SISTEM KOMPUTER

1. Komputer

Komputer merupakan sebuah mesin 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.  Perintah dan pemrograman tersebut dinamakan program komputer dan unit penyimpanannya adalah memori komputer.

Dalam bentuk sederhana, computer dibagi menjadi 5 bagian yang memiliki fungsi masing-masing.. yaitu :

1. Input
2. Output
3. Logika dan Aritmetika
4. Kontrol
5. Memori

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Organisasi Komputer

Bagian yang terkait erat dengan unit – unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal – sinyal control.

.

3 Arsitektur Komputer

Atribut–atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

 

 

 

4. Struktur dan Fungsi Utama Komputer

Komputer melakukan interaksi dengan dunia luar melalui perangkat Peripheral dan saluran komunikasi. Terdapat 4 Struktur utama computer :

• CPU = Sebagai pusat pengontrol operasi computer dan pengolah fungsi Sesuai kesepakatan yang telah dibuat,  CPU disebut sebagai Processor.
• Memory Utama = Sebagai penyimpanan data.
• I/O = Untuk memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat
• System interkoneksi = Suatu system yang menghubungkan CPU, Memory dan I/O.

 

 

CPU merupakan komponen yang paling kompleks namun menarik. Struktur CPU terlihat  pada gambar diatas, dengan struktur utamanya adalah :

• 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.
• Register, berfungsi sebagai penyimpan internal bagi CPU.
• CPU Interconnection, berfungsi menghubungkan seluruh bagian dari CPU.

 

 

 

5. Fungsi Komputer

Pada prinsipnya terdapat empat buah fungsi utama :

• Penyimpanan data
• Pengolahan data
• Operasi control
• Pemindahan data

 

 

 

• Fungsi Pemindahan data –     Fungsi Penyimpanan data

 

 

• Fungsi Pengolahan data –   Fungsi Operasi Kontrol

 

 

 

 

MEMORI SEKUNDER

Fungsi memori sekunder :

• Penyimpanan data permanen untuk membantu fungsi RAM
• Menyediakan memori murah berkapasitas tinggi

RAID (0 – 6)

1. RAID 0 (Stripping)

RAID 0 merupakan salah satu jenis RAID yang tidak menerapkan redudansi data pada saat optimasi media penyimpanan. Dalam RAID 0 tidak memberikan toleransi kesalahan sedikitpun karena semua data ditulis langsung kedalam harddisk, jadi ketika suatu drive mengalami error maka seluruh data kemungkinan besar mengalami kerusakan.

Konfigurasi RAID 0 dapat dibuat dari disk yang dengan ukuran yg sama maupun dengan ukuran yang berbeda. Pada penggabungan 2 buah disk dengan ukuran berbeda, RAID 0 akan memilih harddisk yang berkecepatan dan berukuran paling rendah.

Fungsi dari RAID 0 adalah untuk mempercepat proses Read and Write pada HDD dengan menggunakan metode disk stripping yaitu menggabungkan 2 harddisk atau lebih menjadi 1 harddisk dengan kapasitas yang lebih besar.

 

2. RAID 1 (Mirroring)

RAID 1 menerapkan redudansi data pada optimasi media penyimpanan. RAID 1 membutuhkan 2 drive dengan kapasitas yang sama. Pada RAID 1 kapasitas dari HDD tidak bertambah namun masing-masing harddisk memiliki 1 backup sehingga jika terjadi error, disk yang menjadi mirror akan menggantikan.

RAID 0 dapat dikonfigurasikan dengan 2 HDD yang berukuran sama. Salah satu disk dijadikan sebagai penyimpanan data dan disk yang lain dijadikan mirror atau backup. Sehingga keamanan data sangat terjaga dengan baik.

Fungsi dari RAID 1 adalah untuk mengoptimasi suatu HDD dengan cara menjadikan satu atau lebih HDD sebagai backup dari HDD lain sehingga keamanan data pada RAID 1 lebih terjaga.

 

3. RAID 2

RAID 2 membutuhkan HDD minimal 5 buah dengan prinsip yang sama seperti stripping namun ditambahkan 3 HDD yang berfungsi untuk menyimpan hamming code dari hasil perhitungan tiap bit pada HDD untuk mengevaluasi error yg terjadi.

Dengan adanya error correction pada RAID 2, disk yang mengalami error dapat dibentuk kembali dengan membaca error bit bit nya. Cara kerjanya jika ada 5 disk yang berukuran sama maka 2 disk pertama akan dijadikan penyipanan data dan disk yg lain akan digunakan untuk parity code hamming.

Fungsi dari RAID 2 adalah untuk mengoptimasi kapasitas HDD dengan melibatkan Error checking sehingga data lebih terpercaya. Karena adanya koreksi error pada RAID 2 menyebabkan access time nya menjadi lebih lama.

 

4. RAID 3

RAID level 3 merupakan pengorganisasian dengan paritas bit interleaved. Pengorganisasian ini hampir sama dengan RAID level 2, perbedaannya adalah RAID level 3 ini hanya memerlukan sebuah disk redundan, berapapun jumlah kumpulan disk-nya. Jadi tidak menggunakan ECC, melainkan hanya menggunakan sebuah bit paritas untuk sekumpulan bit yang mempunyai posisi yang sama pada setiap disk yang berisi data. Selain itu juga menggunakan data striping dan mengakses disk-disk secara paralel.

