Sistem dan Arsitektur Komputer

Sistem dan Arsitektur Komputer – Komputer merupakan salah satu kebutuhan mutlak bagi kehidupan di masa ini dimana komputer sendiri memiliki sistem dan arsitektur yang cukup rumit dan kompleks. Pada tulisan kali ini, saya ingin membahas tentang sistem dan arsitektur komputer. Kebetulan saya hari ini ada test (Placement Test IF ITB 2013) yang berkaitan dengan materi Sistem dan Arsitektur Komputer, jadi saya sengaja menulis untuk belajar sekaligus berbagi informasi mengenai Sistem dan Arsitektur Komputer. Buat temen-temen yang sedang mencari referensi atau materi Sistem dan Arsitektur Komputer mungkin bisa membaca tulisan ini. Semoga bermanfaat.

Beberapa point yang akan dibahas pada tulisan ini adalah:

1. Komponen Sistem Komputer (CPU, Memory, I/O, Bus)
2. Hirarki Memori
3. Jaringan Komputer

1. Komponen Sistem Komputer (CPU, Memory, I/O, Bus)

Seperti kita ketahui, komponen sistem komputer cukup banyak dan rumit, namun jika kita ingin mengetahui lebih lanjut tentang komponen-komponen seperti CPU, Memory, I/O, Bus atau yang lainnya, kita dapat mempelajarinya dengan membaca panduan-panduan atau makalah-makalah yang membahas tentang Sistem dan Arsitektur Komputer mengenai Komponen Sistem Komputer.

Struktur komponen komputer yang paling utama dapat ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Sistem dan Arsitektur Komputer

Terdapat 4 komponen utama yang saling berhubungan satu sama lain, yaitu:

1. Central Processing Unit (CPU): Bertugas untuk melakukan kontrol dari setiap operasi yang berjalan pada komputer, terkadang secara mudah CPU dapat dikatakan sebagai processor.
2. Main memory: Penyimpanan data.
3. I/O: Merupakan penghubung komponen komputer dengan lingkungan seperti keyboard, mouse yang digunakan oleh pengguna.
4. System interconnection: Mekanisme yang memberikan layanan untuk berkomunikasi antara CPU, Main memory dan I/O. Contoh system interconnection adalah system bus.

Secara lebih jauh, hubungan antara ketiga komponen pada gambar 1 dapat diilustrasikan pada gambar 2 berikut ini yang menggambarkan bagian dan fungsi dari masing-masing komponen.

Gambar 2 dapat memberikan sedikit penjelasan bagaimana sebuah program atau perintah di eksekusi atau dijalankan. Secara garis besar, terdapat 2 step, yaitu processor (CPU) membaca (fetches) instruksi dari Memory dan mengeksekusi (execute) tiap perintah yang terdapat pada memory. Jadi langkah dasar dalam mengeksekusi sebuah program adalah membaca (fetches) dan mengeksekusi (execute). Kedua langkah ini dapat dikatakan menjadi sebuah siklus atau cycle yang dapat digambarkan pada ilustrasi gambar di bawah ini.

Pada gambar 3 menggambarkan sebuah siklus bagaimana proses yang terjadi pada processor saat membaca dan mengeksekusi sebuah perintah sampai perintah selesai dijalankan. Processor terus membaca instruksi selanjutnya yang terdapat di memory. Sebagai contoh, kita asumsikan terdapat sebuah instruksi dari memory pada lokasi 300. Processor akan membaca lokasi 300, setelah itu mengeksekusi perintah tersebut, setelah selesai, processor akan membaca lokasi 301, 302, 303, dan seterusnya. Ketika membaca perintah dari memory, perintah tersebut masuk ke dalam bagian dari processor yang kita kenal sebagai instruction register (IR). Instruksi yang yang terdapat pada memory berupa bit-bit yang secara spesifik akan diproses lebih lanjut oleh processor. Secara garis besar, proses ini dapat dibedakan menjadi 4 kategori:

1. Processor-Memory: Data atau instruksi akan ditransfer dari processor ke memory atau dari memory ke processor.
2. Processor-I/O: Data akan ditransfer ke atau dari peripheral device dari modul yang menghubungkan antar processor dan I/O.
3. Data Processing: Processor mengeksekusi beberapa aritmatika atau logika dari operasi data.
4. Control: Perintah yang lebih spesifik untuk mengeksekusi sebuah program.

