Minggu, 01 Oktober 2017
Arsitektur komputer lebih cenderung pada kajian atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seseorang programer. Contohnya, set instruksi, aritmatika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O. Contoh : instruksi perkalian merupakan rancangan arsitektural.
Dalam bidang teknik komputer, arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari masing–masing bagian akan lebih difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara pengaksesan data dan alamat dari dan ke memori cache, RAM, ROM, cakram keras, dll).
Klasifikasi Arsitektur Komputer
Pada komputer terdapat berbagai klasifikasinya dalam hal apapun. Setiap komputer tentunya memilik klasifikasi masing-masing. Disini membahas mengenai klasifikasi arsitekturnya menurut Von Neumann
1. Arsitektur Von Neumann
- Mempunyai subsistem hardware dasar yaitu sebuah CPU, sebuah memori dan sebuah
I/O sistem. - Merupakan stored-program computer
- Menjalankan instruksi secara berurutan
- Mempunyai jalur (path) bus antara memori dan CPU
a. Arithmetic and Logic Unit (ALU)
Arithmatic and Logic Unit atau Unit
Aritmetika dan Logika berfungsi untuk melakukan semua perhitungan aritmatika
(matematika) dan logika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU
menjalankan operasi penambahan, pengurangan, dan operasi-operasi
sederhana lainnya pada input-inputnya dan memberikan hasilnya pada register
output.
b. Register
Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan instruksi lainnya yang menunggugiliran untukdiproses masihdisimpan yang menunggugiliran untukdiproses masihdisimpan di dalam memori utama. Setiap register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung pada ukurannya.
b. Control Unit
Control Unit atau Unit Kontrol berfungsi untuk mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Unit kendali akan mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Unit ini juga mengartikan instruksi-instruksi dari program. Unit ini juga mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari alat input ke memori utama dan mengambil data dari memori utama untuk diolah. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output.
d. 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.
Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan instruksi lainnya yang menunggugiliran untukdiproses masihdisimpan yang menunggugiliran untukdiproses masihdisimpan di dalam memori utama. Setiap register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung pada ukurannya.
b. Control Unit
Control Unit atau Unit Kontrol berfungsi untuk mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Unit kendali akan mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Unit ini juga mengartikan instruksi-instruksi dari program. Unit ini juga mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari alat input ke memori utama dan mengambil data dari memori utama untuk diolah. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output.
d. 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.
2. Arsitektur RISC
RICS singkatan dari Reduced
Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor,
berbentuk kecil dan berfungsi untuk negeset istruksi dalam komunikasi diantara
arsitektur yang lainnya. Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau
“Komputasi set instruksi yang disederhanakan” pertama kali digagas oleh John
Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia
membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani
sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. Komputer pertama yang menggunakan konsep
RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC sendiri pertama kali
dipopulerkan oleh David Patterson,pengajar pada University of California di
Berkely.
RISC, yang jika diterjemahkan berarti “Komputasi Kumpulan Instruksi yang
Disederhanakan”, merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi
modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana.
Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer
vektor.
Selain digunakan dalam komputer vektor, desain ini juga diimplementasikan
pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor Intel 960,
Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00 dari MIPS
Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine.
Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan
StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC
dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.
Karakteristik RISC
· Siklus
mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand
dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam
register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan
harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC
· Operasi
berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan
store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi
sehingga menyederhanakan pula unit control
· Penggunaan
mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan
pengalamatan register.
· Penggunaan
format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan
panjang word.
Karakteristik-Karakteristik
Eksekusi Instruksi
Salah satu evolusi komputer yang besar adalah evolusi bahasa pemprograman.
Bahasa pemprograman memungkinkan programmer dapat mengekspresikan algoritma
lebih singkat, lebih memperhatikan rincian, dan mendukung penggunaan
pemprograman terstruktur, tetapi ternyata muncul masalah lain yaitu semantic
gap, yaitu perbedaan antara operasi-operasi yang disediakan oleh HLL dengan
yang disediakan oleh arsitektur komputer, ini ditandai dengan ketidakefisienan
eksekusi, program mesin yang berukuran besar,dan kompleksitas kompiler.
Untuk mengurangi kesenjangan ini para perancang menjawabnya dengan
arsitektur. Fitur-fiturnya meliputi set-set instruksi yang banyak, lusinan mode
pengalamatan, dan statemen –statemen HLL yang diimplementasikan pada perangkat
keras.
Operasi
Beberapa penelitian telah menganalisis tingkah laku program HLL (High Level
Language). Assignment Statement sangat menonjol yang menyatakan bahwa
perpindahan sederhana merupakan satu hal yang penting. Hasil penelitian ini
merupakan hal yang penting bagi perancang set instruksi mesin yang
mengindikasikan jenis instruksi mana yang sering terjadi karena harus didukung
optimal.
