Buku Arsitektur Sistem Komputer.pdf PDF

Preview

Summary

Buku Ajar Arsitektur Sistem Komputer Disusun Oleh: Rozeff Pramana Alena Uperiati ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER Sampul : Rozeff Pramana Tata Letak : Rozeff Pramana Diterbitkan pertama kali oleh UMRAH PRESS Alamat penerbit: Gedung Rektorat Kampus Universitas Maritim Raja Ali Haji, Lantai III, Jalan Domp...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Buku Arsitektur Sistem Komputer.pdf Rozeff Pramana UMRAH Press

Cite this paper

Downloaded from Academia.edu 

Get the citation in MLA, APA, or Chicago styles

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

1978 - Teknologi Tabung Vakum Transist or Small and medium scale int egrat ion Large scale i… SIMJAR ST IKI Organisasi dan arsit ekt ur komput er Zulhendri Zul mat eri organisasi komput er.docx eggi save

Buku Ajar

Arsitektur Sistem Komputer

Disusun Oleh: Rozeff Pramana Alena Uperiati

ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER Sampul

: Rozeff Pramana

Tata Letak

: Rozeff Pramana

Diterbitkan pertama kali oleh UMRAH PRESS Alamat penerbit: Gedung Rektorat Kampus Universitas Maritim Raja Ali Haji, Lantai III, Jalan Dompak, Tanjungpinang, Provinsi Kepulauan Riau 29111 Telp: 0771-7001550 Fax: 0771-7038999 Email: [email protected] / [email protected] Hak Cipta © dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izin tertulis dari penerbit. Cetakan Pertama: Huruf Ukuran

: Times New Roman : 12

Perpustakaan Nasional RI: Data Katalog Dalam Terbitan (KDT) Rozeff Pramana, S.T., M.T dan Alena Uperiati, S.T., M.Cs Arsitektur Sistem Komputer: Buku Ajar / Rozeff Pramana dan Alena Uperiati Tanjungpinang: Universitas Maritim Raja Ali Haji. 2016 V, 239 Hal, 14,8 x 21 cm ISBN : 978-602-6770-34-9 Komputer 1. Judul

KATA PENGANTAR Buku ajar ini merupakan bahan ajar bagi dosen dan mahasiswa pada mata kuliah Arsitektur Sistem Komputer di Fakultas Teknik jurusan Teknik Elektro Universitas Maritim Raja Ali Haji. Buku ajar ini di rancang agar pembacanya dapat dengan mudah memahami materi mata kuliah Arsitektur Sistem Komputer dan menjadi referensi bagi dosen dan mahasiswa dalam mempelajari tentang komputer. Setiap materi disajikan dengan penjelasan umum, definisi dan sub-sub materi dengan sumber referensi diambil dari berbagai literatur. Penyajian suatu materi dilengkapi dengan gambar-gambar, blok diagram, dan ilustrasi untuk memberikan pemahaman bagi pembaca. Semoga

karya dari

penulis

ini

bermanfaat

bagi

perkembangan Sain dan teknologi, untuk hari ini dan masa yang akan datang. Tanjungpinang, November 2016 Penulis ii

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ......................................................... i DAFTAR ISI ....................................................................... iii BAB I................................................................................... 1 PENDAHULUAN ............................................................... 1 A. Informasi Mata Kuliah............................................... 1 B. Deskripsi Mata Kuliah ............................................... 3 C. Rencana Kegiatan Program Pembelajaran dan Rencana Pembelajaran Semester ............................... 11 BAB II ................................................................................. 20 EVOLUSI, PENGGOLONGAN DAN PENERAPAN KOMPUTER ....................................................................... 20 A. Generasi Computer .................................................... 21 1. Generasi Pertama ..................................................... 21 2. Generasi Kedua ....................................................... 23 3. Generasi Ketiga ....................................................... 27 4. Generasi Keempat.................................................... 29 5. Generasi Kelima ...................................................... 29 B. Penggolongan komputer ............................................ 31 1. Penggolongan berdasar data yang diolah ................ 32 2. Penggolongan berdasarkan Penggunaannya ............ 36 iii

