tugas orgaisasi dan arsitektur komputer (pertemuan kedua)

A. ARSITEKTUR SET INTRUKSI

􀂄OperasidariCPU ditentukanolehinstruksi-instruksiyang dilaksanakanataudijalankannya. Instruksiiniseringdisebutsebagaiinstruksimesin(mechineinstructions) atauinstruksikomputer(computer instructions).

􀂄Kumpulandariinstruksi-instruksiyang berbedayang dapatdijalankanolehCPU disebutset Instruksi(Instruction Set).

- ELEMEN-ELEMEN DARI INSTRUKSI MESIN (SET INSTRUKSI)

􀂃Operation Code(opcode)

􀂃Source Operand Reference

􀂃Result Operand Reference

􀂃Next instruction Reference

Source danresult operandsdapatberupasalah

Satudiantaratigajenisberikutini:

􀂄Main or Virtual Memory

􀂄CPU Register

􀂄I/O Device

- DESAIN SET INSTRUKSI

Desainset instruksimerupakanmasalahyang

sangatkomplekyang melibatkanbanyakaspek,

diantaranyaadalah:

1. Kelengkapanset instruksi

2. Ortogonalitas(sifatindependensi

instruksi)

3. Kompatibilitas:

Selainketigaaspektersebutjuga

melibatkanhal-halsebagaiberikut:

1.Operation Repertoire

2.Data Types

3.Register

4.Addressing

- FORMAT INSTRUKSI

􀂄Suatuinstruksiterdiridaribeberapafieldyang sesuaidenganelemendalaminstruksitersebut. Layout darisuatuinstruksiseringdisebutsebagaiFormat Instruksi(Instruction Format).

OPCODEOPERAND,REFERENCEOPERAND,REFERENCE

- JENIS-JENIS OPERAND

􀂄Addresses

􀂄Numbers

􀂄Characters

􀂄Logical Data

- JENIS INSTRUKSI

1.Data Processing

2.Data Storage

3.Data Movement

4.Control

- TRANSFER DATA

􀂄Menetapkanlokasioperand sumberdanoperand tujuan.

􀂄Lokasi-lokasitersebutdapatberupamemori, register ataubagianpaling atasdaripadastack.

􀂄Menetapkanpanjangdata yang dipindahkan.

􀂄Menetapkanmode pengalamatan.

􀂄TindakanCPU untukmelakukantransfer data adalah:

a. Memindahkandata darisatulokasikelokasilain.

b. Apabilamemoridilibatkan:

Menetapkanalamatmemori.

Menjalankantransformasialamatmemorivirtual kealamat

memoriaktual.

Mengawalipembacaan/ penulisanmemori

Operasiset instruksiuntuktransfer data :

􀂄MOVE

􀂄STORE

􀂄LOAD

􀂄EXCHANGE

􀂄CLEAR / RESET.

􀂄SET PUSH

􀂄POP

- ARITHMETIC

􀂄TindakanCPU untukmelakukanoperasiarithmetic :

1. Transfer data sebelumatausesudah.

2. MelakukanfungsidalamALU.

3. Mensetkode-kodekondisidanflag.

􀂄Operasiset instruksiuntukarithmetic :

1. ADD 5. ABSOLUTE

2. SUBTRACT 6. NEGATIVE

3. MULTIPLY 7. DECREMENT

4. DIVIDE 8. INCREMENT

Nomor5 sampai8 merupakaninstruksioperand tunggal.

- LOGICAL

􀂄TindakanCPU sama denganarithmetic

􀂄Operasiset instruksiuntukoperasilogical :

1. AND, OR, NOT, EXOR

2. COMPARE.

3. TEST

4. SHIFT

5. ROTATE

- CONVERSI

􀂄TindakanCPU sama denganarithmetic danlogical.

􀂄Operasiset instruksiuntukconversi:

1. TRANSLATE

2. CONVERT

- INPUT / OUPUT

􀂄TindakanCPU untukmelakukanINPUT /OUTPUT :

1. Apabilamemory mapped I/O makamenentukan

alamatmemory mapped.

2. MengawaliperintahkemodulI/O

􀂄Operasiset instruksiInput / Ouput:

1. INPUT

2. OUTPUT

3. START I/O

4. TEST I/O

- TRANSFER CONTROL

􀂄TindakanCPU untuktransfer control :

Mengupdateprogram counter untuksubrutin, call /

return.

