CENTRAL PROCESSING UNIT ( CPU)

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU)

Arsitektur dasar mesin tipe von  neumann menjadi kerangka referensi pada komputer digital umum (general-purpose) modern. 3 bagian fundamental tersebut adalah:

Program disimpan dalam unit memori utama yang berhadapan dengan piranti I/O melalui CPU. CPU membaca dari atau menulis ke memori, dengan mengirimkan alamat word ke unit memori melalui   bus address kemudian menerima atau mengirimkan data melalui bus data. Data dipertukarkan antara CPU dan Unit I/O juga dengan menggunakan bus data. Operasi disinkronisasikan oleh dua bus control dengan sinyal kendali yang dikirimkan oleh CPU dan sinyal  acknowledgment serta sinyal interupsi yang diterima oleh CPU.

• Organisasi CPU 

Gambar diatas disebut jalur data dan berisi register-register  (terutama 1 sampai 32), ALU (Arithmetic Logic Unit) dan beberapa  bus yang menghubungkan bagian-bagian tersebut. Register-register  tersebut melengkapi dua register untuk input ALU, yang dalam  gambar diberi label A dan B. Register-register ini menyimpan input  ALU sementara ALU menjalankan fungsi perhitungan.

KUMPULAN REGISTER

Register dari sebuah komputer secara kolektif disebut sebagai  kumpulan register (register set).

pada gambar (a) diatas menunjukkan kumpulan register pada  mikroprosesor intel 8085. Pada CPU ini, register A berfungsi sebagai  sebuah akumulator 8 bit. CPU juga mencakup sebuah program  counter (PC), sebuah stack pointer (SP), sebuah flag register dan  enam register pengalamatan 8 bit. Pada gambar (b) diatas, register 8  bit biasanya digunakan secara berpasangan. Register A bersama sama dengan flag register, membentuk program status word (PSW).  Tiga pasangan lainnya digunakan untuk tujuan pengalamatan,  pasangan H merupakan pasangan yang sangat umum digunakan.  Pasangan ini bisa dirujuk secara bersama-sama atau terpisah, yang menyebabkan tersedianya berbagai variasi intruksi.

ARITHMETIC AND LOGIC UNIT (ALU)

Ide mengenai satu adder umum yang mampu menambahkan  dua register bersama-sama dan menyimpan hasilnya dalam register lainnya merupakan prinsip yang mendasar pada ALU. Sehingga ALU  didefinisikan sebagai sebuah unit yang berisi sirkuit untuk  menjalankan sekumpulan operasi mikro aritmatika dan logika.  Sebuah contoh dari dua fungsi ALU ditunjukkan sebagai berikut, 

Sejumlah n baris input dari A dan B dihubungkan dengan blok  fungsi f1 dan f2. Kemudian sejumlah n baris output pada blok tersebut  dihubungkan dengan sejumlah n multiplexer (MUX). Tergantung dari operasi mikro tertentu yang harus dijalankan maka baris seleksi akan  di-set untuk memilih baris output fungsi yang semestinya untuk  sejumlah n baris dari R1, yaitu hasil operasi ALU. Jumlah baris seleksi  yang diperlukan tergantung pada jumlah fungsi di dalam ALU, pada  bagian ini ada dua input n-bit, yaitu A dan B, dan sebuah output n-bit, yaitu R1.

Fungsi Aritmatika pada sebuah ALU biasanya mencakup integer, floating-point (real) dan desimal berkode biner. Disini operasi yang terjadi adalah penambahan, pengurangan, perkalian dan pembagian.

