CARA PEMROSESAN EKSEKUSI INTRUKSI

Komponen-Komponen Komputer 
Rancangan arsitektur Von Nouman didasarkan pada 3 konsep utama yaitu diantaranya :

- Data dan instruksi-instruksi disimpan di memori baca tulis tunggal.
- Memori dapat dialamati dengan lokasi, tidak tergantung ada jenis data yang berada didalamnya.
- Eksekusi terjadi dengan cara sekuensial dari instruksi yang satu ke instruksi berikutnya.


Fungsi Komputer:

~ Fungsi dasarnya dari komputer adalah mengeksekusi program.
~ CPU melakukan tugas ini dengan cara mengeksekusi suatu program yang ada.
~ Proses eksekusi program pda CPU ini adalah dengan cara mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah diantaranya :
1.Instruksi baca (fetch) CPU dari memori.
2.CPU mengeksekusi setiap instruksi.
~ Eksekusi program, yang terdiri dari :
  • Eksekusi instruksi.

•

Proses pengulangan fetch.

~ Eksekusi sebuah instruksi terdiri dari sejumlah langkah. Pada tahap ini pengolahan instruksi dibagi menjadi dua tahap, yaitu :

1.

Fetch

2.

Eksekusi.

Fetch instruksi adalah operasi umum bagi setiap instruksi dan terdiri dari pembacaan instruksi dari suatu lokasi di dalam memori. Sedangkan Eksekusi instruksi dapat melibatkan sejumlah operasi dan tergantung dari sifat-sifat instruksi.

~ Pada dasarnya, eksekusi program akan terhenti apabila terjadi 3 kemungkinan diantaranya :
1.Mesin dimatikan.
2.Terjadi kesalahan.
3.Terdapat instruksi program yang mengentikan komputer.

~ Siklus-siklus Fetch dan Eksekusi ~

 
Awal siklus instruksi

 - CPU membawa instruksi dari memori.

-	PC (Program Counter) dipakai untuk mengawasi instruksi yang akan dibaca selanjutnya.
-	CPU selalu menambahkan PC setiap kali membaca instruksi.

 - Instruksi yang dibaca dimuat ke dalam register di dalam CPU yaitu IR (Instruction Register).

~ CPU melakukan 4 kegiatan yaitu diantaranya :

1.	CPU – Memori : Data dapat dipindahkan dari CPU ke memori atau dari memori ke CPU.
2.	CPU – I/O : Data dapat dipindahkan ke atau dari dunia luar dengan pemindahan antara CPU dan modul I/O.

3.	Pengolahan Data : CPU dapat membentuk sejumlah operasi aritmatik atau logic terhadap data.
4.	Control : Sebuah instruksi dapat mengubah urutan eksekusi.

~ Diperlukan 3 buah instruksi (Fetch dan Eksekusi)

1.	PC berisi 300 (alamat instruksi pertama)
	Alamat ini dimuat ke dalam IR (melibatkan MAR dan MBR).
2.	4 bit pertama IR mengindikasikan AC akan dimuat
	12 bit sisanya menentukan alamat, yaitu 940.
3.	PC dinaikkan nilainya dan instruksi berikutnya akan diambil.
4.	Isi AC lama dan isi lokasi 941 ditambahkan
	Hasilnya disimpan di dalam AC.

5.	PC dinaikkan nilainya, dan instruksi berikutnya akan diambil.
6.	Isi AC akan disimpan pada lokasi 941.

~ ~ ~ Instruksi PDP-11 yang diungkapkan secara simbolik sebagai ADD B, A menyimpan jumlah isi lokasi memori B dan A ke dalam lokasi memori A. Terjadi suatu siklus instruksi tunggal dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1.	Mengambil (fetch) instruksi ADD.
2.	Membaca isi lokasi memori A ke dalam CPU.
3.	Membaca isi lokasi memori B ke dalam CPU.
	Agar isi A tidak hilang, CPU harus memiliki sedikitnya dua buah register untuk menyimpan nilai-nilai memori.
4.	Menambahkan kedua nilai itu.

 5. Menuliskan hasilnya dari CPU ke lokasi memori A.

-	Instruction Address Calculation (iac)
	Menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bil panjang setiap instruksi adalah 16 bit dan memori diorganisasikan sebagai byte-byte yang secara individual dapat dialamati dengan panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamat sebelumnya.
-	Instruction Fetch (if)
	Membaca instruksi dari lokasi memori ke dalam CPU.
-	Instruction Operation Decoding (iod)
	Menganalisis instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
-	Operand Address Calculation (oac)
	Bila operasi melibatkan referensi ke operand di dalam memori atau dapat diperoleh melalui I/O, maka tentukan alamat operand.