􀂄Operasiset instruksiuntuktransfer control :

1. JUMP (cabang)6. SKIP

2. JUMP BERSYARAT 7. SKIP BERSYARAT

3. JUMP SUBRUTIN 8. HALT

4. RETURN 9. WAIT (HOLD)

5. EXECUTE 10. NO OPERATION

- CONTROL SYSTEM

􀂄Hanyadapatdieksekusiketikaprosesorberadadalamkeadaankhusustertentuatausedangmengeksekusisuatuprogram yang beradadalamarea khusus, biasanyadigunakandalamsistemoperasi.

􀂄Contoh: membacaataumengubahregister kontrol.

- JUMLAH ALAMAT (NUMBER OF ADDRESSES)

􀂄Salahsatucaratradisionaluntukmenggambarkanarsitekturprosessoradalahdenganmelihatjumlahalamatyang terkandungdalamsetiapinstruksinya.

􀂄Jumlahalamatmaksimumyang mungkindiperlukandalamsebuahinstruksi:

1. EmpatAlamat

2. TigaAlamat

3. DuaAlamat

4. SatuAlamat

- Macam-macaminstruksimenurutsifataksesterhadapmemoriatauregister

1. MemoriTo Register Instruction

2. MemoriTo MemoriInstruction

3. Register To Register Instruction

- Macam-macaminstruksimenurutjumlahoperasiyang dispesifikasikan

1. O –Address Instruction

2. 1 –AddreessInstruction.

3. N –Address Instruction

4. M + N –Address Instruction

- JENIS – JENIS INTRUKSI

• Data Processing/Pengolahan Data: instruksi-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 (arithmetic instruction) memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi logika (logic instruction) beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan terutama dilakukan untuk data di register CPU. Instruksi-inslruksi 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.

- TEKNIK PENGALAMATAN

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya. Untuk menyimpan data ke dalam memori komputer, tentu memori tersebut diberi identitas (yang disebut dengan alamat/ address) agar ketika data tersebut diperlukan kembali, komputer bisa mendapatkannya sesuai dengan data yang pernah diletakkan di sana.

1. Pengalamatan Langsung ( Direct )

Teknik pengalamatan langsung dilakukan dengan memberikan nilai ke suatu register secara langsung. Untuk melaksankan teknik pengalamatan langsung digunakan tanda #. Pengalamatan data langsung dari 0 sampai 127 akan mengakses RAM internal, sedangkan pengalamatan data dari 128 sampai 255 akan mengakses register perangkat keras.

2. Pengalamatan Tidak langsung ( Indirect )

Teknik pengalamatan tidak langsung menunjuk ke sebuah register yang berisi lokasi alamat memori yang akan digunakan dalam operasi. Lokasi yang sebenarnya tergantung pada isi register saat instruksi dijalankan. Untuk melaksanakan pengalamatan tidak langsung digunakan simbol @.

3. Pengalamatan Bit

Teknik pengalamatan bit adalah penunjukkan alamat lokasi bit baik dalam RAM internal atau perangkat keras. Untuk melakukan pengalamatan bit digunakan simbol titik (.)

4. Register

Register dalam arsitektur komputer, 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. 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.

5. Stack

Dalam ilmu komputer, stack atau tumpukan merupakan sebuah koleksi objek yang menggunakan prinsip LIFO (Last In First Out), yaitu data yang terakhr kali dimasukkan akan pertama kali keluar dari stack tersebut. Stack dapat diimplementasikan sebagai representasi berkait atau kontigu (dengan tabel fix).

Ciri Stack :

• Elemen TOP (puncak) diketahui
• penisipan dan penghapusan elemen selalu dilakukan di TOP
• LIFO

Pemanfaatan Stack :

• Perhitungan ekspresi aritmatika (posfix)
• algoritma backtraking (runut balik)
• algoritma rekursif

- DESAIN SET INTRUKSI

Desain set instruksi merupakan suatu bentuk atau sususan dari urutan-urutan instruksi dimana instruksi tersebut digunakan untuk melakukan suatu hal yang diinginkan. Dalam mendesain suatu set instruksi tersebut cukuplah sulit karena terdapat berbagai masalah. Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :

1. Kelengkapan set instruksi

2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)

3. Kompatibilitas :

- Source code compatibility

- Object code Compatibility

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

1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah

Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.