5. RAID 4

RAID level 4 merupakan pengorganisasian dengan paritas blokinterleaved, yaitu menggunakan striping data pada level blok, menyimpan sebuah paritas blok pada sebuah disk yang terpisah untuk setiap blok data pada disk-disk lain yang bersesuaian. Jika sebuah disk gagal, blok paritas tersebut dapat digunakan untuk membentuk kembali blok-blok data pada disk yang gagal tadi. Kecepatan transfer untuk membaca data tinggi, karena setiap disk-disk data dapat diakses secara paralel. Demikian juga dengan penulisan, karena disk data dan paritas dapat ditulis secara paralel.

 

6. RAID 5

RAID level 5 merupakan pengorganisasian dengan paritas blok interleavedtersebar. Data dan paritas disebar pada semua disk termasuk sebuah disk tambahan. Pada setiap blok, salah satu dari disk menyimpan paritas dan disk yang lainnya menyimpan data. Sebagai contoh, jika terdapat kumpulan dari 5 disk, paritas blok ke n akan disimpan pada disk (n mod 5) + 1; blok ke n dari empat disk yang lain menyimpan data yang sebenarnya dari blok tersebut. Sebuah paritas blok tidak menyimpan paritas untuk blok data pada disk yang sama, karena kegagalan sebuah disk akan menyebabkan data hilang bersama dengan paritasnya dan data tersebut tidak dapat diperbaiki. Penyebaran paritas pada setiap disk ini menghindari penggunaan berlebihan dari sebuah paritas disk seperti pada RAID level 4.

 

7. RAID 6

RAID level 6 disebut juga redundansi P+Q, seperti RAID level 5, tetapi menyimpan informasi redundan tambahan untuk mengantisipasi kegagalan dari beberapa disk sekaligus. RAID level 6 melakukan dua perhitungan paritas yang berbeda, kemudian disimpan di dalam blok-blok yang terpisah pada disk-disk yang berbeda. Jadi, jika disk data yang digunakan sebanyak n buah disk, maka jumlah disk yang dibutuhkan untuk RAID level 6 ini adalah n+2 disk. Keuntungan dari RAID level 6 ini adalah kehandalan data yang sangat tinggi, karena untuk menyebabkan data hilang, kegagalan harus terjadi pada tiga buah disk dalam interval rata-rata untuk perbaikan data( Mean Time To Repair atau MTTR). Kerugiannya yaitu penalti waktu pada saat penulisan data, karena setiap penulisan yang dilakukan akan mempengaruhi dua buah paritas blok.

 

 

 

Memory Optik

CD-RW

• Dapat ditulisi berkali-kali
• Kebanyakan kompatibel dengan drive CD ROM
• Sebagai penyimpanan data sekunder
• Mempunyai kehandalan tinggi
• Tahan lama
• Mempunyai 3 fungsi utama :

-Merekam CD audio track atau data komputer ke dalam media CD-R atau CD-RW atau rewrite data ke dalam media CD – RW

-Membaca data dari CD ke PC atau melakukan pembacaan audio CD seperti CD-ROM atau DVD drive

-Ripping atau mengconveter data yang berupa CD music ke dalam format WAVE audio files.

• Sistem kerja :

-CD-RW drive menulis data dengan merubah susunan kristal yang ada pada media disk.

-Perubahan dalam struktur kristal yang ada pada media merubah juga effect sinar laser pada head yang ada dalam CD ROM.

-Pada disk yang bertipe CD-RW, disk dapat di wiped clean atau dikembalikan lagi struktur material kristal yang ada pada disk tersebut sehingga struktur kristal kembali seperti semula seperti sebelum ditulis file.

 

DVD

• DVD = Digital Video Disk
  • Hanya menyimpan data video saja
• DVD = Digital Versatile Disk
  • Dapat menyimpan data komputer dan data video
• Macam-macam DVD:
  • DVD-ROM
    • DVD-5: satu sisi dan satu lapis, kapasitas total = 4,37 GB
    • DVD-9: satu sisi dan dua lapis dimana kapasitas setiap lapisan adalah 4,37 GB dan 7,95 GB, sehingga kapasitas total menjadi 12,32 GB
    • DVD-10: dua sisi masing-masing satu lapis, kapasitas total sebesar 8,74 GB
    • DVD-18: dua sisi masing-masing dua lapis, kapasitas totalnya sebesar 15,9 GB
  • DVD-R (Readable)
    • DVD-R Authority (A): untuk membuat master DVD pada proses penduplikasian DVD pada mesin khususdan menggunakan region code (kode wilayah)
      • Satu sisi = 4,7 GB
      • Dua sisi = 9,4 GB
    • DVD-R General (G): untuk membuat master pada proses duplikasi yang lebih sederhana dan tidak menggunakan region code
    • Dapat ditulisi satu kali saja
  • DVD-RW (Readable-Writeable)
    • Dapat ditulisi sampai 1000 kali
    • Kapasitas sama dengan DVD-R
  • Prinsip kerja DVD :
    • Relatif hampir sama dengan CD.
    • Data diukir pada permukaan kepingan yang membentuk pit (alur) tertentu dan dapat dibaca dengan menggunakan tembakan sinar laser.
    • Ukuran pit pada DVD lebih sempit daripada pit pada CD sehingga DVD mampu menyimpan data lebih banyak dibandingkan CD.
    • Panjang minimum pit pada CD ialah 0,834 – 0,97 mikrometer, sedangkan pada DVD 0,4 mikrometer.
    • Sementara, jarak antar pit pada CD 1,6 mikrometer, sedangkan pada DVD 0,74 mikrometer.