3. Penggolongan berdasarkan Ukurannya ................... 39 C. Penerapan komputer .................................................. 46 BAB III ................................................................................ 51 KONSEP DASAR DAN KINERJA KOMPUTER ............. 51 A. Sistem bilangan ......................................................... 51 1. Sistem Bilangan Desimal ........................................ 54 2. Sistem Bilangan Biner ............................................. 55 3. Sistem Bilangan Oktal ............................................. 60 4. Sistem Bilangan Hexadesimal ................................. 61 B. Komponen-komponen Komputer .............................. 70 C. Hardware ................................................................... 72 D. Software ..................................................................... 81 E. Brainware................................................................... 84 BAB IV ................................................................................ 85 CPU ..................................................................................... 86 A. Komponen Utama CPU ............................................. 87 B. Fungsi CPU ............................................................... 90 C. Cara Kerja CPU ......................................................... 102 D. Array Processor ......................................................... 103 E. Main Memory ............................................................ 104 F. Pemrosesan Instruksi ................................................. 112

iv

G. Hubungan antara CPU dengan Main Memory dan alat-alat I/O ................................................................ 117 BAB V ................................................................................. 124 ORGANISASI INPUT/OUTPUT ....................................... 124 A. Modul Input/Output ................................................... 124 B. Sistem Masukan & Keluaran Komputer.................... 126 C. I/O Terprogram .......................................................... 134 D. Interrupt – Driven I/O ................................................ 138 E. Direct Memory Access (DMA) ................................. 143 F. Perangkat Eksternal ................................................... 154 BAB VI ................................................................................ 159 MEMORI ............................................................................. 159 A. Pengertian Memory ................................................... 159 B. Karakteristik Sistem Memori .................................... 164 C. Hierarki Memori ........................................................ 170 D. Memori Utama Semikonduktor ................................. 173 E. Cache Memori ............................................................ 186 F. Auxiliary Memory ..................................................... 206

v

BAB I PENDAHULUAN A. Informasi Mata Kuliah 1 Nama Mata Kuliah

: Arsitektur Komputer

2 Bobot Kredit

: 3 SKS

3 Program Studi

: Teknik Elektro

4 Kode Mata Kuliah

: TE-1114

5 Status Mata Kuliah/Semester

: Wajib / III

6 Prasyarat

: -

7 Bentuk Pengajaran

:

Ceramah,

diskusi,

tanya jawab, tugas, praktikum 8 Penilaian

: a. Absensi 10% b. Tugas dan Kuis 30% c. UTS 30% d. UAS 30%

1

9 Jumlah Pertemuan

: 16 kali pertemuan (termasuk UTS dan UAS)

10 Masa Perkuliahan

: 150 menit tatap muka di kelas perminggu

11 Dosen Pengajar

: Rozeff Pramana, ST., MT

12 Tujuan Mata Kuliah

: Setelah

mengikuti

mata

kuliah

Arsitektur Komputer, mahasiswa

dapat

mengetahui

dengan

jelas

tentang

penggolongan komputer

dan

evolusinya, cara kerja dasar

komputer,

bagian- bagian dari komputer, CPU, pada

proses

fungsi kerja CPU, 2

komponenkomponen

CPU,

aplikasi-aplikaksi pada

organisasi

Input/Output

dan

peripheral, jenis-jenis memori

komputer

serta

aplikasinya,

sistem

Bus,

instruksi, paralel,

set

prosesor arsitektur

RISC dan CISC serta Pipeline

pada

komputer.

B. Deskripsi Mata Kuliah Kata komputer

berasal dari bahasa latin yaitu

“computare” yang artinya berhitung. Secara definisi komputer

diterjemahkan

sebagai

sekumpulan

alat

elektronika yang saling bekerjasama, dapat menerima data (input), mengolah data (proses) dan memberikan 3

informasi (output) serta terkoordinasi dibawah kontrol program yang tersimpan pada memorinya. Pada matakuliah ini akan di bahas tentang penggolongan komputer, konsep dasar dan kinerja komputer, perangkat Input/ Output, CPU, memori, sistem Bus, set instruksi, prosesor paralel, arsitektur RISC dan CISC serta Pipeline pada komputer. Standar Kompetensi 1.

Mendeskripsikan penerapannya

penggolongan diberbagai

komputer

bidang

dan

kehidupan

manusia 2.

Mampu mendeskripsikan Kinerja komputer secara umum

3.

Memahami fungsi CPU, mengetahui bagian-bagian dan proses kerjanya

4.

Memahami

dan

mampu

menjelaskan

dan

menganalisa aplikasi-aplikaksi I/O dan peripheral 5.

Mampu

menjelaskan,

membandingkan

dan

menganalisa jenis-jenis memori komputer

4

6.

Memahami dan mampu mendeskripsikan fungsi set instruksi, mode dan pengalamatan

7.

