ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER (PERTEMUAN KE 1)

PENDAHULUAN

Desain komputer adalah seni menghasilkan komputer menurut spesifIkasi biaya dan kinerja yang berdaya saing. Arsitektur komputer adalah seni membuat spesifIkasi yang berlaku sepanjang beberapa generasi teknologi.Johann Sebastian Bach, yang menggubah musik untuk dimainkan dengan piano,menghadapi kendala selera instrumen dan cita rasa musik pada jamannya. Dalam keberadaan kendala tersebut, ia menghasilkan melodi tambahan dalam suatu aransemen yang kompleks dan dalam irama gembira. Kita masih bisa menikmatinyasekarang, sekitar 250 tabun dari jamannya. Kejeniusannya menggema sepanjang 1 generasi manusia, yang hidup lebih lama dari pada gelombang perubahan artistik,politik, dan sosial.Bagaimana kalau Bach mengetabui bahwa setiap lima tabun ada instrumen musik generasi barn yang selalu merniliki kemampuan menghasilkan nada yanG lebih kaya dan dalam harmonisasinya dari pada setiap generasi yang digantikannya?Bagaimana jika Batch tahu kalau patron darinya tersebut telah mengangkat serangkaian lagu yang dimainkan untuk dua puluh tabun berikutnya pada instrumen yang terentang jangka waktunya selama empat generasi? Dapatkah Bach menyusun penciptaan instrumen masa datang yang berkualitas suara yang lebih baik? Dapatkah ia menghasilkan serangkaian irama dan harmoni yang memberi kekuatan pada setiap generasi instrumen berikutnya?Sebagai penggubah lagu yang dimainkan dengan instrumen khusus pada jamannya yaitu alat musik clavichord, harpsichord, organ, dan biola, masalah yang dihadapai Batch sarna dengan masalah yang dihadapi oleh perancang komputer,yaitu bagaimana menggunakan bakat dan kepandaian untuk memanfaatkan teknologi yang telah ada dengan tepat. Kendala atau masalah yang dihadapi oleh arsitek komputer persis seperti masalah hipotetis yang tidak dihadapi oleh Batch, yaitu bagaimana menyusun bagian yang memanfaatkan atau mengeksploitir seperangkat teknologi barn, khususnya apabila anda belum mengetabui secara pasti mengenai teknologi yang akan ada.Arsitek komputer harns melihat 20 tabun ke depan dan memvi- sualisasikan teknologi masa datang, agar ia dapat menciptakan mesin atau komputer yang dapatmengikuti perubahan teknologi dengan baik. Pada dua dekade yang lalu, kebanyakanarsitek tidak menyadari bahwa keputusannya untuk merancang mesin yang barnakan berdampak pada mesin yang dirancang 20 tahun atau lebih pada masa berikutnya. Beberapa keputusan desain yang nampaknya sudah dibuat secara optimaluntuk memoangun mesin yang sesuai dengan teknologi masa tersebut, temyata mempunyai akibat negatif dan tak diinginkan di masa mendatang. Jika setiap rancangan barn dapat dibuat seolah-olahtidak ada desain yang lebih dulu dan takada sejarahnya, maka setiap desain barn akan bebas semaksimal mungkin untukmenggunakankemarnpuandari teknologiyang baru. Narnun,pendekatan atau caratersebut mengabaikaninvestasipelanggandan perlu dikompatibelkandengan pokoksoftware yang telah ada sebelumnya.

Pada tahun 1960-an,dihasilkan gagasan mengenai rumpun komputer. Di siniseluruh anggota rumpun atau keluarga menjalankan program yang sarna dan memelihara kompatibilitas dengan hardware generasi sebelumnya apabila akan dilakukan implementasi yang berdasarkan pada teknologi yang barn. Apa yang membuat rumpun komputer berhasil? Kuncinya adalah dengan menciptakan arsitektur yang dapat diimplementasikandengan berbagai cara, untuk menjangkau berbagai macam tingkat biaya dan kinerja. Setiap implementasi harns bersifatkompetitif, narnun semua implementasiharns kompatibel (serasi-pasang).Program yang berjalan pada anggota rumpun tingkat dasar juga harns bisa dijalankan pada semua anggota rumpun tingkat yang lebih atas. Sebaliknya, program yang dipindahkan dari mesin yang berdaya tinggi ke mesin yang berdaya lebih rendah juga harns berjalan secara kompatibel, dengan memberikan mesin yang berdaya rendah tersebut dengan memori dan kemampuan disk yang memadai untukmendukung kerjanya.

