Arsitektur Komputer

Artikel 1

ORGANISASI INTERNAL PROSESOR

DAN ANTARMUKA EKSTERNAL

A. ORGANISASI INTERNAL
Setiap prosesor memiliki beberapa perbedaan dan keistimewaan, tetapi organisasi dasarnya terdiri dari
Arithmatic Logic Unit (ALU), register, control unit (CU).
• ALU  
ALU melakukan operasi aritmatik dan lojik pada operand-operand Operand-operand tersebut disimpan sementara di dalam register. Pada beberapa prosesor, hasil operasi disimpan pada register khusus yang disebut akumulator. Tipe operasi ditentukan oleh control unit yang mengkode instruksi yang di fetch dan mengumpankan ke ALU dengan sinyal-sinyal kontrol yang sesuai. Prosesor juga dapat melakukan operasi biner presisi ganda, untuk mempercepat aplikasi tertentu. Prosesor ini biasanya merupakan prosesor slave yang dihubungkan dengan prosesor utama. Prosesor ini sering disebut dengan prosesor aritmetik.
• Register  
Register mempertukarkan informasi melalui satu atau lebih bus-bus internal. Bus-bus internal ini memungkinkan terjadinya overlapingoperasi-operasi yang dapat meningkatkan kecepatan CPU. Lebar setiap register –yaitu jumlah bit—biasanya sama dengan bus data internal. Register yang lainnya adalah general purpose register (GPR) yang digunakan untuk menyimpan alamat dan data sementara selama operasi prosesor.  
Beberapa macam register dan fungsinya :  
1. Program Counter (PC): sebelum mengeksekusi program, PC diisi dengan alamat awal program. Kemudian ditambah setiap instruksi baru di fetch, sehingga PC selalu menunjuk pada lokasi instruksi berikutnya.  
2. Instruction Register (IR): Instruksi-instruksi program terdiri dari opcode dan field alamat. IR mengekstrak instruksi dari data buffer register hanya bagian opcode-nya saja. Setelah itu control unit mengkode isi IR dan membangkitkan sinyal control yang menghidupkan kegiatan sesuai dengan instruksi tersebut  
3. Buffer Register: buufer register data dan alamat memisahkan bus eksternal dengan bus internal CPU. Dalam beberapa kasus buffer register dapat berupa gerbang penyangga saja.  
4. Status Register: status register menympan word status program yang terdiri dari bit-bit flag dan bit-bit control. Flag diset secara otomatis oleh kejadian tertentu selama operasi aritmatik dan lojik. Bit control diset oleh program agar meng-enablemode-mode operasi CPU.  
5. Stack Pointer: stack merupakan lokasi memori yang berdampingan dimana item-item informasi di dalamnya dapat ditambahkan atau dibuang dengan cara seperti tumpukkan (stack like). SP menunjuk puncak stack, dengan kata lain menyimpan alamat item yang berada di atas. Stack dapat berambah naik atau turun.  
a) Untuk menambah (push) item baru ke dalam stack tersebut, dilakuakan dengan mengurangi SP sehingga menunjuk ke alamat berikut yang lebih rendah.  
b) Untuk membuang (pop) suatu item, dilakukan dengan membaca item dari puncak stack kemudian mengurangi SP untuk menunjuk ke puncak yang baru. Cara ini dikenal dengan Last-In-Firt-Out (LIFO).
• Control Unit  
Control Unit (CU) membangkitkan urutan sinyal yang berasal dari clock. Tipe urutan sinyal tergantung pada opcode dari masukan yang diberikan dari seumber luar ke CPU. Masukan eksternal tersebut dapat merupakan permintaan interupsi pada program (interrupt request).  
CU membangkitkan dua kelompok sinyal:  
1. Sinyal control internal untuk mengaktifkan ALU dan pembukaan/penutupan data path antar register.  
2. Sinyal control eksternal ditujukan untuk memori dan I/O. Sinyal ini dikirimkan untuk pengaktian transfer data atau sebagai tanggapan terhadap interupsi dan permintaan bus.
Biasanya CU menggunakan microcoding. Microcoding mengacu pada penggunaan pola biner untuk mengkode sinyal control pada setiap langkah. Setiap pola menempati satu lokasi read-only memory (ROM) dan disebut microinstruction. Urutan microinstruction disebut microprogram.