Fungsi Logika pada ALU lebih sederhana. Untuk segala operasi logika yang ingin diterapkan, maka hanya perlu memuat sejumlah n gerbang logika tertentu untuk operasi tersebut (satu untuk setiap pasangan bit input). Selain itu pula ALU dapat digunakan sebagai Pergeseran, dengan menerapkan sirkuit geser kombinasional yang dikenal sebagai skalar posisi. Karena kita ingin menjalankan pergeseran bersamaan dengan fungsi aritmatika atau logika, seperti pada perkalian atau pengepakan string, maka akan lebih efisien untuk men-set penggeser diluar ALU. Dengan cara ini dapat ditambahkan dua angka dan menggeser seluruh hasil dalam satu langkah daripada meneruskan hasilnya ke input  ALU lagi dan kemudian mensetup ALU untuk menggeser angka tersebut. Terlihat pada gambar dibawah ini:

CONTROL LOGIC UNIT (CLU)

CLU pada komputer memasukkan informasi tentang instruksi  dan mengeluarkan baris kendali yang diperlukan untuk mengaktifkan operasi-mikro yang semestinya. CLU terbentuk atas sebuah prosesor instruksi (IP atau instruction processor) yang berfungsi untuk mengendalikan fetch, perhitungan alamat dan siklus interupsi, kemudian prosesor aritmatika (AP atau arithmatic processor) yang berfungsi untuk mengendalikan siklus eksekusi bagi operasi aritmatika dan logika. 

Konfigurasi CPU

Komponen CPU dapat tersusun dalam berbagai cara, sangat  tergantung pada jumlah bus data internal yang digunakan. Dua contoh  diantaranya adalah Organisasi bus tunggal dan organisasi triple bus.

Organisasi triple bus

Penggunaan tiga bus data internal, seperti gambar diatas akan melonggarkan beberapa batasan yang dibebankan oleh susunan bus-tunggal. Dalam hal ini, bus-bus yang terpisah dapat digunakan untuk dua input ALU termasuk juga untuk output ALU. Jika register dari kumpulan register adalah edge-trigerred, maka akan mungkin untuk menjalankan jenis operasi-mikro R1 ← (R2) + (R3) pada satu sinyal waktu.

 Organisasi Bus-Tunggal

ALU memerlukan input register Y dan register Z secara  bersamaan. Dengan hanya sebuah bus data tunggal, sebuah  operand akan disimpan dalam Y dan yang lainnya dapat disimpan dalam bus. Sewaktu ALU menghitung hasilnya, input tersebut harus tetap konstan pada bus. Karena itu, kadang-kadang hasilnya disimpan dalam Z sampai operasi selesai dan kemudian ditransfer  melalui bus ke tempat dimana harus disimpan. Dalam hubungan  yang sama, CLU memerlukan informasi dari register khusus (special purpose) secara bersamaan untuk menghasilkan fungsi  pengendalian yang tepat. Oleh karena itu, register-register tersebut  dihubungkan secara langsung ke CLU selain dihubungkan dengan  bus data untuk komunikasi umum.

MEMORI

CPU hanya dapat menyimpan data dan instruksi di register yang berukuran kecil sehingga tidak dapat menyimpan semua informasi yang dibutuhkan untuk keseluruhan proses program. Untuk mengatasi hal ini, maka CPU harus dilengkapi dengan alat penyimpan yang berkapasitas lebih besar yaitu memori utama. Unit ini dapat dibayangkan sebagai sekumpulan kotak-kotak yang masing-masing dapat menyimpan sepenggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Tiap-tiap lokasi dari kotak ditunjukkan oleh suatu alamat (address), yaitu berupa nomor yang menunjukkan lokasi tertentu dari kotak memori.

Ukuran memori ditunjukkan oleh satuan byte, misalnya 1 Mb, 4 Mb, 8 Mb, atau bahkan adayang sampai 256 Mb. Pada umumnya 1 byte memori terdiri dari 8 – 32 bit (binary digit), yaitu banyaknya digit biner (0 atau 1) yang mampu disimpan dalam satu kotak memori.

Random Access Memory (RAM)

Semua data dan program yang dimasukkan melalui alat input akan disimpan terlebih dahulu di memori utama, khususnya RAM, yang dapat diakses secara acak (dapat diisi/ditulis, diambil, atau dihapus isinya) oleh pemrogram. Struktur RAM terbagi menjadi empat bagian utama, yaitu:

1. Input storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan melalui alat input.
2. Program storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang akan diakses.
3. Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil pengolahan.
4. Output storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output.