Denganmempelajarisejarahnya,makakitaakan mengetabuiarsitekturdasamya.Arsitekturini akan berkembangsecaraperlahandengan perubahanyang sedikit dan tersusundengan rapi,yangkemudianakan terbentukpada beberapatabunkemudian.Jika arsitektur tersebut merniliki kekurangan yang sangat menyolok, maka harus dilakukan perubahan yang lebih drastis dan lebih sering. PDP-ll yang dibuat oleh Digital Equipment Corporation (DEC), memiliki cacat atau kekurangan yaitumempunyairuang lingkup address yang kecil. Segera sesudah pengenalannyayang pertama,arsitekturini diperluasuntukmemperbesarruang lingkup addressfisiknya.Namun, arsitektur ini hanya terkunci pada address 16-bit yang sesungguhnya.ArsitekturDECVAXmengembangkangagasanyangtepatterhadapPDP-ll menjadi arsitektur yang mempunyaiaddress virtual 32-bit,yang pada waktu pengenalannyabegitu nampak tak terbatas. Arsitektur ini digunakan oleh DEC dan pelanggannyadengan sangat baik selarna satu dekade hingga "munculnyaarsitektur RISC (reduced-instruction-set-computery)angmenghasilkanmesinyang lebihberbiayaefektif dari pada implementasi VAX.Munculnya mikroprosesor menciptakan cabang rumpun yang baru Mikroprosesor bersifat terbatas, karena implementasinyaharns sesuai dengan satuchip sirkuit terpadu. Dengan teknologi sirkuit terpadu berada dalam masa pertumbuhannya,maka mikroprosesorawal memiliki ruang address yang kecil dan susunaninstruksiyangrelatifsederhana.Perancangnyabelurnmeramalkanmengenai cara tumbuhnya rumpun arsitektur dari permulaan yang tidak rnenguntungkan tersebut.Namun, evolusi arsitekturadalah hal yang umumdalam sejarahkornputer.Prosesor yang rnenjaman adalah Intel 8080. la bersaing keras dengan mikroprosesor terkenal yang lain, sepertiMOS Technology 6502 (yang digunakan dalam komputerApple II) dan Motorola6800.Intel yangdigunakandalam arsitektur sarna dengan 8080 pengganti berikutnya.Walaupundua chip tidak secara langsung kompatibel, software 8080 dapat dipetakan dengan mudah ke dalam 8086 dengan cara reasembly atau kompiliasi (penghirnpunan).Berpacunya persaingan antara Intel dan perusahaan chip yang lain untuk memperoleh posisi pasar mikroprosesor yang kuat menyebabkan terjadinya titik balik arsitektur 8086. Di sini ffiM memilihnyauntuk digunakan dalam ffiM PCnyapada tabun 1981. Dari masa ini, arsitektur 8086 mernperoleh pangsa pasar mikroprosesor yang besar. Sedangkan arsitektur Motorola 68000 yang diterapkan oleh Apple untuk Macintosh menduduki posisi kedua.Sejarah PC ffiM mempunyaicerita yang menarik,dan ia memberikanbanyak pelajaran kepada arsitek komputer.Baron dan Higbie banyak rnenggunakanteknikarsitekturyang menonjoldari rurnpunini. ArsitekturkomputerPC ffiM rnerupakan super-set dari arsitektur rumpun 8086. Arsitektur PC ini tidak hanya meliputi set instruksi 8086, namun juga interface elektrik kartu adapter dan interface sistern pengoperasian DOS (Disk Operating System). PC muncul lima tabun kernudian setelah mikrokomputer 8-bit pertama dihadirkan, yaitu pada saat mikrokornputer telah digunakan di kantor, laboratorium, dan di rumah dalarn jumlah yang besar. Kita mengetabuibahwa masuknyaffiM ke pasar mikrokomputeradalahdengan memunculkan komputer yang berdasar pada Intel 8088, chip yang kornpatibel dengan Intel 8086, yang mempunyai interface bus data 8-bit, bukan interface.l6-bit. Hal lain yang bersifat khas mengenai kemunculannya ini adalah bahwa ffiM menyertakan informasi cara menginterface ke komputer tersebut. Dalam jangka waktu yang singkat, banyak berkembang industri yang memberikan pasokan akan kebutuhan kartu dan suku cadang untuk PC. Akhimya, para perusahaan tersebut bisa menghasilkan komputer kompatibel tanpa memintahak cipta dan hak patendari ffiM. Pada saat itu, PC ffiM menjadi arsitekturkomputerstandartyang bersifat de facto dan i disuplai oleh ratusan perusahaan lain yang menawarkankonfigurasi full-system dan dengan komponen yang mudah dipasang.