 

Micro SD Card

• SD Card merupakan storage yg dulu biasa digunakan pada HP, kamera digital, namun sekarang mulai digunakan untuk menyimpan data pada komputer, beriringan dengan flashdisk.
• Pada tahun 2001 SanDisk Corporation, Matsushita (Panasonic) dan Toshiba memperkenalkan SD Memory Card atau Secure Digital.
• Satu-satunya perbedaan adalah bahwa memory Card SD sedikit lebih tebal dan memiliki write protection switch.
• Multi Media Card, MMC, memory Card, kartu standar sd dan memiliki faktor bentuk hampir sama seukuran perangko.
• Karena kartu MMC yang lebih tipis dari SD Memory Card dapat digunakan di semua slot SD Memory Card namun tidak sebaliknya.
• Kartu Secure Digital SD adalah memory Card flash ultra kecil yang dirancang untuk menyediakan memori berkapasitas tinggi dalam ukuran yang kecil.
• Umumnya ukuran SD Card ukuran 32 x 24 x 2,1 mm dan berat sekitar 2gram. Tersedia dalam beragam kapasitas mulai dari 16 Megabyte sampai 1 Gigabyte.

 

Tape Disk

• Magnetic tape adalah model pertama dari pada secondary memory.
• Tape ini juga dipakai untuk alat input/output dimana informasi dimasukkan ke cpu dari tape dan informasi diambil dari cpu lalu disimpan pada tape lainnya.
• FUNGSI MAGNETIC TAPE:
  • Untuk media penyimpanan
  • Untuk alat input/output
  • Untuk merekam audio, video atau sinyal
• CARA KERJA MAGNETIC TAPE:
  • Data direkam secara digit pada media tape sebagai titik-titik magnetisasi pada lapisan ferroksida. Magnetisasi positif menyatakan 1 bit, sedangkan magnetisasi negatif menyatakan 0 bit atau sebaliknya.
• SISTEM BLOCK PADA MAGNETIC TAPE:
  • Data yang dibaca dari atau ditulis ke tape dalam suatu grup karakter disebut block. Suatu block adalah jumlah terkecil dari data yang dapat ditransfer antara secondary memory dan primary memory pada saat akses. Sebuah block dapat terdiri dari satu atau lebih record. Sebuah block dapat merupakan physical record.
  • Diantara 2 block terdapat ruang yang kita sebut sebagai gap (inter block gap).
• KEUNTUNGAN PENGGUNAAN MAGNETIC TAPE:
  • Panjang record tidak terbatas.
  • Density data tinggi.
  • Volume penyimpanan datanya besar dan harganya murah.
  • Kecepatan transfer data tinggi.
  • Sangat efisiensi bila semua atau kebanyakan record dari sebuah tape file memerlukan pemrosesan seluruhnya
• KETERBATASAN MAGNETIC TAPE:
  • Akses langsung terhadap record lambat
  • Masalah lingkungan
  • Memerlukan penafsiran terhadap mesin
  • Proses harus sequential

 

Flash Disk

• Flash Disk adalah alat penyimpan data/file yang berupa NAND.
• Di dalam perangkat ini, tertanam controller dan memori penyimpan data yang bersifat non–volatile alias tidak akan hilang meskipun tidak terdapat daya listrik.
• Komponen flashdisk lebih sederhana dan relative lebih sedikit dibandingkan dengan hardisk. Hal ini disebabkan karena flashdisk tidak memerlukan piringan, motor, atau part lain yang berkerja secara mekanik.
• Fungsi Flash Disk :
  • Untuk menyimpan dan memindahkan data Anda mungkin yang paling umum digunakan untuk USB flash drive.
  • Selain menyimpan data, Anda dapat menjalankan aplikasi portable dari flash drive USB. Misalnya, OpenOffice, yang merupakan office suite lengkap yang mencakup pengolah kata, spreadsheet, presentasi, paket menggambar, dan database yang tersedia sebagai aplikasi portabel. Anda dapat mengunjungi alamat ini; PortableApps.com untuk melihat program apa saja yang bisa dijalankan lewat flash disk drive. Anda bahkan bisa menginstal seluruh aplikasi yang mencakup hal-hal seperti pemutar audio, permainan, utilitas antivirus, dan sistem menu praktis dari flash disk ini.
• Cara Kerja Flash Disk :
  • Konektor berfungsi untuk menghubungkan peripheral yang terdapat dalam flash disk ke port USB untuk kemudian di akses oleh SO.
  • Pengontrol penyimpanan memory berfungsi mengontrol dan menyediakan penghubung ke alat Flash disk yang bertugas menjaga kesetabilan perangkat. Pengontrol berisi suatu RISC mikro prosesor berukuran kecil dan hampir sama pada RAM.
  • Lalu Point test ini berkerja selama perangkat mengecek dan mengirimkan kode ke microprocessor
  • Setelah kita membuat suatu file dan menyimpannya di flash disk maka bagian ini adalah tempat menyimpan datanya, biasanya juga digunakan di dalam kamera digital.
  • Perangkat ini menghasilkan 12 MHZ sinyal dari perangkat utama dan mengendalikan keluaran data perangkat sampai sebuah tahap penguncian.
  • Lampu indikator berfungsi untuk menandai adanya transfer data atau adanya data yang dibaca dan data yang ditulis.
  • Menandai apakah perangkat ada di dalam mode “write protection” atau tidak.
  • Ruang kosong disediakan untuk tambahan satu flash memory, dan dapat digunakan untuk menyimpan data lebih banyak lagi sesuai dengan kebutuhan.