Memahami dan mampu mengaplikasikan paralel prosesor secara umum

8.

Memahami dan mampu menganalisa perbandingan komputer

RISC

dan

CISC

serta

aplikasi

penggunaannya 9.

Dapat mengaplikasikan dan berinovasi dalam penggunaan Pipeline

5

Pokok Bahasan Dan Sub Pokok Bahasan No. Pokok Bahasan 1.

Sub Pokok Bahasan

Evolusi,

1. Generasi komputer

Penggolongan

2. Penggolongan

Dan Penerapan Komputer

berdasar

data yang diolah 3. Penggolongan berdasarpenggunaan 4. Penggolongan

berdasar

ukuran 5. Penerapan

komputer

diberbagai bidang 2.

Konsep Dasar

1. Sistem bilangan

Dan

2. Komponen-komponen

Kinerja

Komputer

komputer 3. Hardware 4. Software 5. Brainware

3.

CPU

(Central

Processing Unit)

1. Fungsi CPU 2. Komponen-komponen CPU 3. Cara kerja CPU

6

4. Array Processor 5. Main memory 6. Pemrosesan instruksi 7. Hubungan CPU dengan main

memory dan

perangkat I/O 4.

Organisasi

1. Perangkat peripheral

Input/Output

2. I/O terprogram 3. Interrupt-driven I/O 4. Direct Memory Access (DMA) 5. Hubungan

I/O

dengan

CPU 5.

Memori

1. Deklarasi Array 2. Hirarki memori 3. Karakteristik memori 4. Memori utama 5. RAM 6. ROM 7. Cache memory 8. Auxiliary memory

7

6.

Set

instruksi,

1. Karakteristik instruksi

karakteristik

2. Jenis-jenisinstruksi

dan

3. Pemrosesan instruksi

fungsi;

Mode

dan

pengalamatan

4. Instruction fetch 5. Instruction execute 6. Pengalamatan 7. Bentuk-bentuk instruksi 8. Jenis operasi 9. Cycle time

7.

Parallel Processor

1. Organisasi

berbagai

prosesor 2. Multiprosesor simetris 3. Koherensi

Cache

dan

protokol Mesi 4. Cluster 5. Non Uniform Memory Access (NUMA) 8.

Register

1. Sejarah

transfer , risc

2. Konsep Arsitektur RISC.

dan cisc

3. Elemen penting dan ciriciri.

8

4. Arah

perkemba-ngan

prosesor RISC. 5. Eksekusi Instruksi 6. Transfer Bus dan Memori 7. Definisi CISC. 8. Konsep CISC. 9. Arsitektur CISC. 10. Ciri-ciri prosesor CISC 11. Aspek komputasi dalam merancang RISC. 12. Chip-chip RISC. 13. Prospek arsitektur RISC. 14. Deskripsi

transfer

register. 15. Bahasa transfer register 9.

Pipelining

1. Pengertian Pipelining. 2. Kategori Pipeline. 3. Arithmetic pipeline 4. Instruction pipeline 5. Pipeline

pada

mikroprosesor

9

Daftar Pustaka 1.

William Stalling, “Organisasi dan Arsitektur Komputer”, edisi bahasa Indonesia, Jilid 1, Prenhallindo, 1998.

2.

William Stalling, “Organisasi dan Arsitektur Komputer. Rancangan Kinerja”, Jilid 2 edisi 6, Indeks, kelompok Gramedia, 2005

3.

William, S., “Komunikasi data dan Komputer”, Salemba Teknika, 2001.

4.

M.

Morris

Mano,

“Computer

System

Architecture”, third edition, Prentice Hall International, 1993. 5.

Syahrul, “Organisasi dan Arsitektur Komputer”, Penerbit Andi Yogyakarta, 2010.

6.

Albert Paul Malvino, “Elektronika Komputer Digital’, edisi kedua, Penerbit Erlangga, 1996.

7.

Prof. Dr. Jogiyanto H.M, M.B.A., Akt, “Pengenalan komputer”, penerbit Andi, 2005.