1.EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER

Komputer yang kita temui saat ini adalah suatu evolusi panjang dari penemuan-penemuan manusia sejak dahulu kala berupa alat mekanik maupun elektronik. Pada awalnya komputer pertama diciptakan oleh seorang ilmuwan matematika Inggris dari Universitas Cambridge bernama Charles Babbage (1792-1871) yang menemukan speedometer. Usaha Babbage yang pertama muncul pada tahun 1822 ketika ia mengusulkan suatu mesin untuk melakukan perhitungan persamaan diferensial. Mesin tersebut dinamakan Mesin Diferensial. Dengan menggunakan tenaga uap, mesin tersebut dapat menyimpan program dan dapat melakukan kalkulasi serta mencetak hasilnya secara otomatis.

Babbage kemudian terinspirasi untuk memulai membuat komputer general-purpose yang pertama, yang disebut Analytical Engine atau mesin analitis. Mesin ini terdiri dari sekitar 50.000 komponen, desain dasar dari mesin analitis menggunakan kartu-kartu berlubang yang berisi instruksi operasi bagi mesin tersebut. Seperti mesin diferensial, mesin analitis ini sepenuhnya bersifat mekanis.

Ada Augusta Lovelace (1815-1842) merupakan wanita yang dipekerjakan oleh Babbage juga memiliki peran penting dalam pembuatan mesin ciptaan Babbage. Ia membantu merevisi rencana, mencari pendanaan dari pemerintah Inggris dan mengkomunikasikan spesifikasi mesin analitis kepada publik. Selain itu, pemahaman Augusta yang baik tentang mesin ini memungkinkannya membuat instruksi untuk dimasukkan ke dalam mesin dan juga membuatnya menjadi programmer pertama di dunia. Pada tahun 1980, Departemen Pertahanan Amerika Serikat menamakan sebuah bahasa pemrograman dengan nama ADA sebagai penghormatan kepadanya.

Pada tahun 1889, Herman Hollerith (1860 1929) juga menerapkan prinsip kartu perforasi untuk melakukan penghitungan. Tugas pertamanya adalah menemukan cara yang lebih cepat untuk melakukan perhitungan bagi Biro Sensus Amerika Serikat. Hollerith menggunakan kartu perforasi untuk memasukkan data sensus yang kemudian diolah oleh alat tersebut secara mekanik. Sebuah kartu dapat menyimpan hingga 80 variabel. Dengan menggunakan alat tersebut, hasil sensus dapat diselesaikan dalam waktu enam minggu.

Pada tahun 1903, John V. Atanasoff dan Clifford Berry merancang sebuah kalkulator elektronik di Bell Labs, Amerika Serikat. Mesin ini sangat canggih pada masanya dan bekerja menggunakan aritmatika biner dan memiliki kapasitor-kapasitor sebagai memori. Pendekatan ini didasarkan pada hasil kerja George Boole (1815-1864) berupa sistem biner aljabar, yang menyatakan bahwa setiap persamaan matematik dapat dinyatakan sebagai benar atau salah. Dengan mengaplikasikan kondisi benar-salah ke dalam sirkuit listrik dalam bentuk terhubung-terputus, Atanasoff dan Berry membuat komputer elektrik pertama di tahun 1940.

