ORGANISASI KOMPUTER

ORGANISASI & STRUKTUR KOMPUTER

  

A.    PENGERTIAN KOMPUTER

Komputer berasal dari bahasa Latin yaitu computare yang artinya menghitung. Dalam Basaha Inggris disebut“to compute”. Komputer  merupakan sebuah mesing hitung elektronik yang secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam komputer tersebut dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah.

Agar dapat digunakan untuk memproses data diperlukan dua perangkat yang saling berhubungan satu dengan yang lainnya, yaitu :

1. Perangkat keras komputer (hardware) contoh:sistem operasi, aplikasi, dll.

2. Perangkat lunak komputer (software) contoh:keyboard, mouse, monitor, dll.

B.     ORGANISASI KOMPUTER

Organisasi komputer merupakan bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh. Teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal-sinyal kontrol.

C.    ArsitekturKomputer

Asritektur komputer merupakan lebih cenderung pada kajian atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer.Contoh  set instruksi, aritmetikayang digunakan, teknikpengalamatan, mekanismeI/O.

D.    Fungsi &  Struktur

Fungsi adalah operasi darimasing-masing komponen yang merupakan bagian dari struktur.

Fungsi dari komputer adalah:

·         Fungsi Operasi Pengolahan Data

·         Fungsi Operasi Penyimpanan Data

·         Fungsi Operasi Pemindahan Data

·         Fungsi Operasi Kontrol

Struktur adalah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar.

1.   Struktur-Top Level

Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar.

Interaksi dengan dunia luar dilakukan melalui perangkat peripheral dan saluran komunikasi(Communication lines). 

Peripheral komputer adalah komponen tambahan yang berfungsi untuk mendukung kerja komputer sehingga fungsi kerja komputer menjadi maksimal. Peripheral terbagi menjadi 2 macam berdasarkan fungsi peripheral komputer tersebut, yaitu:

• Peripheral utama, yaitu perangkat keras atau hardware yang harus ada jika kita megoperasikan komputer sehingga peripheral ini tidak dapat dipisahkan dengan komputer utama, contohnya: mouse, keyboard dan monitor.
• Peripheral Pendukung, yaitu perangkat keras atau hardware yang tidak harus ada pada saat pengoperasian komputer, sehingga peripheral ini merupakan perangkat tambahan untuk memaksimalkan kerja komputer, contohnya: printer, scaner, modem, dan lain-lain.

Communication lines adalah Penghubung fisik antar terminal-terminal ke sebuah unit pengendali komunikasi dan menghubungkan satu unit pengendali komunikasi dengan yang lainnya. 

Komputer terdiri dari 4 struktur utama yaitu:

  a. 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.

 b. Input Device (Alat Masukan) berfungsi sebagai alat untuk: memasukan data atau perintah ke dalam komputer . Output Device (Alat Keluaran) berfungsi untuk: menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

c. System interconnection berfungsi untuk menghubungkan ke CPU, memori utama dan I/O.

d. Main memory adalah memori inti dalam suatu komputer dan merupakan media penyimpanan dalam bentuk array yang disusun word atau byte, kapasitas daya simpannya bisa jutaan susunan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Data yang disimpan pada memori utama ini bersifat volatile, artinya data yang disimpan bersifat sementara dan dipertahankan oleh sumber-sumber listrik, apabila sumber listrik dimatikan maka datanya akan hilang. Memori utama berfungsi sebagai media penyimpanan data yang berkaitan dengan CPU atau perangkat I/O.

2.   Struktur-CPU

Cpu terdiri dari 4 struktur utama, yaitu:

a.   Control Unit, adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut. Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor). Control Unit berfungsi untuk mengontrol operasi CPU dan mengontrol komputer secara keseluruhan.

b.   Arithmetic And Logic Unit (ALU), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR.
Arithmetic And Logic Unit berfungsi untuk membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer berupa angka biner.

c.   Register, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.

Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.

Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.Register  berfungsi sebagai penyimpan internal bagi CPU.

d. CPU Interconnection, adalah sistem Koneksi dan bus yang menhubungkan komponen internal CPU,yaitu ALU,unit kontrol dan register register dan juga dengan bus bus eksternal CPU yang menhubungkan dengan sistem lainnya,seperti memori utama , piranti masukan/keluaran.
terdapat 4 langkah dari sebuah sistem komputer ,yaitu:

1. Fetch,yaitu proses pengambilan data atau intruksi dari memori dengan menggunakan perangkat input.
2. Decode,yaitu proses pembacaan sandi/kode dan menerjemahkan intruksi melalui kontrol input.
3. Execute,yaitu proses eksekusi dengan menjalankag perintah
4. Store,yaitu proses penyimpanan data dan menampilkan hasilnya pada peralatan output seperti monitor.

CPU Interconnection  berfungsi menghubungkan seluruh bagian dari CPU.

  e.  Internal bus  dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.

Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat berjalan. Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur sistem komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah komputer PC dengan prosesor umumnya Intel Pentium 4 memiliki bus prosesor (Front-Side Bus), bus AGP, bus PCI, bus USB, bus ISA (yang digunakan oleh keyboard dan mouse), dan bus-bus lainnya.

Bus disusun secara hierarkis, karena setiap bus yang memiliki kecepatan rendah akan dihubungkan dengan bus yang memiliki kecepatan tinggi. Setiap perangkat di dalam sistem juga dihubungkan ke salah satu bus yang ada. Sebagai contoh, kartu grafis AGP akan dihubungkan ke bus AGP. Beberapa perangkat lainnya (utamanya chipset atau kontrolir) akan bertindak sebagai jembatan antara bus-bus yang berbeda. Sebagai contoh, sebuah kontrolir bus SCSI dapat mengubah sebuah bus menjadi bus SCSI, baik itu bus PCI atau bus PCI Express.

Berdasar jenis busnya, bus dapat dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, contohnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila bus yang dilalui informasi yang berbeda baik data, alamat, dan sinyal kontrol dengan metode multipleks data maka bus ini disebut multiplexed bus. Kekurangan multiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga menghemat tempat tapi kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimultipleks. Sedangkan untuk dedicated bus merupakan kebalikan dari multipexed bus.

Beberapa bus utama dalam sistem komputer modern adalah sebagai berikut:

• Bus prosesor. Bus ini merupakan bus tercepat dalam sistem dan menjadi bus inti dalam chipset dan motherboard. Bus ini utamanya digunakan oleh prosesor untuk meneruskan informasi dari prosesor ke cache atau memori utama ke chipset kontrolir memori (Northbridge, MCH, atau SPP). Bus ini juga terbagi atas beberapa macam, yakni Front-Side Bus, HyperTransport bus, dan beberapa bus lainnya. Sistem komputer selain Intel x86 mungkin memiliki bus-nya sendiri-sendiri. Bus ini berjalan pada kecepatan 100 MHz, 133 MHz, 200 MHz, 266 MHz, 400 MHz, 533 MHz, 800 MHz, 1000 MHz atau 1066 MHz. Umumnya, bus ini memiliki lebar lajur 64-bit, sehingga setiap detaknya ia mampu mentransfer 8 byte.
• Bus AGP (Accelerated Graphic Port). Bus ini merupakan bus yang didesain secara spesifik untuk kartu grafis. Bus ini berjalan pada kecepatan 66 MHz (mode AGP 1x), 133 MHz (mode AGP 2x), atau 533 MHz (mode AGP 8x) pada lebar jalur 32-bit, sehingga bandwidth maksimum yang dapat diraih adalah 2133 MByte/s. Umumnya, bus ini terkoneksi ke chipset pengatur memori (Northbridge, Intel Memory Controller Hub, atau NVIDIA nForce SPP). Sebuah sistem hanya dapat menampung satu buah bus AGP. Mulai tahun 2005, saat PCI Express mulai marak digunakan, bus AGP ditinggalkan.
• Bus PCI (Peripherals Component Interconnect). Bus PCI tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus peripheral. Bus ini memiliki kinerja tinggi untuk sistem I/O berkecepatan tinggi. Bus ini berjalan pada kecepatan 33 MHz dengan lebar lajur 32-bit. Bus ini ditemukan pada hampir semua komputer PC yang beredar, dari mulai prosesor Intel 486 karena memang banyak kartu yang menggunakan bus ini, bahkan hingga saat ini. Bus ini dikontrol oleh chipset pengatur memori (northbridge, Intel MCH) atau Southbridge (Intel ICH, atau NVIDIA nForce MCP).
• Bus PCI Express (Peripherals Component Interconnect Express)
• Bus PCI-X (Peripherals Component Interconnect Express)
• Bus ISA (Industry Standard Architecture)
• Bus EISA (Extended Industry Standard Architecute)
• Bus MCA (Micro Channel Architecture)
• Bus SCSI (Small Computer System Interface]]. Bus ini diperkenalkan oleh Macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan antarmuka standar untuk drive CD-ROM, peralatan audio, harddisk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuran besar
• Bus USB (Universal Serial Bus). Bus ini dikembangkan oleh tujuh vendor komputer, yaitu Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, dan Northern Telecom. Bus ini ditujukan bagi perangkat yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer karena tidak akan efisien jika perangkat yang berkecepatan rendah dipasang pada bus berkecepatan tinggi seperti PCI. Keuntungan yang didapat dari bus USB antara lain : tidak harus memasang jumper, tidak harus membuka casing untuk memasang peralatan I/O, hanya satu jenis kabel yang digunakan, dapat mensuplai daya pada peralatan I/O, tidak diperlukan reboot.
• Bus 1394. Bus yang mempunyai nama Fire Wire memiliki kecepatan tinggi diatas SCSI dan PCI. Bus 1394 sangat cepat, murah, dan mudah untuk diimplementasikan. Bus ini tidak hanya populer perangkat komputer tetapi juga perangkat elektronik seperti kamera digital, VCR, dan televisi.