 

 

 

Blue-Ray

• Sebuah format cakram optik untuk penyimpanan media digital termasuk video definisi tinggi.
• Nama Blu-ray diambil dari laser biru-ungu yang digunakan untuk membaca dan menulis cakram jenis ini.
• Cakram Blu-ray dapat menyimpan data yang lebih banyak dari format DVD yang lebih umum karena panjang gelombang laser biru-ungu yang dipakai hanya 405 nm dimana lebih pendek dibandingkan laser merah, 650 nm yang dipakai DVD dan CD.
• Format saingan Blu-ray yaitu HD DVD juga menggunakan laser jenis yang sama.
• Cakram Blu-ray dapat menyimpan 25 GB pada setiap lapisannya dibandingkan dengan 4,7 GB pada DVD.
• Beberapa pabrik bahkan telah membuat cakram Blu-ray satu lapis dan dua lapis (50 GB) yang dapat ditulis ulang.
• Beberapa studio film yang mendukung format Blu-ray bahkan telah merilis atau mengumumkan akan merilis film pada cakram berkapasitas 50 GB.
• blue ray lebih pendek dari panjang gelombang laser memungkinkan untuk menyimpan lebih banyak informasi pada 12 cm CD / DVD ukuran disk.
• Minimum “spot size” di mana sebuah laser dapat terfokus dibatasi oleh difraksi, dan bergantung pada panjang gelombang dari cahaya dan kecepatan rana numerik dari lensa yang digunakan untuk fokus itu.
• Dengan penurunan panjang gelombang, meningkatkan kecepatan rana numerik 0,60-0,85 dan membuat penutup lapisan tipis agar terhindar dari efek optik yang tidak diinginkan, laser dapat difokuskan ke tempat yang lebih kecil. Hal ini memungkinkan lebih banyak informasi yang akan disimpan di daerah yang sama.
• Cara kerja Blu Ray :
  • Ketika disk Blu-ray dimasukkan ke Blu-ray player, laser akan memindai paket data di dekat pusat disk untuk mendapatkan semua informasi dasar yang diperlukan untuk memutar disk.
  • Data ini juga berisi informasi tentang bagaimana disk dienkripsi (diberi sandi), kemudian membuka sandi untuk selanjutnya membaca data yang terdapat di dalamnya.
  • Data yang dienkripsi umum dilakukan oleh studio film dam musik untuk mencegah pembajakan.
  • Setelah player memiliki data yang diperlukan dan rincian enkripsi, disk kemudian dapat dimainkan (dibaca). Paket-paket data kemudian dikonversi menjadi video digital atau informasi audio.
  • Informasi ini kemudian dikirim ke perangkat televisi atau monitor yang terhubung ke Blu-ray player menggunakan koneksi kabel HD.

 

 

 

MEMORI UTAMA

Organisasi Memori

• Komponen memori sistem komputer dapat dibagi menjadi tiga kelompok:utama:
  Memori Prosesor Internal
  2. Memori Utama (Main Memory)
  3. Memori Sekunder
• Tipe memori yang lain adalah cache memory yang bertugas sebagai memori perantara secara lojik antara register prosesor dan memori utama

 

Virtual Memori

Virtual memori (VM) mendeskripsikan suatu hirarki memori minimal dan tingkat, yang dikelola oleh operating system (OS) sehingga pemrograman memandang seperti memori utama tunggal yang besar dan dapat dialamati secara langsung.
1. Menggunakan hirarki dua tingkat terdiri dari memori utama M1 dengan kapasitas S1 dan memori sekunder M2 dengan kapasitas S2.
2. Ditunjuk oleh seperangkat alamat lojik L yang berasal dari pengenal

(identifier) ekslisit atau implisit ditentukan di dalam program objek pemakai.
Implementasi Paging
1. Virtual address dibagi menjadi sejumlah page dengan ukuran sama.
2. Ukuran page berkisar antara 512 sampai 4096
3. Ukuran page selalu kelipatan dua.
4. Ruang alamat fisik dibagi menjadi potongan-potongan page yang disebut page frame, ukurannya sama dengan page
5. Acuan virtual page diaumsikan pada main memory
6. Namun tidak selalu, karena ruang main memory tidak dapat memuat virtual page seluruhnya.

 

Demand Paging

1. Ruang main memory tidak sepenuhnya memuat virtual page.
2. Page fault terjadi jika alamat yang dituju pada page tidak terdapat di main memory.
3. Kemudian operating system perlu membaca page yang diinginkan dari memori sekunder.
4. OS memasukkan alamat lokasi memori fisiknya yang baru ke page table.
5. Kemudian mengulangi instruksi yang menyebabkan fault.
6. Metode operasi virtual memori ini dosebut dengan demand paging.

