KOMPONEN SISTEM KOMPUTER

Komponen pada sistem komputer adalah :

1.   Unit pemroses Mengendalikan operasi komputer dan melakukan fungsi pemrosesan data, yang terdiri dari ALU, CU, Register.

2.   Main memory Menyimpan data dan program, dan bersifat volatile.

3.   Perangkat masukan dan keluaran Memindahkan data antara komputer dan lingkungan eksternal.

4.   Interkoneksi antar kompone Struktur dan mekanisme yang menghubungkan antara pemroses-main memory-perangkat masukan dan keluaran. Unit Pemroses

Pemroses (CPU) merupakan otak
dari sistem komputer, berfungsi mengendalikan operasi komputer didalam pemrosesan data, menghitung, operasi logik dan mengirim data dengan membaca instruksi dari memori dan mengeksekusi.
 
Didalam proses eksekusi, CPU menggunakan Clock (membangkitkan pulsa ke pemroses) dengan melakukan kerja yaitu mengambil instruksi yang dikodekan secara biner dari main memory, kemudian men-dekode instruksi menjadi aksi-aksi sederhana lalu melaksanakan aksi-aksi. Aksi-aksi disini seperti operasi aritmatika, logika dan pengendalian

Memori

A. Main Memory

Memori utama yang dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

-Register dan Buffer (terdapat didalam CPU)
-ROM (Read Only Memory) : BIOS, EPROM
-RAM (Random Access Memory) :
-SRAM (Static RAM) :
-Internal Cache Memory
-External Cache Memory
-DRAM (Dynamic RAM) :
-FPM (First Page Memory)
-EDO (Extend Data Out)
-SDRAM (Syncronous Dynamic)
-DDR (DoubleDate RAM)
-RAMBUS

B. Secondary Memory (Storage Devices)
 Memori penunjang yang dibagi menjadi 2 bagian yaitu :

·         Sequential Access : Magnetic Tape

·         Random Access : Disket, Harddisk, Compact Disc, Digital Versatile Disk (DVD).

Perangkat Masukan/ Keluaran
Perangkat ini dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

1.       Perangkat Masukan Perangkat yang berfungsi sebagai masuknya data pada komputer untuk diproses.

2.       Perangkat Keluaran Perangkat yang berfungsi sebagai keluar/ tampilnya data yang telah diproses oleh komputer.

3.       Perangkat Pengendali Perangkat yang dikendalikan oleh chip controller yang mengatur masuknya data dan keluarnya data dari komputer ke peripheral.

Interkoneksi Antar Komponen

Interkoneksi antara CPU, memori dan perangkat masukan dan keluaran dihubungkan oleh BUS, yang dibagi menjadi :

1.       Address Bus Jalur yang digunakan untuk pengalamatan dari CPU ke Memori atau port, secara pararel (16, 20, 24) dengan jumlah lokasi memori yang dapat dialamati 2N (N adalah jumlah jalur alamat).

2.       Data Bus Jalur yang digunakan untuk data-data yang dibaca/ ditulis oleh CPU kemudian dikirim/ diterima dari/ke memori maupun port I/O. Dan data bus terdiri dari jalur pararel (8, 16, 32, 64).

3.       Control Bus Jalur yang digunakan untuk mengirim sinyal-sinyal kendali untuk memerintahkan kepada memori untuk membaca/ menulis, pembacaan I/O. (Memory Read/Write, I/O Read/Write). Pada jalur ini berisi 4 ¨C 10 jalur sinyal secara pararel.

