ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER PERTEMUAN KE - 2

Arsitektur 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).

JENIS INSTRUKSI

1.Data Processing

2.Data Storage

3.Data Movement

4.Control

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.

Jenis-jenis metode pengamatan

1.Direct Absolute(pengalamatan langsung)

| load | reg address| | Load | reg | alamat

Alamat address = Efektif seperti yang diberikan dalam instruksi)

Hal ini membutuhkan ruang dalam sebuah instruksi untuk cukup alamat yang besar.. Hal ini sering tersedia di mesin CISC yang memiliki panjang instruksi variabel, seperti x86.. Beberapa mesin RISC memiliki Literal khusus Atas instruksi Load yang menempatkan sebuah 16-bit konstan di atas setengah dari register.. Sebuah literal instruksi ATAU dapat digunakan untuk menyisipkan 16-bit konstan di bagian bawah mendaftar itu, sehingga alamat 32-bit kemudian dapat digunakan melalui mode pengalamatan tidak langsung mendaftar, yang itu sendiri disediakan sebagai "base- plus-offset "dengan offset 0.

Syntax	Effectif adress
Loc	EA=Loc
Add,R1	R1←[R1]+[100]

Kelebihan

• Field alamat berisi efektif address sebuah operand
• Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer ecil
• Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus

Kelemahan

• Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word Contoh: ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator

2.Immidiate

Bentuk pengalamatan ini yang paling sederhana

• Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari instruksi = operand sama dengan field alamat
• Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk kompleent dua
• Bit paling kiri sebagai bit tanda
• Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data Contoh: ADD 5 ; tambahkan 5 pada akumulator

Syntax	Effectif adress
#value	Operand=value
Add #10,R1	R1←[R1]+10

Keuntungan

Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat

Kekurangan

Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

3.indirect register

• 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

Syntax	Effectif adress
(Ri)	EA=[Ri]
Add,(R1),R1	R1←[R1]+[[R1]]

4.indirect- memori

Salah satu mode pengalamatan yang disebutkan dalam artikel ini bisa memiliki sedikit tambahan untuk menunjukkan pengalamatan tidak langsung, yaitu alamat dihitung menggunakan modus beberapa sebenarnya alamat dari suatu lokasi (biasanya lengkap kata) yang berisi alamat efektif sebenarnya. Pengalamatan tidak langsung dapat digunakan untuk kode atau data.. Hal ini dapat membuat pelaksanaan pointer atau referensi atau menanganilebih mudah, dan juga dapat membuat lebih mudah untuk memanggil subrutin yang tidak dinyatakan dialamati. Pengalamatan tidak langsung tidak membawa hukuman performansi karena akses memori tambahan terlibat.

Beberapa awal minicomputer (misalnya Desember PDP-8, Data General Nova) hanya memiliki beberapa register dan hanya rentang menangani terbatas (8 bit).Oleh karena itu penggunaan memori tidak langsung menangani hampir satu-satunya cara merujuk ke jumlah yang signifikan dari memori.

5.Register

Pada beberapa komputer, register dianggap sebagai menduduki 16 pertama 8 atau kata-kata dari memori (misalnya ICL 1900, DEC PDP-10).. Ini berarti bahwa tidak perlu bagi yang terpisah "Tambahkan register untuk mendaftarkan" instruksi - Anda hanya bisa menggunakan "menambahkan memori untuk mendaftar" instruksi. Dalam kasus model awal PDP-10, yang tidak memiliki memori cache, Anda benar-benar dapat memuat sebuah loop dalam ketat ke dalam beberapa kata pertama dari memori (register cepat sebenarnya), dan berjalan lebih cepat daripada di memori inti magnetik. Kemudian model dari DEC PDP-11seri memetakan register ke alamat di output / area input, tetapi ini ditujukan untuk memungkinkan diagnostik terpencil. register 16-bit dipetakan ke alamat berturut-turut byte 8-bit.