Input yang dimasukkan melalui alat input akan ditampung terlebih dahulu di input storage. Bila input tersebut berupa program maka akan dipindahkan ke program storage, dan bila berbentuk data maka akan dipindahkan ke working storage. Hasil dari pengolahan juga ditampung terlebih dahulu di working storage dan bila akan ditampilkan ke alat output maka hasil tersebut dipindahkan ke output storage.

SUMBER 

https://gerypata21.wordpress.com/cpu-central-prossecing-unit/

homepage.cs.uri.edu/faculty/wolfe/book/.../Reading04.htm

 file:///C:/Users/Hana/Downloads/Documents/handout5Central%20Processing%20Unit.pdff

file:///C:/Users/Hana/Downloads/Documents/handout6Input%20Output.pdf

Set Instruksi

Set Instruksi 

Set Instruksi (bahasa Inggris: Instruction Set, atau Instruction Set Architecture (ISA)) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada).

ISA merupakan sebuah spesifikasi dari Pullman semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut, umumnya disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan lain-lain.

ELEMEN - ELEMEN DARI SET INSTRUKSI

1. Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan.
2. Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan.
3. Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan.
4.  Next Instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.

FORMAT INSTRUKSI 

Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi.

Contoh suatu Format Instruksi adalah sbb :

Ilustrasi Format Instruksi Sederhana

Data procecessing: Arithmetic dan Logic Instructions

Data processing adalah jenis pemrosesan yang dapat mengubah data menjadi informasi atau pengetahuan.Setelah diolah, data ini biasanya mempunyai nilai yang informative, maka istilah pemrosesan data sering dikatakan sebagai sistem informasi.

 Data storage: Memory instructions

Sering disebut sebagai memori komputer, merujuk kepada komponen komputer, perangkat komputer, dan media perekaman yang mempertahankan data digital yang digunakan untuk beberapa interval waktu. Dalam penggunaan kontemporer, memori komputer merujuk kepada bentuk media penyimpanan berbahan semikonduktor, yang dikenal dengan sebutan Random Access Memory (RAM).Akan tetapi, istilah “computer storage” sekarang secara umum merujuk kepada media penyimpanan massal seperti halnya hard disk.

 Data Movement: I/O instructions

Proses data movement ini adalah memindahkan (dapat dikatakan membackup juga) data – data dari database yang berupa data, indeks, grand, schema, dan lain – lain ketempat baru. Data movement terdiri dari 2 bagian besar yaitu: Load & Upload dan Export & Import. Load berfungsi untuk memasukan data / transaksi ke sebuah table. Sedangkan upload berfungsi untuk membuat dari data table ke fisik / file.

Control: Test and branch instructions

CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store).Control Unit – CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut.

Teknik Pengalamatan

Metode pengalamatan merupakan aspek dari set instruksi arsitekturdi sebagian unit pengolah pusat(CPU) desain yang didefinisikan dalam set instruksi arsitektur dan menentukan bagaimana bahasa mesinpetunjuk dalam arsitektur untuk mengidentifikasi operan dari setiap instruksi.. Sebuah mode pengalamatan menentukan bagaimana menghitung alamat memori yang efektif dari operand dengan menggunakan informasi yang diadakan di registerdan / atau konstanta yang terkandung dalam instruksi mesin atau di tempat lain.

Jumlah Alamat

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.

Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :

• Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
• Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
• Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
• Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)

Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan :

           a) – Address Instruction

           b) 1 – Addreess Instruction

           c) N – Address Instruction

           d) M + N – Address Instruction

Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register

           a) Memori To Register Instruction

           b) Memori To Memori Instruction

           c)  Register To Register Instruction

Jenis – jenis pengalamatan

A.Immediate Addressing (Pengalamatan Segera)

Adalah bentuk pengalamatan yang paling sederhana.