Eksekusi Instruksi
Didalam sistem komputer, pemrosesan eksekusi instruksi dibagi menjadi dua tahap :

1.       Pemroses membaca instruksi dari memori, disebut Fetch

2.       Pemroses melaksanakan instruksi, disebut Execut Pemrosesan satu instruksi disebut Instruction Cycle

 UNIT MASUKAN DAN KELUARAN

Sistem komputer memiliki tiga komponen utama, yaitu : CPU, memori (primer dan sekunder), dan peralatan masukan/keluaran (I/O devices) seperti printer, monitor, keyboard, mouse, dan modem
Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Modul I/O tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer.
Ada beberapa alasan kenapa piranti – piranti tidak langsung dihubungkan dengan bus sistem komputer, yaitu :
1. Bervariasinya metode operasi piranti peripheral, sehingga tidak praktis apabila system komputer harus menangani berbagai macam sisem operasi piranti peripheral tersebut.
2. Kecepatan transfer data piranti peripheral umumnya lebih lambat dari pada laju transfer data pada CPU maupun memori.
3. Format data dan panjang data pada piranti peripheral seringkali berbeda dengan CPU, sehingga perlu modul untuk menselaraskannya.

Dari beberapa alasan diatas, modul I/O memiliki dua buah fungsi utama, yaitu :
1. Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem.
2. Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu.

A. Sistem Masukan & Keluaran Komputer
Bagaimana modul I/O dapat menjalankan tugasnya, yaitu menjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui. Inti mempelajari sistem I/O suatu komputer adalah mengetahui fungsi dan struktur modul I/O.


1. Fungsi Modul I/O

Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU.
Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan komputer (CPU dan memori utama) dan antarmuka dengan perangkat eksternalnya untuk menjalankan fungsi – fungsi pengontrolan.
Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa katagori, yaitu:
• Kontrol dan pewaktuan.
• Komunikasi CPU.
• Komunikasi perangkat eksternal.
• Pem-buffer-an data.
• Deteksi kesalahan.
Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan kerja masing – masing komponen penyusun komputer. Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register – register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral. Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan. Contoh control pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui sebuah modul I/O dapat meliputi langkah-langkah berikut ini :
1. Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul I/O.
2. Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU.
3. Apabila perangkat eksternal telah siap untuk transfer data, maka CPU akan mengirimkan perintah ke modul I/O.
4. Modul I/O akan menerima paket data dengan panjang tertentu dari peripheral.
5. Selanjutnya data dikirim ke CPU setelah diadakan sinkronisasi panjang data dan kecepatan transfer oleh modul I/O sehingga paket – paket data dapat diterima CPU dengan baik.

Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi bus atau lebih.
Adapun fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O meliputi proses – proses berikut :
• Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol. Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah: Read sector, Scan record ID, Format disk. Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.
• Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam-macam kondisi kesalahan (error).
• Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya.
Pada sisi modul I/O ke perangkat peripheral juga terdapat komunikasi yang meliputi komunikasi data, kontrol maupun status.


Fungsi selanjutnya adalah buffering. Tujuan utama buffering adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU. Umumnya laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan.
Fungsi terakhir adalah deteksi kesalahan. Apabila pada perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut. Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, pinta habis, kertas habis, dan lain – lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas.

2. Struktur Modul I/O
Terdapat berbagai macam modul I/O seiring perkembangan komputer itu sendiri, contoh yang sederhana dan fleksibel adalah Intel 8255A yang sering disebut PPI (Programmable Peripheral Interface). Bagaimanapun kompleksitas suatu modul I/O, terdapat kemiripan struktur.

Antarmuka modul I/O ke CPU melalui bus sistem komputer terdapat tiga saluran, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. Bagian terpenting adalah blok logika I/O yang berhubungan dengan semua peralatan antarmuka peripheral, terdapat fungsi pengaturan dan switching pada blok ini.

B. Teknik Masukan/Keluaran
Terdapat tiga buah teknik dalam operasi I/O, yaitu: I/O terprogram, interrupt – driven I/O, dan DMA (Direct Memory Access). Ketiganya memiliki keunggulan maupun kelemahan, yang penggunaannya disesuaikan sesuai unjuk kerja masing-masing teknik.