Syntax	Effectif adress
Ri	EA=Loc
Add,R2,R1	R1←[R1]+[R2]

6.Index

Indexing adalah 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-program iteratif

Syntax	Effectif adress
X(R2)	EA=[R2]+X
Add 10(R2),R1	R1←[R1]+[[R2]+10]

7.Base index

Base index, register yang direferensi berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu Referensi register dapat eksplisit maupun implicit.Memanfaatkan konsep lokalitas memori

Syntax	Effectif adress
R1,R2	EA=[R1]+[R2]
Add(R1,R2),R3	R3←[R3]+[[R1+[R2]]

8.base index plus offset

Offset biasanya nilai 16-bit masuk (walaupun 80386 diperluas ke 32 bit). Jika offset adalah nol, ini menjadi contoh dari register pengalamatan tidak langsung, alamat efektif hanya nilai dalam register dasar. Pada mesin RISC banyak, register 0 adalah tetap sebesar nilai nol.. Jika register 0 digunakan sebagai register dasar, ini menjadi sebuah contoh dari pengalamatan mutlak.. Namun, hanya sebagian kecil dari memori dapat diakses (64 kilobyte, jika offset adalah 16 bit). 16-bit offset mungkin tampak sangat kecil sehubungan dengan ukuran memori komputer saat ini (yang mengapa 80386 diperluas ke 32-bit).. Ini bisa lebih buruk: IBM System/360 mainframe hanya memiliki 12-bit unsigned offset.. Namun, prinsip berlaku: selama rentang waktu yang singkat, sebagian besar item data program ingin mengakses cukup dekat satu sama lain. Mode pengalamatan ini terkait erat dengan mode pengalamatan terindeks mutlak. Contoh 1: Dalam sebuah sub rutin programmer terutama akan tertarik dengan parameter dan variabel lokal, yang jarang akan melebihi 64 KB, yang satu basis register (yang frame pointer) sudah cukup. Jika rutin ini adalah metode kelas dalam bahasa berorientasi objek, kemudian register dasar kedua diperlukan yang menunjuk pada atribut untuk objek saat ini (ini atau diri dalam beberapa bahasa tingkat tinggi). Contoh 2: Jika register dasar berisi alamat dari sebuah tipe komposit (record atau struktur), offset dapat digunakan untuk memilih field dari record (catatan paling / struktur kurang dari 32 kB).

Syntax	Effectif adress
X(R2)	EA=+[R1]+[R2]+X
Add,10(R1,R2),R3	R3←[[R3]+][R1]+[R2]]+10}

9.Relatif

PengalamatanRelative, 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

Syntax	Effectif adress
Ri	EA=Ri
Add R2,R1	R1←[R1]+[R2]

Desain Set Instruksi

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

1. Kelengkapan set instruksi

2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)

3. Kompatibilitas :

-source code compatibility

-Object code Compatibility

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai

berikut :

a. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit

operasinya

b. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah

c. Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat,dsb.

d. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan

e. Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

CPU

Perangkat pengolah atau pemroses data dalam komputer adalah prosesor atau lengkapnya adalah mikroprosesor, namun umumnya pengguna komputer menyebutnya sebagai CPU (Central Processor Unit). CPU merupakan otak bagi sebuah system komputer. CPU memiliki 3 komponen utama yang merupakan bagian tugas utamanya yaitu unit kendali (Control Unit – CU) , unit aritmetika dan logika (Aritmetic and Logic Unit – ALU) serta komponen register yang berfungsi membantu melakukan hubungan (interface) dari dan ke memori. Tugas CPU adalah melaksanakan dan mengawal keseluruhan operasi komputer sehingga bisa dikatakan hampir keseluruhan pemikiran dilaksanakan disini, sehingga sering dinamakan sebagai otak komputer. CPU Tempatnya terletak pada papan induk (motherboard) pada bagian inilah juga terletak segala pusat perangkat komputer seperti memori, port input –output (I/O) dan sebagainya.