 

Page Replacement Policy

1. Dua kebijakan page replacement yang paling populer adalah first-in first-out (FIFO) dan least recenrly used (LRU).
2. FIFO melakukan replacement page dengan cara membuang page yang paling lama di load dari memori sekunder.
3. LRU melakukan replacement page dengan cara membuang page yang paling lama tidak digunakan prosesor.
4. Page hit ratio LRU lebih tinggi dibanding FIFO.
5. FIFO mengganti page dua kali lebih banyak dibanding LRU

 

 

Manajemen Memori

1. Kemampuan manajemen memori sangat bervariasi.
2. CPU 8-bit tidak memiliki kemampuan manajemen memori
3. CPU 16-bit menyediakan memori manajemen yang terbatas dalam chip.
4. CPU 32-bit memiliki kemampuan virtual memori.
5. Untuk menambah kemampuan manajemen memori digunakan MMU (management memory unit).
6. MMU menerjemahkan amalat lojik ke alamat fisik CPU.
7. MMU juga bertanggung jawab menangani kondisi esepsi seperti pelanggaran proteksi memori dan swaping.

 

Cache Memori

1. Memori berukuran kecil berkecepatan tinggi dan terletak di antara CPU dan memori utama.
2. Merupakan komponen paling cepat dalam hirarki memori.
3. Merupakan peyangga untuk memori utama.
4. Digunakan untuk mengurangi waktu efektif yang diperlukan prosesor untuk mengakses alamat, instruksi, atau data yang terletak di memori utama.
5. Merupakan komponen paling cepat dalam hirarki memori.

 

Pengaksesan Memori

Terdapat empat jenis pengaksesan memori :

1. Sequential Access

• Akses berurutan merupakan metode akses paling sederhana. Informasi pada file diproses secara berurutan, satu record diakses setelah record yang lain. Metode akses ini berdasarkan model tape dari suatu file yang bekerja dengan perangkat sequential- access atau random-access.
• Operasi pada akses berurutan terdiri dari :
  read next
  write next
  reset
  no read after last write (rewrite)
• Memori diorganisasikan menjadi unit-unit data, yang disebut record.
• Akses dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik.
• Informasi pengalamatan dipakai untuk memisahkan record-record dan untuk membantu proses pencarian.
• Mekanisme baca/tulis digunakan secara bersama (shared read/write mechanism), dengan cara berjalan menuju lokasi yang diinginkan untuk mengeluarkan record.
• Waktu access record sangat bervariasi.
• Contoh sequential access adalah akses pada pita magnetik

 

 

 

2. Direct Access

• Direct access, sama sequential access terdapat shared read/write mechanism. Setiap blok dan record memiliki alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya. Akses dilakukan langsung pada alamat memori.
• File merupakan logical record dengan panjang tetap yang memungkinkan program membaca dan menulis record dengan cepat tanpa urutan tertentu. Metode akses langsung berdasarkan model disk dari suatu file, memungkinkan acak ke sembarang blok file, memungkinkan blok acak tersebut dibaca atau ditulis.
• Operasi pada akses langsung terdiri dari :
  read n
  write n
  position to n
  read next
  write next
  rewrite n
• Seperti sequential access, direct access juga menggunaka shared read/write mechanism, tetapi setiap blok dan record memiliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik.
• Akses dilakukan secara langsung terhadap kisaran umum (general vicinity) untuk mencapai lokasi akhir.
• Waktu aksesnya bervariasi.
• Contoh direct access adalah akses pada disk.

3. Random Access

• Dalam ilmu komputer, akses random (kadang-kadang disebut akses langsung) adalah kemampuan untuk mengakses elemen pada posisi sewenang-wenang secara berurutan dalam waktu yang sama, terlepas dari ukuran urutan.
• struktur data, akses random berarti kemampuan untuk mengakses setiap entri dalam daftar di konstan (yaitu independen dari posisinya dalam daftar dan ukuran list, yaitu O (1)) waktu.
• Setiap lokasi dapat dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung.
• Waktu untuk mengakses lokasi tertentu tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan bersifat konstan.
• Contoh random access adalah sistem memori utama.

4. Associative Access

• Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan alamatnya.
• Seperti pada RAM, setiap lokasi memiliki mekanisme pengalamatannya sendiri.
• Waktu pencariannya tidak bergantung secara konstan terhadap lokasi atau pola access sebelumnya.
• Contoh associative access adalah memori cache.

 

 

 

Karakteristik Memori

1. Lokasi memory

• Local memori berada di CPU digunakan untuk mengkontrol semua kegiatan CPU.
• Internal memory berada di luar CPU tetapi bersifat internal di dalam sistem komputer. Digunakan untuk proses eksekusi CPU sehingga CPU tidak membutuhkan perantara.
• Eksternal memory berada di luar CPU dan digunakan untuk menyimpan data atau instruksi secara permanen.

1. Kapasitas memory

• Kapasitas memory internal maupun eksternal dinyatakan dalam byte
• Jumlah word umumnya 8, 16, 32 bit
• Kapasitas register dinyatakan dalam bit

1. Satuan transfer memory

• Word, ukuran word sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi
• Block, adalah jumlah bit yang dibaca dan dituliskan kedalam memori

1. Metode akses memory

• Sequential access, memori diorganisasikan menjadi unit unit data yang disebut record dan aksesnya dibuat dalambentuk linear yang spesifik. Contoh : akses pada pita magnetik
• Direct access, menggunakan shared read/write mekanism tapi setiap blok memiliki alamat yang unik dan aksesnya dilakukan langsung terhadap kisaran umum. Contoh : akses pada disk
• Random access, setiap lokasi dapat dipilih secara random dan diamati secara langsung dan bersifat konstan. Contoh : sistem memori utama
• Associative access, setiap word dicari berdasarkan isinya dan waktu pencariannya bersifat tidak konstan Contoh : memori cache

