Minggu, 16 Oktober 2011

Neorago * Informatics *: KOMPUTER ARITMATIK

Neorago * Informatics *: KOMPUTER ARITMATIK: KODE PPC ANDA Operasi aritmatika binary, merupakan proses aritmatikan yang melandasi tentang pro...
Diposting oleh di Tidak ada komentar:

PENGULANGAN PARALEL

Prioritas dan Multiprosesor

Penjadualan pada multiprosesor jelas lebih kompleks, karena kemungkinan masalah yang timbul jauh lebih banyak daripada prosesor tunggal.

Prioritas

Prioritas adalah suatu istilah yang digunakan untuk menentukan tingkat urutan atau hirarki suatu proses yang sedang masuk dalam ready queue.

Multiprosesor

Mengacu Silberschatz dkk., sistem dengan prosesor jamak yang dimaksud adalah suatu sistem dimana prosesor-prosesornya identik. Dalam hal ini berarti tiap proses dapat masuk antrian manapun dari prosesor-prosesor yang ada. Yang patut diperhatikan, tiap prosesor dapat memilih proses apa saja yang ingin dijalankan dari ready queue. Dengan kata lain, prioritas proses ditentukan secara independen oleh masing-masing prosesor. Jadi salah satu prosesor dapat saja idle ketika ada proses yang sedang ditunda. Oleh karena itu, tiap prosesor harus di synchronize lebih dulu agar tidak ada dua prosesor atau lebih yang berebut mengeksekusi proses yang sama dan mengubah shared data. Sistem seperti ini dikenal juga dengan sebutan synchronous. Selain synchronous, ada juga sistem lain yang disebut asynchronous, yang juga dikenal dengan struktur "master-slave" dimana salah satu prosesor dialokasikan khusus untuk mengatur penjadualan. Sedangkan prosesor yang lain ditujukan untuk mengkomputasikan proses yang telah dijadualkan sebelumnya oleh master prosesor. Peningkatan dari sistem ini adalah mengalokasikan penjadualan, pemrosesan I/O, dan kegiatan sistem lainnya kepada satu prosesor tertentu kepada master. Sedangkan prosesor yang lain hanya bertugas mengeksekusi user code.


A.      MULTIPROCESSOR
Multiprocessor adalah sistem komputer dengan dua atau lebih CPU identik yang membagi akses secara penuh kepada common RAM (Shared Memory MultiProcessor).

Pengertian lainnya multiprocessing dalam teknologi informasi adalah :
1.       Dukungan sebuah sistem untuk mendukung lebih dari satu processor dan mengalokasikan tugas kepada prosesor-prosesor tersebut.
2.       Kemampuan esksekusi terhadap beberapa proses perangkat lunak  dalam sebuah sistem secara serentak.

Sistem multiprosesor



·         Terlihat bahwa memori dibagi secara merata ke semua prosesor
·         Semua prosesor mempunyai waktu akses yang sama ke semua word memori
·         Setiap prosesor menggunakan private cache

Keunggulan multiprosesor
a.       Peningkatan throughput, karena lebih banyak proses/thread yang berjalan dalam satu waktu sekaligus (jika proses yang antri di ready queue sedikit). Perlu diingat hal ini tidak berarti daya komputasinya menjadi meningkat sejumlah prosesornya. Yang meningkat adalah jumlah pekerjaan yang bisa dilakukannya dalam waktu tertentu.
b.      Economy of sale (ekonomis), ekonomis dalam devices yang dibagi bersama-sama. Prosesor-prosesor terdapat dalam satu komputer dan dapat membagi peripheral (ekonomis) seperti disk dan catu daya listrik.
c.       Peningkatan kehandalan (reliabilitas), jika satu prosesor mengalami suatu gangguan, maka proses yang terjadi masih dapat berjalan dengan baik karena tugas prosesor yang terganggu diambil alih oleh prosesor lain. Hal ini dikenal dengan istilah Graceful Degradation. Sistemnya sendiri dikenal bersifat fault tolerant atau failoft system.

Jenis-jenis multiprosesor
Multiprocessing dapat dibagi ke dalam beberapa kelas, yakni:
Ada juga yag membedakan sistem multiprosesor menjadi :  SMP, prosesor vektor, prosesor paralel, dan MMP.
  • SMP (symetric multiprocessor) merupakan sistem multiprosesor dengan masing-masing prosesor bekerja secara-sendiri-sendiri (tidak saling bergantung). Pada sistem ini, sebuah CPU bisa jadi sedang menangani suatu proses misalkan sedang mengolah lembar kerja dan CPU lain sedang melakukan proses grafis.
  • Prosesor vektor menyatakan suatu sistem multiprosesor dengan masing-masing prosesor dapat bekerja secara serentak dalam menangani proses perhitungan vektor.
  • Prosesor paralel menyatakan sistem yang memiliki sejumlah prosesor yang memilki karakteristik sebagai berikut:
    • Tidak ada prosesor yang bertindak sebagai prosesor utama.
    • Sejumlah prosesor tidak selalu mengerjakan operasi yang sama dalam waktu yang sama.



Dengan menggunakan prosesor paralel, bagian-bagian sebuah program dapat dikerjakan oleh prosesor-prosesor yang berbeda. Penanganan aktifitas prosesor ini ditangani oleh program. Prosesor jenis ini biasa digunakan pada superkomputer.
  • Prosesor paralel masif (Massively Parallel Processor atau MPP) adalah sistem yang mengandung ratusan atau bahkan ribuan prosesor yang dapat saling berinteraksi dengan pendekatan jaringan syaraf tiruan. Lihat gambar dibawah, prosesor seperti ini sudah diterapkan dalam bisnis salah satu penggunaannya adalah Wal-Mart.


A.      MULTI CORE-PROCESSOR

Multi core-prosesor adalah sebuah prosesor yang memiliki banyak inti. Inti adalah bagian dari prosesor yang melakukan read dan execute instruction.




