Organisasi Komputer

Oleh: Rama Permana*

“Tulisan ini saya sarikan dari kuliah Organisasi Komputer bersama Yudha Purwanto, S.T., M.T.”

Pendahuluan

Komputer terdiri dari tiga elemen dasar, yaitu prosesor, memori, dan input/output (I/O), dimana ketiganya diintegrasikan oleh sebuah jalur atau jalan bernama bus. Perkembangan komputer di masa kini jauh lebih cepat jika dibandingkan dengan perkembangan di awal kemunculannya.

Pengembangan didasarkan pada peningkatan kecepatan dan pengurangan dimensi fisiknya. Sehingga semakin baru, komponen-komponen komputer semakin kecil dan semakin cepat, serta satu lagi, pasti semakin mahal.

Khusus untuk perkembangan prosesor, kemungkinan tidak akan dibuat lagi prosesor yang lebih cepat dari 3 GHz. Sebab, suhu prosesor terlalu panas jika dipaksakan bergerak lebih cepat dari itu. Untuk prosesor secepat 30 GHz, diperkirakan akan menghasilkan panas lebih tinggi dari nuklir. Oleh karena itu, pengembangan prosesor akan lebih mengedepankan penambahan jumlah core.

 

Arsitektur Dasar

Arsitektur dasar komputer ada dua macam, yaitu Von Neuman dan Harvard. Memori pada arsitektur dasar hanya berupa memori sederhana, yaitu program (ROM / Read Only Memory) dan data (RAM / Random Access Memory). Seperti telah disebutkan di atas, memori, prosesor, dan I/O terhubung oleh bus. Bus sendiri ada tiga macam, yaitu control bus, address bus, dan data bus. Address bus berisi alamat yang diakses oleh prosesor, sementara data bus berisi data yang diakses oleh prosesor. Kedua bus tersebut dikontrol oleh control bus.

Pada arsitektur Von Neuman, program dan data berada pada ruang memori fisik yang sama. Sehingga, aksesnya harus bergiliran dan berbagi ruang. Pada arsitektur jenis ini, prosesor tidak perlu control bus tambahan untuk membedakan ROM dan RAM. Arsitektur ini jelas membuat kerja komputer secara umum menjadi sangat lambat.

Pada arsitektur Harvard, memori fisik program dan data dipisah serta memiliki bus masing-masing untuk berhubungan dengan prosesor. Dengan arsitektur jenis ini, dimungkinkan terjadinya overlapping instruksi, jika dibutuhkan. Misal, ketika menunggu satu instruksi kepada ROM selesai, maka prosesor dapat menggunakannya untuk mengakses RAM.

Memungkinkannya overlapping memunculkan mekanisme pipeline dalam instruksi komputer. Misal, untuk mengerjakan sebuah instruksi, tahap paling sederhana yang dilakukan adalah Fetch, Decode, dan Execute. Gambar di bawah memperlihatkan efektifnya mekanisme pipeline. Untuk 3 instruksi saja, dengan satuan waktu mikrosekon, maka dengan mekanisme pipeline komputer bisa menghemat sampai 4 mikrosekon. Pipeline pula yang menyebabkan komputer-komputer masa kini mampu mengerjakan banyak instruksi dalam satu waktu (multi-tasking).

Non – Pipeline

F

D E F D E F D E
Pipeline

F

D

E

F

D

E

F D E


Bus

Bus ibarat sebuah jalan untuk melewatkan informasi pada komputer. Seperti telah disebutkan sebelumnya, terdapat tiga macam bus, yaitu address, data, dan control. Perkembangan bus dimulai dengan bus tunggal hingga kini berkembang chipset.

Memori dan I/O menggunakan bus yang sama-sama langsung diakses oleh prosesor. I/O memiliki kecepatan data yang lebih lambat dari memori. Perbedaan kecepatan tersebut mengakibatkan kinerja prosesor terganggu, karena harus menunggu bus hingga selesai dipakai oleh I/O.

Kendala terhambatnya kinerja prosesor ditanggulangi pada generasi kedua, dimana bus untuk elemen berkecepatan rendah dipisahkan dari bus untuk elemen berkecepatan tinggi. Dalam perkembangannya, pembagi bus ini kemudian dikenal dengan chipset.

Chipset ibarat sebuah pusat interkoneksi jembatan antara high-speed bus dan low-speed bus. Untuk bus berkecepatan tinggi menggunakan northbridge, dan southbridge untuk bus berkecepatan rendah. Northbridge biasanya dipakai untuk mengakses cache memory, register, ataupun grafis kecepatan tinggi seperti AGP. Southbridge dipakai untuk I/O lain seperti keyboard atau mouse.

Memori Internal

“Jika Anda sedang mengerjakan sebuah makalah dalam aplikasi pengolah kata dan Anda menyimpan file tersebut, lalu Anda membukanya kembali di lain waktu sampai sering membukanya, maka komputer akan sangat cepat membuka file tersebut. Bedakan dengan waktu ketika Anda membuka file yang tidak pernah Anda buka sama sekali, pastinya sedikit lebih lambat. Mengapa hal ini bisa terjadi?”

Prosesor akan mengakses data yang diminta oleh user ke dalam memori. Masalahnya, semakin besar memori, maka semakin lambat ia bekerja. Sebab, butuh waktu yang lama untuk mencari data yang dimaksud. Dengan alasan tersebut, maka dikembangkanlah teknologi memori internal atau memori bertingkat. Sehingga, ketika prosesor akan mengakses sebuah data yang sering diakses, maka ia hanya perlu mengambil data tersebut dari memori terdekat, tidak perlu mengambil ke memori utama.

Memori internal yang sifatnya temporal ini disebut dengan cache memory. Teknologi cache kini sudah sampai 3 tingkat. Di toko komputer, biasanya ditandai dengan L2cache atau L3cache, berarti komputer tersebut sudah memiliki 2 atau 3 tingkat cache.

Cara kerja cache sederhana, yakni sebagai memori sementara. Misal, prosesor ingin mengakses data gambar A di harddisk. Prosesor akan mengambil data gambar A di harddisk dan menyalinnya ke RAM dan cache. Jika user ingin membuka kembali gambar A, maka prosesor hanya perlu mengambilnya dari cache. Sekarang, user ingin membuka gambar B yang ada di harddisk. Proses yang sama kembali dilakukan, yaitu menyalin data tersebut ke dalam RAM. Namun, karena kapasitas cache sangat kecil, maka gambar A tadi digantikan oleh gambar B. Begitu seterusnya, sehingga jika user ingin mengambil gambar B, maka prosesor hanya perlu mengambilnya dari cache. Jika ingin mengambil gambar A, maka prosesor hanya perlu mengambilnya dari RAM. Jika ingin mengambil gambar lain, maka prosesor perlu mengakses kembali harddisk. Inilah mengapa komputer akan sangat cepat membuka sebuah file yang sering kita akses, namun sangat lambat membuka file yang tidak pernah kita akses.

Cache Mapping

RAM

Memori Eksternal

Head, Track, Sector, Time = Seek, Delay, Transfer, RAID

Input/Output

Programmed, Interrupt Driven, DMA

*Mahasiswa Program Sarjana Teknik Telekomunikasi, Institut Teknologi Telkom

One response to “Organisasi Komputer

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s