B. ANTARMUKA EKSTERNAL
Prosesor menggunakan sejumlah pin atau terminal untuk berhubungan dengan dunia luar. Antarmuka untuk setiap prosesor tidak selalu sama, baik jumlah pin maupun nama sinyalnya. Perbedaan dapat timbul karena pertimbangan biaya, sehingga ada satu pin yang dipakai bersama untuk menghemat biaya. Aspek fungsional antarmuka eksternal terdiri dari beberapa terminal sepertiuraian berikut:
• Catu Daya dan Clock
Biasanya prosesor memiliki satu atau lebih pin GND dan satu atau lebih tegangan yang mengacu pada GND.
Prosesor adalah merupakan mesin sinkron yang tergantung pada pulasa clockuntuk sinkronisasi operasinya. Pengaktifan dan pendeaktifan sinyal control berkaiatan dengan ujung (edge) pulsa clock. Pulas clock disuplai dari sumber eksternal melalui jalur clock.
• Bus Alamat
Bus alamat menentukan lokasi yangakan diakses oleh CPU selama operasi baca atau tulis. Lokasi dapat berupa lokasi memori atau lokasi I/O, dimana setiap lokasi menyimpan satu byte data. Bus alamat akan menentukan seperangkat alamat yang berbeda yang membentuk direct address space dari prosesor. Apabila terdapat n jalur alamat, maka address space adalah 2n byte lokasi.
• Bus Data
Jalur ini membawa data yang akan ditulis atau dibaca dari lokasi yang diidentifikasi melalui saluran alamat. Tidak seperti jalur alamat yang hanya satu arah, jalur data dapat mengirimkan informasi dua arah. Jumlah jalur data akan menentukan jumlah informasi maksimum yang dapat ditransfer selama sekali operasi baca tulis. Bus data ini merupakan dasar pengelompokkan prosesor. Sebagi contoh apabila jalur data berjumlah delapan maka prosesor tersebut disebut prosesor 8-bit.
• Jalur Kontrol Transfer Data
Prosesor yang digunakan jalur pengontrol transfer data dalam pembahasan ini menggunakan enam jalur sinyal, yaitu:
1. MI/O (Memory-I/O). Sinyal ini hanya diperlukan jika prosesor memiliki ruang alamat I/O yang terpisah.
2. R/W (Read/Write), menunjukkan arah transfer data. Jika tinggi berarti prosesor membaca data, dan jika rendah berarti prosesor menulis data.
3. WRD/B (Word/Byte). Sinyal ini menunjukkan apakah data yang akan diakses berupa byte atau word.
4. AS (Adress StrobeI). Prosesor mengaktifkan AS untuk menunjukkan bahwa prosesor telah meletakkan alamat baru pada bus alamat.
5. DS (Data Strobe). Sinyal ini memiliki dua peran. Pada operasi tulis menunjukkan bahwa prosesor telah meletakkan informasi pad bus data. Pada operasi baca DS menunjukkan pda memori atau I/O kapan meletakkan pda busdata.
6. READY. Seluruh sinyal control di atas dibangkitkan oleh prosesor. READY dibangkitkan oleh rangkaian eksternal untukmenunjukkan kesiapan memori dan I/O pada proses transfer data.
• Jalur Interupsi
Terdapat dua jalur interupsi yaitu: interrupt request (INTREQ) dan interrupt acknowledge (INTACK).
Pada prosesor model tersebut, urutan langkah interupsi adalah sebagai berikut:
a. Periperal mengaktifkan INTREQ.
b. Apabila program yang sedang dieksekusi prosesor memiliki priorita yang lebih tinggi, INTREQ diabaikan. Sebaliknya urutan berjalan seperti berikut.
c. Prosesor menyelesaikan eksekusi instruksi yang sedang dikerjakan agar berhenti dengan tertib.
d. Setelah menerima jawaban (acknowledgement), peripheral memuat kode khusus pada pola bus data mengatur INTREQ menjadi rendah.
e. Prosesor menerima kode alamat yangditunjukkan pada langakah sebelumnya dan mendeaktifkan jalur INTACK.
f. Agar prosesor dapat melanjutkan eksekusi program yang diinterupsi, CPU menyimpan informasi tertentu dari registernya.
g. Pada titik ini prosesor menggunakan kode alamat khusus untuk menentukan alamat awal rutin, yaitu supprogram, yang akan melayani peripheral.
• Jalur Kontrol Bus
Pada prosesor model terdapat tiga macam jalur control bus, yaitu: bus request(BR), jalur bus grant (BG), dan jalur LOCK. BG melayani jawaban permintaan bus (BR). LOCK menunjukkan pada peralatan I/O apakah prosesor mengijinkan permintaan bus saat ini.
• Jalur RESET
Mengembalikan proseor pda kondisi awal.
• Jalur Status
Menyatakan informasi tentang keadaan CPU dan event-eventinternal lainnya. Share