Contoh arsitektur core pada AMD


     
*        Cache
*      Cache size buys performance at expense of die size, it’s a direct hit to manufacturing cost
*      Deep pipeline cache miss penalties are reduced by larger caches
*      Not always the best match for shallow pipeline cores, as cache misses penalties are not as steep

Keuntungan Multi core-prosesor
  • Meningkatkan performa dari operasi cache snoop (bus snooping). Bus snooping adalah suatu teknik yang digunakan dalam sistem pembagian memori terdistribusi dan multiprocessor yang ditujukan untuk mendapatkan koherensi pada cache. Hal ini dikarenakan sinyal antara CPU yang berbeda mengalir pada jarak yang lebih dekat, sehingga kekuatan sinyal hanya berkurang sedikit. Sinyal dengan kualitas baik ini memungkinkan lebih banyak data yang dikirimkan dalam satu periode waktu dan tidak perlu sering di- repeat.
  • Secara fisik, desain CPU multicore menggunakan ruang yang lebih kecil pada PCB ( Printed Circuit Board) dibanding dengan desain multichip SMP
  • Prosesor dual-core menggunakan sumber daya lebih kecil dibanding sepasang prosesor dual-core
  • Desain multicore memiliki resiko design error yang lebih rendah daripada desain single-core
Kerugian Multi core-prosesor
·         Dalam hal sistem operasi, butuh penyesuaian kepada software yang ada untuk memaksimalkan kegunaan dari sumberdaya komputasi yang disediakan oleh prosesor multicore. Kemampuan prosesor multicore untuk meningkatkan performa aplikasi juga bergantung pada penggunaan banyaknya thread dalam aplikasi tersebut.
·         Dari sudut pandang arsitektur, pemanfaatan daerah permukaan silikon dari desain single-core lebih baik daripada desain multicore.
·         Pengembangan chip multicore membuat produksinya menjadi menurun karena semakin sulitnya pengaturan suhu pada chip yang padat.


Perbedaan yang paling mendasar antara multi prosesor dan multi core adalah :
Multiprocessor adalah sistem komputer dengan dua atau lebih CPU identik yang membagi akses secara penuh kepada common RAM (Shared Memory MultiProcessor).
Multi core-prosesor adalah sebuah prosesor yang memiliki banyak inti. Inti adalah bagian dari prosesor yang melakukan read dan execute instruction. 
 
 
 
Diposting oleh di Tidak ada komentar:

OPERASI UNIT KENDALI

UNIT CONTROL

 

Macam register yang digunakan:
  • Register alamat memori (MAR): dihubungkan dengan saluran alamat bus system. MAR menerapkan alamat didalam memori untuk operasi membaca dan menulis.
  • Register buffer memori (MBR): dihubungkan dengan saluran data bus system. MBR berisi nilai yang akan disimpan di memori atau nilai terakhir yang dibaca dari memori.
  • Program counter (PC); menampung alamat instruksi berikutnya yang akan diambil.
  • Register instruksi (IR); menampung instruksi terakhir yang diambil.
Proses tiga langkah karakteristik unit control:
  1. Menentukan elemen dasar prosesor
  2. Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor
  3. Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan pembentukan operasi mikro
Dua tugas dasar unit control:
Pengurutan: unit control menyebabkan prosesor menuju sejumlah operasi mikro dalam urutan yang benar, yang didasarkan pada program yang sedang dieksekusi.
Eksekusi: unit control menyebabkan setiap operasi mikro dilakukan.

Masukan-masukan unit control:

Clock/pewaktu: pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.

Register instruksi: opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.

Flag: flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.

Sinyal control untuk mengontrol bus. Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.

Keluaran-keluaran unit control:
  • Sinyal control didalam prosesor: terdiri dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register yang satu keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.
  • Sinyal control bagi bus control; sinyal ini juga terdiri dari dua macam: sinyal control bagi memori dan sinyal control bagi modu-modul I/O
Terdapat tiga macam sinyal control:

· Sinyal-sinyal yang mengaktifasi fungsi ALU
· Sinyal-sinya yang mengaktifasi alur data
· Sinyal-sinyal pada bus system eksternal atau antar muka eksternal lainnya.

Sinyal control yang dhasilkan oleh unit control menyebabkan terbuka dan tertutupnya gerbanga logika, dihasilkan pada perpindahan data dank e register dan operasi ALU.

clip_image001[4]

 

Operasi Unit Kontrol


Unit kontrol atau yang sering dikenal dengan control unit, akan menyimpan perintah sekarang yang dilakukan oleh komputer, memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapat kembali informasi (dari memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah itu, dan memindahkan kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai. Sekali yang terjadi, unit kontrol pergi ke perintah berikutnya (biasanya ditempatkan di slot berikutnya, kecuali kalau perintah itu adalah perintah lompatan yang memberitahukan kepada komputer bahwa perintah berikutnya ditempatkan di lokasi lain).

Bagian CPU yang menyebabkan fungsi komputer tercapai ini mengeluarkan sinyal-sinyal kontrol yang bersifat internal bagi CPU untuk memindahkan data antar Register agar ALU melakukan fungsinya untuk mengatur operasi-operasi internal lainnya. Register, yang merupakan bagian dari unit kontrol, adalah tempat penyimpan data sementara dalam CPU selama proses eksekusi. Apabila terjadi proses eksekusi, data dalam register dikirim ke ALU untuk diproses, hasil eksekusi nantinya diletakkan ke register kembali. Unit kontrol akan menghasilkan sinyal yang akan mengontrol operasi ALU dan pemindahan data ke dan dari ALU. Unit kontrol juga mengeluarkan sinyal kontrol eksternal bagi pertukaran data memori dan modul-modul I/O. [1]

Macam-macam Unit Kontrol

1. Unit Kontrol Single-Cycle

Proses di unit kontrol ini hanya terjadi dalam satu clock cycle artinya setiap instruksi (fetch, decode, execute) ada pada satu cycle; maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi.
Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching).



Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”.

Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

2. Unit Kontrol Multi-Cycle

Gambar disamping menunjukkan diagram blok dari unit kontrol multi-cycle. Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi.

Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing control line output dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana.










Diposting oleh di Tidak ada komentar:

ARSITEKTUR RISC

Perbedaan Arsitektur RISC dengan CISC
Ditinjau dari jenis set instruksinya, ada 2 jenis arsitektur komputer, yaitu:
1. Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang rumit
(Complex Instruction Set Instruction Computer = CISC)
2. Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang sederhana
(Reduced Instruction Set Computer = RISC)
CISC dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan
pekerjaan yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit). Konsep CISC menjadikan
mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan, tetapi konsep ini menyulitkan dalam
penyusunan compiler bahasa pemrograman tingkat tinggi. Dalam CISC banyak terdapat perintah
bahasa mesin.
Konsep RISC menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam
penyusunan kompiler yang pada akhirnya dapat memaksimumkan kinerja program yang ditulis
dalam bahasa tingkat tinggi. Arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline.
Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan
mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada
waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit.
Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih
besar. IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC.
Eksekusi Instruksi
Waktu eksekusi dapat dirumuskan sebagai berikut :
Waktu eksekusi = N x S x T 
 
Dengan

N adalah jumlah perintah
S adalah jumlah rata-rata langkah per perintah
T adalah waktu yang diperlukan untuk melaksanakan satu langkah
Kecepatan eksekusi dapat ditingkatkan dengan menurunkan nilai dari ketiga variabel di atas.
Arsitektur CISC berusaha menurunkan nilai N, sedangkan Arsitektur RISC berusaha
menurunkan nilai S dan T.
Proses pipeline dapat digunakan untuk membuat nilai efektif S mendekati 1 (satu) artinya
komputer menyelesaikan satu perintah dalam satu siklus waktu CPU. Nilai T dapat diturunkan
dengan merancang perintah yang sederhana.