Rate This

Sering disebut device manager. Menyediakan device driver yang umum sehingga operasi I/Odapat seragam (membuka, membaca, menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca berkas pada perangkat keras, CD-ROM dan floppy disk.

Komponen Sistem Operasi untuk sistem I/O:

·         Penyangga: menampung sementara data dari/ ke perangkat I/O.

·         Spooling: melakukan penjadualan pemakaian I/O sistem supaya lebih efisien (antrian dsb.).

·         Menyediakan driver: untuk dapat melakukan operasi rinci untuk perangkat keras I/O tertentu.

1. Prinsip Perangkat Keras I/O

Batasan : bagaimana hardware tersebut di program

Manajemen perangkat I/O mempunyai beragam fungsi, diantaranya :

·         mengirimkan perintah ke perangkat I/O agar menyediakan layanan

·         menangani interupsi perangkat I/O

·         menangani kesalahan pada perangkat I/O

·         menyediakan interface ke pemakai

1.1. I/O Device

Perangkat I/O dapat dibedakan berdasarkan :

1. Sifat aliran data

Berdasarkan aliran data dibedakan menjadi

a. Perangkat berorientasi blok (block-oriented devices)

Contohnya : disk, tape, CD-ROM, Optical disk

b. Perangkat berorientasi karakter (character-oriented devices)

Contohnya : terminals, line printer, punch card, network interfaces, pita kertas, mouse

Klasifikasi diatas tidak mutlak, karena ada beberapa perangkat yang tidak termasuk kategori diatas, misalnya : Clock, Memory Mapped Screen, Sensor

2. Sasaran komunikasi

Berdasarkan sasaran komunikasi dibedakan menjadi:

a. Perangkat yang terbaca oleh manusia (human readable device)

Contohnya :  VDT (Video Display Terminal) terdiri dari monitor, keyboard (+mouse)

b. Perangkat yang terbaca oleh mesin (machine readable device)

Contohnya : disk, tape, sensor, controller

c. Untuk komunikasi

Contohnya : modem

1.2. Device Controller

Unit I/O berupa :

a. Komponen elektronik

Device controller / adapter adalah untuk mengaktif-kan perangkat eksternal dan memberitahukan yang perlu dilakukan oleh perangkat / driver.

Contoh : unit tape megnetik diinstruksikan kembali ke posisi awal, bergerak ke record berikutnya.

b. Komponen mekanik

Contohnya : head, motor stepper, printer

1.3. Direct Memory Access (DMA)

DMA mentransfer seluruh data yang diminta ke / dari memori secara langsung tanpa melewati pemroses.

Keuntungan DMA :

·         Memaksimalkan / meningkatkan kinerja I/O

·         Meminimasikan over head

Pada waktu data di tranfer dari controller ke memori, sektor berikut akan lewat dibawah head dan bits sampai ke controller. Controller sederhana tidak dapat melakukan I/O dalam waktu yang bersamaan, maka dilakukan interleaving (skip blok), memberi waktu untuk tranfer data ke memori. Interleaving ini terjadi pada disk, bukan pada memori.

2. Prinsip Software I/O

Ide Dasar : mengorganisasikan software dalam beberapa layer dimana level bawah menyembunyikan akses / kepelikan hardware untuk level diatasnya. Level atas membuat interface yang baik ke user.

Tujuan Software I/O

a. Konsep dalam desain software I/O

b. Penamaan yang seragam / Uniform Naming

Contoh :  seluruh disks dapat dibuat dengan hirarki sistem file (menggunakan NPS)

c. Penanganan kesalahan / Error Handling

Contoh : pertama controller, device driver, dst. Dan jika tidak bisa ditangani beri pesan

d. Synchronous (blocking) vs Asynchronous (Interrupt Driver) transfer

e. Sharable vs Dedicated Device

Contoh : disk untuk sharable dan printer untuk dedicated

Tujuan  diatas dapat dicapai dengan memisahkan software I/O menjadi 4 layers, yaitu :

1. Interrupt Handler

Interrupt harus disembunyikan agar tidak terlihat rutin berikutnya. Device driver di blok saat perintah I/O diberikan dan menunggu interupsi. Ketika interupsi terjadi, prosedur penanganan interupsi bekerja agar device driver keluar dari state blocked.