-	Operand Fetch (of)
	Ambil operand dari memori dan baca operand itu dari I/O.
-	Data Operation (do)
	Bentuk operasi yang ditunjukkan di dalam instruksi.
-	Operand Store (os)
	Tuliskan hasilnya ke dalam memori atau keluarkan ke I/O.

Secara virtual semua komputer menyediakan mekanisme yang membuat modul-modul lainnya (I/O, memori) dapat menginterupsi pengolahan normal CU.

~ INTERUPSI ~

Program	Dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi sebagai hasil dari suatu eksekusi instruksi, seperti arithmetic overflow, pembagian dengan nol, usaha mengeksekusi instruksi mesin yang illegal dan referensi ke luar memori pengguna yang diperbolehkan.
Timer	Dibangkitkan oleh timer di dalam processor. Memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi-fungsi tertentu secara regular.
I/O	Dibangkitkan oleh I/O controller. Untuk memberi signal penyelesaian normal suatu operasi atau memberi signal berbagai kondisi error.
Hardware failure	Dibangkitkan oleh kegagalan seperti kegagalan daya atau memory parity error

Interupsi disediakan terutama sebagai cara untuk meningkatkan efisiensi pengolahan, karena sebagian besar perankat eksternal jauh lebih lambar dibandingkan prosesor.


Misal:
Bahwa processor sedang melakukan pemindahan data ke printer dengan menggunakan pola siklus instruksi seperti pada gambar2.
Setiap kali setelah melakukan operasi penulisan, CPU akan berhenti dan berada dalam keadaan idle sampai printer menerima seluruh data. Lamanya berhenti dapat ratusan bahkan ribuah siklus instruksi yang tidak melibatkan memori.
Jelas hal ini sangat menyianyiakan kemampuan processor. Dengan adanya interrupt, processor dapat diperintahkan untuk mengeksekusi instruksi-instruksi lainnya pada saat operasi-operasi I/O sedang dilaksanakan.

Gambar4. Program-program pengguna membentuk sejumlah pemanggil WRITE yang berada diantara pengolahan. Segmen 1, 2, 3 merupakan urutan instruksi yang tidak melibatkan I/O.
Panggilan WRITE adalah panggilan terhadap program I/O yang merupakan utilitas sistem dan akan membentuk operasi-operasi actual.
Program I/O terdiri dari tiga bagian :

-	Rangkaian instruksi (label 4) untuk disiapkan operasi I/O actual.
	Meliputi penyalinan data yang akan di-output-kan ke dalam buffer khusus
-	Perintah I/O actual
	Tanpa menggunakan interrupt, sekali perintah ini dikeluarkan, maka program harus menunggu perangkat I/O membentuk fungsi yang diminta. Program dapat menunggu dengan cara membentuk operasi test secara berulang untuk menentukan apakah operasi I/O telah dilaksanakan.
-	Rangkaian instruksi (label 5), untuk menyelesaikan operasi

Urutan instruksi ini dapat meliputi penyetelan suatu flag yang menandakan berhasil atau gagalnya operasi.

Interrupt dan Siklus Instruksi

-	Dengan memakai interrupt, processor dapat dipakai dalam mengeksekusi instruksi-instruksi lainnya operasi I/O sedang dilaksanakan.
-	Setelah beberapa instruksi dieksekusi, kontrol mengembalikannya ke program pengguna.
-	Sementara itu, perangkat eksternal berada dalam keadaan sibuk menerima data dari memori komputer dan mencetak data.
-	Operasi I/O dilakukan secara konkuren dengan eksekusi instruksi-instruksi pada program pengguna.

Multiple Interrupt 
Misalnya :
Sebuah program dapat menerima data dari suatu saluran komunikasi dan mencetak hasilnya.
Printer akan menghasilkan sebuah interrupt setiap kali menyelesaikan sebuah operasi cetak.
Pengontrol saluran komunikasi akan menghasilkan sebuah interrupt setiap kali satu satuan data tiba.