1. Kinerja memory

• Access time : waktu yang dibutuhkan untuk melakukan proses read and write pada memori
• Cycle time : waktu akses ditambah dengan waktu transien untuk menghasilkan kembali data bila data tersebut dibaca secara destrutif
• Transfer rate : kecepatan pemindahan data ke unit memori atau dari unit memori

1. Tipe fisik memory

• Semi konduktor : memori yang banyak digunakan untuk memori internal dan memori ini menggunakan teknologi LSI atau VLSI
• Magnetik : memori yang banyak digunakan untuk memori eksternal

 

 

1. Karakteristik memory

• Volatile dan non-volatile, memory volatile adalah memori yang menggunakan daya listrik sehingga informasi atau data akan hilang jika listrik dimatikan. Memori non-volatile adalah memory yang tidak membutuhkan daya listrik sehingga informasi atau data akan tetap terjaga walaupun tidak ada daya listrik.
• Erasable dan non-erasable, erasable berarti isi memori dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain. Non-erasable berarti isi memori tidak dapat di hapus dan diganti dengan informasi lain.

1. Organisasi memory

• Hirarki memory : semakin kecil waktu access semakin besar harga per bit
• Untuk kinerja memori yang optimal, dibutuhkan kombinasi teknologikomponen memori

Hirarki Memori

• Hirarki dalam arsitektur komputer adalah sebuah pedoman yang dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk tiap bitnya.
• Hierarki memori terdapat dua macam yakni hierarki memori tradisional dan hierarki memori kontemporer.
• Hierarki memori memang disusun sedemikian rupa agar semakin ke bawah, memori dapat mengalami hal-hal berikut:
  • Peningkatan waktu akses (access time) memori (semakin ke bawah semakin lambat, semakin ke atas semakin cepat)
  • Peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin kecil)
  • Peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas semakin dekat)
  • Penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah, semakin ke atas semakin mahal)

 

 

INPUT OUTPUT

• Pengertian Input Output

Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register-register CPU.

• Alasan Keperluan Modul I/O

 

– Jenis Peripheral device sangat bermacam – macam

– Kecepatan semua peripheral device jauh lebih lambat disbanding CPU dan RAM

 

• Fungsi Utama Modul I/O

 

-Untuk menjembatani peripheranl dengan CPU dan memori

-Untuk menjembatani CPU dan memori dengan satu atau beberapa peripheral

 

• Jenis – Jenis Peripheral

 

-Human Readable = sarana komunikasi manusia dengan mesin.

Contoh : Screen, Printer dan Keyboard

-Machine Readable = sarana komunikasi antara komputer dengan device lain

Contoh : Harddisk , sensor dan actuator

-Communication = sarana komunikasi komputer dengan komputer lain

Contoh : Modem dan NIC

 

• Diagram Peripheral

 

-Signal Kontrol : menentukan apa yang harus dilakukan oleh device

-Signal Statur : untuk mengirimkan status dari device (ready atau error)

-Control Logic: menentukan aktifitas dan status device.

-Buffer: untuk menampung data dari / ke modul I/O sementara waktu.

-Transducer: mengubah bentuk data dari signal elektrik, mekanik, temperatur, tekanan menjadi data                   digital dan sebaliknya.

 

• Fungsi Modul I/O

 

-Control dan Timing = Modul I/O berfungsi sebagai pengatur aliran data antara resource internal (CPU/Memori) dengan peripheral.

-CPU communication = modul I/O berfungsi sebagai media komunikasi dari CPU menuju peripheral.

-Device Commnication = modul I/O berfungsi sebagai media komunikasi dari peripheral menuju CPU.

-Data Buffering = modul I/O berfungsi sebagai penampung data sementara baik dari CPU/memori manapun dari peripheral

-Error Detecton = modul I/O berfungsi sebagai pendeteksi kesalahan yang ditimbulkan oleh device.

 

 

• Teknik I/O

 

-Programmed I/O : I/O terjadi pada saat program yang didalamnya terdapat perintah I/O di eksekusi.

-Interrupt Driven I/O: i/O terjadi pada saat perintah I/O diesekusi

-Direct Memory Access: transfer data ditangani oleh sebuah prosesor I/O khusus

 

 

• Pengertian Interrupt

 

Adalah mekanisme untuk menghentikan sementara waktu urutan eksekusi program yang normal jika kondisi tertentu telah terjadi atau ada program lain yang lebih mendesa untuk dieksekusi.

 

• Penyebab Interrupt

 

-Program : missal overflow, division by zero atau akses illegal ke memori.

-Timer : dihasilkan oleh timer prosesor internal

-I/O : dihasilkan oleh I/O controller, eksekusi telah selesai atau ada kesalahan

-Hardware Failure : missal memory parity error, power failure

 

 

BUS

• Pengertian Bus
• Saluran komunikasi yang menghubungkan dua device atau lebih
• Biasanya bersifat broadcast  data menyebar ke seluruh device yang terhubung ke bus
• Dalam satu waktu hanya satu device yang dapat mengirimkan data, tetapi device yang membaca data boleh lebih dari satu
• Bus sering dikelompokkan:

Beberapa channel (jalur) digabung ke dalam satu bus. Misal: bus data 32 identik dengan 32 jalur terpisah masing masing satu bit

Bentuk fisik :

Jalur paralel (50 hingga ratusan) pada PCB (printed circuit board)

Pita kabel (seperti kabel untuk harddisk)

Konektor strip pada mother board (misal: ISA, PCI)