Pengertian Bus

Peralatan yang terhubung bersama akan berkomunikasi melalui bus alamat,

data dan control. Ketika suatu devais ingin berkomunikasi dengan lainnya, ia
mengirima alamat untuk membedakan dengan devais lainnya, dimana tiap devais
mempunyai alamat yang unik. Devais master ialah devais yang menginisiasi dan
mengontrol komunikasi, sedangkan devais perespon disebut sebagai slave.

Untuk mengkoordinasikan aktifitas diantara bagian sistem komputer, bus-bus

harus mengikuti aturan pewaktuan dan sinyal yang spesifik. Protocol bus merefer
pada spesifikasi untuk sebuah bus. Protokol bus yang umum ialah synchronous dan
asynchronous. Pada protokol synchronous, aktifitas bus disinkronkan dengan
frekwensi pusat yaitu frekwensi sistem. Pada IBM PC, CPU mengakses memori
menggunakan protokol synchronous.

Motherboard PC kita terdiri dari beberapa bus yang menghantarkan sinyal

antar masing-masing komponen. Bus sering disebut juga dengan lintasan umum yang
digunakan untuk transfer data. Jalur ini juga dapat untuk komunikasi antar dua buah
komputer atau lebih.yang mana di dalam motherboard ini mempunyai tiga macam bus
yang disusun secara hirarkis, bus yang lambat di hubungkan di bawah bus yang cepat.
Setiap peripheral komputer terhubung pada salah satu dari bus-bus ini, dan chipset
berfungsi sebagai jembatan atas bus yang berbeda.

Organisasi Bus

Organsiasi bus merupakan sekumpulan dari bagian-bagian bus dimana tersusun menjadi satu yang memungkinkan suatu bus dapat bekerja dan dilakukan. Adapun bagian tersebut yaitu seperti Pengertian jalur tidak sama dengan saluran. Dalam hal ini, jalur adalah kata jamak dari saluran. Pahamilah penjelasan berikut ini: Jalur data (data bus) yang terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran data, jalur adres (address bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran adreess dan jalur kontrol (control bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran kontrol

Struktur Bus

Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.

A. Saluran Data

Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan denang lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.

B. Saluran Alamat

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.

C. Saluran Kontrol

Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.

Koneksi Bus

Koneksi bus merupakan suatu hubungan dimana antara bus yang satu dengan yang lainnya saling berhubungan. Oleh karena itu perlu adanya koneksi agar bus bus tersebut dapat saling berhubungan dan berkomuniaksi. Tanpa adanya koneksi maka bus tersebut juga tidak dapat bekerja. Bus tidak dapat melakukan hubungan atau komunikasi dengan bus yang lainnya.

Tipe Bus

Bus dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, misalnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila bus dilalukan informasi yang berbeda baik data, alamat maupun sinyal kontrol dengan metode mulipleks data maka bus ini disebut multiplexed bus. Keuntungan mulitiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga dapat menghemat tempat, namun kerugiannya adalah kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimulitipleks. Saat ini yang umum, bus didedikasikan untuk tiga macam, yaitu bus data, bus alamat dan bus kontrol.

ALU

ALU unit yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.

Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (¹ ), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (£ ), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan .

CU ( Control Unit )

Merupakan komponen utama prosesor yang menbgontrol semua perangkat yang terpasang pada computer, mulai dari input device sampai output device.

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
3. Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.
5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Register

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. Secara analogi, register ini dapat diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.

REFERENSI :

id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi

ocw.gunadarma.ac.id/.../arsitektur-komputer/arsitektur-set-instruksi

blog.unikom.ac.id/10109472/1KI.Metode-pengalamatan.html

dc384.4shared.com/doc/jH0ElUrC/preview.html

ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

1. PENDAHULUAN

Komputer adalah barang yang umum dan sering kita temui saat ini. Bahkan sekarang sudah hampir setiap orang, khusunya pelajar, mahasiswa dan praktisi pendidikan sudah memiliki komputer sendiri. Komputer yang pada awalnya dibuat sebagai alat bantu hitung kini berkembang dengan sangat pesat. Game, software dan aplikasi – aplikasi digital kini dapat dilakukan dengan alat yang disebut komputer ini.

