maka prosesor kembali melanjutkan proses yang tertunda.
Bagian ini akan membahas struktur I/O, interupsi I/O,
dan DMA, serta perbedaan dalam penanganan interupsi.
Untuk memulai operasi I/O, CPU me-load register
yang bersesuaian ke device controller. Sebaliknya device controller
memeriksa isi register untuk kemudian menentukan operasi apa yang harus
dilakukan. Pada saat operasi I/O dijalankan ada dua kemungkinan, yaitu synchronous
I/O dan asynchronous I/O. Pada synchronous I/O, kendali
dikembalikan ke proses pengguna setelah proses I/O selesai dikerjakan.
Sedangkan pada asynchronous I/O, kendali dikembalikan ke proses pengguna
tanpa menunggu proses I/O selesai. Sehingga proses I/O dan proses pengguna
dapat dijalankan secara bersamaan.
Direct Memory Access (DMA) suatu metoda penanganan I/O dimana device
controller langsung berhubungan dengan memori tanpa campur tangan CPU.
Setelah men-set buffers, pointers, dan counters untuk
perangkat I/O, device controller mentransfer blok data langsung ke
penyimpanan tanpa campur tangan CPU. DMA digunakan untuk perangkat I/O dengan
kecepatan tinggi. Hanya terdapat satu interupsi setiap blok, berbeda dengan
perangkat yang mempunyai kecepatan rendah dimana interupsi terjadi untuk setiap
byte (word).
Program komputer harus berada di memori utama
(biasanya RAM) untuk dapat dijalankan. Memori utama adalah satu-satunya tempat
penyimpanan yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Idealnya program
dan data secara keseluruhan dapat disimpan dalam memori utama secara permanen.
Namun demikian hal ini tidak mungkin karena:
- Ukuran memori utama relatif kecil untuk dapat menyimpan data dan program secara keseluruhan.
- Memori utama bersifat volatile, tidak bisa menyimpan secara permanen, apabila komputer dimatikan maka data yang tersimpan di memori utama akan hilang.
Hanya memori utama dan register merupakan tempat
penyimpanan yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Oleh karena itu
instruksi dan data yang akan dieksekusi harus disimpan di memori utama atau
register.
Untuk mempermudah akses perangkat I/O ke memori, pada
arsitektur komputer menyediakan fasilitas pemetaan memori ke I/O. Dalam hal ini
sejumlah alamat di memori dipetakan dengan device register. Membaca dan
menulis pada alamat memori ini menyebabkan data ditransfer dari dan ke device
register. Metode ini cocok untuk perangkat dengan waktu respon yang cepat
seperti video controller.
Register yang terdapat dalam prosesor dapat diakses
dalam waktu 1 clock cycle. Hal ini menyebabkan register merupakan media
penyimpanan dengan akses paling cepat bandingkan dengan memori utama yang
membutuhkan waktu relatif lama. Untuk mengatasi perbedaan kecepatan, dibuatlah
suatu penyangga (buffer) penyimpanan yang disebut cache.
Magnetic Disk berperan
sebagai secondary storage pada sistem komputer modern. Magnetic Disk
disusun dari piringan-piringan seperti CD. Kedua permukaan piringan diselimuti
oleh bahan-bahan magnetik. Permukaan dari piringan dibagi-bagi menjadi track
yang memutar, yang kemudian dibagi lagi menjadi beberapa sektor.
Dalam storage hierarchy structure, data yang
sama bisa tampil dalam level berbeda dari sistem penyimpanan. Sebagai contoh
integer A berlokasi pada bekas B yang ditambahkan 1, dengan asumsi bekas B
terletak pada magnetic disk. Operasi penambahan diproses dengan pertama
kali mengeluarkan operasi I/O untuk menduplikat disk block pada A yang terletak
pada memori utama Operasi ini diikuti dengan kemungkinan penduplikatan A ke
dalam cache dan penduplikatan A ke dalam internal register. Sehingga
penduplikatan A terjadi di beberapa tempat. Pertama terjadi di internal
register dimana nilai A berbeda dengan yang di sistem penyimpanan. Dan nilai di
A akan kembali sama ketika nilai baru ditulis ulang ke magnetic disk.
Pada kondisi multi prosesor, situasi akan menjadi
lebih rumit. Hal ini disebabkan masing-masing prosesor mempunyai local cache.
Dalam kondisi seperti ini hasil duplikat dari A mungkin hanya ada di beberapa cache.
Karena CPU (register-register) dapat dijalankan secara bersamaan maka kita
harus memastikan perubahan nilai A pada satu cache akan mengubah nilai A
pada semua cache yang ada. Hal ini disebut sebagai Cache Coherency.
Sistem komputer terdahulu berjenis programmer-operated
systems. Ketika komputer dioperasikan dalam konsul mereka (pengguna) harus
melengkapi sistem terlebih dahulu. Akan tetapi setelah sistem operasi lahir
maka hal tersebut diambil alih oleh sistem operasi. Sebagai contoh pada monitor
yang proses I/O sudah diambil alih oleh sistem operasi, padahal dahulu hal ini
dilakukan oleh pengguna.