3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan

4.Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

B. C P U

Perangkat pengolah atau pemroses data dalam komputer adalah prosesor atau lengkapnya adalah mikroprosesor, namun umumnya pengguna komputer menyebutnya sebagai CPU (Central Processor Unit). CPU merupakan otak bagi sebuah system komputer. CPU memiliki 3 komponen utama yang merupakan bagian tugas utamanya yaitu unit kendali (Control Unit – CU) , unit aritmetika dan logika (Aritmetic and Logic Unit – ALU) serta komponen register yang berfungsi membantu melakukan hubungan (interface) dari dan ke memori. Tugas CPU adalah melaksanakan dan mengawal keseluruhan operasi komputer sehingga bisa dikatakan hampir keseluruhan pemikiran dilaksanakan disini, sehingga sering dinamakan sebagai otak komputer. CPU Tempatnya terletak pada papan induk (motherboard) pada bagian inilah juga terletak segala pusat perangkat komputer seperti memori, port input –output (I/O) dan sebagainya.

- SISTEM BUS

Inti sebuah Motherboard ( chipset) adalah beberapa bus yang menghantarkan sinyal antar masing – masing komponen. Bus dapat disebut sebagai lintasan umum/bersama yang digunakan untuk transfer data. Untuk komunikasi data, jalur ini dapat juga untuk komunikasi dua buah komputer atau lebih.

Prosesor, memori utama, dan perangkat I/O dapat dinterkoneksikan dengan menggunakan bus bersama yang fungsi utamanya adalah menyediakan jalur komonikasi untuk transfer data. Bus tersebut menyediakan jalur yang diperlukan untuk mendukung interrupt dan arbitrasi. Protokol bus adalah set aturan yang mengatur kelakuan berbagai perangkat yang terhubung ke bus yaitu kapan harus meletakkan informasi je dalam bus, menyatakan sinyal kontro, dan lian sebagainya.

Gambar 1. Skema interkoneksi bus

Jalur bus yang digunakan untuk mentransfer data dapat dikelompokkan menjadi tiga tipe, yaitu jalur data, alamat, dan kontrol. Sinyal kontrol menetapkan apakah operasi baca tulis yang dilakukan. Biasanya digunakan jalur R/W tunggal. Jalur tersebut menetapkan Read pada saat diset 1 dan Write pada saat diset 0. apabila dimungkinkan menggunakan beberapa ukuran operand seperti byte, word, atau long word, maka ukuran data yang diminta juga diindikasikan.

Sinyal kontrol bus juga membawa informasi timing. Sinyal tersebut menetapkan waktu kapan prosesor dan perangkat I/O dapat meletakkan bus atau menerima data dari bus. Skema telah ditemukan untuk transfer data melalui bus dapat dikalsifikasikan sebagai skema synchronous dan asynchronous.

Dalam setiap operasi transfer data, suatu perangkat memainkan peranan sebagai master, ini adalah perangkat yang menganisiasi transfer data dengan mengeluarkan perintah baca atau tulis.

Bus tersebut mayoritas terdapat dalam komputer komersial. Misalnya bus pada famili prosesor 68000 memiliki dua mode operasi yaitu satu asynchronous dan satu synchronous. Keuntungan bus asynchrinous adalah proses handshake menghilangkan kebutuhan sinkronisasi clock sender dan reciever sehingga menyederhanakan desain timing. Kecepatan transfer data pada bus asynchonous yang dikontrol oleh full handshake dibatasi oleh fakta bahwa tiap transfer melibatkan dua jeda round trip.

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.. Berikut ini beberapa bus dalam komputer :

- PENGERTIAN BUS

Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih perangkat. Bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sejumlah perangkat yang terhubung ke bus, dan suatu signal yang ditransmisikan oleh salah satu perangkat ini dapat diterima oleh salah satu perangkat yang terhubung ke bus. Bila dua buah perangkat melakukan transmisi dalam waktu yang bersamaa, maka signal-signalnya akan bertumpang tindih dan menjadi rusak.