Penjelasan :

• Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari intsruksi
• Operand sama dengan field alamat
• Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk complement dua 
• Bit paling kiri sebagai bit tanda
• Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data

Keuntungan :

Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand

Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat

Kekurangan :

Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field

Contoh :

ADD 7 ; tambahkan 7 pada akumulator

Direct Addressing (Pengalamatan Langsung)

 Penjelasan :

• Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer kecil
• Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus

Kelebihan :

Field alamat berisi efektif address sebuah operand

Kekurangan :

Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word

Contoh :

ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator

Indirect Addressing (Pengalamatan tak langsung)

Penjelasan :

• Merupakan mode pengalamatan tak langsung
• Field alamat mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang

Kelebihan :

Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi

Kekurangan :

Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi

Contoh :

ADD (A) ; tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator

Register addressing (Pengalamatan Register)

Penjelasan :

• Metode pengalamatan register mirip dengan mode pengalamatan langsung
• Perbedaanya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama
• Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose

Keuntungan :

Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori

Akses ke register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat

Kerugian :

Ruang alamat menjadi terbatas

 Register indirect addressing (Pengalamatan tak-langsung register)

Penjelasan :

• Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung
• Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register
• Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register

Keuntungan dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung

Keterbatasan field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak

Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung.

Displacement addressing

Penjelasan :

• Menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung.
• Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit.
• Operand berada pada alamat A ditambahkan isi register.

Tiga model displacement :-Relative addressing : register yang direferensi secara implisit adalah Program Counter (PC)-Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat-Memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya.

Base register addressing : register yang direferensi berisi sebuah alamat memori dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu :-Referensi register dapat eksplisit maupun implisit-Memanfaatkan konsep lokalitas memori

Indexing  : field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut.Merupakan kebalikan dari mode base register Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-pprogram iteratif.

Contoh :

Field eksplisit bernilai A dan field imlisit mengarah pada register

Stack addressing

Penjelasan :

Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-firs-out .Stack merupakan blok lokasi yang terbaik ,Btir ditambahkan ke puncak stack sehingga setiap blok akan terisi secara parsial Yang berkaitan dengan stack adalah pointer yang nilainya merupakan alamat bagian paling atas stack

Dua elemen teratas stack dapat berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack pointer mereferensi ke elemen ketiga stack Stack pointer tetap berada dalam register Dengan demikian, referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung.

DESAIN SET INSTRUKSI

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :

1.  kelengkapan set instruksi
2. ortogonalitas (sifat indepedensi 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 diolah.
3.  Instruction Format : panjangnya, banyaknya alamat, dsb. 
4. Register : Banyaknya register yang dapat digunakan .
5. Addressing : Mode pengalamatan untuk operand.

SUMBER 

http://irfan-abet.blogspot.co.id/2015/01/arsitektur-set-instruksi.html

topan_sukma.staff.gunadarma.ac.id 

Evolusi Arsitektur Komputer

Evolusi Arsitektur Komputer 

A.  Pengertian Komputer

Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur yang telah dirumuskan. Kata computer pada awalnya dipergunakan untuk menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmetika, tetapi komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.

B. Fungsi Komputer

• Fungsi dasar sistem komputer adalah sederhana, yaitu:
• Fungsi Operasi Pengolahan Data
• Fungsi Operasi Penyimpanan Data Fungsi Operasi Pemindahan Data
• Fungsi Operasi Kontrol

Arsitektur Komputer 

Sebuah sistem komputer yang berkaitan dengan aribut-atribut sebuah sistem  yang tampak (visible) bagi seorang pemrogram yang berdampak langsung  dengan eksekusi logis sebuah program.

Alat pengolah data bisa digolongkan ke dalam 4 kelompok besar:

1. Peralatan manual: yaitu peralatan pengolahan data yang sangat sederhana, dan faktor terpenting dalam pemakaian alat adalah menggunakan tenaga tangan manusia
2.  Peralatan Mekanik :  yaitu peralatan yang sudah berbentuk mekanik yang  digerakkan dengan tangan secara manual
3.  Peralatan Mekanik  Elektronik:  Peralatan mekanik yang  digerakkan  oleh secara otomatis oleh motor elektronik
4.  Peralatan Elektronik: Peralatan yang bekerjanya secara elektronik penuh

  Perkembangan Komputer

KOMPUTER GENERASI PERTAMA (1941 – 1956)

• Pada tahun 1941, Konrad Zuse, seorang insinyur Jerman membangun  sebuah komputer, Z3, untuk mendesain pesawat terbang dan peluru kendali.