PROSESSOR YANG MENGGUNAKAN SISTEM RISC


PowerPC dibangun dengan arsitektur RISC
Proyek mini komputer 801 di IBM pada tahun 1975 mengawali banyak konsep arsitektur yang digunakan dalam sistem RISC. 801 bersama dengan prosessor RISC I Berkeley, meluncurkan gerakan RISC, namun 801 hanya merupakan prototipe yang ditujukan untuk mengenalkan konsep disain. Keberhasilan memperkenalkan 801 menyebabkan IBM membangun produk workstation RISC komersial yaitu PC RT pada tahun 1986, dengan mengadaptasi konsep arsitektural 801 kedalam kinerja yang sebanding atau yang ebih baik. IBM RISC System/6000 merupakan mesin RISC superscalar1[3] yang dipasarkan sebagai workstation berunjuk kerja tinggi, tidak lama kemudian IBM mengkaitkan mesin ini sebagai arsitektur POWER. IBM kemudian menjalin kerjasama dengan Motorola, pembuat mikroprosessor seri 6800, dan Apple, yang menggunakan keping Motorola dalam komputer Macintoshnya dan hasilnya adalah seri mesin yang mengimplementasikan arsitektur PowerPC yang diturunkan dari arsitektur POWER dan merupakan sistem RISC superscalar. Sejauh ini diperkenalkan empat anggota kelompok PowerPC yaitu:
1. 601,merupakan mesin 32-bit yang ditujukan untuk membawa arsitektur PowerPC kepasar secepat mungkin.
2. 603, merupakan mesin 32-bit yang ditujukan bagi low-end desktop dan komputer portable dengan implementasi yang lebih efesien.
3. 604, merupakan mesin 32-bit yang ditujukan bagi low-end server dan desktop, dengan menggunakan teknik rancangan superscalar lanjutan guna mendapatkan kinerja yang lebih baik.
4. 620, ditujukan bagi high-end server, sekaligus merupakan kelompok PowerPC pertama yang mengimplementasikan arsitektur 64 bit penuh, termasuk register 64-bit dan lintasan data.

Karakteristik dan Fungsi
Jenis-Jenis Data

PowerPC dapat beroperasi menggunakan data yang panjang 8 bit (byte), 16 bit (halfword), 32 bit (word), dan 64 bit (doubleword). Beberapa instruksi mengharuskan agar operand memori dijajarkan (aligned) pada batas 32-bit, walaupun secara umum tidak terlalu diperlukan. Salah satu ciri PowerPC yang menarik adalah dapat menggunakan cara little-endian maupun big-endian2, dengan kata lain, byte yang paling kurang signifikan disimpan dalam alamat terendah atau tertinggi. Konsep ke-endianan pertama kali dibahas dalam literatur Cohen [COHE8]. Pada byte ke-endian-an harus melakukan pengurutan nilai-nilai skalar multibyte. Konsep ini terjadi apabila terdapat kebutuhan untuk memperlakukan entitas multiple-byte sebagai butir data tunggal, walaupun entitas ini terdiri dari unit-unit yang dapat dialamati yang lebih kecil. Beberapa mesin seperti intel 80x86, pentium, dan VAX, merupakan mesin-mesin litlle endian, sedangkan mesin-mesin seperti IBM S/370, Motorola 680x0, dan sebagian besar mesin-mesin RISC merupakn mesin-mesin big-endian. Sifat keendian- an tidak akan melampaui unit data. Dalam sembarang mesin, aggregate seperti file, struktur data, dan array terdiri dari beberapa unit data, yang masing masing memakai ke-endian-an. Jadi konversi blok memori dari suatu jenis keendianan kejenis lainnya memerlukan pemahaman struktur data.
Tidak terdapat konsensus umum tentang ke-endianan yang terbaik3, PowerPC sendiri adalah jenis prosesor yang bi-endian, yang mendukung baik mode big-endian maupun litlle-endian. Arsitektur bi-endian memungkinkan pembuat perangkat lunak untuk memilih mode yang mana saja ketika harus memindahkan sistem operasi dan aplikasi dari suatu mesin ke mesin lainnya. Byte, halfword, word, doubleword merupakan jenis data umum. Prosesor mengiterpretasikan isi item data tertentu tergantung pada instruksi. Prosesor fixed point mengenal jenis data berikut :
•Unsigned Byte : dapat digunakan bagi operasi logika atau aritmetika integer. Data ini dimuat dari memori ke register umum dengan zero-extending dsebelah kiri keukuran penuh register.
•Unsigned Halfword : seperti diatas namun dengan kuantitas 16-bit.
•Signed Halfword : digunakan untuk operasi aritmatika, dimuatkan kedalam memori dengan sign-extending pada sebelah kiri keukuran penuh register (yaitu, bit tanda disalinkan keposisi-posisi yang kosong).
•Unsigned Word : digunakan untuk operasi logika dan berfungsi sebagai pointer lokal.
•Signed Word : digunakan untuk operasi aritmatika.
•Unsigned Doubleword : digunakan sebagai pointer alamat.
•Byte String : panjangnya mulai 0 hingga 128 byte.
Selain itu PowerPC mendukung data floating poing presisi tunggal dan presisi ganda yang ditetapkan pada IEEE 754.

• Instruksi-Instruksi berorientasi Pencabangan
PowerPC memiliki orientasi pencabangan tidak bersyarat dan pencabangan bersyarat. Instruksi-instruksi pencabangan bersyarat menguji suatu bit tunggal dari register kondisi apakah benar, salah, atau tidak peduli dan isi dari counter register apakah nol, bukan nol, atau tidak peduli. Dengan demikian terdapat sembilan macam kondisi instruksi pencabangan bersyarat yang terpisah. Apabila counter register diuji apakah nol atau bukan nol, maka sesudah pengujian register berkurang 1. Hal ini tentunya memudahkan penyiapan loop iterasi. Instruksi dapat juga mengindikasikan bahwa alamat dari pencabangan itu ditempatkan dalam link register, hal ini memungkinkan pengolahan call/return.