1. Komputer Generasi Pertama (1943-1955)

Pada Perang Dunia Kedua, negara-negara yang terlibat dalam perang berusaha mengembangkan komputer untuk mengeksploitasi potensi strategis yang dimiliki komputer. Pada masa awal perang, kapal-kapal selam Jerman bernama U-Boat menggunakan pesan-pesan yang telah disandi menggunakan alat yang disebut ENIGMA untuk dikirim ke pusat komando. Pada awalnya ENIGMA dirancang oleh seorang penemu amatir dan mantan presiden Amerika Serikat, Thomas Jefferson. Selain itu pada tahun 1941, Konrad Zuse, seorang insinyur Jerman membangun sebuah komputer Z3, untuk mendesain pesawat terbang dan peluru kendali.

Pada tahun 1943, pihak Inggris menyelesaikan komputer pemecah kode rahasia ENIGMA yang dinamakan COLOSSUS. Ahli matematika Inggris, Alan Turing membantu merancang mesin ini. Mesin COLOSSUS ini dapat dicatat sebagai komputer digital elektronik pertama di dunia. Di Amerika pada saat itu juga dihasilkan suatu kemajuan lain. Howard H. Aiken (1900-1973), seorang insinyur Harvard yang bekerja dengan IBM, berhasil memproduksi kalkulator elektronik untuk US Navy dengan nama Mark I.

Perkembangan komputer selanjutnya adalah Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC), yang dibuat oleh kerjasama antara pemerintah Amerika Serikat dan University of Pennsylvania. Komputer ini terdiri dari 18.000 tabung vakum, 1.500 relai, 70.000 resistor, dan 5 juta titik solder. Dengan komposisi tersebut, komputer ini memiliki bobot 30 ton dan membutuhkan daya 160 kilowatt. Komputer ini dirancang oleh John Presper Eckert (1919-1995) dan John W. Mauchly (1907-1980), ENIAC merupakan komputer serbaguna (general purpose computer) yang bekerja 1000 kali lebih cepat dibandingkan Mark I.

Pada pertengahan tahun 1940-an, John von Neumann (1903-1957) bergabung dengan tim University of Pensylvania dalam usaha membangun konsep desain. Von Neumann mendesain Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC) versinya sendiri dengan nama IAS pada tahun 1945 dengan sebuah memori untuk menampung baik program ataupun data. Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal. Arsitektur komputer Von Neumann ini akan menjadi dasar hampir semua komputer digital lebih dari setengah abad kemudian, bahkan hingga saat ini.

Tahun 1951, UNIVAC I (Universal Automatic Computer I) yang dibuat oleh Remington Rand, menjadi komputer komersial pertama yang memanfaatkan model arsitektur von Neumann tersebut.

Komputer Generasi pertama mempunyai karakteristik instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu tugas tertentu. Setiap komputer memiliki program kode-biner yang berbeda yang disebut “bahasa mesin” (machine language). Hal ini menyebabkan komputer sulit untuk diprogram dan membatasi kecepatannya. Ciri lain komputer generasi pertama adalah penggunaan tabung vakum (yang membuat komputer pada masa tersebut berukuran sangat besar) dan silinder magnetik untuk penyimpanan data.

2. Komputer Generasi Kedua (1955-1965)

Pada tahun 1948 diciptakan transistor di Laboratorium Bell oleh John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley. Mereka menerima hadiah nobel di bidang fisika pada tahun 1956 untuk penemuan ini. Penemuan ini sangat mempengaruhi perkembangan komputer. Transistor menggantikan tube vakum di televisi, radio, dan komputer. Akibatnya, ukuran mesin-mesin elektrik berkurang drastis.

Komputer transistor pertama dibuat di Laboratorium Lincoln, MIT, sebuah mesin 16 bit dengan nama TX-0 (Transistorized eXperimental Computer 0). Perkembangan selanjutnya adalah dengan munculnya PDP-1 pada tahun 1961. Mesin ini mempunyai word 18 bit sebanyak 4K dan waktu siklus 5 µsecond.

Selanjutnya juga telah dibuat mesin 12 bit bernama PDP-8 yang lebih murah daripada PDP-1. PDP-8 telah melakukan informasi besar, yaitu memiliki bus tunggal bernama omnibus. Bus adalah kumpulan kabel-kabel paralel yang digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen sebuah komputer. Arsitektur ini sangat berbeda dengan mesin IAS yang berpusat pada memori dan arsitektur ini diadopsi oleh hampir semua komputer kecil.