                                             

• Tahun 1943, pihak  Inggris  menyelesaikan  komputer  pemecah  kode   rahasia  yang dinamakan  Colossus  untuk memecahkan kode-rahasia yang   digunakan  Jerman.
•  Howard H. Aiken (1900-1973), seorang insinyur Harvard yang bekerja di  IBM, berhasil memproduksi kalkulator elektronik untuk US Navy. Kalkulator  tersebut berukuran panjang setengah lapangan bola kaki  dan   memiliki   rentang  kabel  sepanjang  500  mil. The  Harvd-IBM  Automatic   Sequence  Controlled   Calculator, atau Mark I, merupakan komputer relai elektronik.   Mesin  tersebut  beroperasi  dengan lambat (ia membutuhkan  3-5 detik   untuk setiap perhitungan)  dan  tidak fleksibel (urutan  kalkulasi tidak   dapat  diubah).                                                                                

             

•  Electronic Numerical Integrator and Komputer (ENIAC), dibuat oleh   kerjasama antara pemerintah Amerika Serikat dan University of  Pennsylvania.  Terdiri dari 18.000 tabung vakum, 70.000 resistor, dan  5  juta titik solder, komputer tersebut merupakan mesin yang sangat besar yang  mengkonsumsi daya sebesar 160kW.

                                                                   

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.

• John von Neumann (1903-1957)  mendesain  Electronic Discrete Variable  Automatic Computer (EDVAC) pada tahun  1945 dengan sebuh 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. Tahun 1951, UNIVAC I   (Universal Automatic Computer I) yang dibuat oleh  Remington Rand,   menjadi komputer komersial pertama  yang  memanfaatkan  model  arsitektur von Neumann tersebut.
  
  

KARAKTERISTIK KOMPUTER GENERASI PERTAMA

1. Penggunaan tabung vakum dalam sirkuit elektronik dan mercury delay lines sebagai memory.
2.  Drum Magnetik sebagai media penyimpan internal utama.
3.  Kapasitas penyimpanan utama yang terbatas (1000 – 4000 bytes)
4.  Pemrograman bahasa symbol tingkat rendah. 
5. Problem panas dan pemeliharaan.
6.  Aplikasi : perhitungan sains, pemrosesan payroll, penyimpanan record.
7. Waktu siklus : milidetik 
8.  Kecepatan pemrosesan : 2000 instruksi per detik.

KOMPUTER GENERASI KEDUA (1956 – 1964)

Transistor mulai digunakan di dalam komputer mulai pada tahun 1956. IBM  membuat komputer bernama Stretch, dan Sprery-Rand membuat komputer  bernama LARC dengan menggunakan transistor. Pada awal 1960-an, mulai bermunculan komputer generasi kedua yang sukses  di bidang bisnis, di universitas, dan di pemerintahan.  Salah satu  contoh   penting  komputer pada masa ini  adalah IBM 1401 yang  diterima secaa  luas  di kalangan  industri.  

  

Bahasa pemrograman Common Business-Oriented  Language  (COBOL)  dan    Formula  Translator (FORTRAN) mulai digunakan. Bahasa  pemrograman  ini   menggantikan  kode  mesin  yang  rumit  dengan  kata-kata, kalimat, dan  formula matematika yang lebih mudah dipahami oleh manusia.