Sistem Berkas (ORGANISASI BERKAS SEQUENTIAL)

BAB 3

ORGANISASI BERKAS SEQUENTIAL

Pengertian Berkas Sequential

Organisasi berkas sequential adalah merupakan cara yang paling dasar untuk mengorganisasikan kumpulan record-record dalam sebuah berkas. Dalam organisasi berkas sequential, pada waktu record ini dibuat, record-record direkam secara berurutan.

Record pertama ditempatkan pada posisi pertama dalam berkas, record kedua ditempatkan pada posisi kedua dalam berkas dan seterusnya. Begitu pula pada waktu pengaksesan dan pada waktu berkas ini digunakan sebagai input, record-record harus diakses secara berurutan.

Jadi dalam organisasi berkas sequential, bukan berarti bahwa record-record tersebut disimpan dalam urutan numerik. Jika kita ingin menambahkan suatu record pada berkas sequential, maka record tersebut akan terletak pada akhir berkas.

Organisasi berkas sequential dapat terdiri dari record-record yang berbeda jenis.

Contoh:

Pada gambar, dalam sistem penggajian terpadu (Intergrated personnel-payroll system) mempunyai sebuah berkas pegawai (Employee file) yang terdiri dari dua jenis record, yaitu:

Personnel Record

rec type	empno	name	address		marital status	sex	home log		mil code	educ	so

Payroll Record

rec type	empno	fund type	account		base salrate	% time	resp dept		date start	date change

Record-record pada berkas tersebut tidak memerlukan format dan ukuran yang sama. Pada contoh tersebut, berkas disortir berdasarkan : EMP-NO, REC-TYPE

Proses

Karena record-record dalam organisasi berkas sequential harus diakses secara berurutan, maka berkas sekuensial lebih serng menggunakan batch processing dari pada interactive processing.

Keuntungan dan Keterbatasan

Adapun keuntungan utama dari teknik organisasi berkas sequential adalah kemampuan untuk mengakses record berikutnya secara tepat.

Sedangkan keterbatasan dari organisasi berkas sequential adalah kita tidak dapat mengakses langsung pada record yang diinginkan.

Pola Akses

Pola Akses adalah penentuan akses berdasarkan field tertentu. Selama pola akses, berkas sequential dapat dipasangkan dengan record-record yang sudah diurut pada berkas, maka waktu aksesnya sangat baik.

Jadi kita harus menentukan pola akses terlebih dahulu, kemudian baru menentukan organisasi berkas sequential berdasarkan urutan yang sesuai dengan pola aksesnya, jangan sebaliknya.

Contoh:

Berkas gaji yang disusun secara sequential berdasarkan NIP, hendak diakses berdasarkan NAMA, maka program tidak baik. Juga tidak baik mengakses record dengan urutan sebagai berikut:

NIP = 15024508, NIP = 15024607

NIP = 15024115, NIP = 1502800

Dimana NIP tersebut belum tersortir.

Media Penyimpanan Berkas Sequential

Berkas sequential dapat disimpan dalam SASD, seperti magnetic tape atau pada DASD, seperti magnetic disk.

Beberapa alasan untuk menyimpan berkas sequential pada DASD :

¨ Pada umumnya komputer dihubungkan dengan sedikit tape drive, sehingga tidak cukup untuk menunjang program aplikasi yang banyak membutuhkan berkas sekuensial.