Dua Pendekatan pada interrupt jamak :

1.	Tidak menginzinkan terjadi interrupt lain pada saat suatu interrupt sedang diproses.
	Artinya processor dapat dan akan mengabaikan signal interrupt request. Interrupt tersebut akan ditangguhkan dahulu dan diperiksa oleh prosesor setelah prosesor mengizinkan lagi terjadi interrupt (interrupt handler). Kekurangannya yaitu tidak memperhitungkan prioritas atau kebutuhan waktu kritis.

2.Mendefinisikan prioritas bagi interrupt dan mengizinkan interrupt berprioritas tinggi menyebabkan interrupt handler yang berprioritas lebih rendah untuk menginterupsi dirinya.

~ Fungsi I/O ~

-	Sebuah modul I/O dapat saling bertukar data secara langsung dengan CPU
-	CPU dapat membaca data dari modul I/O atau menulis data ke modul I/O

ARSITEKTUR KOMPUTER MENURUT VON NEUMANN DAN HAVARD

Arsitektur von Neumann

Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur komputer yang menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random Access Memory) dalam peta memori yang sama. Arsitektur ini memiliki address dan data bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Arsitektur von Neumann atau Mesin Von Neumann merupakan arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann pada tahun 1903-1957. Yang mana  hampir semua komputer saat ini menggunakan Arsitektur buatan John Von Neumann. Arsitektur Von Neumann ini   menggambarkan komputer dengan empat bagian utama yaitu:

·         Unit Aritmatika dan Logis (ALU),

·         unit kontrol (CU)

·         memori, dan

·         alat masukan I/O

Diagram blok hubungan antara komponen CPU:

Diagram Arsitektur Von Neumann

Cara kerja
          1.   Komunikasi Antara Memori dan Unit Pengolahan

 Komunikasi antara memori dan unit pengolahan terdiri dari dua register:

a.        Alamat memori Register (MAR).

b.       Memori data Register (MDR).

 Untuk membaca,

a.        The address of the location is put in MAR. Alamat lokasi diletakkan Maret

b.       Memori diaktifkan untuk membaca.

c.        Nilai ini dimasukkan ke dalam MDR oleh memori.

  Untuk menulis,

a.        Alamat lokasi diletakkan Maret

b.       Data dimasukkan ke dalam MDR.

c.        Tulis Aktifkan sinyal menegaskan.

d.       Nilai dalam MDR ditulis ke lokasi yang ditentukan. 

2.      CPU

a.        Hardware unit seperti ALU , register, memori, dll, yang dihubungkan bersama ke dalam jalur data-.

b.       Aliran bit sekitar jalur data-dikendalikan oleh "gerbang" yang memungkinkan bit mengalir atau tidak mengalir (off) melalui jalur data-.

c.        Instruksi biner (1 = on, 0 = off) yang mengontrol aliran yang disebut micro-instruksi.

Jalur data

3.     Memori Operasi

Ada dua operasi kunci pada memori:

a.       fetch( address ) returns value without changing the value stored at that address. fetch (alamat) nilai kembali tanpa mengubah nilai yang disimpan di alamat itu.

b.      store( address, value ) writes new value into the cell at the given address. toko (alamat, nilai) menulis nilai baru ke dalam sel pada alamat yang diberikan.

·         Memori jenis ini adalah acak-akses, yang berarti bahwa CPU dapat mengakses nilai dari array setiap saat (vs akses sekuensial, seperti pada tape).

·         Memori seperti ini disebut RAM (random-access memory.)

·         Beberapa memori non-volatile, atau read-only (ROM ) 

Keuntungan Model Arsitektur Von Neuman

a.       fleksibilitas pengalamatan program dan data.

b.       program selalu ada di ROM dan data selalu ada di RAM.

c.       Arsitektur Von Neumann memungkinkan prosesor untuk menjalankan program yang ada didalam memori data (RAM).

Kelemahan Model Arsitektur Von Neumann

a.       bus tunggalnya itu sendiri. Sehingga instruksi untuk mengakses program dan data harus dijalankan secara sekuensial dan tidak bisa dilakukan overlaping untuk menjalankan dua isntruksi yang berurutan.

b.      bandwidth program harus sama dengan banwitdh data. Jika memori data adalah 8 bits maka program juga harus 8 bits.

c.       prosesor Von Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif lebih banyak sehingga eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama.

Arsitektur Komputer Model Harvard

Arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah satu untuk program (ROM) dan satu untuk data (RAM), yang mana arsitektur ini merupkan kebalikkan dari arsitektur komputer model von nuemann, jika von neuman mengabungkan ROM dan RAM menjadi satu maka arsitektur harvard maka kedua memori tersebut dipisahkan.