10

C. Rencana Kegiatan Program Pembelajaran dan Rencana Pembelajaran Semester Mata Kuliah Arsitektur

Kode MK TE-1114

Komputer

SKS

Semester

3

3

Dosen Pengampu

/ Rozeff

Ganjil

Pramana,

ST,

MT Deskripsi Mata Kuliah Komputer berasal dari bahasa latin yaitu “computare” yang artinya berhitung. Secara definisi komputer diterjemahkan sebagai sekumpulan alat elektronika yang saling bekerjasama, dapat menerima data (input), mengolah data (proses) dan memberikan informasi (output) serta terkoordinasi dibawah kontrol program yang tersimpan pada memorinya. Pada matakuliah ini akan di bahas tentang penggolongan komputer, konsep dasar dan kinerja komputer, perangkat Input/ Output, CPU, memori, sistem Bus, set instruksi, prosesor paralel, arsitektur RISC dan CISC serta Pipeline pada komputer. Standar Kompetensi 1. Mendeskripsikan

penggolongan

komputer

dan

penerapannya diberbagai bidang kehidupan manusia 11

2. Mampu mendeskripsikan Kinerja komputer secara umum 3. Memahami fungsi CPU, mengetahui bagian-bagian dan proses kerjanya 4. Memahami dan mampu menjelaskan dan menganalisa aplikasi-aplikaksi I/O dan peripheral 5. Mampu menjelaskan, membandingkan dan menganalisa jenis-jenis memori komputer 6. Memahami dan mampu mendeskripsikan fungsi set instruksi, mode dan pengalamatan 7. Memahami dan mampu mengaplikasikan paralel prosesor secara umum 8. Memahami

dan

mampu

menganalisa

perbandingan

komputer RISC dan CISC serta aplikasi penggunaannya 9. Dapat mengaplikasikan dan berinovasi dalam penggunaan Pipeline Perte

Capaian

Pokok dan

muan

pembelajaran sub pokok bahasan

Esti-

Daftar

masi

Pustaka

Wak-

ke-

tu

1

Mahasiswa mengetahui tentang

1. Generasi komputer. 2. Penggolongan 12

penggolong

berdasar

an komputer

yang diolah.

dan

data

3. Penggolongan

evolusinya.

berdasarpenggun

Mahasiswa

aan

dapat

4. Penggolongan

menyebutka

berdasar ukuran.

n penerapan 5. Penerapan

2

komputer

komputer

dalam

diberbagai

kehidupan.

bidang.

Mahasiswa

1. Sistem bilangan

mengetahui

2. Komponen-

cara

kerja

dasar

komponen komputer

komputer.

3. Hardware

Mahasiswa

4. Software

dapat

5. Brainware

menyebutka n

bagian -

bagian dari

13

komputer. 3–4

Mahasiswa

1. Fungsi CPU

memahami

2. Komponen-

fungsi CPU, dapat

komponen CPU 3. Cara kerja CPU

menjelaskan 4. Array Processor komponen - 5. Main memory. komponen CPU, dapat membandin gkan

Main

6. Pemrosesan instruksi. 7. Hubungan CPU dengan

main

memory,

memory

dan

dapat

perangkat I/O

menjelaskan pemprosesa n

instruksi

pada CPU. 5

Mahasiswa dapat memaparka n

1. Perangkat peripheral 2. I/O terprogram

aplikasi- 3. Interrupt-driven

14

aplikasi

I/O

pada

4. Direct

Organisasi Input

Access (DMA) / 5. Hubungan

Output 6–7

Memory I/O

dengan CPU.

Mahasiswa

1. Hirarki memori

dapat

2. Karakteristik

menyebutka n

jenis

memori

- 3. Memori utama

jenis

4. RAM

memori

5. ROM

serta

6. Cache memory

aplikasinya

7. Auxiliary

pada

memory

komputer 8 9

UTS Mahasiswa dapat

1. Karakteristik instruksi

menganalisa 2. Jenispemprosesa n

jenisinstruksi.

Set 3. Pemrosesan 15

instruksi

instruksi.

pada

4. Instruction fetch.

komputer.

5. Instruction execute.

10

Mahasiswa

1. Pengalamatan.

dapat

2. Bentuk-bentuk

menganalisi

instruksi.

s hubungan 3. Jenis operasi. dari

mode 4. Cycle time

dan bentuk pengalamata n 11

Mahasiswa

1. Organisasi

dapat

berbagai

menjelaskan

prosesor

kategori sistem

2. Multiprosesor simetris

komputer

3. Koherensi Cache

dan

dan

keterkaitann

Mesi

nya

protokol

antara 4. Cluster

16

satu dengan 5. Non lain

Uniform

Memory Access (NUMA)

12

Mahasiswa dapat menjelaskan penggunaan teknologi RISC dibanding

1. Sejarah 2. K...