Contoh :

Jika 3 berkas sequential, seperti master file, transaction file dan update master file yang digunakan oleh sebuah program. Karena hanya ada 2 tape drive, maka salah satu dari ketiga berkas tersebut disimpan dalam disk.

¨ Sistem yang dikonfigurasikan untuk fungsi berkas tertentu, selalu disimpan dalam disk.

Contoh :

Printer hanya dapat menerima semua berkas yang akan dicetak, bila terlebih dahulu berkas tersebut disimpan dalam disk. Jadi bila kita ingin membuat sebuah berkas laporan, maka harus ditentukan dari disk ke printer.

¨ Karakteristik lalu lintas saluran dan kapasitas saluran pada sistem dapat dibuat menguntungkan dengan cara memisahkan berkas-berkas dalam media penyimpanan.

Contoh :

Sebuah sistem akan dikonfigurasikan dengan 2 tape drive pada satu saluran dan 2 disk drive pada saluran lain. Jika volume data besar, yang dihasilkan oleh sebuah program dari 2 berkas sekuensial, maka akan menguntungkan bila berkas-berkas tersebut diletakkan pada saluran terpisah, daripada diletakan pada perlatan yang salurannya digunakan bersama-sama.

Pembuatan Berkas Sequential

Pembuatan berkas sequential meliputi penulisan record-record dalam serangkaian yang diinginkan pada media penyimpanan.

Pembuatan berkas transaksi sequential meliputi tugas-tugas:

§ Pengumpulan data

§ Perubahan data dalam bentuk bahasa yang dapat dibaca oleh mesin

§ Pengeditan data

§ Pemeriksaan transaksi yang ditolak

§ Penyortiran edit data

Pembuatan Berkas Laporan

Dalam pembuatan berkas laporan sequential dikenal 3 jenis record :

1) Header Record;

Mencakup report header, page header dan group header. Dikenal sebagai informasi pengenal (Identifying Information).

2) Detail Record;

Mencakup isi laporan yang umumnya disusun dalam kolom.

3) Footer Record;

Mencakup report footer, page footer dan group footer. Dikenal sebagai informasi ringkasan (Summary Information).

Retrieval Terhadap Berkas Sequential

Record pada berkas sequential di retrieve secara berurutan. Urutan dimana record tersebut ditulis pada berkas menentukan urutan dimana record tersebut di dapat kembali.

Retrieve dari sebuah berkas dapat dibagi 2, yaitu : Report Generation dan Inquiry, yang bergantung pada jumlah data yang dihasilkan.

Pada umumnya berkas sequential diakses dalam model report generation. Karena record-record harus diakses secara berurutan, tentunya lebih efisien mengakses setiap record dari berkas tersebut.

Inquiry dari berkas sequential mengalami hambatan, karena organisasi berkas ini memerlukan pengaksesan record secara satu persatu. Namun ada inquiry yang memerlukan pengaksesan semua record dari berkas.

Contoh :

§ Berapa jumlah mahasiswa yang berumur di atas 20 tahun ?

§ Berapa jumlah pegawai yang mempunyai gaji di bawah Rp. 1.000.000; ?

Hit Ratio

Banyaknya record yang harus diakses untuk mendapatkan informasi yang diinginkan dibagi dengan banyaknya record dalam berkas tersebut .

Contoh :

Inquiry NPM = 0029207 memerlukan pengaksesan record sebanyak 10 dari 100 record yang ada dalam berkas mahasiswa.

Hit Ratio = 10/100 = 0.1

§ Semakin rendah hit ratio, semakin tidak baik bila menggunakan organisasi sequential.

§ Semakin tinggi hit ratio, semakin baik bila menggunakan organisasi sequential.

Update Terhadap Berkas Sequential

Telah kita ketahui bahwa master file berisi data yang relatif tetap. Tetapi kadang-kadang kita perlu mengadakan perubahan pada berkas tersebut. Hal ini kita sebut sebagai proses Update.