Sekumpulan kabel

 

• Struktur Bus

1. Bus Data

• Fungsi: membawa data antar bagian utama komputer
• Data di sini dapat berupa data atau instruksi
• Jumlah jalur data yang digunakan disebut lebar bus
• Lebar bus data menentukan performansi sistem
• Makin lebar bus data maka performansi sistem meningkat
• Contoh: panjang data = 16 bit
• Lebar bus data 8 bit maka harus diambil 2x
• Lebar bus data 16 bit maka cukup diambil 1x
• Macam lebar bus data: 8, 16, 32, 64 bit, dll

2. Bus Alamat

• Mengidentifikasi asal atau tujuan data

Misal: CPU dapat membaca data yang ada di memori jika alamat data tersebut telah ditentukan

• Lebar bus menentukan ukuran maksimum memori yang dapat digunakan

Misal: Pentium I mempunyai lebar bus alamat 32 bit sehingga memori maksimumnya adalah 232 = 4 gigabytes

• Lebar bus alamat digunakan pula untuk pengalamatan port I/O

3. Bus Kontrol

• Untuk mengatur pengaksesan dan penggunaan jalur data dan alamat
• Memberikan timing (untuk eksekusi program)
• Memberikan signal kontrol sbb:

Memory read (data di memori  bus data)

Memory write (data di bus data  memori)

I/O read (data di port I/O  bus data)

I/O write (data di bus data  port I/O)

Transfer ACK (data telah diterima/ditaruh dari/ke bus)

Bus request (permintaan untuk menggunakan bus)

Bus grant (status bus boleh digunakan)

Interrupt request (permintaan interrupt)

Interrupt ACK (interrupt telah diterima)

Clock signals (mensinkronkan operasi)

Reset (inisialisasi semua modul)

 

• Tipe Bus
• Dedicated
• Jalur data dan jalur alamat terpisah dan penggunaannya tetap/tidak berubah-ubah
• Tipe bus yang banyak digunakan
• Multiplexed
• Jalur bus digunakan untuk mengirimkan alamat dan data secara bergantian
• Digunakan control line: address valid atau data valid
• Kelebihan : jumlah jalur lebih sedikit, hemat tempat, hemat biaya
• Kerugian:

Penanganan lebih kompleks/rumit

Performansi berkurang: alamat dan data harus bergantian (tidak dapat paralel)

• Physical dedication
• Termasuk tipe bus multiplexed
• Jalur tertentu diperuntukkan bagi beberapa modul tertentu
• Misal: bus I/O hanya untuk menghubungkan semua modul I/O  modul I/O tidak terhubung langsung ke bus sistem
• Kelebihan: throughput meningkat, karena bus contention berkurang
• Kekurangan: ukuran bertambah  biaya

 

• Bus Arbitration
• Bus arbitration  pengaturan bus
• Penggunaan bus perlu diatur karena dalam satu saat:
• Hanya boleh ada satu modul yang menggunakan bus
• Dimungkinkan lebih dari satu modul ingin menggunakan bus
• Misal: CPU dan DMA controller
• Jenis bus arbitration:
• Centralized Arbitration (terpusat)

Ditunjuk sebuah modul/hardware yang bertugas mengatur penggunaan bus dan disebut Bus Controller atau Arbiter

Realisasinya dapat berupa modul terpisah, atau bagian dari CPU

• Distributed Arbitration (tersebar)

Tidak ada controller tunggal (terpusat)

Setiap modul dapat mengakses bus berdasarkancontrol logic pada setiap modul

 

• Timing

Pengaturan event pada bus

Berhubungan dengan clock

Synchronous Timing

• Terjadinya event pada bus didasarkan pada clock
• Satu siklus bus terdiri dari sepasang bit 1-0
• Semua device dapat membaca clock line
• Sinkronisasi biasanya pada ujung awal clock
• Biasanya satu event untuk satu siklus

Asynchronous Timing

                                Event berikutnya terjadi berdasarkan event sebelumnya (tidak berdasarkan clock)

                Synchronous vs Asynchronous:

                                Synchronous:

(+) Implementasi mudah

(+) Pengujian mudah

(-) Kurang fleksibel (clock rate tetap  device dengan clock rate lebih tinggi tidak meningkatkan performansi sistem)

                                Asynchronous:

(+) Lebih fleksibel : device model lama (kecepatan rendah) dapat digunakan bersama-sama dengan device berkecepatan lebih tinggi

 

• Lebar Bus

Lebar bus sangat mempengaruhi kinerja system computer. Semakin lebar bus maka semakin besar data yang dapat ditransfer sekali waktu. Semakin besar bus alamat, akan semakin banyak range lokasi yang dapat direfensikan.

 

• Jenis Transfer Data

Dalam system computer, operasi transfer data adalah pertukaran data antar modul sebagai tindak lanjut atau pendukung operasi yang sedang dilakukan. Saat operasi baca (read), terjadi pengambilan data dari memori ke CPU, begitu juga sebaliknya pada operasi penulisan maupun operasi-operasi kombinasi.Bus harus mampu menyediakan layanan saluran bagi semua operasi komputer.