2. Device Drivers

Seluruh kode device dependent terletak di device driver. Tiap device driver menangani satu tipe / satu kelas device. Tugas dari device driver untuk menerima permintaan abstrak dari software device independent diatasnya dan melakukan layanan sesuai permintaan / mengeksekusinya.

3. Device-Independent I/O Software

I/O device-independent adalah : software I/O yang tak bergantung pada perangkat keras.

Fungsi dari software I/O device-independent yang biasa dilakukan :

1.       Interface seragam untuk seluruh device-driver

2.       Penamaan device

3.       Proteksi device

4.       Memberi ukuran blok device agar bersifat device-independent

5.       Melakukan Buffering

6.       Alokasi penyimpanan pada blok devices

7.       Alokasi dan pelepasan dedicated devices

8.       Pelaporan kesalahan

4. User-Space I/O Software

Sebagian besar software I/O berada di dalam sistem operasi yang di link dengan user program. System call termasuk I/O, biasanya dalam bentuk prosedur (library procedures). Contoh : count = write(fd,buffer,nbytes)

I/O prosedur dengan level lebih tinggi. Contoh : printf (memformat output dahulu kemudian panggil write)

Yang tidak mempunyai library procedure, contohnya : spooling directory dan daemon (proses khusus) pada proses mencetak, transfer file, USENET.

3. Disk

3.1. Perangkat Keras Disk

Disk diorganisasikan menjadi silinder-silinder dengan tiap permukaan terdapat head yang ditumpuk secara vertikal. Track terbagi menjadi sektor-sektor.

3 faktor yang mempengaruhi waktu read/write block disk:

1.       seek time (waktu menggerakkan lengan ke silinder)

2.       rotational delay (waktu sector berputar ke head)

3.       transfer time

yang sangat dominan adalah seek time, jadi performance dapat ditingkatkan dengan mengurangi waktu rata-rata seek

I/O Error Handling / Penanganan Kesalahan I/O

Error yang umum terjadi adalah :

1. Error pemrograman

Misalnya request sektor yang tidak ada, ditangani dengan membetulkan program untuk komersial software, batalkan operasi dan berharap tidak akan terjadi lagi.

2. Error checksum transient

Misalnya karena debu antara head dengan permuka-an disk, ditangani dengan melakukan operasi berulang-ulang dan menandai sector yang rusak.

3. Error checksum permanent

Misalnya karena kerusakan disk, ditangani dengan membuat daftar blok-blok buruk agar data tidak ditulis di blok-blok buruk tersebut.

4. Error seek

Misalnya lengan harusnya ke silinder 6 ternyata ke 7, ditangani dengan mengkalibrasi ulang disk supaya berfungsi kembali.

5. Error controller

Misalnya controller menolak perintah akses, ditangani dengan menukar pengendali yang salah dengan pengendali yang baru atau di-reset.

6. Track at time caching

Kontroller mempunyai memori untuk menyimpan informasi track dimana ia berada, permintaan pembacaan blok track tersebut dilakukan tanpa pergerakan mekanik.

RAM Disk

RAM disk adalah disk driver yang disimulasikan pada memori akses acak (RAM). RAM disk sepenuhnya mengeliminasi waktu tunda yang disebabkan pergerakan mekanis dalam seek dan rotasi. RAM disk berguna untuk aplikasi yang memerlukan kinerja disk yang tinggi.

Device blok adalah media penyimpanan dengan 2 perintah : R(read) dan W(write). Normalnya blok-blok disimpan de disk berputar yang memerlukan mekanisme fisik.