Diagram Arsitektur Komputer Model Harvard

Kelebihan Arsitektur Komputer Model Harvard

a.       bandwidth program tidak mesti sama dengan bandwidth  data

b.      opcode dan operand dapat dijadikan dalam satu word instruksi saja

c.       instruksi dapat dilakukan dengan lebih singkat dan cepat

d.      memori program dan data yang terpisah,  maka kavling total memori program dan data dapat menjadi lebih banyak.

Kekurangan Arsitektur Komputer Model Harvard

a.       arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM.

b.       arsitektur in tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM

Referensi:

http://agfi.staff.ugm.ac.id/

 http://yahoo.com/

 http://himaelektropnp.blogspot.com

KOMPONEN - KOMPONEN PENYUSUN KOMPUTER

      Komputer adalah seperangkat peralatan elektrotik yang bekerja secara terpadu untuk menerima masukan (Input) , Mengeolah data (Process) dan Menghasilkan tampilan (output).

Komponen - Komponen Penyusun Komputer :
1. Hardware = Unsur perangkat komputer dalam bentuk fisik.
2. Software = Sekelompok Progam yang membuat komputer dapat beroperasi.
3. Brainware = Orang yang menggunakan Komputer.

Perangkat Keras Komputer (Hardware)
Secara garis besar Hardware dikelompokkan menjadi 3 bagian utama , yaitu :

1.Unit Masukan
Ialah peralatan yang berfungsi sebagai alat memasukkan data ke dalam komputer.

A. Keyboard 

Perangkat Keras Komputer (Hardware)
Secara garis besar Hardware dikelompokkan menjadi 3 bagian utama , yaitu :

1.Unit Masukan
Ialah peralatan yang berfungsi sebagai alat memasukkan data ke dalam komputer.

A. Keyboard 


Perangkat Keras Komputer (Hardware)
Secara garis besar Hardware dikelompokkan menjadi 3 bagian utama , yaitu :

1.Unit Masukan
Ialah peralatan yang berfungsi sebagai alat memasukkan data ke dalam komputer.

A. Keyboard 

  










Berfungsi sebagai Papan Ketik untuk memasukkan data dengan mengetik. 

2. Mouse

  




  
3. Scanner

  







Berfungsi sebagai alat pengambil foto.

2.Unit Pengolah

1. Memory

Berfungsi untuk Menyimpan data yang bersifat sementara.


2. Motherboard

Berfungsi sebagai Papan sirkuit yang mengorganisir semua bagian pada CPU.

3. Processor 

 Alat utama sebagai pemroses. Disebut juga sebagai otak dari komputer.

3. Unit Keluaran.

1. Monitor

 







Berfungsi untuk menampilkan hasil pengolahan data berupa tulisan atau gambar yang bersifat sementara.

Jenis - jenis Monitor :
a. Monitor Monochrome (1 warna).
b. Monitor CGA (Colour Graphic Adapter) 4 - 16 warna.
c. Monitor EGA (Enhanched Graphic Adapter) 16 - 64 warna.
d. VGA (Video Graphic Array) 256 warna atau lebih.

 2. Printer 

 


 





 Berfungsi menghasilkan data hasil cetakan pada kertas sebagai medianya.

jenis - jenis Printer :
a. Printer Dot Matrik (Pita).
b. Printer Ink Jet & Bubble Jet (Tinta).
c. Printer Laser Jet (Serbuk).   

INTERKONEKSI ANTAR KOMPONEN - KOMPONEN KOMPUTER

Komponen – komponen pada system computer adalah  :

Unit pemroses, mengendalikan operasi computer dan melakukan fungsi pemrosesan data yang terdiri dari ALU, CU, Register.

      Pemroses (CPU) merupakan otak dari system komputer, berfungsi mengendalikan operasi komputer didalam pemrosesan data , menghitung opersi logik dan mengirim data dengan membaca instruksi dari memori dan mengeksekusi.

Main memory menyimpan data dan program dan bersifat volatile.

Memory utama yang dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

• Register dan buffer (terdapat didalam CPU).
• ROM (Read Only Memory) : BIOS, EPROM.
• RAM (Random Access Memory).
• SRAM (Static RAM).
• Internal Cache Memory.
• Eksternal Cache Memory.
• DRAM (Dynamic RAM).
• FPM (First Page Memory).
• EDO(Extend Data Out).
• SDRM (Syncronous Dynamic).
• DDR (Double Date RAM).
• RAMBUS.