 Internal bus  berfungsi untuk mengendalikan semua bagian dalam CPU.

3.   Struktur–Unit Kontrol

Control Unit terdiri dari 3 struktur utama, yaitu:

a.         Sequencing logic  merupakan rangkaian digital yang digerakkan untuk mengatur urutan operasi internal CPU, sedangkan penggeraknya adalah program atau mikro program yang ditanam pada Control Unit Memory. Control Unit Register dan Decoder berperan sebagai register tempat meletakkan dan menterjemahkan instruksi. Instruksi tersebut adalah salah satu instruksi yang dapat dipahami oleh prosesor atau CPU tersebut diatas. Ringkasnya, Control Unit merupakan skala mini dengan kecepatan tinggi yang diprogram untuk mengendalikan CPU. Sedangkan CPU merupakan prosesor yang diprogram untuk mengendalikan operasi sistem komputer Sequencing logic. berfungsi menentukan keluaran dari control unit

b.        Control unit Register and Decoders berfungsi dapat menuliskan kode atau pesan yang meng indikasikan hasil    operasi.Register adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu

Decoders adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk mengubah bentuk sinyal biner menjadi decimal.

ada beberapa macam rangkaian decoder yaitu:

-Decoder  3 x 8  (3 input dan 8 output line)

-Decoder  4 x 16

-Decoder  BCD  to Decimal (4 bit input dan 8 output line)

-Decoder  BCD  to 7 Segment (4 bit input dan 8 output line)

khusus untuk BCD to 7 segment mempunyai prinsip kerja yang berbeda dengan decoder yang lain, dimana kombinasi dari setiap inputnya dapat mengaktifkan beberapa output line-nya (bukan sala satu line).

c.           Control memori berfungsi untuk mengawasi penyimpanan data.

Fungsi-fungsi operasi  computer :

- Input Device (Alat Masukan) :Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer

- Output Device (Alat Keluaran) :Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

- I/O Ports Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun mengirim data ke luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini.

- Control Unit, berfungsi untuk mengontrol operasi CPU dan mengontrol komputer secara keseluruhan

- Arithmetic And Logic Unit (ALU), :berfungsi untuk membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer berupa angka biner.

- Control Bus  :Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data Bus dan   Address Bus. Terdiri atas 4 sampai 10 jalur paralel

- Main memory: berfungsi sebagai media penyimpanan data yang berkaitan dengan CPU atau perangkat I/O. Memori internal berupa RAM (Random Access Memory) yang berfungsi untuk menyimpan program yang kita olah untuk sementara waktu, dan ROM (Read Only Memory) yaitu memori yang haya bisa dibaca dan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kali dinyalakan.

- Data Bus adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, artinya CPU dapat membaca dan menirma data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.