Untuk meningkatkan utilisasi sistem, sistem operasi
akan membagi sistem sumber daya sepanjang program secara simultan. Pengertian spooling
adalah suatu program dapat dikerjakan walau pun I/O masih mengerjakan proses
lainnya dan disk secara bersamaan menggunakan data untuk banyak proses.
Pengertian multi programming adalah kegiatan menjalankan beberapa
program pada memori pada satu waktu.
Pembagian ini memang menguntungkan sebab banyak proses
dapat berjalan pada satu waktu akan tetapi mengakibatkan masalah-masalah baru.
Ketika tidak di sharing maka jika terjadi kesalahan hanyalah akan
membuat kesalahan program. Tapi jika di-sharing jika terjadi kesalahan
pada satu proses/ program akan berpengaruh pada proses lainnya.
Sehingga diperlukan pelindung (proteksi). Tanpa
proteksi jika terjadi kesalahan maka hanya satu saja program yang dapat
dijalankan atau seluruh output pasti diragukan.
Banyak kesalahan pemprograman dideteksi oleh perangkat
keras. Kesalahan ini biasanya ditangani oleh sistem operasi. Jika terjadi
kesalahan program, perangkat keras akan meneruskan kepada sistem operasi dan
sistem operasi akan menginterupsi dan mengakhirinya. Pesan kesalahan
disampaikan, dan memori dari program akan dibuang. Tapi memori yang terbuang
biasanya tersimpan pada disk agar programmer bisa membetulkan kesalahan
dan menjalankan program ulang.
Untuk memastikan operasi berjalan baik kita harus melindungi
sistem operasi, program, dan data dari program-program yang salah. Proteksi ini
memerlukan share resources. Hal ini bisa dilakukan sistem operasi dengan
cara menyediakan pendukung perangkat keras yang mengizinkan kita membedakan
mode pengeksekusian program.
Mode yang kita butuhkan ada dua mode operasi yaitu:
·
Mode Monitor.
·
Mode Pengguna.
·
Pada perangkat keras akan ada bit
atau Bit Mode yang berguna untuk membedakan mode apa yang sedang digunakan dan
apa yang sedang dikerjakan. Jika Mode Monitor maka akan benilai 0, dan jika
Mode Pengguna maka akan bernilai 1.
·
Pada saat boot time,
perangkat keras bekerja pada mode monitor dan setelah sistem operasi di-load
maka akan mulai masuk ke mode pengguna. Ketika terjadi trap atau
interupsi, perangkat keras akan men-switch lagi keadaan dari mode
pengguna menjadi mode monitor (terjadi perubahan state menjadi bit 0).
Dan akan kembali menjadi mode pengguna jikalau sistem operasi mengambil alih
proses dan kontrol komputer (state akan berubah menjadi bit 1).
Pengguna bisa mengacaukan sistem operasi dengan
melakukan instruksi I/O ilegal dengan mengakses lokasi memori untuk sistem
operasi atau dengan cara hendak melepaskan diri dari prosesor. Untuk
mencegahnya kita menganggap semua instruksi I/O sebagai privilidge instruction
sehingga mereka tidak bisa mengerjakan instruksi I/O secara langsung ke memori
tapi harus lewat sistem operasi terlebih dahulu. Proteksi I/O dikatakan selesai
jika pengguna nndapat dipastikan tidak akan menyentuh mode monitor. Jika hal
ini terjadi proteksi I/O
dapat dikompromikan.
Salah satu proteksi perangkat keras ialah dengan
proteksi memori yaitu dengan pembatasan penggunaan memori. Disini diperlukan
beberapa istilah yaitu:
·
Base Register yaitu alamat memori fisik
awal yang dialokasikan/ boleh digunakan oleh pengguna.
·
Limit Register yaitu nilai batas
dari alamat memori fisik awal yang dialokasikan/boleh digunakan oleh pengguna.
·
Proteksi Perangkat Keras.
Sebagai
contoh sebuah pengguna dibatasi mempunyai base register 300040 dan mempunyai
limit register 120900 maka pengguna hanya diperbolehkan menggunakan alamat
memori fisik antara 300040 hingga 420940 saja.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Berdasarkan
pembahasan di atas maka dapat ditarik beberapa
kesimpulan yaitu :
1. Struktur sebuah komput komputer
dapat dibagi menjadi:
·
Sistem
Operasi Komputer.
·
Struktur
I/O.
·
Struktur
Penyimpanan.
·
Storage Hierarchy.
·
Proteksi
Perangkat Keras.
2. Magnetic
Disk berperan
sebagai secondary storage pada komputer-komputer modern.
3. spooling adalah
suatu program dapat dikerjakan walau pun I/O masih mengerjakan proses lainnya
dan disk secara bersamaan menggunakan data untuk banyak proses.
4.
multi programming adalah kegiatan menjalankan
beberapa program pada memori pada satu waktu.
5. Salah satu
proteksi perangkat keras ialah dengan proteksi memori yaitu dengan pembatasan
penggunaan memori
B.
Saran
Adapun saran dari saya adalah dosen mata kuliah
memberikan kriktik terhadap makalah ini agar saya bisa mengetahui letak
kesalahan saya dalam penyusunan makalah struktur komputer.
DAFTAR PUSTAKA