Bahkan sekarang ini dengan perkembangan internet, komputer bisa menjadi alat mencari uang, transfer uang, media bisnis, komunitas dan lain sebagainya. Dengan fungsinya yang begitu banyak dan penting, maka kini komputer merupakan salah satu barang yang sangat dibutuhkan oleh sebagian besar orang.

2. PEMBAHASAN

A. EVOLUSI ARSITEKTUR

Arsitektur komputer berkaitan dengan atribut – atribut yang mempunyai dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program. Misal : Set Instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk penyajian data, mekanisme I/O, teknik pengalamantan (addressing techniques).

Ilustrasi, perbedaan antara arsitektur dan organisasi, pabrik komputer menawarkan sekelompok model komputer, yang semuanya memiliki arsitektur yang sama tetapi dengan organisasi yang berbeda. Akibatnya, model – model yang berbeda akan memiliki harga dan karakteristik kinerja yang berbeda. Selain itu suatu arsitektur dapat bertahan selama bertahun – tahun dan meliputi sejumlah model komputer yang berbeda, namun organisasinya dapat berubah – ubah sesuai seiring dengan perkembangan teknologi.

KOMPUTER GENERASI PERTAMA (1941)

Ø Pemicu Perang Dunia II

Ø Penggunaan Vacum Tube & instruksi menggunakan bahasa mesin

Ø ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) : 18000 tabung, 30 ton.

KOMPUTER GENERASI KEDUA (1948)

Ø Menggunakan Transistor ( IBM 1401 )

Ø Sudah memiliki SO , program , media penyimpan (disket)

Ø Munculnya COBOL , FORTRAN

Ø Software house, programmer, analyst

Ø Pemanfaatan pada skala industri

KOMPUTER GENERASI KETIGA (1958)

Ø penggunaan IC (Integrated Circuit )

Ø mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa

Ø munculnya chip semikonduktor : gabungan banyak IC dalam 1 chip yang dapat diprogram sesui dengan kebutuhan

KOMPUTER GENERASI KEEMPAT (1980)

Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas: mengecilkan ukuran sirkuit dan komponen-komponen elektrik.

Ø Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip.

Ø Very Large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal.

Ø Mikroprosesor : penggabungan seluruh komponen komputer ( CPU , memori, kendali I/O) dan diprogram sesuai dengan kebutuhan.

Ø Munculnya PC

KOMPUTER GENERASI KE LIMA

Ø Sudah tidak berorientasi pada kecepatan atau ukuran fisik, namun lebih menonjolkan performance Artificial Intelegence

Ø Patern recognation, bioinformatika

B. KLASIFIKASI ARSITEKTUR

Konsep Von Neumann (1943)

” Stored Program Computer” = Mesin yang melakukan komputasi berdasarkan pada program yang tersimpan didalamnya.

Konsep non Von Neumann

Klasifikasi sistem komputer menurut Flynn adalah sbb:

· Single Processor Computer	SISD (Single Instruction, Single Data)	SIMD (Single Instruction, Multiple Data)	· Vector Computer · Array Computer
· Pipeline Computer	MISD (Multiple Instruction, Single Data)	MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data)	· Multiprocessor · Distributed Computer System

· Dari klasifikasi sistem komputer di atas, yang paling banyak dibicarakan pada program paralel adalah SIMD dan MISD.

· Komputer yang masuk kelas SISD adalah komputer-komputer yang hanya berisi CPU seperti pada arsitektur komputer von Neumann.

· Komputer yang masuk kelas MISD adalah sistem komputer pipeline.