Umumnya sebuah bus terdiri dari sejumlah lintasan komunikasi atau saluran. Masing-masing saluran dapat mentransimisikan signal yang menunjukkan biner 1 dan biner 0. Serangkaian digit biner dapat ditransmisikan melalui saluran tunggal. Dengan mengumpulkannya beberapa saluran dari sebuah bus dapat digunakan mentransmisikan digit biner secara bersamaan (secara paralel). Misalnya sebuah satuan data 8 bit dapat ditransmisikan melalui bus 8 saluran.

- ORGANISASI BUS

Organsiasi bus merupakan sekumpulan dari bagian-bagian bus dimana tersusun menjadi satu yang memungkinkan suatu bus dapat bekerja dan dilakukan. Adapun bagian tersebut yaitu seperti Pengertian jalur tidak sama dengan saluran. Dalam hal ini, jalur adalah kata jamak dari saluran. Pahamilah penjelasan berikut ini: Jalur data (data bus) yang terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran data, jalur adres (address bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran adreess dan jalur kontrol (control bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran control.

Jalur Kontrol:

oBerisi Signal request dan sinyal

acknowledgments

oMengindikasikan tipe informasi pada jalur

data.

Jalur Data membawa informasi antara sumber dan

tujuan:

oData dan alamat

oPerintah-perintah kompleks.

- INSTRUKTUR BUS

Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran control. Saluran data(data bus) adalah lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word. Saluran alamat (address bus) digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data. Saluran ini digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU. Juga digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul. Perlu diketahui, semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat. Semisal mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya. Saluran kontrol(control bus) digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada. Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini. Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas sinyal pewaktuan dan sinyal – sinyal perintah. Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat, sedengkan sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi.

- KONEKSI BUS

Koneksi bus merupakan suatu hubungan dimana antara bus yang satu dengan yang lainnya saling berhubungan. Oleh karena itu perlu adanya koneksi agar bus bus tersebut dapat saling berhubungan dan berkomuniaksi. Tanpa adanya koneksi maka bus tersebut juga tidak dapat bekerja. Bus tidak dapat melakukan hubungan atau komunikasi dengan bus yang lainnya.

- TIPE BUS

1. Bus Data
Saluran yang memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul system. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran dikaitkan dengan lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat diindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan factor penting dalam menentukan kinerja system secara keseluruahan. Bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus 2 kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.

2. Bus Alamat
Digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data, misalnya CPU akan membaca sebuah word (8, 16, 32 bit) data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat menentukan kapasitas memori maksimum sitem. Selain itu umumnya saluran alamt juga digunakan untuk mengalamati port-port I/O.

3. Bus Kontrol
Digunakan untuk mengontrol akses ke saluran alamat, penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat digunakan bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Signal-signal kontrol melakukan transmisi baik perintah mauun informasi pewaktuan diantra modul-modul system. Signal-signal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat.

Umumnya saluran kontrol meliputi :

Memory Write : menyebabkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat. Memory Read : menyebabkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus I/O Write : menyebabkan data pada bus di output kan ke port I/O yang beralamat. I/O Read : menyebabkan data dari port I/O yang beralamat ditempatkan pada bus. Transfer ACK : menunjukkan bahwa data telah diterima dari bus atau telah ditempatkan di bus. Interrupt Request : menandakan bahwa sebuah interrupt ditangguhkan. Interrupt ACK : memberitahukan bahwa interrupt yang ditangguhkan telah diketahui. Clock : digunakan untuk mensinkronkan operasi-operasi. Reset : menginisialisasi seluruh modul