• Instruksi-instruksi Load/Store
Dalam arsitektur PowerPC hanya instruksi load/store yang dapat mengakses lokasi memori, instruksi logika dan aritmetika hanya dilakukan terhadap register. Terdapat dua fitur yang membedakan instruksi-instruksi load/store :
1. Ukuran data, dimana data dapat dipindahkan dalam satu byte, halfword, word, atau doubleword. Instruksi-instruksi juga dapat digunakan untuk memuat atau menyimpan suatu untai byte ke dalam sejumlah register atau dari sejumlah register
2. Ekstensi Tanda, dimana pada pembuatan word dan halfword, bit-bit sebelah kiri register 64-bit tujuan yag tidak dipakai dapat diisi dengan bilangan-bilangan nol atau dengan bit tanda dari kuantitas yang dimuatkan.

• KELEBIHAN DAN KEKURANGAN TEKNOLOGI RISC
Teknologi RISC relatif masih baru oleh karena itu tidak ada perdebatan dalam menggunakan RISC ataupun CISC, karena tekhnologi terus berkembang dan arsitektur berada dalam sebuah spektrum, bukannya berada dalam dua kategori yang jelas maka penilaian yang tegas akan sangat kecil kemungkinan untuk terjadi.

  Kelebihan

1. Berkaitan dengan penyederhanaan kompiler, dimana tugas pembuat kompiler untuk menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi semua pernyataan HLL. Instruksi mesin yang kompleks seringkali sulit digunakan karena kompiler harus menemukan kasus-kasus yang sesuai dengan konsepnya. Pekerjaan mengoptimalkan kode yang dihasilkan untuk meminimalkan ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi instruksi, dan meningkatkan pipelining jauh lebih mudah apabila menggunakan RISC dibanding menggunakan CISC.
2. Arsitektur RISC yang mendasari PowerPC memiliki kecenderungan lebih menekankan pada referensi register dibanding referensi memori, dan referensi register memerlukan bit yang lebih sedikit sehingga memiliki akses eksekusi instruksi lebih cepat.
3. Kecenderungan operasi register ke register akan lebih menyederhanakan set instruksi dan menyederhanakan unit kontrol serta pengoptimasian register akan menyebabkan operand-operand yang sering diakses akan tetap berada dipenyimpan berkecepatan tinggi.
4. Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.

Kekurangan

1. Program yang dihasilkan dalam bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).
2. Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini tentunya kurang menghemat sumber daya.
3. Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan Menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil. Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar.


B. CISC

1. Pengertian CISC
Complex instruction-set computing atau Complex Instruction-Set Computer (CISC) “Kumpulan instruksi komputasi kompleks”) adalah sebuah arsitektur dari set instruksi dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memory, operasi aritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuah instruksi. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan RISC
Sebelum proses RISC didesain untuk pertama kalinya, banyak arsitek komputer mencoba menjembatani celah semantik", yaitu bagaimana cara untuk membuat set-set instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi dengan menyediakan instruksi "level tinggi" seperti pemanggilan procedure, proses pengulangan dan mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data dan akses array dapat dikombinasikan dengan sebuah instruksi. Karakteristik CISC yg "sarat informasi" ini memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat.
Memang setelah itu banyak desain yang memberikan hasil yang lebih baik dengan biaya yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan pemrograman level tinggi menjadi lebih sederhana, tetapi pada kenyataannya tidaklah selalu demikian. Contohnya, arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang baik (yang menggunakan kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware), akan berada pada situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan performansi dengan tidak menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi pemanggilan procedure), tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang sederhana.
Satu alasan mengenai hal ini adalah karena set-set instruksi level-tinggi, yang sering disandikan (untuk kode-kode yang kompleks), akan menjadi cukup sulit untuk diterjemahkan kembali dan dijalankan secara efektif dengan jumlah transistor yang terbatas. Oleh karena itu arsitektur -arsitektur ini memerlukan penanganan yang lebih terfokus pada desain prosesor. Pada saat itu di mana jumlah transistor cukup terbatas, mengakibatkan semakin sempitnya peluang ditemukannya cara-cara alternatif untuk optimisasi perkembangan prosesor. Oleh karena itulah, pemikiran untuk menggunakan desain RISC muncul pada pertengahan tahun 1970 (Pusat Penelitian Watson IBM 801 - IBMs) Contoh-contoh prosesor CISC adalah System/360, VAX, PDP-11, varian Motorola 68000 , dan CPU AMD dan Intel x86.
Istilah RISC dan CISC saat ini kurang dikenal, setelah melihat perkembangan lebih lanjut dari desain dan implementasi baik CISC dan CISC. Implementasi CISC paralel untuk pertama kalinya, seperti 486 dari Intel, AMD, Cyrix, dan IBM telah mendukung setiap instruksi yang digunakan oleh prosesor-prosesor sebelumnya, meskipun efisiensi tertingginya hanya saat digunakan pada subset x86 yang sederhana (mirip dengan set instruksi RISC, tetapi tanpa batasan penyimpanan/pengambilan data dari RISC). Prosesor-prosesor modern x86 juga telah menyandikan dan membagi lebih banyak lagi instruksi-instruksi kompleks menjadi beberapa "operasi-mikro" internal yang lebih kecil sehingga dapat instruksi-instruksi tersebut dapat dilakukan secara paralel, sehingga mencapai performansi tinggi pada subset instruksi yang lebih besar.

2. Karakteristik

a. Sarat informasi memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat
b. Dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit) Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan

3. Ciri-ciri

a. Jumlah instruksi banyak
b. Banyak terdapat perintah bahasa mesin
c. Instruksi lebih kompleks

C. Contoh RISC dan CISC

1. KELEBIHAN dan KEKURANGAN
Teknologi RISC relatif masih baru oleh karena itu tidak ada perdebatan dalam menggunakan RISC ataupun CISC, karena tekhnologi terus berkembang dan arsitektur berada dalam sebuah spektrum, bukannya berada dalam dua kategori yang jelas maka penilaian yang tegas akan sangat kecil kemungkinan untuk terjadi.

Kelebihan:

a. Berkaitan dengan penyederhanaan kompiler, dimana tugas pembuat kompiler untuk menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi semua pernyataan HLL. Instruksi mesin yang kompleks seringkali sulit digunakan karena kompiler harus menemukan kasus-kasus yang sesuai dengan konsepnya. Pekerjaan mengoptimalkan kode yang dihasilkan untuk meminimalkan ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi instruksi, dan meningkatkan pipelining jauh lebih mudah apabila menggunakan RISC dibanding menggunakan CISC.
b. Arsitektur RISC yang mendasari PowerPC memiliki kecenderungan lebih menekankan pada referensi register dibanding referensi memori, dan referensi register memerlukan bit yang lebih sedikit sehingga memiliki akses eksekusi instruksi lebih cepat.
c. Kecenderungan operasi register ke register akan lebih menyederhanakan set instruksi dan menyederhanakan unit kontrol serta pengoptimasian register akan menyebabkan operand-operand yang sering diakses akan tetap berada dipenyimpan berkecepatan tinggi.
d. Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.