IBM juga menciptakan komputer versi 7090 dan 7094 yang memiliki waktu siklus 2 µsecond, 32 K memori ini, dan word dengan panjang 36 bit. Pada tahun 1964, sebuah perusahaan yang baru berdiri Control Data Corporation (CDC) memperkenalkan komputer 6600, sebuah mesin yang mendekati ideal dan lebih cepat dari 7094. Mesin ini dapat melakukan 10 instruksi yang dijalankan pada saat yang sama.

Salah satu contoh penting komputer pada masa ini adalah IBM 1401 yang diterima secara luas di kalangan industri. Pada tahun 1965, hampir seluruh bisnis-bisnis besar menggunakan komputer generasi kedua untuk memproses informasi keuangan. Program yang tersimpan di dalam komputer dan bahasa pemrograman yang ada di dalamnya memberikan fleksibilitas kepada komputer. Fleksibilitas ini meningkatkan kinerja dengan harga yang pantas bagi penggunaan bisnis. Dengan konsep ini, komputer dapat mencetak faktur pembelian konsumen dan kemudian menjalankan desain produk atau menghitung daftar gaji.

Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu. Bahasa pemrograman Common Business-Oriented Language (COBOL) dan Formula Translator (FORTRAN) mulai umum digunakan. Bahasa pemrograman ini menggantikan kode mesin yang rumit dengan kata-kata, kalimat, dan formula matematika yang lebih mudah dipahami oleh manusia. Berbagai macam karir baru bermunculan (programmer, analyst, dan ahli sistem komputer). Industri piranti lunak juga mulai bermunculan dan berkembang pada masa komputer generasi kedua ini.

3. Komputer Generasi Ketiga (1965-1980)

Penemuan rangkaian terpadu (integrated circuit - IC) dari silikon oleh Robert Noyce pada tahun 1958 memungkinkan dimasukkannya lusinan transistor pada satu keping chip tunggal. Teknologi ini memungkinkan untuk pembuatan komputer yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih murah dibanding komputer yang menggunakan transistor.

Pada masa ini IBM memperkenalkan jalur produk tunggal dengan nama Sistem/360 untuk menggantikan model 7094 dan 1041 yang tidak saling kompatibel. Komputer ini berbasis pada rangkaian-rangkaian terpadu yang dirancang untuk keperluan perhitungan ilmiah dan komersial. Komputer 360 memperkenalkan kemampuan multiprogramming dimana memiliki beberapa program dalam memori, sehingga ketika satu program menunggu selesainya input/output, program lain dapat melakukan perhitungan. Komputer 360 dibuat dalam beberapa model untuk beberapa kebutuhan, yaitu:

Sifat	Model 30	Model 40	Model 50	Model 65
Kemampuan relatif	1	3.5	10	21
Waktu Siklus (nsec)	1000	625	500	250
Memori maksimum (KB)	64	256	256	512
Byte-byte yang diambil per siklus	1	2	4	16
Jumlah maksimum saluran data	3	3	4	6

Kemajuan komputer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem operasi (operating system) yang memungkinkan mesin untuk menjalankan berbagai program yang berbeda secara bersamaan dengan sebuah program utama yang memonitor dan mengkoordinasi memori komputer.

4. Komputer Generasi Keempat (1970-sekarang)

Pada tahun 1980-an, Very Large Scale IC (VLSI) memungkinkan pemasangan puluhan ribu sampai ratusan ribu transistor ke dalam satu chip tunggal. Bahkan dengan teknologi Ultra-Large Scale Integration (ULSI) jumlah tersebut meningkat sampai jutaan transistor. Perkembangan ini menyebabkan lahirnya komputer dengan ukuran semakin kecil den kecepatan yang semakin tinggi. Dengan lahirnya komputer mini, maka sebuah instansi dapat memiliki komputer sendiri karena harganya yang menjadi jauh lebih murah. Pada masa ini, era komputer pribadi (Personal Computer atau PC) dimulai.