· Pada paralelisme sinkron (Synchronous parallelism) hanya ada satu pengontrol (prosesor khusus yang mengeksekusi program), sedangkan prosesor yang lainnya strukturnya lebih sederhana, dan hanya mengeksekusi command-command dari master prosesor-nya.

· Pada paralelism asinkron (Asynchronous Parallelism) terdapat banyak jalur kontrol, dan setiap prosesor mengeksekusi program sendiri. Diperlukan sinkronisasi pada waktu pertukaran data antara prosesor-prosesor yang bekerja secara asinkron, seperti menggunakan semaphore, monitor, dll.

· Berdasarkan interkoneksi antara prosesor, komputer MIMD dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

1. Tightly Coupled System

Komunikasi antar prosesor melalui shared memory, contohnya : Multiprocessor

2. Loosely Coupled System

Komunikasi antar prosesor melalui pertukaran pe-san (message passing), contohnya : Multicomputer atau Distributed Computer System.

Berdasarkan interkoneksi antar prosesor, komputer SIMD dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

1. Antar Prosesor tidak ada koneksi atau setiap prosesor hanya berhubungan dengan prosesor-prosesor yang ada di sebelahnya.

Contohnya : Vector Computer

2. Hubungan antara Processor Elements (PEs) melalui jaringan interkoneksi.

MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data)

Dua gambar di bawah adalah sistem komputer MIMD dengan menggunakan shared memory dan tanpa shared memory.

SIMD (Single Instruction, Multiple Data)

Dua gambar berikut adalah contoh dari sistem komputer SIMD yaitu : Array & Vector Computer System.

Hybrid Parallel Computer System

Sistem komputer paralel Hibrid merupakan kombinasi dari beberapa kelas sistem computer seperti : Pipeline computer, MIMD, dan SIMD.

Contoh : Multiple pipeline computer, Multiple SIMD, dll.

C. KUALITAS ARSITEKTUR KOMPUTER

Sebagaimana arsitektur bangunan, kualitas atau mutu arsitektur komputer tidak mudah diukur. Seperti halnya atribut yang menjadikan arsitektur bangunan bermutu, sebagian besar atribut berikut sulit dihitung. Pada hakekatnya, suatu arsitektur yang baik untuk satu aplikasi mungkin saja jelek untuk aplikasi yang lain, dan sebaliknya. Pada bagian ini, kita akan membahas enam atribut mutu arsitektur: generalitas (keumuman), daya terap, efisiensi, kemudahan penggunaan, daya tempa, dan daya kembang (ekpandabilitas).

Generalitas

Generalitas adalah ukuran besarnya jangkauan aplikasi yang bisa cocok dengan arsitektur. Sebagai contoh, komputer yang terutama digunakan untuk aplikasi ilmiah dan teknik menggunakan aritmetik floating-point (dengan nomor disimpan dengan penunjuk besarnya dan eksponennya) dan komputer yang terutama digunakan untuk aplikasi bisnis menggunakan aritmetik desimal (dengan nomor ditampilkan sesuai dengan digit desimalnya). Sistem umum memberikan dua jenis aritmetik.

Walaupun nomor instruksi dalam set instruksi bukan merupakan ukuran langsung bagi generalitas komputer, namun ia memberikan indikasi generalitas. Keanekaragaman modepengalamatan juga merupakan indikasi generalitas. Meskipun demikian, RISC begitu umum walau ia mempunyai set instruksi yang kecil dengan mode pengalamatan yang sedikit.

Salah satu pembahasan utama oleh kalangan peneliti komputer selama tahun 1980-an adalah persoalan bagusnya generalitas. Akhir-akhir ini, persoalan ini mengarah pada opini bahwa generalitas adalah tidak bermanfaat. Generalitas cenderung meningkatkan kekompleksan implementasi. Bagi rumpun komputer yang besar dari berbagai perusahaan, kekompleksan ini mengakibatkan sulitnya perancangan mesin. Generalitas juga cenderung membuat compiler optimisasi menjadi lebih kompleks, karena ia harus memilih lebih banyak instruksi ketika menggenerasi (menghasilkan) kode. Juga, generalitas cenderung mengakibatkan kompleksitas, dan desain sistem yang menggunakan komputer akan mengakibatkan kekompleksan software, yang seharusnya developer akan secara mudah mengoreksi kesalahan.