Untuk lebih memperjelas bagaimana sebuah perintah dieksekusi, dapat diilustrasikan pada gambar berikut ini.

Sistem dan Arsitektur Komputer

Keterangan Gambar 4:

• Program Counter (PC) = Address of Instruction
• Instruction Register (IR) = Instruction being Executed
• Accumulator (AC) = Temporary Storage

Berikut ini penjelasan gambar 4.

1. Pada Step 1, PC berisi angka 300 dimana angka 300 didapat dari alamat perintah pertama yang diberkan dari memory. Kemudian, perintah dalam bentuk hexadecimal (1940) masuk ke dalam IR sehingga nilai IR menjadi 1940.
2. Pada Step 2, setelah IR berisi nilai 1940, hal tersebut mengindikasikan AC harus diisi dengan nilai pada alamat 940. Mengapa 940 yang dipilih? Bukan alamat lain seperti 450, 560 atau lainnya, hal tersebut terjadi karena nilai AC yang harus diisi mengikuti nilai dari IR itu sendiri. Dengan kata lain, nilai AC akan menyesuaikan dengan nilai yang terdapat pada IR karena kita akan mengambil 3 digits hexadecimal yang terdapat pada IR.  Dalam contoh ini, nilai IR 1940, maka yang diambil ada nilai yang berada pada alamat 1940 (940), yaitu 0003.
3. Perintah selanjutnya (5941) di dapat dari alamat 301 sehingga PC akan bernilai menjadi 301 dan IR bernilai 5941. AC akan mengambil nilai yang terdapat pada alamat 941. Namun, AC tidak berubah seperti PC dan IR, AC akan ditambkan dengan nilai yang sebelumnya sudah ada. Sehingga nilai AC saat ini menjadi 0005 (0002+0003). Mengapa AC tidak berubah mutlak atau ditambahkan, karena AC sendiri merupakan penyimpanan sementara sehingga nilainya akan ditambahkan sampai program selesai dieksekusi.
4. Perintah selanjutnya (2941) yang di dapat dari alamat 302, maka PC bernilai 302 dan IR bernilai 2941. Sedangkan AC tetap karena ini adalah akhir dari eksekusi program. Langkah terakhir adalah memindahkan nilai AC ke alamat memori 941.

Penghubung antara Processor, Memory dan I/O adalah Bus. Sebuah perintah dapat berpindah dari Processor ke Memory, I/O ke processor dan lainnya dapat terjadi karena adanya Bus. Bentuk bus dalam sebuah komponen komputer adalah berupa garis-garis yang menghubungkan antar perangkat. Ada sekitar 50 hingga ribuan garis yang tersusun dalam sebuah komponen komputer. Tiap garis memiliki fungsi yang berbeda sesuai dengan peletakannya. Namun, secara garis besar, Bus dapat diklasifikasikan menjadi 3 grup berdasarkan fungsinya, yaitu data, address dan control. Secara tersirat, Bus dapat digambarkan pada gambar berikut.

2. Hirarki Memori

Gambar di atas adalah hirarki memori dimana yang paling atas memiliki kecepatan yang lebih tinggi di bandingkan yang di bawah.

• peningkatan waktu akses (access time) memori (semakin ke bawah semakin lambat, semakin ke atas semakin cepat)
• peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin kecil)
• peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas semakin dekat)
• penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah, semakin ke atas semakin mahal)

3. Jaringan Komputer

Jaringan komputer merupakan sekumpulan komputer yang saling terhubung melalui saluran komunikasi. Saluran ini dapat berupa point to point maupun broadcast. Jaringan biasanya dibuat berdasarkan kebutuhan para penggunanya. Berikut ini jangkauan atau range yang dibuat sesuai kebutuhan sebuah organisasi.

LAN (Local Area Network)

Umumnya dikelola oleh sebuah organisasi/personal dengan jangkauan maksimal 1-2 km. Menghubungkan komputer-komputer dengan peralatan lain (printer, data, files) untuk resource sharing. Kecepatan 10 Mbps – 100 Mbps (Kabel) dan 11 Mbps – 54 Mbps (Wirelles). Jaringan yang menggunakan LAN biasanya terhubung dalam bentuk lingkaran (ring), bus dan lainnya.

Demikianlah tulisan singkat mengenai Sistem dan Arsitektur Komputer. Semoga Bermanfaat. Salam.

Sistem dan Arsitektur Komputer