Kekurangan:

1. Program yang dihasilkan dalam bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).
2. Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini tentunya kurang menghemat sumber daya.
3. Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil.
4. Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar.
Diposting oleh di Tidak ada komentar:

STRUKTUR DAN FUNGSI CPU

Organisasi Processor
Organisasi Processor terdiri dari :
  • ALU (Arithmatic and Logical Unit) : untuk melakukan komputasi atau pengolahan data aktual
  • Cu (Control Unit) : untuk mengontrol perpindahan data dan instruksi ke / dari CPU dan juga mengontrol operasi ALU.
  • Register : memory internal CPU
Hal-hal yang dilakukan CPU
  • Fetch Instruction (Mengambil instruksi) : CPU membaca instruksi dari memory
  • Interpret Instruction (Menterjemahkan instruksi) : CPU menterjemahkan instruksi untuk menentukan aksi yang diperlukan.
  • Fetch Data (Mengambil data) : eksekusi  instruksi mungkin memerlukan pembacaan data dari memory atau dari modul I/O
  • Process Data (Mengolah data) : eksekusi instruksi memerlukan operasi aritmatik atau logika.
  • Write data (Menulis data) : Hasil eksekusi mungkin memerlukan penulisan data ke memory atau ke modul I/O
Organisasi Register
Organisasi register terdiri dari :
  • User Visible register  : register yang isinya dapat diketahui oleh pemrogram, register ini juga  dapat meminimalkan referensi ke main memory
  • Control  and Status register : register yang digunakan oleh CU, kontrol operasi CPU dan oleh sistem operasi untuk kontrol eksekusi program.
User Visible Register
Kategori-kategorinya :
  • General purposes : dapat melaksanakan berbagai fungsi oleh pemrogram, antara lain berisi operand dari sembarang opcode, fungsi pengalamatan.
  • Data : hanya dapat digunakan untuk  menampung data dan tidak dapat digunakan untuk kalkulasi dan alamat operand.
  • Alamat : dapat digunakan untuk mode pengalamatan tertentu, antara lain :
  • Segment pointer : untuk menyimpan alamat basis segmen.
  • Register index : untuk menyimpan alamat-alamat yang terindeks.
  • Stack Pointer : merupakan register yang dedicated menunjuk kebagian teratas stack.
  • Kode-kode Kondisi (flag) : untuk menyimpan kode-kode kondisi berupa bit-bit yang disetel CPU sebagai hasil operasi  (positif, negatif, nol atau overflow)


Fungsi CPU
Sesuai dengan Instruction Set, yang terdiri dari 10 langkah, maka Fungsi CPU, terdiri dari:
a.       Pengambilan Instruksi ( Fetch Instructions )
b.      Penerjemahan Instruksi ( Interpret Instructions )
c.       Pengambilan Data ( Fetch Data )
d.      Pengeksekusian Data Dengan Instruksi ( Process Data )
e.      Penyimpanan Data Hasil Proses ( Write Data )
f.        Pengecekan Interupsi ( Interruption Check ) : CPU harus dapat mengecek Interupsi (INTR) apakah aktif atau tidak.


2.     Komponen-Komponen Utama CPU
a.       ALU ( Arithmetic Logic Unit )
b.      CU ( Control Unit )
c.       Register-Register
d.      Bus Internal CPU

Kebetulan, Komponen Utama Komputer Digital juga ada 4;
a.       CPU
b.      Memory
c.       I/O Unit
d.      System Bus




3.     Struktur Internal CPU (Blok Diagram CPU)


Arithmetic and Boolean Logic terdiri dari Circuit atau Rangkaian-rangkaian;
Rangkaian Aritmatika diantaranya:
a.       BCD Adder Circuit -->    Rangkaian Penjumlahan ( + )
b.      BCD Substraction Circuit --> Rangkaian Pengurangan ( - )
c.       BCD Multiplication Circuit --> Rangkaian Perkalian ( x )
d.      BCD Division Circuit -->     Rangkaian Pembagian ( / )

Di samping rangkaian aritmatika, ada juga rangkaian untuk pembanding ( logika ) melalui Rangkaian Logic untuk menentukan apakah sama (=) , lebih besar (>) , lebih kecil (<) , Tidak sama (≠) , Lebih besar sama dengan (≥) , Lebih kecil sama dengan (≤) .
Logika-logika diatas dirangkai dari Gate-Gate seperti AND, OR , dan NOT(Inventer)

Status Flags / Register Flag merupakan suatu register untuk menyimpan tanda-tanda ( Flags) seperti tanda minus, tanda plus tanda pinjam (Borrow)  saat pengurangan, dll. Register Flag merupakan pembantu dari Register Akumulator.

Register Akumulator  merupakan register pelaksana aritmatika yang sifatnya selalu akumulasi dari hasil operasi Aritmatika yang sedang diproses.

Shifter merupakan rangkaian pelaksana untuk Instruksi Geser ( Shift ) , yang terdiri dari SHL (Shift Left) ,SHR  (Shift Right) , dan RTA (Rotation) .

Complementer merupakan rangkaian untuk menentukan Complement dari setiap Sistem bilangan, misalnya : Complement -1 dari System bilangan Biner.

Control Unit merupakan unit pengontrol Register, ALU, dan juga Internal Bus CPU dengan mengendalikan dengan perintah-perintah dan juga menerima laporan(Report) dari tiap-tiap unit bila terjadi Error. Jika terdapat masalah/ error maka CU akan memberikan instruksi  INTR (Interrupt) untuk menunda process yang sedang berlangsung.

Registers merupakan memori yang terdapat di mikroprocessor  yang memiliki kapasitas sesuai dengan Operasi Bit dari masing-masing mikroprocessor( Misalnya : Pentium IV = 64 Bit ). Menurut fungsinya, register dibagi menjadi 2 kelompok , yaitu,

Register Penggunaan Umum (Multi Purpose Register ) terdiri dari:
a.       Register Accumulator
b.      Register Basic
c.       Register Counter
d.      Register Data

Register Penggunaan Khusus , terdiri dari:
a.       MAR
b.      MBR
c.       I/O AR
d.      I/O BR
e.      IR
f.        PC Register

Internal CPU Bus dibuat karena hubungan antar Register tidak ada yang tetap ( permanen ) , artinya , satu register harus dapet berhubungan ( oper ) dengan register lain, sesuai dengan tujuan Instruksi. Untuk ini dibutuhkan pengaturan hubungan antar register yang disebut Internal CPU Bus. Kesimpulannya, Fungsi dari Internal CPU Bus adalah sebagai Switching (Saklar).