KARAKTERISTIK KOMPUTER GENERASI KEDUA

• Penggunaan transistor untuk operasi internal.
•  Magnetic core sebagai media penyimpan internal utama.
•  Mempunyai kapasitas penyimpanan lebih banyak (4K – 32K)
•  I/O lebih cepat, orientasi pita
• Bahasa pemrograman tingkat tinggi (Cobol, Fortran, Algol)
•  Penurunan panas.
•  Waktu siklus mikrodetik
•  Kecepatan pemrosesan : 1 juta instruksi per detik (mips)

KOMPUTER GENERASI KETIGA (1965 – 1971)
IBM S/360

IBM S/360 yang dirancang untuk bisnis dan teknik.
 GE 600 dan GE 235 

General Electric mengeluarkan GE 600 dan GE 235.
 NCR Century

National Cash Register mengeluarkan NCR seri Century

Beberapa perkembangan dari komputer generasi ketiga dari pendahulunya :

1. Integrated Circuit (IC) mulai menggantikan sirkuit transistor.
2. Memory semikonduktor menggantikan  magnetic core sebagai memory internal utama.
3. Teknik Microprogramming mulai digunakan untuk menyederhanakan rancangan prosessor dan meningkatkan fleksibilitas.
4. Diperkenalkan teknik pemrosesan parallel, termasuk pipelining, multiprogramming dan multiprocessing
5.  Menggunakan catu daya bersama. 

CIRI CIRI KOMPUTER GENERASI KETIGA.

1. Menggunakan sirkuit terintegrasi.
2.  Magnetic core dan penyimpanan utama yang padat (32K – 3 Mbyte)
3.  Lebih fleksibel dengan I/0 ; berorientasi disk.
4.  Ukuran lebih kecil, unjuk kerja lebih baik dan handal.
5. Penggunaan bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih luas.
6.  Muncul komputer mini.
7.  Pemrosesan jarak jauh dan time sharing melalui jaringan komunikasi.
8.  Tersedianya perangkat lunak sistem operasi untuk mengontrol I/O.
9. Waktu siklus ; nano detik
10.  kecepatan pemrosesan ; 10 mips.

KOMPUTER GENERASI KEEMPAT (1972 – 1989)

Komponen utama adalah IC. Large Scale Integration (LSI) dapat memuat  ratusan komponen dalam sebuah chip.  Pada tahun 1980-an, Very Large Scale  Integration (VLSI) memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal.

Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi  jutaan. Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun  1971  membawa  kemajuan   pada  IC  dengan  meletakkan  seluruh  komponen  dari  sebuah komputer   (central  processing  unit,  memori, dan kendali  input/output) dalam  sebuah   chip  yang sangat  kecil. Komputer mini dengan fasilitas image mulai  dikembangkan dengan ditunjang oleh software.

KARAKTERISTIK KOMPUTER GENERASI KE EMPAT 

1.  Menggunaan large scale integrated circuit.
2.  Peningkatan kapasitas penyimpanan (lebih 3 Mbyte) dan kecepatan.
3. Dukungan dari bahasa pemrograman yang lebih kompleks.
4.  Perangkat I/O semakin meningkat sehingga mendukung peripheral lainnya.
5.  Penggunaan minikomputer, mikroprosessor, dan mikrokomputer.
6.   Aplikasi ; simulasi model matematika, komunikasi data.
7.  Kecepatan pemrosesan ; 100 mips sampai 1 bips

KOMPUTER GENERASI KELIMA

Pada komputer generasi kelima, perkembangan diutamakan pada pengolahan  citra (image processing), multimedia dan komunikasi data. Dengan semakin  pesat perkembangan networking, perkembangan terpacu pada konsep parallel  computing, data clustering dan Grid Computing.

Paralelisme pada suatu komputer dapat diklasifikasikan pada beberapa tingkatan :

1. Tingkat Pekerjaan, ini menjadi prinsip dari multiprogramming.
2. Tingkat Prosedur, biasanya terdapat pada prosedur-prosedur bahasa  pemrograman.
3. Tingkat Instruksi, fase-fase sebuah instruksi, yaitu fetch, decode, dan eksekusi suatu instruksi.
4. Tingkat Aritmatika dan bit, bit-bit dalam sirkuit aritmatika, missal adder.

