BAB 2

1. BAB 2 Evolusi dan Kinerja Komputer

2. Generasi I : Vacuum Tube Sejarah ENIAC • Electronic Numerical Integrator And Computer • Eckert and Mauchly • Universitas Pennsylvania • Army’s Ballistics Research Laboratory • Mulai 1943 • Akhir 1946 • Digunakan sampai 1955

3. ENIAC - Detail • Desimal (bukan biner) • Accumulator 20, mampu 10 digit • Program manual dengan saklar • Tabung vakum 18,000 • Berat 30 ton • Volume 15,000 kaki persegi • Daya listrik 140 kW • Kecepatan operasi 5,000 per detik

4. Von Neumann/Turing • Konsep program tersimpan (Stored Program Concept) • Struktur mesin terdiri dari : • Memori Utama, untuk menyimpan data maupun instruksi • Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data biner • Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi ‑ instruksi di dalam memori sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut • I/0, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar • Dikenal sebagai Computer of Institute for AdvancedStudies (IAS) • Komplet 1952

5. Struktur Komputer IAS Arithmetic and Logic Unit Input Output Equipment Main Memory Program Control Unit

6. IAS - detail • Memory IAS terdiridari 1000 x 40 bit word • Angkabiner • 2 x 20 bit instruksi • Sekumpulan register(penyimpanandidalam CPU) • Memory Buffer Register • Memory Address Register • Instruction Register • Instruction Buffer Register • Program Counter • Accumulator • Multiplier Quotient

7. ALU- IAS (Computer of Institute for Advanced Studies) • Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori. • Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat word di memori untuk dituliskan dari MBR atau dibaca oleh MBR. • Instruction Register (IR) , berisi instruksi 8 bit kode operasi yang akan dieksekusi. • Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori.

8. Program Counter (PC) , berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan diambil dari memori. • Accumulator (AC) dan Multiplier Quotient (MQ), digunakan untuk penyimpanan sementara operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti ( most significant bit ) disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya ( least significant bit ) disimpan dalam MQ.

9. IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi . Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini : • Data tranfer , memindahkan data di antara memori dengan register – register ALU atau antara dua registerALU sendiri. • Unconditional branch , perintah – perintah eksekusi percabangan tanpa syarat tertentu.

10. Conditional branch , perintah – perintah eksekusi percabangan yang memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut. • Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang dibentuk oleh ALU. • Address Modify, instruksi – instruksi yang memungkinkan pengubahan alamat saat di komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.

11. Struktur detail komputer IAS Central Processing Unit Arithmetic and Logic Unit Accumulator MQ Arithmetic & Logic Circuits MBR Input Output Equipment Instructions & Data Main Memory PC IBR MAR IR Control Circuits Address Program Control Unit

12. Komputer Komersial • 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation • UNIVAC I (Universal Automatic Computer) • Tulangpunggungpenghitungansensustahun 1950 di USA • Tahun 1950 - UNIVAC II • Cepat • Memorilebihbanyak • Seri IBM pertamaadalahseri 701 tahun 1953 • Seri IBM kedua adalahseri 702 tahun 1955

13. Generasi II : Transistor • Menggantikan tabung vakum • Bentuknyapun relatif kecil • Konsumsi daya listrik amat kecil • Transistor ditemukan di Bell Labs pada tahun 1947 • Terbuat dari Silikon

14. Transistor sebagai Dasar Komputer • Mesin generasi kedua • NCR dan RCA adalah perusahaan yang mengembangkan komputer berukuran kecil • IBM mengeluarkan seri 7000‑nya • Hardware komputer makin cepat prosesnya • Memori makin besar • Digital Equipment Corporation (DEC) tahun 1957 • meluncurkan komputer pertamanya yaitu PDP 1

15. Generasi III : Integrated Circuit (IC) • Lempengtipissilikonterbagidalambeberapamatriks • Tiapkepingterdiridari GATE dan MEMORY CELL, yang membentukkomponenelektronik digital • Gate : gerbang yang mengimplementasikanfungsi-fungsiBool (logikasederhana) • Gate terdiridari gate NOT, AND dan OR, yang berisititik input dan output • Memory Cell : perangkatpenyimpansatu bit data • Keuntungan : • Elemen-elemendikemaslebihrapat, shg. Meningkatkankecepatandaninterkoneksilebihhandal • Komputerlebihkecil, hematdayalistrikdanpendinginan

16. Generasi Selanjutnya • Dikembangkan LSI (Large Scale IC) sampai VLSI (Very LSI) • Dapat mencapai 3000 – 10.000 – 100.000.000 komponen per keping

17. Generasi Komputer • Tabung vakum - 1946-1957 • Transistor - 1958-1964 • Small scale integration (SSI)- 1965 • Lebih dari 100 transistor dalam chip • Medium scale integration (MSI)– sampai1971 • 100-3,000 transistor dalam chip • Large scale integration (LSI)- 1971-1977 • 3,000 - 100,000 transistor dalam chip • Very large scale integration (VLSI)– 1978 sampai sekarang • 100,000 - 100,000,000 transistor dalam chip • Ultra large scale integration (ULSI) • 10,000,000- 1,000,000,000 transistor dalam chip • Giga Scale Integration (GSI) • 1,000,000,000-100,000,000,000 transistor dalam chip

18. Transistor dalam Chip

19. IBM 360 • 1964 • Kelompok komputer pertama yang terencana • Set Instruksi mirip atau identik • Sistem operasi mirip atau identik • Kecepatan yang meningkat • Jumlah I/O port meningkat • Ukuran memori yang lebih besar • Harga yang meningkat • Struktur saklar multiplex

20. DEC PDP-8 • 1964 • Minikomputer pertama • Tidak membutuhkan air condition • Bentuknya yang kecil sehingga sangat fleksibel digunakan • $16,000 • Aplikasi Embedded • Struktur Bus

21. Struktur Bus DEC - PDP-8 I/O Module Main Memory I/O Module Console Controller CPU OMNIBUS

22. Intel • 1971 - 4004 • Microprocessor pertama • Semua komponen CPU chip tunggal • 4 bit • 1972 - 8008 • 8 bit • Didisain untuk aplikasi khusus • 1974 - 8080 • Intel secara umum menggunakan microprocessor

23. Evolusi Intel Microprocessor

24. Perancangan Kinerja • Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen komputer • Komputer saat ini adalah mirip dengan komputer IAS dengan tambahan rancangan kontemporer : • Branch prediction : prediksi cabang instruksi yang akan diproses berikutnya. • Data flow analysis : melakukan analisis untuk penjadwalan optimum bagi instruksi • Speculative execution : prosesor mengeksekusi secara spekulatif sebelum eksekusi aktualnya.

25. Kesenjangan Kemampuan • Kecepatan prosesor meningkat • Kapasitas memori meningkat • Kecepatan memori lebih lambat daripada prosesor

26. DRAM

27. Trend DRAM yang digunakan

28. Penyelesaian • Meningkatkan jumlah bit yang dicari pada suatu saat tertentu dengan melebarkan DRAM dan melebarkan lintasan sistem busnya • Mengubah antarmuka DRAM sehingga lebih efisien dengan menggunakan teknik cache atau pola buffer lainnya pada keping DRAM • Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan penggunakan hierarki bus ‑ bus yang lebih cepat untuk buffering dan membuat struktur aliran data