OPERASI BUS

Bila sebuah modul akan mengirimkan data ke modul lainnya, maka modul itu harus melakukan dua hal : 1. memperoleh enggunaan bus, dan 2 memindahkan data melalui bus. Bila sebuah modul akan meminta data dari modul lainnya, maka modul itu harus 1 memperoleh penggunaan bus, dan 2 memindahkan sebuah request ke modul lainya melalui saluran kontrol dan saluran alamt yang sesuai. Kemudian modul harus menunggu modul kedua untuk mengirimkan data. Bentuk phisik Bus.
Bus system merupakan sejumlah konduktor listrik parallel. Konduktor-konduktor ini berupa kawat logam yang berakhir pada kartu atau papan PCB. Bus melintasi seluruh komponen system yang masing-masing disambungkan ke beberapa atau semua saluran bus.
Masalah dalam Bus Tunggal/ Single
Bila perangkat yang berjumlah sangat banyak dihubungkan ke bus, maka akan terjadi penurunan kinerja. Penyebab utama :Semakin banyak perangkat yang dihubungkan ke bus, semakin besar delay propagasinya. Delay ini menentukan waktu yang diperlukan perangkat untuk mengkoordinasi pengguna busBus akan menjadi penyumbat dengan semakin besarnya perindahan data yang hamper mendekati kapasitas bus. Sampai tingkat tertentu, masalah ini dapat diatasi dengan memakai bus-bus yang lebih lebar. (misalnya meningkatkan bus data dari 32 menjadi 64 bit) Namun karena kelajuan data disebabkan oleh perangkat-perangkat yang terhubung (misalnya pengontrol grafis dan video, interface jaringan) berkembang dengan cepatm maka dalam perlombaan ini besar kemungkinan bus tunggal akan menderita kekalahan.Bus local yang menghubungkan prosesor dengan cache memory dan bus local dapat mendukung sebuah perangkat local atau lebih. Pengontrol cache memory tidak hanya menghubungkan cache dengan bus local itu saja, namun juga dengan bus system yang terhubung dengan seluruh modul memory utama. Manfaat struktur cache melindungi prosesor dari keharusan seringnya mengakses memori utama, sehingga memori utama dapat dipindahkan dari bus local ke bus sitem. Dengan cara ini, transfer I/O ke memori utama dan transfer dari memoriutama yang melintasi bus system tidak mengganggu aktivitas prosesor.

Sangat mungkin untuk menghubungkan pengontrol I/O secara langsung dengan bus system. Penyelesaian yang lebih efisien untuk masalah ini adalah dengan memanfaatkan satu bus ekspansi atau lebih. Interface bus ekspansi mem-buffer-kan transfer data antara bus system dengan pengontrol I/O pada bus ekspansi.Contoh : Perangkat I/O yang dapat disambungkan ke bus ekspansi. Koneksi jaringan meliputi LAN misalnya koneksi Ethernet 10 Mbps dan koneksi ke WAN seperti jaringan paket switching, SCSI (Small Computer System Interface) merupakan jenis bus yang digunakan untuk mendukung disk drive local dan peripheral lainnya. Sebuah serial port dapat dipakai untuk mendukung sebuah printer atau scanner.Arsitektur bus tradisional cukup efisien namun mulai mengalami penurunan dengan semakin tingginya kinerja pada perangkat I/O.Untuk menjawab meningkatnya kebutuhan ini, penyelesaianya membuat bus berkecepatan tinggi yang sangat terintegrasi dengan system, yang hanya memerlukan bridge antara bus prosesor dengan bus berkecepatan tinggi.Keuntungan pengaturan bus berkecepatan tinggi menyebabkan perangkat yang berkapasitas besar menjadi lebih terintegrasi dengan prosesor dan sekaligus tidak tergantung lagi terhadap prosesor.

Jenis-jenis Bus

Dedicated : Saluran data dan alamat terpisah
Multiplexed : Alamat dan informasi data dapat ditransmisikan melalui sejumlah saluran yang sama dengan menggunakan saluran ?Address Valid Control?. Pada awal pemindahan data, alamat ditempatkan pada bus dan ?Address Valid Control? diaktifkan. Pada saat ini setiap modul memiliki periode waktu tertentu untuk menalin alamt dan menentukan apakah alamat tersebut merupakan modul beralamat. Kemudian alamat dihapus dari bus, dan koneksi bus yang sam adigunakan untuk transfer data pembacaan atau penulisan berikutnya. Metoda penggunaan saluran yang untuk berbagai keperlua ini dikenal sebagai time multiplexing

Keuntungan : hanya memerlukan saluran sedikit sehingga menghemat ruang dan biaya

Kerugiannya : diperlukan rangkain yang lebih kompleks , penurunan kinerja yang cukup besar

Bus Arbitrasi :

Didalam semua system kecuali system yang paling sederhana, lebih dari satu modul diperlukan untuk mengontrol bus. Misalnya I/O mungkin diperlukan untuk membaca atau menulis secara langsung ke memori, dengan tanpa mengirimkan data ke CPU. Karena pada satu sat hanya sebuah unit yang berhasil mentransmisikan data melalui bus, maka diperlukan beberapa metode arbitrasi.