Diposting oleh di Tidak ada komentar:

SET INTRUKSI

Operasi-operasi set intruksi dalam Arsitektur komputer

Dalam bidang teknik komputer, arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya.
Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah:
  1. arsitektur von Neumann
  2. CISC
  3. RISC
  4. blue Gene, dll.
Arsitektur komputer ini paling tidak mengandung 3 sub-kategori:
  1. Set instruksi (ISA)
  2. Arsitektur mikro dari ISA, dan
  3. Sistem desain dari seluruh komponen dalam perangkat keras komputer ini.
Dan dalam artikel ini akan membahas mengenai set intruksi atau Instruction Set Architectura(ISA) beserti operasi-operasinya.
Instruction Set Architecture(ISA)
Set Instruksi atau Instruction Set Architecture (ISA) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara, 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).
ISA merupakan sebuah spesifikasi dari kumpulan semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut, umumnya disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan lain-lain.
Dalam set instruksi memiliki berbagai macam operasi-operasi yang terdiri dari:
Operasi set instruksi untuk mentransfer data
  1. MOVE: memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
  2. STORE: memindahkan word dari prosessor ke memori
  3. LOAD: memindahkan word dari memori ke prosessor
  4. EXCHANGE: menukar isi sumber ke tujuan
  5. CLEAR/RESET: memindahkan word ke 0 tujuan
  6. SET: memindahkan word 1 ke tujuan
  7. PUSH: memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack
  8. POP: memindahkan word dari bagian paling atas sumber
Operasi set instruksi untuk Aritmethic
  1. ADD: penjumlahan
  2. SUBTRACT: pengurangan
  3. MULTIPLY: perkalian
  4. DIVIDE: pembagian
  5. ABSOLUTE
  6. NEGATIVE
  7. DECREMENT
  8. INCREMENT
Urutan 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal.
Operasi set instruksi untuk operasi logical
  1. AND, OR, NOT, EXOR
  2. COMPARE: melakukan perbandingan logika
  3. 3TEST: menguji kondisi tertentu
  4. SHIFT: operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit
  5. ROTATE: operand menggeser ke kiri atau kanan dengan ujung yang terjalin
Operasi set instruksi untuk konversi
  1. TRANSLATE: menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasarkan tabel korespondensi
  2. CONVERT: mengkonversi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya
Operasi set instruksi input/output
  1. INPUT: memindahkan data dari perangkat I/O  tertentu ke tujuan
  2. OUTPUT: memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O
  3. START I/O: memindahkan instruksi ke prosessor I/O untuk mengawali operasi I/O
  4. TEST I/O: memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan
Operasi set instruksi untuk transfer control
  1. JUMP(cabang): pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu
  2. JUMP BERSYARAT: menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan
  3. JUMP SUBRUTIN: melompat ke alamat tertentu
  4. RETURN: mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu
  5. EXECUTE: mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
  6. SKIP: menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya
  7. SKIP BERSYARAT: melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
  8. HALT: menghentikan eksekusi program
  9. WAIT(HOLD): melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi
  10. NO OPERATION: tidak ada operasi yang dilakukan
 

Arsitektur Komputer

ISTILAH KUNCI

a) Architectural merit (manfaat arsitektur) Penilaian kualitas arsitektur komputer
yang terutama didasarkan pada daya terapnya untuk pemakai yang dimaksud, daya
tempanya, dan daya kembangnya.

b) Benchmark Program standart yang digunakan untuk mengukur kecepatan suatu
komputer dibandingkan dengan kecepatan komputer lain yang menjalankan program
yang sama.

c) Kompatibilitas Kemampuan berbagai komputer yang berbeda untuk
menjalankan program yang sarna.

d) Multiprosesor Komputer yang memiliki lebih dari satu prosesor, seperti array
prosesor, prosesor asosiatif, atau komputer multiple-prosesor.
Metrik kinerja Ukuran kecepatan komputer; yang kadang-kadang ini diberi
istilah yang sudah tertentu, misalnya millions of instructions or per second (MIPS)
atau millions of floating-point operations per second (MFLOPS), dan kadang-kadang
istilahnya berkaitan dengan komputer standart, misalnya VAX 11/780.
e) Prosesor pipeline Prosesor yang mencapai paralelisme dengan cara saling
melengkapi operasi dari beberapa instruksi, masing-masing berada dalam tahap
eksekusi yang berbeda.

f) Set Register Set register operasional dari suatu komputer, yang dapat diubah
oleh programmer dengan menggunakan set instruksi komputer tersebut.
Arsitektur komputer adalah desain komputer yang meliputi set instruksi,
komponen hardware, dan organisasi atau susunan sistemnya. Ada dua bagian yang
pokok untuk arsitektur komputer: instruction-set architecture (ISA)/ arsitektur set
instruksi dan hardware-system architecture (HSA)/ arsitektur sistem hardware.

g) ISA meliputi spesifIkasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan
berinteraksi dengan komputer. HSA berkaitan
dengan subsistem hardware utama komputer, yang meliputi central processing unit
(CPU)/ unit pemrosesan sentral, sistem penyimpanan, dan input-output (I/O) system/
sistem input-outputnya (yang merupakan interface komputer terhadap dunia
luar). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem, dan oleh
karenanya tingkat HSA yang luas akan menjadikan mesin dapat beroperasi secara
efIsien.

h) Implementasi adalah realisasi komputer dalarn hardware dan mencakup
pilihan teknologi, kecepatan, biaya, dan sebagainya.

i) arsitektur rumpun System/360-nya ini mempunyai jalur komputer yang
lengkap, yang meliputi model 20, 30, 40, 44, 50, 65, dan 91. Digital Equipment
Corporation (DEC), yang merupakan pelopor dalam minikomputer,
mengenalkan rumpun PDP-8 pada tabun 1965, rumpun PDP-ll pada tabun 1970,
dan rumpun VAX-ll pada tabun 1978. CDC memunculkan rumpun CDC 6000
pada awal tabun 1960-an, yang berkembang menjadi seri CYBER 170 pada tabun
1970-an. Umumnya, arsitek merancang upward compatibility (kompabilitas meningkat), yang memungkinkan anggota rumpun yang
berunjuk-kerja tinggi untuk menjalankan program yang sarna seperti yang dijalankan
oleh anggota yang berunjuk-kerja rendah. Lawannya adalah downward compatibility
(kompatibillitas menurun), yang tidak selalu bisa didapatkan, karena anggota
rumpun yang berkinerja tinggi biasanya memiliki fasilitas yang tidak dimiliki oleh
anggota yang berkinerja rendah.