Komputer-komputer pribadi pertama biasanya dijual secara terpisah-pisah antara satu komponen dengan komponen lain, sehingga semua spesifikasinya tergantung pembeli. Prosesor yang dipakai saat itu adalah intel 8080 dan sebuah sistem operasi CP/M yang ditulis oleh Gary Kildall. Satu perangkat komputer pribadi terdiri atas sebuah prosesor, sejumlah kabel, sebuah power supply, dan floppy disc 8 inci.

Tidak lama kemudian, setiap perangkat rumah tangga seperti microwave oven, televisi, dn mobil dengan electronic fuel injection dilengkapi dengan mikroprosesor. Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk menggunakan komputer biasa. Komputer tidak lagi menjadi dominasi perusahaan-perusahaan besar atau lembaga pemerintah.

Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan komputer pribadi untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah. Jumlah PC yang digunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982. Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan. Komputer melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam (palmtop).

Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible dengan pemakaian CPU: IBM PC/486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV (Serial dari CPU buatan Intel). Juga kita kenal AMD K6, Athlon, Duron, dsb. Ini semua masuk dalam golongan komputer generasi keempat.

Komputer pribadi pertama yang lain adalah Apple yang dirancang oleh Steve Jobs dan Steve Wozniak. Mesin ini sangat populer di kalangan pemakai komputer di rumah dan di sekolah-sekolah hingga Apple menjadi sangat terkenal dalam waktu singkat.

Seiring dengan bertambah populernya komputer, maka komputer-komputer tersebut dapat dihubungkan secara bersamaan dalam suatu jaringan untuk saling berbagi memori, perangkat lunak, informasi, dan juga untuk dapat saling berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Dengan menggunakan Local Area Network (LAN), atau kabel telepon, jaringan ini dapat berkembang menjadi sangat besar.

2.KLASIFIKASI ARSITEKTUR KOMPUTER

Klasifikasi Arsitektur komputer (Michael Flynn), berdasarkan karakteristiknya termasuk banyaknya processor, banyaknya program yang dapat dieksekusi dan struktur memori:

SISD (Single Instruction Stream, Single Data Stream)

Satu CPU yang mengeksekusi instruksi satu persatu dan menjemput atau menyimpan data satu persatu

SIMD (Single Instruction Stream, Multiple Data Stream)

Satu unit kontrol yang mengeksekusi aliran tunggal instruksi, tetapi lebih dari satu Elemen Pemroses

MISD (Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)

Mengeksekusi beberapa program yang berbeda terhadap data yang sama.

Ada dua kategori:

1. Mesin dengan Unit pemroses berbeda dengan instruksi yang berbeda dengan data yang sama (sampai sekarang tidak ada mesin yang seperti ini)

2. Mesin, dimana data akan mengalir ke elemen pemroses serial

MISD (Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)

Juga disebut multiprocessors, dimana lebih dari satu proses dapat dieksekusi berikut terhadap dengan datanya masing-masing

Dalam taksonomi arsitektur paralel ada dua keluarga arsitektur paralel yang banyak diterapkan adalah: SIMD dan MIMD, dimana untuk mesin yang murni MISD tidak ada.

Mesin SIMD secara umum mempunyai karakteristik sbb:

♦ Mendistribusi proses ke sejumlah besar hardware

♦ Beroperasi terhadap berbagai elemen data yang berbeda

♦ Melaksanakan komputasi yang sama terhadap semua elemen data

Peningkatan kecepatan pada SIMD proporsional dengan jumlah hardware (elemen pemroses) yang tersedia.

Sebagai perbandingan, pada gambar dibawah, untuk sistem SISD (a), X1, X2, X3, dan X4 merepresentasikan blok instruksi, setelah mengeksekusi X1, tergantung dari nilai X, X3 atau X2 dieksekusi kemudian X4. Pada sistem SIMD, beberapa aliran data ada yang memenuhi X=? dan ada yang tidak, maka beberapa elemen akan melakukan X3 dan yang lain akan melakukan X2 setelah itu semua elemen akan melakukan X4.