Secondary Memory (Storage Devices)

Memori penunjang, dibagi menjadi 2 bagian :

• Sequential Access: Magnetic Tape.
• Random Access: Disket, Hardisk, Compact Disc, Digital Verstile Disk (DVD).

Perangkat masukan dan keluaran memindahkan data antara komputer dan lingkungan eksternal.

Perangkat ini dibagi menjadi 3 bagian:

• Perangkat Masukan, Perangkat yang berfungsi sebagai masuknya data pada komputer untuk diproses.
• Perangkat Keluaran, Perangkat yang berfungsi sebagai keluar/tampilannya data yang telah diproses oleh komputer.
• Perangkat pengendali, Perangkat yang dikendalikan oleh chip controller yang mengatur masuknya data dan keluarnya data dari komputer ke peripheral.

Interkoneksi antar komponen struktur dan mekanisme yang menghubungkan antara pemroses – main memory – perangkat masukan dan keluaran.

Interkoneksi antara CPU, memori dan perangkat masukan / keluaran dihubungkan oleh BUS, yang dibagi menjadi 3 BUS : Bus alamat (Address bus), Bus data (Data bus), Bus control ( control bus).

Interkoneksi antar komponen disebut bus. Bus terdiri dari 3 macam, yaitu:

·  Address Bus, Bus yag mengirim alamat lokasi memori atau port yang ingin ditulis/dibaca. Jumlah lokasi memori yang dapat dialamati CPU ditentukan oleh jumlah jalur alamat.Jika CPU memilki N jalur alamat maka dapat secara langsung mengalamati 2^N lokasi memori.

·    Data Bus, Bus data ini Bidirectional berarti dapat baca dan kirim dari/ke memori atau port. Bus data berhubungan dengan transfer ata pembacaan data dari/ke memori dengan peralatan-peralatan.

·     Control Bus, Bus yang digunakan CPU dengan dikirimi sinyal untuk memrintahkan memori atau port I/O.

ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER GLOBAL

   Komputer adalah merupakan suatu peralatan pemrosesan data yang cukup kompleks, bukan saja sekedar peralatan yang terdiri dari hardware dan software saja tetapi merupakan suatu bagian yang terintegrasi yang melibatkan segi arsitektural maupun organisasinya.

Didalam memandang suatu sistem komputer maka ada 2 hal yang harus diperhatikan :

¨    Arsitektural

Berkaitan dengan sebuah sistem yang tampak bagi seorang user atau pemrogram

Contoh sebuah sistem arsitektur :

Þ              Jumlah bit

Þ              Mekanisme I/O

                  Þ      Teknik teknik addressing dari memory

¨    Organisasi

Berkaitan dengan unit unit operasional dan interkoneksi ( hubungan ) yang merealisasikan spesifikasi arsitekturalnya.

Contoh dari organisasi :

Þ       Hardware pendukung

Þ      Signal signal kontrol dari I/O atau peralatan pendukung lainnya.

Þ       Interfacing.

Bagaimana sistem dari arsitektur dan organisasinya dapat dimengerti dengan baik maka seorang perancang komputerharus mengerti dengan jelas sifat dan hierarkhi dari sebuah sistem komputer.

Sifat dan hierarkhi dari sebuah sistem dapat dilihat dengan jelas berdasarkan tingkat tingkat yang ada didalam sistem dimana pada setiap tingkatannya yang harus dimengerti dengan benar adalah struktur dan fungsi dari tingkatan tersebut.

Fungsi dasar yang dapat dilihat  pada sebuah sistem komputer adalah

¨    Data Processing

Berkaitan dengan hal hal yang berhubungan dengan pemrosesan data menjadi informasi sesuai dengan program yang ada.

Bentuk data disini adalah data digital.

¨    Data Storage

Berkaitan dengan hal hal yang berhungan dengan penyimpanan data / informasi yang ada. 

   Bentuk data disini adalah dapat berupa data digital atau data          analog dengan fornat digital.

¨    Data Transfer

Berkaitan dengan hal hal yang berhubungan perpindahan data dari dalam sistem komputer keluar atau sebaliknya.

Bentuk data disini adalah data analog yang sesuai dengan medianya dan harus terdapat suatu mekanisme perubah dari data analog ke digital atau sebaliknya.

¨    Control

Berkaitan dengan hal hal yang berhubungan dengan sinkronisasi kerja dari ketiga hal tersebut diatas, baik sinkronisasi secara hardware maupun software.