 

 

 

CACHE MEMORI

 

• Pengertian Memory Cache

 

 

 

Gambar 1 : Cache System

 

Cache berasal dari kata cash yakni sebuah tempat menyembunyikan atautempat menyimpan sementara. Sesuai definisi tersebut Cache Memory adalahtempat menyimpan data sementara. Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkantransfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache tersebut,sehingga apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka makaakses akan dapat dilakukan lebih cepat. Cache memori ini terletak antara registerdan memory utama sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu padamemori utama.Penggunaan cache ditujukan untuk meminimalisir terjadinya bottleneckdalam aliran data antara processor dan RAM. Sedangkan dalam terminologisoftware, istilah ini merujuk pada tempat penyimpanan sementara untuk beberapafile yang sering diakses (biasanya diterapkan dalam network).

 

 

• Jenis-Jenis Memory Cache

Cache umumnya terbagi menjadi beberapa jenis, seperti L1 cache, L2 cachedan L3 cache. Cache yang dibangun ke dalam CPU itu sendiri disebut sebagai Level 1(L1) cache. Cache yang berada dalam sebuah chip yang terpisah di sebelah CPUdisebut Level 2 (L2) cache. Beberapa CPU memiliki keduanya, L1 cache dan L2 built-in dan menugaskan chip terpisah sebagai cache Level 3 (L3) cache. Cache yangdibangun dalam CPU lebih cepat daripada cache yang terpisah. Namun, cacheterpisah masih sekitar dua kali lebih cepat dari Random Access Memory (RAM).Cache lebih mahal daripada RAM tetapi motherboard dengan built-in cache sangatbaik untuk memaksimalkan kinerja sistem.

 

• Fungsi dan Manfaat Cache Memory

Cache berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara untuk data atau instruksi yang diperlukan oleh processor. Secara gampangnya,cache berfungsi untuk mempercepat akses data pada komputer karenacache menyimpan data/informasi yang telah diakses oleh suatu buffer,sehingga meringankan kerja processor. Manfaat lain dari cache memoryadalah bahwa CPU tidak harus menggunakan sistem bus motherboarduntuk mentransfer data. Setiap kali data harus melewati bus sistem,kecepatan transfer data memperlambat kemampuan motherboard. CPUdapat memproses data lebih cepat dengan menghindari hambatan yangdiciptakan oleh sistem bus.

 

 

 

 

• Funsgi Cache L1:

Sejumlah kecil SRAM memori yang digunakan sebagai cache yangterintegrasi atau satu paket di dalam modul yang sama pada prosesor. L1cache ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor. Bergunauntuk menyimpan secara sementara instruksi dan data, dan memastikanbahwa prosesor memiliki supply data yang stabil untuk diproses sementaramemori mengambil dan menyimpan data baru.

 

• Fungsi Cache L2:

Fungsinya sama dengan L1 Cache, L2 Cache dikenal juga dengan namasecondary cache, adalah memory yang memiliki urutan kecepatan kedua(tipe memori yang paling cepat adalah L1 Cache) yang disediakan untuk mikroprosesor

 

Operasi Cache

 

• CPU meminta isi suatu lokasi memori
• Memeriksa apakah data terdapat di cache
• Jika ada di cache, ambil data dari cache (cepat)
• Jika tidak ada di cache, copy isi memori ke cache dan kirimkan data yangdiminta ke CPU (lambat).

 

Cara kerja Cache adalah :

 

• Ketika CPU mengakses memori maka system penyimpanan akan mengirimalamat fisik cache
• Membandingkan alamat fisik tersebut dengan semua tag alamat untukmengetahui apakah ia menyimpan kopi dari sebuah data.
• Cache HIT adalah situasi yang terjadi ketika peralatan meminta akses memori keword yang telah ada didalam memori cache tersebut secara cepat megembalikanitem data yang diminta.
• Cache MISS adalah situasi yang terjadi ketika peralatan meminta akses ke datayang tidak berada dalam cache, cache akan menjemput item tersebut darimemori, dimana hal ini mebutuhkan waktu yang lebih lama dari cache hit.
• Jika cache tidak menyimpan data, maka akan terjadi cache miss dan cache akanmenyampaikan alamat ke system memori utama untuk membaca.
• Jika data yang dating dari memori utama, maka CPU atau cache akan menyimpankopinya dengan diberi tag alamat yang tepat.

 

 

 

 

• Hirarki Sistem Memori

 

Pada sistem komputer terdapat berbagai jenis memori, yang berdasarkan kecepatan dan posisi relatifnya terhadap prosesor, bisa disusun secara hirarkis.

 

Puncak hirarki sistem “memori” komputer adalah register yang berada dalam chip prosesor dan merupakan bagian integral dari prosesor itu sendiri. Isi register-register itu bisa dibaca dan ditulisi dalam satu siklus detak.

 

Level hirarki berikutnya adalah memori cache internal (on-chip). Kapasitas cache internal yang sering disebut sebagai cache level pertama ini umumnya sekitar 8 KB. Waktu yang diperlukan untuk mengakses data atau instruksi dalam cache internal ini sedikit lebih lama dibandingkan register, yakni beberapa siklus detak.

Prosesor-prosesor mutakhir dilengkapi dengan cache level kedua yang kapasitasnya lebih besar dan ditempatkan di luar chip. Prosesor P6 (Pentium Pro), misalnya, cache level pertamanya berkapasitas 8KB untuk data dan 8 KB untuk instruksi. Cache level keduanya berkapasitas 256 KB, yang merupakan keping terpisah tetapi dikemas menjadi satu dengan prosesornya. Selama program dieksekusi, sistem komputer secara terus menerus memindah-mindahkan data dan instruksi ke berbagai tingkat dalam hirarki sistem “memori”.