Salah satu argumen komersial dalam menerapkan generalitas adalah bahwa, karena ia menyebabkan perancangan komputer menjadi sulit, maka perusahaan yang melakukan perancangan tersebut bisa mengurangi peniruan rancangan oleh perusahaan lain. Tak ada perusahaan komputer yang besar ingin kehilangan pasamya atas rancangan komputer yang ia buat.

Daya Terap

Daya terap (applicability) adalah pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan yang telah direncanakannya. Komputer yang terutama dirancang untuk satu dari dua area aplikasi utama: (1) aplikasi ilmiah 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. Mereka ini adalah computation-intensive application (aplikasi komputasi intensit), yang berarti mereka mempunyai rasio operasi CPU ke memori dan operasi I/O yang jauh lebih tinggi dari pada aplikasi lain (walaupun banyak komputasi simbolisnya juga merupakan computation-intensive). Aplikasi komersil umum atau biasa adalah aplikasi yang didukung oleh pusat komputer biasa: menghimpun (compiling), menghitung (accounting), mengedit, penggunaan spreadsheet,dan word prosesing, seperti yang ada di komputer secara umum.

Efisiensi

Efisiensi adalah ukuran rata-rata jumlah hardware dalam komputer yang selalu sibuk selama penggunaannya biasa. Arsitektur yang efisien memungkinkan (namun tidak memastikan) terjadinya implementasi yang efisien. Perlu anda catat, bahwa ada pertentangan antara efisiensi dan generalitas. Juga, karena turunnya harga komponen komputer,maka sekarang efisiensi tidak terlalu dipikirkan seperti halnya pada awal pengembangan komputer.

Namun demikian, arsitektur yang efisien akan memungkinkan terjadinya implementasi berkecepatan sangat tinggi dan berbiaya sangat rendah, dan dalam rumpun komputer yang besar, implementasi yang demikian tersebut sangat diperlukan. Salah satu sifat arsitektur yang efisien adalah bahwa ia secara relatif cenderung sederhana. Karena untuk merancangsistem yang kompleks secara benar begitu sulit, maka kebanyakan komputer mempunyai sebuah komputer inti (core computer) efisien yang sederhana, yaitu CPU. CPU ini mempunyai layer kontrol disekelilingnya guna memberikan fasilitas yang canggih yang dibutuhkan oleh arsitektur.

Kemudahan Penggunaan

Kemudahan penggunaan arsitektur adalah ukuran kesederhanan bagi programmer sistem untuk mengembangkan atau membuat software untuk arsitektur tersebut, misalnya sistem pengoperasiannya atau compilernya. Oleh karena itu, kemudahan penggunaan ini merupakan fungsi ISA dan berkaitan erat dengan generalitas. Definisi ini jangan dikacaukan dengan istilah ‘mudah untuk digunakan’ (friendly) yang diperuntukkan bagi pemakai dalam menggunakan komputer. Istilah mudah untuk digunakan ini ditentukan oleh sistem pengoperasian dan software yang ada, bukannya arsitektur dasar. Kita bisa mengambil contoh dari beberapa komputer yang tidak mempunyai kemudahan penggunaan, dengan perancang compiler sulit mengimplementasikan beberapa bahasa pemrograman tingkat tinggi.

Set instruksi dari koniputer awal kadang-kadang kekurangan instruksi untuk melakukan operasi yang penting. Akibatnya, para programmer harus menggunakan urutan instruksi yang kacau untuk mengimplementasi operasi yang penting tersebut. Sekarang ini, arsitek set instruksi telah mempunyai banyak pengalaman untuk merancang set instruksi, sehingga kelemahan tersebut jarang ditemukan.