Operand
Penelitian Paterson telah memperhatikan [PATT82a] frekuensi dinamik
terjadinya kelaskelas variabel. Hasil yang konsisten diantara program pascal
dan C menunjukkan mayoritas referensi menunjuk ke variable scalar. Penelitian
ini telah menguji tingkah laku dinamik program HLL yang tidak tergantung pada
arsitektur tertentu. Penelitian [LUND77] menguji instruksi DEC-10 dan secara
dinamik menemukan setiap instruksi rata-rata mereferensi 0,5 operand dalam
memori dan rata-rata mereferensi 1,4 register. Tentu saja angka ini tergantung
pada arsitektur dan kompiler namun sudah cukup menjelaskan frekuensipengaksesan
operand sehingga menyatakan pentingnya sebuah arsitektur.
Procedure
Calls
Dalam HLL procedure call dan return merupakan aspek penting karena
merupakan operasi yang membutuhkan banyak waktu dalam program yang dikompalasi
sehingga banyak berguna untuk memperhatikan cara implementasi opperasi ini
secara efisien. Adapun aspeknya yang penting adalah jumlah parameter dan
variabel yang berkaitan dengan prosedur dan kedalaman pensarangan (nesting).
3. Arsitektur
CISC
Complex instruction-set computing atau Complex
Instruction-Set Computer (CISC) “Kumpulan instruksi komputasi kompleks”) adalah
sebuah arsitektur dari set instruksi dimana setiap instruksi akan menjalankan
beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memory, operasi
aritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam
sebuah instruksi. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan
RISC.
Karakteristik
CISC
· Sarat
informasi memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan
akan menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang.
Karena CISC inilah biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi
jauh lebih hemat
· Dimaksudkan
untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan
yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit) Konsep CISC menjadikan
mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan.
4. Arsitektur
Harvard
Arsitektur Havard menggunakan memori terpisah untuk
program dan data dengan alamat dan bus data yang berdiri sendiri. Karena dua
perbedaan aliran data dan alamat, maka tidak diperlukan
multiplexing alamat dan bus data. Arsitektur ini tidak hanya didukung
dengan bus paralel untuk alamat dan data, tetapi juga
menyediakanorganisasiinternal yang berbeda sedemikian rupa instruksi
dapat diambil dan dikodekan ketika dan data, tetapi juga menyediakan organisasi
internal yang berbeda sedemikian rupa instruksi dapaLebih lanjut lagi,
bus data bisa saja memiliki ukuran yang berbeda dari bus alamat.
Hal ini memungkinkan pengoptimalan bus data dan bus
alamat dalam pengeksekusian instruksi yang cepat.t diambil dan dikodekan ketika
berbagai data sedang diambil dan dioperasikan. Sebagai contoh, mikrokontroler
Intel keluarga MCS-51 menggunakan arsitektur Havard karena ada perbedaan
kapasitas memori untuk program dan data, dan bus terpisah (internal) untuk
alamat dan data. Begitu juga dengan keluarga PIC dari Microchip yang
menggunakan arsitektur Havard.
5. Arsitektur Blue
Gene
Blue Gene adalah sebuah arsitektur komputer yang
dirancang untuk menciptakan beberapa superkomputer generasi berikut, yang
dirancang untuk mencapai kecepatan operasi petaflop (1 peta = 10 pangkat 15),
dan pada 2005 telah mencapai kecepatan lebih dari 100 teraflop (1 tera = 10
pangkat 12). Blue Gene merupakan proyek antara Departemen Energi Amerika
Serikat (yang membiayai projek ini), industri (terutama IBM), dan kalangan
akademi. Ada lima projek Blue Gene dalam pengembangan saat ini, di antaranya
adalah Blue Gene/L, Blue Gene/C, dan Blue Gene/P.
Komputer pertama dalam seri Blue Gene. Blue Gene/L
dikembangkan melalui sebuah “partnership” dengan Lawrence Livermore National
Laboratory menghabiskan biaya AS$100 juta dan direncanakan dapat mencapai
kecepatan ratusan TFLOPS, dengan kecepatan puncak teoritis 360 TFLOPS. Ini
hampir sepuluh kali lebih cepat dari Earth Simulator, superkomputer tercepat di
dunia sebelum Blue Gene. Pada Juni 2004, dua prototipe Blue Gene/L masuk dalam
peringkat 500 besar superkomputer berada dalam posisi ke-4 dan ke-8.
https://id.wikipedia.org/wiki/Evolusi_(istilah)