Metode Arbitrasi digolongkan sebagai metode tersentralisasi dan metode terdistribusi.

Tersentralisasi : sebuah perangkat hardware yang dikenal sebagai pengontrol bus atau arbitrer bertanggung jawab atas alokasi waktu pada bus. Mungkin perangkat berbentuk modul atau bagian CPU yang terpisah

sama untuk memakai bus bersama-sama

Timing
Timing berkaitan dengan cara terjadiya event dikoordinasikan pada bus. Dengan timing yang synchronous, terjadinya event pada bus ditentukan oleh sebuah clock. Bus meliputi sebuah saluran, waktu tempat timing mentransmisikan rangkaian bilangan 1 dan 0 dalam durasi yang sama. Sebuah transmisi 1-0 dikenal sebagai siklus waktu atau siklus bus dan menentukan besarnya slot waktu. Semua perangkat lainnya pada bus dapat membaca saluran waktu, dan semua event dimulai pada awal siklus waktu.
Timing Sinkron

Signal bus lainya dapat berubah pada ujung muka signal waktu (dengan sedikit reaksi delay). Sebagian besar event mengisi suatu siklus waktu. CPU mengeluarkan signal baca dan menempatkan alamat memori pada bus alamat, CPU mengeluarkan signal awal untuk menandai keberadaan alamat dan informasi control pada bus. Modul memori mengetahui alamat itu, dan setelah delay 1 siklus menempatkan data dan signal balasan pada bus.
Timing Asinkron

Terjadinya event pada bus mengikuti dan tergantung pada event sebelumnya. CPU menempatkan alamat dan membaca signal bus. Setelah berhenti untuk memberi kesempatan signal ini menjadi stabil, CPU mengeluarkan signal MSYN (master syn) yang menandakan keberadaan alamat yang valid dan signal control. Modul memori memberikan respons dengan data dan signal SSYN (slave syn) yang menunjukan respon

Timing sinkron lebih mudah untuk diimplementasikan dan ditest. Namun timing ini kurang flexible dibandingkan dengan timing asinkron. Karena semua perangkat pada bus sinkron terkait dengan kelajuan pewaktu yang tetap, maka system tidak dapat memanfaatkan peningkatan kinerja. Dengan menggunakan timing asinkron, campuran antara perangkat yang lamban dan cepat, baik dengan menggunakan teknologi lama maupun baru, dapat menggunakan bus secara bersama-sama.
Lebar Bus
Lebar bus dapat mempengaruhi kinerja system, semakin lebar bus data, semakin besar bit yang dapat ditransferkan pada suatu saat. Lebar bus alamat mempunyai pengaruh pada kapasitas system : semakin lebar bus alamat, semakin besar range lokasi yang dapat direferensi.

PCI

Pheripheral Component Interconnect (PCI) merupakan bus yang tidak tergantung prosessor berbandwidth tinggi yang dapat berfungsi sebagai bus peripheral atau bus mezzanine. PCI memberikan system yang lebih baik bagi subsistem I/O berkecepatan tinggi.. PCI dirancang untuk mendukung bermacam-macam konfigurasi berbasis microprocessor, baik system microprocessor tunggal maupun jamak. PCI memanfaatkan timing sinkron dan pola arbitrasi tersentralisasi..

PCI Saluran Bus.

Signal-signal ini dibagi menjadi kelompok-kelompok :

System pins: meliputi pin waktu dan reset

Address dan data : meliputi 32 saluran yang time multiplexed bagi alamat dan data. Saluran lainya untuk menginterpretasi dan mevalidasi saluran-saluran signal yang membawa alamat dan data

Interface Control: Mengontrol timing transaksi dan mengkoordinasikan antara inisiator dan target

Arbitration: Masing-masing master PCI memiliki pasangan saluran arbitrasinya sendiri yang menghubungkannya secara langsung dengan arbiter bus PCI Error repots : Melaporkan error parity dan eror lainnya.