1.2 KLASIFIKASI ARSITEKTUR KOMPUTER
1.2.1 Mesin Von Neumann

Sebagian besar, atau mungkin semua, komputer yang anda kenal adalah von
Neumann machines (mesin von Neumann), Dalam sebagian besar konteks, istilah
computer dan von Neumann machine adalah sinonil. (mesin von Neumann)
jika komputer tersebut memenuhi kriteria berikut:

a) Ia mempunyai tiga subsistem hardware dasar:

1) sebuah CPU
2) sebuah sistem memori utama
3) sebuah sistem I/O

b) Ia merupakan komputer stored-program (program tersimpan). Sistem memori
utama menyimpan program yang mengontrol operasinya, dan komputer dapat
mengubah programnya sendiri untuk menambah atau mengurangi data lain
yang ada di dalam memori.

c) Ia menjalankan instruksi secara berurutan.CPU menjalankan,atau setidaknya
akan menjalankan, satu operasi dalam sekali waktu.

d) Ia mempunyai, atau paling tidak akan mempunyai, satu path antara sistem
memoriutamadan unit kontrolCPU;hal ini biasanyadinamakan"vonNeumann
bottleneck."

Harvard architecture termasuk dalam kelompok mesin yon Neumann Harvard architecture (arsitektur Harvard) memungkinkan CPU untuk mengakses instruksi dan data secara serentak. Komponen utama CPU adalah:

a) Control unit (CU), yang mengontrol operasi komputer.
b) Arithmetic dan logic unit (ALU), yang menjalankan operasi aritmetik, logika,
dan shift untuk menghasilkan sesuatu.
c) Register set, yang menyimpan berbagai macam nilai selama operasi komputer.
Program counter (PC) (kadang-kadang disebut sebagai instruction counter),
yang menyimpan alamat memori utarna dari suatu instruksi. PC adalah bagian
dari register set (set register).

Arsitektur Harvard

Setiap instruksi mempunyai operation code (op code), yaitu kode angka yang
biasanya bisa dijumpai pada field pertama dari instruksi, yang memberitahu komputer
mengenai operasi yang akan dijalankannya.
Program adalah urutan instruksi yang akan dijalankan komputer.

Urutan instruksi yang dijalankan komputer adalah instruction stream. Untuk
menjaga track instruksi dalam memori, mesin von Neumann menggunakanPC. PC
ini "points to" (menyimpanalamat dari) instruksiberikutnyayang akan dijalankan.
terus menerus: instruction fetch dan instruction execution. Urutan ini dinamakan
Untuk meningkatkan kecepatan eksekusi, arsitek biasanya menerapkan arsitektur
von Neumann dengan prosesor pipelined. Arsitek juga menggunakan beberapa unit
aritmetik untuk meningkatkan kecepatan CPU, dan ia menyertakan buffer (memori
berkecepatan tinggi tingkat menengah), agar kecepatan prosesor sesuai dengan
kecepatan memori.

1.2.2 Mesin non-van Neumann
Tidak semua komputer merupakan mesin von Neumann. Flynn, pada tahun
1966, mengklasifIkasikan arsitektur komputer menurut berbagai sifatnya, yang
meliputi jumlah prosesor, jumlah program yang dapat dijalankan, dan struktur
memori. KlasifIkasinyaitu mencakup kategori berikut :

a) Single instructionstream, single data stream (SISD) satu aliran instruksi, satu
aliran data. Arsitektur von Neumann termasuk dalam klasifIkasi ini.
Komputer SISD mempunyai satu CPU yang menjalankan satu instruksi pada
sekali waktu (oleh karenanya disebut aliran instruksi tunggal) dan menjemput
atau menyimpan satu item data pada sekali waktu (oleh karenanya disebut
aliran data tunggal).

b) Single instruction stream, multiple data stream (SIMD satu aliran instruksi,
beberapa aliran data. Array prosesor termasuk dalam kategori ini.
Mesin SIMD mempunyai sebuah CU yang beroperasi seperti mesin yon
Neumann (yaitu, ia menjalankan satu aliran instruksi), CU menghasilkan signal kontrol untuk semua
PE, yang menjalankan operasi yang sama, biasanya pada lockstep, pada item
data yang berbeda (ole.h karenanya disebut aliran data banyak).

c) Multiple instruction stream, single data stream (MISD) beberapa a1iran instruksi,
satu aliran data. Secara logis, mesin dalam kelompok ini akan menjalankan
berbagai program pada item data yang sama. walaupun beberapa sistem MIMD bisa digunakan dengan cara ini.

d) Multiple instruction stream, multiple data stream (MIMD) beberapa aliran
instruksi, beberapa aliran data. Mesin MIMD juga disebut
multiprosesor. Ia mempunyai lebih dari satu prosesor independen, dan setiap
prosesor dapat menjalankan program yang berbeda (oleh karenanya disebut
aliran data banyak) pada datanya sendiri (oleh karenanya disebut aliran data
banyak).

Mesin SIMD dan MIMD adalah parallel processor (prosesor paralel), karena
mereka beroperasi secara paralel pada lebih dari satu data sekali waktu. Arsitektur
multiprosesor dapat dibagi menjadi dua kategori, didasarkan pada susunan sistem
memorinya:

a) Global memory (GM) system architecture! arsitektur sistem memori global.
Satu sistem memoriglobal digunakanbersamaoleh semua prosesor. Arsitektur
komputer berunjuk kerja tinggi pada saat ini adalah dari jenis ini, dan ketiga
arsitektur yang ada pada Gb. 13 ditunjukkan dengan memori global.

b) Local-memory(LM) systemarchitecture! Arsitektur sistem memori lokal. Disini,
satu sistem penyimpanan digunakan untuk setiap prosesor. Multiprosesor dengan
LM mungkin juga mempunyai GM dan juga disebut multiple processor.

2 ( dua ) jenis prosesor paralel (SIMD dan MIMD)
Mesin SIMD

Komputer SIMD mempunyai sifat berikut ini:

a) Mereka mendistribusikanpemrosesan ke sejumlah hardware.
b) Mereka beroperasi secara.bersama-sama pada beberapa elemen data yang
berbeda.
c) Mereka menjalankan komputasi yang sarna pada semua e1emen data.

Oalammesin SIMO,PE mereka mengakses memori dengan cara yang berbeda.
PE-PE dari komputer GM-SIMD secara bersama menggunakan sistem penyimpanan
yang sarna, sedangkan PE-PE dari komputer LM-SIMO mempunyai sistem
penyimpanan independen.

Array prosesor adalah arsitektur SIMO. Ia mempunyai satu CD dan beberapa
PE. CD tersebut menghasilkan signal kontrol untuk semua PE, yang
menjalankan komputasi yang tepat sarna secara serentak
, namun dengan data yang berbeda. Biasanya, CD itu sendirilah yang mempakan komputer yon Neumann, yaitu merupakan komputer khusus yang lengkap yang mempunyai set register,
ALD, dan unit kontrol. Komputer inf
dinamakan sebagai unit kontrol (control unit), karena ia semata-mata dirancang
untuk mengontrol PE dalam array prosesor, dan bukan untuk beroperasi sebagai
komputer yang berdiri sendiri.