Frekuensi dimana sebuah master file harus di-update bergantung pada faktor-faktor :

Ø Tingkat perubahan data

Ø Ukuran dari master file

Ø Kebutuhan yang mendesak dari data yang sedang berjalan pada master file

Ø File activity ratio

File Activity Ratio

Banyaknya record pada master file yang di-update dibagi dengan banyaknya record pada master file.

Contoh :

Transaction
101	Bimo	75
102	Amalia	70
103	Seno	60

Master File
101	Bimo	Jl. A	50
102	Seno	Jl. C	30
103	Henni	Jl. Z	50
104	Pandu	Jl. D	70

File Activity Ratio = (1 + 1) / 4 = 0.5

Ø Semakin tinggi file activity ratio, semakin lama proses peng-update-an master file.

Ø Semakin tinggi kebutuhan akan data yang baru pada master file, maka semakin sering file tersebut diakses.

Ø Semakin sering master file di-update, semakin tinggi biaya pemrosesannya.

Kebanyakan berkas sequential tidak dapat di-update langsung di tempat, karena untuk meng-update biasanya diperlukan berkas baru sebagai pengganti berkas lama.

Generation File

Selama next cycle pada proses update, new master file yang sekarang akan menjadi old master file. Menjadi banyaknya master file inilah yang disebut sebagai Generation File. File yang mempunyai nama yang sama, tetapi berbeda nomor generasinya. Jika old master sekarang merupakan generasi 1, maka new master berikutnya merupakan generasi 2, new master pada next cycle menjadi generasi 3, dan seterusnya.

JENIS UPDATE

Ada 3 jenis update yang akan dapat dilaksanakan pada master file :

1) Insert a new record

2) Delete an existing record

3) Modify an existing record

MENANGANI KESALAHAN

Dalam pelaksanaan update, dapat ditemukan beberapa kesalahan seperti :

(a) Insert a record that already exists

(b) Delete a record that does not exist

(c) Modify a record that does not exist

Contoh :

Master Trans – Type

101 101 1

102 103 2 1 : Delete

103 105 1 2 : Insert

104 107 3 3 : Modify

101 2

File Activity Ratio = 1/4

Contoh :

Sebuah master file berisi 10 record. Transaksi yang akan diproses adalah sebagai berikut :

Master Trans – Type

111 2

111 1 1 : Delete

96 3 2 : Insert

400 1 3 : Modify

96 1

111 2

400 3

342 3

96 2

File Activity Ratio = 4/10 = 0,4

Share

Seluk Beluk Internet

Apakah INTERNET itu?

Istilah INTERNET berasal dari bahasa Latin inter, yang berarti “antara”. Secara kata per kata INTERNET berarti jaringan antara atau penghubung. Memang itulah fungsinya, INTERNET menghubungkan berbagai jaringan yang tidak saling bergantung pada satu sama lain sedemikian rupa, sehingga mereka dapat berkomunikasi. Sistem apa yang digunakan pada masing-masing jaringan tidak menjadi masalah, apakah sistem DOS atau UNIX.

Sementara jaringan lokal biasanya terdiri atas komputer sejenis (misalnya DOS atau UNIX), INTERNET mengatasi perbedaan berbagai sistem operasi dengan menggunakan “bahasa” yang sama oleh semua jaringan dalam pengiriman data. Pada dasarnya inilah yang menyebabkan besarnya dimensi INTERNET.

Dengan demikian, definisi INTERNET ialah “jaringannya jaringan”, dengan menciptakan kemungkinan komunikasi antar jaringan di seluruh dunia tanpa bergantung kepada jenis komputernya.

Kesimpulan:

· Definisi INTERNET : Internet merupakan hubungan antar berbagai jenis komputer dan jaringan di dunia yang berbeda sistem operasi maupun aplikasinya di mana hubungan tersebut memanfaatkan kemajuan media komunikasi (telepon dan satelit) yang menggunakan protokol standar dalam berkomunikasi yaitu protokol TCP/IP.

· Fungsi : Internet merupakan media komunikasi dan informasi modern.

Sejarah terbentuknya INTERNET

Banyak hal di INTERNET hanya dapat dimengerti dengan mengetahui latar-belakang perkembangannya.