PCI saluran busInterupt pins : Saluran signal ini disediakan bagi perangkat-perangkat PCI yang harus menghasilkan request untuk layanan. Pin-pin ini pun bukan saluran yang dapat dipakai bersama, melainkan masing-masing PCI memilih saluran interrupt ke pengontrol interrupt Cache Support : Diperlukan untuk mendukung memori pada PCI yang dapat di cache kan di dalam prosesor

64 bit Bus Extension : Meliputi 32 saluran yang merupakan time-multiplexed bagi alamat dan data dan dikombinasikan dengan saluran alamat/data untuk membentuk bus alamat/data 64 bit. Saluran lainnya di dalam kelompok ini digunakan untuk menginterpretasi dan memvalidasi saluran-saluran signal yang membawa alamat dan data. Terakhir terdapat dua saluran yang memungkinkan dua buah perangkat PCI untuk menyetujui penggunaan kemampuan 64 bit

JTAG/Boundary Scan : Saluran signal untuk pengujian prosedur-prosedur yang ditentukan dalam standard 149.1.IEEE.

Operasi Baca PCI

Sekali master bus telah memperoleh control bus, maka master bus akan memulai transaksi dengan menegaskan FRAME. Saluran ini akan tetap ditegaskan sampai inisiator siap untuk menyelesaikan fase data yang terakhir. Inisiator juga menaruh alamat awal pada bus alamat, dan membaca perintah pada saluran C/BEPada awal waktu ke-2, perangkat target akan mengetahui alamatnya di saluran AD

Inisiator berhenti mengendalikan bus AD. Siklus balik (yang ditandai oleh dua buah panah sikular) diperlukan pada semua saluran signal yang akan dikendalikan oleh lebih dari sebuah perangkat, sehingga penurunan signal alamat akan mempersiapkan bus untuk dipakai oleh perangkat target. Inisiator mengubah informasi pada saluran C/BE untuk memilih saluran AD yang akan digunakan untuk melakukan transfer data beralamat (dari 1 hingga 4 bit). Inisiator juga menegaskan IRDY untuk menandakan bahwa dirinya siap untuk butir data pertama.Target yang terpilih menunjuk DEVSEL untuk menunjukkan bahwa target telah mengetahui alamatnya dan akan memberikan respon. Target yang terpilih menempatkan data yang diminta pada saluran AD dan menegaskan TRDY untuk mengindikasikan bahwa data yang valid terdapat pada bus

Inisiator membaca data pada awal waktu ke-4 dan mengubah salurah enable byte begitu diperlukan dalam persiapan pembacaan berikutnya

Dalam contoh ini, target membutuhkan beberapa saat untuk mempersiapkan blok kedua untuk transmisi. Karena itu target melepaskan TRDY untuk memberi signal kepada inisiator bahwa tidak akan terdapat data baru selama siklus berikutnya. Kemudian inisiator tidak akan membaca saluran data pada awal siklus waktu ke-5 dan tidak mengubah byte enable selama siklus itu. Blok data dibaca pada awal waktu ke-6.Selama waktu ke-6, target menempatkan butir data ketiga pada bus. Namun dalam contoh ini, inisiator belum siap untuk membaca butir data (misalnya inisiator mempunyai kondisi penuh buffer sementara). Karena itu inisiator melepaskan IRDY. Hal ini akan menyebabkan target untuk menyediakan butir data ketiga pada bus siklus waktu tambahanInisiator mengetahui bahwa transfer data ketiga adalah terakhir, karena itu inisiator melepaskan FRAME untuk memberikan signal bahwa dirinya siap untuk menyelesaikan transfer tersebut.Inisiator melepaskan IRDY, yang mengembalikan bus ke keadaan idle, dan target melepaskan TRDY dan DEVSEL

Arbitrasi PCI antara 2 master

Pada saat titik sebelum awal waktu ke-1, A telah menegaskan signal REQ-nya. Arbiter men-sample signal ini pada awal siklus waktu ke-1 Selama siklus waktu ke-1, B membuat request untuk menggunakan bus dengan menegaskan signal REQ-nya Pada saat yang sama, arbiter menegaskan GNT-A untuk memberikan hak akses bus kepada A Master bus A men-sample GNT-A pada awal waktu ke-2 dan memeriksa apakah dirinya telah diberi hak mengakses bus. Master bus juga menemukan pelepasaran IRDY dan TRDY yang menandakan bahwa bus tersebut dalam keadaan idle. Setelah itu, master bus menegaskan FRAME dan menempatkan informasi alamat pada bus alamat dan perintah pada bus C/BE (tidak ditunjukkan). Master bus juga melanjutkan penegasan REQ-A, karena master bus memiliki transaksi kedua yang akan dibentuk setelah transaksi ini Arbiter bus men-sample semua saluran GNT pada awal waktu ke 3 dan membuat keputusan arbitrasi untuk memberikan hak mengakses bus ke B pada transaksi berikutnya. Kemudian arbiter bus menegaskan GNT-B dan melepaskan GNT-A. B tidak akan dapat menggunakan bus hingga bus itu dikembalikan ke keadaan idle.A melepaskan FRAME untuk menandakan bahwa transfer data terakhir (dan satu-satunya) sedang dilakukan. A menaruh data pada bus data dan memberi signal ke target dengan IRDY. Target membaca data pada awal siklus waktu berikutnyaPada awal waktu ke-5 menemukan IRDY dan FRAME yang dilepaskan dank arena itu B dapat melakukan control terhadap bus dengan menegaskan FRAME. B juga melepaskn saluran REQ-nya karena B hanya perlu membentuk satu transaksi saja.