Mesin MIMD

Komputer MIMD mempunyai sifat berikut ini:
a) Mereka mendistribusikanpemrosesan ke sejumlah prosesor independen.
b) Mereka membagikansumber,termasukmemoriutama, ke prosesorkomponen.
c) Setiap prosesor beroperasi secara independen dan bersarna-sarna.
Setiap prosesor menjalankan programnya sendiri.
Arsitektur MIMD yang berbeda mempunyai interconnection network yang
berlainan, prosesor yang berbeda, struktur pengalamatan memori yan'g berbeda, dan
struktur sinkronisasi dan kontrol yang berbeda
Kita dapat mengkategorikan komputer multiple-prosesor sebagai tightly coupled
atau loosely coupled, Prosesor dalam multiprosesor yang
terangkai dengan ketat (tightly coupled) biasanya menggunakan secara bersama
satu sistem memori. Prosesor yang ada dalam multiprosesor yang terangkai
dengan longgar (loosely coupled) mungkin juga menggunakan satu sistem memori,
Jadi, komputer yang terangkai dengan
ketat dan YaIJ.gterangkai dengan longgar secara berturut-turut sesuai dengan
klasifIkasi GM-MIMD dan LM-MIMD.

Karena sebagian besar komputer tujuan khusus mencakupprosesor I/O tujuan
khusus independen,maka secara logis kita dapat menganggapnya sebagai arsitektur
GM-MIMD.

Processors with local memory
Category Common Name Examples
SISD (CISC) Uniprocessor ffiM PC, DEC PDP-ll, DEC VAX-II
SISD (RISC) Uniprocessor MIPS R2000, SUN SPARC, ffiM SystemIR6000
GM-SIMD Processor array IILIAC IV, MPP, CM-I
GM-MIMD Multiprocessor All existing tightly coupled (shared-memory)multiprocessors
(DEC and ffiM)
LM-MIMD Multiple processor TandemVI6,IPSCY2

Arsitektur Lain

Dalam mesin yon Neumann, program menentukan arus kontrol. Dalam dataflow
architecture (arsitektur arus data), sebaliknya, keberadaan data menentukan kapan
mesin akan menjalankan operasi. Model komputasi yang diimplementasikan prosesor
arus data, yang disebut dataflow model (model arus data), adalah pada dasamya
paralel, dan arsitek telah merancang mesin arus data untuk mengimplementasikan
model ini secara efisien. beberapa arsitektur tertentu hanya disebut special-purpose
machine (mesin tujuan khusus) karena fungsi khusus yang mereka jalankan.
Umumnya, menggunakan arsitektur konvensional yang telah dioptirnisasi untuk
aplikasi tertentu Yang termasuk dalam kelompok ini adalah
mesin artificial intelligence, mesin bahasa tingkat tinggi, mesin pemrosesan tampilan,
prosesor penampil tiga dimensi, dan komputer yang mempunyai kontrol gabung.
 
 
 
 
 
Diposting oleh di Tidak ada komentar:

KOMPUTER ARITMATIK

KODE PPC ANDA



                                     Operasi aritmatika binary, merupakan proses aritmatikan yang melandasi tentang proses aritmatika dan logika pada sistem digital dan komputer modern. Namun pada kenyataanya, operasi aritmatika tersebut tidak dapat diwakili oleh operasi yang terdapat pada gerbang dasar, walaupun secara prinsipnya tiap-tiap gerbang mewakili satu operasi aritmatika, terutama operasi aritmatika penjumlahan dan pengurangan.

Rangkaian aritmatika adalah rangkaian yang dapat melakukan proses operasi aritmatika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Pada saat kita menjumlahkan bilangan biner 1+1, bila diwakili dengan operasi penjumlahan dengan gerbang OR, akan menghasilkan keluaran yang berbeda dengan operasi aritmatika sesungguhnya, dimana jika dioperasikan dengan gerbang OR akan diperoleh adalah 1+1=10, bagaimana mengimplementasikan pada opersi sistem komputer?

Maka untuk menjawab pertanyaan ini dibutuhkan sebuah rangkaian yang dapat diwakili opersi aritmatik yang sesungguhnya.
Aturan satandar dalam penjumlahan :
0+0=1
0+1=1
1+0=1
1+1=0 dengan carry 1

Aturan standar dalam pengurangan :
0-0=0
0-1=1 dengan borrow 1
1-0=1
1-1=0 dengan carry 1




Perlengkapan Aritmatik (Arithmatic Devices)

Sep 25th, 2011 | oleh Dadot
Beri Komentar | Trackback
Suatu penambah satu bit (one bit adder) berikutnya akan mempunyai relasi input-output, dan akan mempunyai sirkuit untuk menghasilkan seperti apa yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Pengendalian lalu lintas data
Perlengkapan untuk Penyimpanan (Storage Devace)
Perlengkapan penyimpanan dasar adalah flip flop yaitu elemen penyimpanan elektronik dasar suatu komputer (kebalikan untuk penyimpanan magnetik).

Input dapat menyebabkan output menjadi tinggi atau rendah dan salah satunya akan tetap, selama kemampuan (power) diberikan untuk sirkuit sehingga unit dapat menyimpan informasi (bit).
Sebuah modul memori terdiri dari sebuah bank flip flop yang besar bersarna-sarna dengan data sirkuit pengendali lalu-lintas (traffic control circuitry), sedemikian sehingga secara efektif data dapat disimpan lebih baik atau dapat dibaca dari sekumpulan flip-flop yang kemudian dikelompokan ke dalarn kata-kata memori (memory words) yang panjangnya pasti dan setiap kata bisa diidentifikasi oleh sebuah barisan bilangan yang dikenal sebagai alarnat memori (memory address).
Sebuah modul memori menghubungkan bagian lain dari komputer melalui suatu kumpulan garis-garis alarnat (address line), garis-garis data (data lines) dan garis-garis pengawasan (control lines).
Alamat yang relevan pada bus alamat (address bus) dan pada pengendalian data yang tepat akan menyebabkan data terus menuju ke atau dari bagian memori yang diperlukan. Saling koreksi yang cocok dengan perlengkapan tambahan, memungkinkan untuk membangun suatu perlengkapan yang biasa dipakai (commonly used devices) seperti register pemindah (shift register) dan penghitung-penghitung (counters).
Kategori: Komputer | Label: , , ,
Diposting oleh di Tidak ada komentar:
Langganan: Postingan (Atom)