ARPANet

Pada tahun 1969 ARPA (Advanced Research Project Agency), sebuah bagian dalam kementerian Pertahana Amerika Serikat memulai sebuah proyek, yang di satu sisi menciptakan jalur komunikasi yang tak dapat dihancurkan dan disisi lain memudahkan kerjasama antar badan riset diseluruh negeri, seperti juga industri senjata. Maka terbentuklah ARPANet.

Bila pada awalnya komputer sejenis yang melakukan pertukaran data, bertambahnya komputer dengan berbagai sistem operasi lain menuntut solusi baru komunikasi yang tak terbatas antar semua badan yang tergabung dalam jaringan.

Internetting Project

Untuk itu dibuat Internetting Project, yang mengembangkan lebih lanjut hasil yang telah dicapai dalam ARPANet, agar media komunikasi baru ini juga dapat dimanfaatkan oleh berbagai sistem komputer yang tergabung. Kemudian vendor-vendor komputer meramaikan lalu lintas jaringa tersebut untuk berbagai kebutuhan sehingga terciptalah INTERNET.

Protokol INTERNET: TCP/IP

Seperti telah disebutkan di atas, INTERNET terbentuk dari jaringan-komputer yang tersebar di seluruh dunia. Masing-masing jaringan-komputer terdiri dari tipe-tipe komputer yang berbeda dengan jaringan yang lainnya. Maka diperlukan sebuah protokol yang mampu mengintegrasikan seluruh jaringan komputer tersebut.

Solusinya adalah sebuah protokol pengiriman data yang tak bergantung pada jenis komputer dan digunakan oleh semua komputer untuk saling bertukar data. Agar data tidak hanya dapat dikirim dan diterima, melainkan juga dapat dimanfaatkan oleh setiap komputer, diperlukan program standar yang mengolah data tersebut pada sistem yang berkaitan.

Protokol pengiriman merupakan sebuah konvensi (kesepakatan) yang menetapkan dengan cara apa data dikirimkan dan bagaimana kesalahan yang terjadi dikenali serta dipecahkan. Secara sederhana prose pengiriman data terdiri atas dua langkah.

Pertama, data yang akan dikrimkan (misalnya sebuah file teks) dibagi ke dalam paket data berukuran data berukuran sama (paket), kemudian dikirimkan satu per satu. Di Internet, protokol ini disebut IP (Internet Protocol).

Kedua, harus dijamin setiap paket data sampai ke alamat yang benar dan semuanya benar diterima. Untuk itu diperlukan protokol lainnya, yaitu Transmission Control Protocol (TCP) mengaitkan sebuah blok data pada paket data IP, yang antara lain mengandung informasi mengenai alamat, jumlah total paket data dan urutan setiap paket yang membentuk paket tersebut. Hanya secara bersamaan kedua protokol membentuk kesatuan yang berfungsi, karena itu biasanya disebut TCP/IP.

Dengan adanya TCP/IP ini, INTERNET memiliki 3 keuntungan :

· Memberi kesempatan INTERNET menggunakan jalur komunikasi yang sama untuk pemakai yang berbeda pada saat yang sama. Karena paket-paket data tidak perlu dikirimkan bersama-sama, jalur komunikasi dapat membawa segala tipe paket data sementara mereka dikirimkan dari tempat yang satu ke tempat yang lain. Sebagai contoh, bayangkan sebuah jalan raya di mana mobil bergerak sepanjang jalan yang sama walaupun mereka menuju ke tempat-tempat yang berbeda-beda.

· Memberi INTERNET fleksibilitas. Sementara paket-paket data bergerak, mereka bergerak dari satu host ke host lain sampai mencapai tujuan akhir. Jika sebuah jalur komunikasi tidak berfungsi, sistem yang mengontrol aliran data dapat menggunakan jalur alternatif. Maka, paket-paket data dapat bergerak melalui jalur-jalur yang berbeda-beda.

Meningkatkan kecepatan transmisi data. Sebagai contoh, jika terjadi kesalahan, TCP meminta host asal mengirm kembali hanya paket-paket data yang mengandung kesalahan, bukan semua paket data. Ini berarti meningkatkan kecepatan transmisi data. Share