C. ALU

singkatan dari Arithmetic And Logic Unit (bahasa Indonesia: unit aritmatika dan logika), 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. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. Tugas lalin dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu:

a. sama dengan (=)

b. tidak sama dengan (<>)

c. kurang dari (<)

d. kurang atau sama dengan dari (<=)

e. lebih besar dari (>)

f. lebih besar atau sama dengan dari (>=) (sumber: Buku Pengenalan Komputer, Hal 154-155, karangan Prof.Dr.Jogiyanto H.M, M.B.A.,Akt.)

Fixed Point

Dalam komputasi , sejumlah representasi fixed-point adalah tipe data yang nyata untuk nomor yang telah tetap jumlah digit setelah (dan kadang-kadang juga sebelum) titik radix (setelah titik desimal dalam notasi desimal bahasa Inggris ). Representasi fixed-point nomor dapat dibandingkan dengan (dan lebih menuntut komputasi) lebih rumit floating point representasi nomor. Untuk representasi bilangan fixed-point diperlukan :

a. lokasi atau register penyimpanan computer yg ukurannya memadai utk menyimpan seluruh digit bilangan

b. kemungkinan utk menjaga track tempat beradanya point tersebut

Floating Point

Floating-point atau bilangan titik mengambang, adalah sebuah format bilangan yang dapat digunakan untuk merepresentasikan sebuah nilai yang sangat besar atau sangat kecil. Bilangan ini direpresentasikan menjadi dua bagian, yakni bagian mantisa dan bagian eksponen (E). Bagian mantisa menentukan digit dalam angka tersebut, sementara eksponen menentukan nilai berapa besar pangkat pada bagian mantisa tersebut (pada posisi titik desimal).

D. C U (CONTROL UNIT)

Unit kontrol ini adalah bagian dari prosesor yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini terdapat dalam semua CPU. CPU bertugas mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU (Aritmathic Logic Unit). Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah:

• Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
• Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
• Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.
• Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika.
• Mengawasi kerja dari ALU.
• Menyimpan hasil proses ke memori utama.

E. REGISTER

Register prosesor, dalam arsitektur komputer, 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.

- SET REGISTER

Suatu daftar kontrol adalah mendaftar prosesor yang mengubah atau mengontrol perilaku umum dari sebuah CPU atau perangkat digital lainnya. Tugas umum dilakukan oleh register kontrol termasuk mengganggu kontrol, switching mode pengalamatan , paging kontrol, dan processor kontrol.

- CONTROL REGISTER

Register register untuk komunikasi dengan unit unit diluar CPU

MAR (Memory Address Register) untuk menyatakan alamat lokasi operand dalam memory yang akan dibaca atau ditulisi oleh CPU.

MBR atau MDR (Memory Buffer atau Data Register) merupakan tempat penyimpanan (sementara) data yang baru saja dibaca dari atau data yang akan dituliskan ke memory

PC (Program Counter) untuk menyatakan alamat lokasi instruksi yang akan dibaca oleh CPU dari memory.

SUMBER REFERENSI :

kikifirmansyah.blog.upi.edu/2009/10/02/sistem-bus/

www.scribd.com › School Work › Homework

dimas347.wordpress.com/tag/koneksi-bus/

http://awhik.blogspot.com/2008/05/sistem-bus.html

www.total.or.id/info.php?kk=Control%20unit

id.wikipedia.org/wiki/Register_prosesor