Array Element pemroses atau biasa disebut Processor Array dapat berbeda satu sama lain berdasarkan:

♦ Struktur elemen pemroses

♦ Struktur unit kontrol

♦ Struktur memori

♦ Topologi interkoneksi

♦ Struktur input/output

3.KUALITAS ARSITEKTUR KOMPUTER

1.Generalitas, Generalitas adalah ukuran besarnya jangkauan aplikasi yang bisa cocok dengan arsitektur. dan computer yang terutama digunakan untuk aplikasi bisnis menggunakan aritmetik decimal. Sistem umum memberikan dua jenis aritmetik.Salah satu pembahasan utama oleh kalangan peneliti komputer selama tabun 1980-an adalah persoalan bagusnya generalitas.

2.DayaTerap(Applicability), Daya terap (applicability) adalah pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan yang telah direncanakannya. Buku ini membahas komputer yang terutama dirancang untuk satu dari dua area aplikasi utama : (1) aplikaSi ihniah dan teknis dan (2) aplikasi komersil biasa. Aplikasi ilmiah dan teknis adalah aplikasi yang biasanya untuk memecahkan persamaan kompleks dan untuk penggunaan aritmetik floating point ekstensif.

3.Efesiensi, Efisiensi adalah ukuran rata-ratajumlah hardware dalam komputer yang selalu sibuk selama penggunaannya biasa. Arsitektur yang efisien memungkinkan (namun tidak memastikan) terjadinya implementasi yang efisien. Salah satu sifat arsitektur yang efisien adalah bahwa ia secara relative cenderung sederhana. Karena untuk merancang sistem yang kompleks secara benar begitu sulit, maka kebanyakan komputer mempunyai sebuah komputer inti (core computer) efisien yang sederhana,yaitu CU.

4.KemudahanPenggunaan, Kemudahan penggunaan arsitektur adalah ukuran kesederhanan bagi programmer sistem untuk mengembangkan atau membuat software untuk arsitektur tersebut, misalnya sistem pengoperasiannya atau compilemya. Oleh karena itu, kemudahan penggunaan ini merupakan fungsi ISA dan berkaitan erat dengan generalitas.

5.DayaTempa(Maleability), Dua ukuran yang terakhir daya tempa dan daya kembang umumnya berlaku untuk implementasi computer dalam satu rumpun. Daya terap arsitektur adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk mengimplementasikan komputer (yang mempunyai arsitektur itu) dalam jangkauan yang luas. Pada Apple Macintosh atau IBM PC AT, spesifIkasi arsitektumya jauh lebih lengkap, sehingga semua implementasi hampir sama.

6.DayaKembang(Expandibility), Daya kembang (expandability) adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk meningkatkan kemampuan arsitektur,misalnya kemampuan ukuran memori maksimumnya atau kemampuan aritmetiknya. Dalam hal ini, daya kembang juga berkaitan dengan jumlah CPU yang dapat digunakan oleh system secara efektif.

4.FAKTOR KEBERHASILAN

Manfaat Arsitektural

Ada empat ukuran pokok yang menentukan keberhasilan arsitektur, yaitu manfaat arsitekturalnya (architectural merit) :

1. Daya terap Sebaiknya, arsitektur ditujukan untuk aplikasi yang telah ditentukan.

2. Daya tempa. Bila arsitekturlebih mudah membangunsistem yang kecil, maka ia akan lebih baile.

3. Daya kembang. Lebih besar daya kembang arsitektur dalam daya komputasi, ukuran memori, kapasitasI/O, dan jumlah prosesor,maka ia kan lebih baile.

4. Kompatibilitas (daya serasi-pasang).

Keterbukaan arsitektur.

Arsitektur dikatakan open (terbuka) bila perancangnya mempublikasikan spesifikasinya

Keberadaan model pemrograman yang kompatibel don bisa dipahami.

Beberapa komputer yang berparalel tinggi begitu sulit untuk digunakan, sehingga ia hanya menjadi daya tarik bagi para analis untuk menemukan cara baru untuk menggunakannya.

Kualitas implementasi awal.

Ada beberapa komputer yang nampaknya merupakan mesin yang baik, yang mempunyai software dan sifat operasional yang baik.