Konsep Paralel Cumputing & Data Clustering

Beberapa komputer dihubungkan dengan konsep network

•  Masing-masing komputer memiliki protocol tersendiri yang berbeda satu  sama lainnya.
• Untuk membentuk superkomputer dipakai konsep data clustering, dimana  masing-masing komputer mengolah beberapa data yang berbeda beda.  Selanjutnya pada sebuah sistem akan didapat penggabungan dari beberapa  data yang telah diolah oleh masing masing komputer.

Grid Computing

Konsep paralelisme komputer yang lebih luas disebut sebagai grid computing,  dimana didalamnya sudah terdapat embedded sistem, clustering sistem, individual sistem, maupun data communication.

Grid Computing menggunakan prinsip bahwa masing-masing sistem dapat  berkomunikasi satu sama lainnya tanpa batas, karena seluruh sistem terhubung  secara matriks. 

Aplikasi dari grid computing terlihat pada gambar diatas.  Dalam suatu medan pertempuran, diperlukan system yang canggih untuk  mengoperasikan perangkat militer, terutama untuk komunikasi antar system.  

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 dan Non Von Neumann.

Kriteria mesin 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

Pada tahun 1966, Flyyn mengklasifikasikan arsitektur komputer berdasarkan sifatnya yaitu :

• Jumlah prosesor
• Jumlah program yang dapat dijalankan
• Struktur memori

Menurut Flyyn ada 4 klasifikasi komputer :

1. SISD (Single Instruction Stream, Single Data Stream)
2. SIMD (Single Instruction Stream, Multiple Data Stream)
3. MISD (Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)
4.  MIMD (Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream)

Kualitas Arsitektur Komputer

Kualitas arsitektur komputer merupakan suatu yang menentukan komputer itu baik atau tidak. Komputer dikatakan baik jika memiliki kualitas yang baik dalam hal apapun. Begitu juga komputer dikatakan tidak baik jika komputer tersebut tidak dapat memenuhi apa yg diperintahkan atau diinginkan pengguna. Hal yang dipenuhi inilah yang disebut dengan kualitas. Adapun kualitas arsitektur komputer yaitu :

Generalitas

Generalitas adalah ukuran besarnya jangkauan aplikasi yang bisa cocok dengan arsitektur. dan komputer yang terutama digunakan untuk aplikasi bisnis menggunakan aritmetik decimal. Sistem umum memberikan dua jenis aritmetik.

Daya Terap

Daya terap (applicability) adalah pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan yang telah direncanakannya.

Efisiensi

Efisiensi adalah ukuran rata-rata jumlah hardware dalam komputer yang selalu sibuk selama penggunaannya biasa Salah satu sifat arsitektur yang efisien adalah bahwa ia secara relatif 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.

Kemudahan Penggunaan

Kemudahan penggunaan arsitektur adalah ukuran kesederhanan bagi programmer sistem untuk mengembangkan atau membuat software untuk arsitektur tersebut, misalnya sistem pengoperasiannya atau compilernya.

Daya Terap

 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 arsitekturnya jauh lebih lengkap, sehingga semua implementasi hampir sama.

Daya Kembang

Daya kembang (expandability) adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk meningkatkan kemampuan arsitektur, misalnya kemampuan ukuran memori maksimumnya atau kemampuan aritmetiknya.

Keberhasilan Arsitektur Komputer

1.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 baik.
3. Daya kembang. Lebih besar daya kembang arsitektur dalam daya komputasi,ukuran memori, kapasitasI/O, dan jumlah prosesor,maka ia kan lebih baik.
4. Kompatibilitas (daya serasi-pasang).

2. Keterbukaan Arsitektur Arsitektur dikatakan open (terbuka) bila perancangnya mempublikasikan        spesifikasinya.

3. 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.  

4. Kualitas implementasi awal.

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

5. 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).

6. 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 :

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

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

sumber :
http://debyo.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/31390/handout1Organisasi+Komputer+Dasar.pdf

nelly_sofi.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/35635/Arsitektur+Komputer.pdf

https://selawancool.wordpress.com/tag/organisasi-arsitektur-komputer/