Daya Tempa (malleability)

Empat ukuran sebelumnya daya terap, generalitas, efisiensi, dan kemudahan penggunaan berlaku untuk arsitekturrumpun komputer. Dua ukuran yang terakhir daya tempa dan daya kembang umumnya berlaku untuk implementasi komputer dalam satu rumpun. Daya terap arsitektur adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk mengimplementasikan komputer (yang mempunyai arsitektur itu) dalam jangkauan yang luas. Lebih spesifik arsitekturnya, maka akan lebih sulit untuk membuat mesin yangberbeda ukuran dan kinerjanya dari yang lain. Secara analogis, bila seseorang menamakan suatu arsitektur rumah sebagai rumah kolonial, maka dimungkinkan rumah tersebut mempunyai ukuran dan gaya yang berbeda dengan yang lain. Sebaliknya, jika arsitektur telah menentukan rencana induknya, maka hanya dimungkinkan sedikit variasi implementasi.

Umumnya, arsitektur mencakup banyak gambaran setiap tingkat dengan detail. Rencana dasar atau induk dari rumah kolonial tersebut meliputi berbagai detail, misalnya tembok, pintu, saluran listrik dan air. Dalam kaitannya dengan komputer personal standart industri, spesifikasinya longgar, seperti halnya spesifikasi pada rumah kolonial tersebut. 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. Umumnya, spesifikasi rumpun komputer memungkinkan perancang untuk menggunakan ukuran memori yang berjangkauan luas dalam anggota rumpun. Sebagai contoh, karena arsitektur DEC VAX hanya menentukan ukuran memori secara tidak langsung dan hanya berada dalam batasan luas tertentu, maka komputer VAX mempunyai ukuran memori yang bervariasi yang lebih dari satu faktor 1000.

Para perancang dapat memperoleh daya kembang memori ekstemal dengan berbagai cara: Mereka dapat meningkatkan jurhlah eralatan atau mereka dapat meningkatkan kecepatan peralatan tersebut dalam menggerakkan data ke dan dari dunia luar. Banyak arsitektur yang mengabaikan aspek penentuan struktur I/O. Kurangnya spesifikasi akan meningkatkan daya kembang, namun ia bisa juga meningkatkan jumlah pemrograman kembali yang diperlukan oleh anggota rumpun yang baru.

Beberapa komputer mempunyai lebih dari satu CPU. Dalam hal ini, daya kembang juga berkaitan dengan jumlah CPU yang dapat digunakan oleh sistem secara efektif. Barrier (penyangga) pada komputer yang mempunyai CPU lebih dari satu umumnya tidak jelas. Jika programmer sistem mendapatkan kesulitan untuk menyinkronkan CPU-CPU, misalnya, maka sinkronisasi ini secara efektif akan membatasi jumlah CPU yang dapat digunakan sistem.

D. FAKTOR KEBERHASILAN

Ada beberpa faktor yang mempengaruhi keberhasilan arsitekturkomputer, tiga diantaranya adalah :

1. Manfaat Arsitektural

2. Kinerja Sistem

3. Biaya Sistem

E. STRUKTUR DASAR KOMPUTER DAN ORGANISASI KOMPUTER

Terdapat empat struktur utama:

1. Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer.

2. Main Memory , berfungsi sebagai penyimpan data.

3. I/O, berfungsi memindahkan data dari/ke lingkungan luar atau perangkat lainnya.

4. System Interconnection, berfungsi sebagai sistem yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O.

REFERENSI

mti.ugm.ac.id/~yudha/ORKOM/PERTEMUAN%201.ppt

repository.binus.ac.id/content/IF532/IF53214913.doc

margono.staff.uns.ac.id/.../mengukur-kualitas-arsitektur-komputer

journal.mercubuana.ac.id/.../1PERTEMUAN%20MINGGU%20KE-1..

elearning.atmaluhur.ac.id/...Komputer/Arskom_Pertemuan_01.ppt