Kinerja Sistem

Kinerja sistem sebagian ditentukan oleh kecepatan komputer. Untuk mengukur kinerja komputer, para arsitek menjalankan serangakian program yang standart, yang disebut benchmark,pada komputer. Benchmark ini memungkinkan arsitek untuk menentukan kecepatan relatif dari semua komputer yang menjalankan benchmark tersebut dan menentukan kecepatan absolute dari tiap komputer. Hasilnya bermanfaat bagi arsitek untuk melaporkan kinerja sistem dengan menggunakan berbagai performance metrics (metrik kinerja).

Ada dua jenis ukuran benchmark biasa yang digunakan untuk: mengukur kecepatan komputer dalam MFLOPS. Tentu saja, juga ada MFLOPS tertinggi dan GFLOPS tertinggi, seperti MIPS tertinggi Vectorization (vektorisasi) adalah penggabungan program agar mereka dapat berjalan pada komputer yang mempunyai instruksi vektor secara efisien. Satu VUP adalah sekitar 0,5 IBM MIPS. Dua benchmark yang lebih barn adalah SPEC Benchmark Suite dan Perfect Club. Ukuran Kinerja Yang Lain. Ada tiga metrik yang dapat digunakan untuk sistem memori. Memory bandwidth. adalah jumlah megabyte per detik yang dapat dikirimkan oleh memori ke prosesor. Memory access time adalah rata-rata waktu yang dibutuhkan oleh CPU untuk mengakses memori, yang biasanya dinyatakan dalam nanosecond.Memory size adalah volume data yang dapat diampu (disimpan) oleh memori, biasanya dinyatakan dalam megabyte.

Biaya Sistem

Bagian pokok dari biaya sistem computer adalah biaya peralatan logika dasarnya, yang sangat bervariasi dari peralatan satu dengan yang lainnya. beberapa aplikasi dengan metrik tersebut diperlukan adalah :

1. Reliabilitas (keandalan) adalah sangat diperlukan oleh computer yang digunakan untuk mengontrol penerbangan, mengontrol kearnanan instalasi nuklir, atau kegiatan apa saja yang mempertaruhkan keselarnatan manusia.

2. Kemudahan perbaikan khususnya penting bagi komputer yang mempunyai jumlah komponen yang besar.

5.STRUKTUR DASAR KOMPUTER + ORGANISASI KOMPUTER

Sistem komputer terdiri dari sejumlah sub komponen system yang berbeda, dan bekerja bersama-sama untuk membentuk suatu proses kalkulasi dan pengerjaan suatu tugas tertentu. Contoh aplikasi yang dapat dikerjakan oleh sistem komputeryaitu men jalankan program spesifik seperti program pembayaran gaji karyawan(payrolls), mengontrol mesin dalam mobil, menerbangkan pesawat ataumemungkinkan pemakai untuk bermain game dengan komputer, dan lainnya.Sistem Komputer mempunyai banyak variasi dan jenis, meliputi ukuran,biaya dan kekuatan, tergantung pada pekerjaan dan tugas yang harus diselesaikan.Pembahasan materi yang diberikan akan difokuskan pada system komputer pribadi(personal computer systems), yang sesuai untuk penggunaan bisnis skala kecil dan penggunaan PC di rumah. Penjelasan berikut ini menunjukkan system PC pada umumnya:

Mouse adalah peralatan input yang mempunyai sejumlah tombol.
Perpindahan dengan tangan sepanjang permukaan mouse, akan merubah
posisi tampilan pada layar yang merefleksikan perpindahan tersebut.
Tombol pada mouse digunakan untuk memilih item, dan membuat pilihan
pada layar.
Mouse secara significant dapat mereduksi input yang
dimasukkan oleh pemakai melalui serangkaian pengetikan
perintah pada keyboard dengan mengklik pada tombol mouse
atau item yang tampil pada layar monitor.

ORGANISASI KOMPUTER

Organisasi komputer adalah 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 kontrol.

Arsitektur komputer lebih cenderung pada kajian atribut – atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian organisasional.

SUMBER REFERENSI :

elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/arkomp/halaman_depan.pdf

aehhdblue27.blogspot.com/2010/10/sejarah-evolusi-komputer.html

rikyaldriasblogspotcom.blogspot.com/

cikarang-skull.blogspot.com