Idenya adalah meniru driver dengan mengalokasikan terlebih dahulu satu bagian memori utama untuk menyimpan blok-blok data.

Keuntungannya : berkecepatan tinggi karena pengaksesan sesaat, tidak ada waktu tunda seek dan waktu tunda rotasi. Sangat cocok untuk menyimpan program atau data yang sering diakses.

ALAT PEMROSES

Alat pemroses adalah :

Alat dimana instruksi-instruksi program diproses untuk mengolah data yang sudah dimasukkan lewat alat input dan hasilnya akan ditampilkan di alat output.

Alat Pemroses terdiri dari CPU (Central Processing Unit) dan Memory

Central Processing Unit (CPU)

Merupakan tempat pemrosesan instruksi-instruksi program.

Pada komputer mikro, processor ini disebut dengan Microprocessor

CPU terdiri dari dua bagian utama, yaitu kendali

Unit (Control Unit) dan Unit Aritmatika dan Logika

(Arithmetic and logic unit)

CONTROL UNIT

Bagian ini bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer.

Tugas dari Control Unit adalah sebagai berikut :

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

Arithmetic and Logic Unit (ALU)

Tugas utama dari ALU adalah :

Melakukan semua perhitungan aritmatika yang terjadi sesuai dengan instruksi program serta melakukan  keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program.

Operasi logika (Logical Operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu :

- sama dengan, =                 - tidak sama dengan, <>

-        kurang dari, <                    - kurang atau sama dengan dari, <=

-        lebih besar dari, >                             - lebih besar atau sama dengan dari,

                                   >=

ALU melakukan operasi aritmatika dengan dasar pertambahan, sedangkan operasi aritmatika yang lainnya seperti pengurangan, perkalian dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan.

Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut dengan ADDER

REGISTER

Register merupakan simpanan kecil yang mempunyai kecepatan tinggi, lebih cepat sekitar 5 sampai 10 kali dibandingkan dengan kecepatan perekaman atau pengambilan data di Main Memory.

Register digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses oleh CPU, sedangkan instruksi-instruksi dan data lainnya yang menunggu giliran masih disimpan di Main Memory

Register juga merupakan ingatan sementara sebelum data tersimpan secara permanen di Memory

Jadi ada 3 macam ingatan yang dipergunakan didalam sistem komputer, yaitu :

-        Register, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang di proses

-        Main Memory, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang akan diproses dan hasil dari pengolahan

-        External Memory (Simpanan Luar), dipergunakan untuk menyimpan program dan data secara permanen

MAIN MEMORY

Main Memory merupakan simpanan yang kapasitasnya besar

Main Memory juga disebut dengan Main Storage atau Internal Memory

Main Memory terdiri dari :

-        RAM (Random Access Memory)

-        ROM (Read Only Memory)

RAM (Random Access Memory)

Semua data yang dan program yang dimasukkan lewat alat input akan disimpan terlebih dahulu di Main Memory, khususnya RAM

RAM merupakan memory yang dapat dimasuki (di akses) yaitu dapat diisi dan diambil isinya oleh programmer

Struktur dari RAM dibagi menjadi 4 bagian, yaitu :

1. Input Storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan lewat alat input
2. Program Storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang akan diproses
3. Working Storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahan
4. Output Storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat outpu

RAM (Random Access Memory)

Semua data yang dan program yang dimasukkan lewat alat input akan disimpan terlebih dahulu di Main Memory, khususnya RAM

RAM merupakan memory yang dapat dimasuki (di akses) yaitu dapat diisi dan diambil isinya oleh programmer

Struktur dari RAM dibagi menjadi 4 bagian, yaitu :

1. Input Storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan lewat alat input
2. Program Storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang akan diproses
3. Working Storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahan
4. Output Storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat outpu

ROM (Read Only Memory

ROM adalah memory yang hanya dapat dibaca saja, programmer tidak bisa mengisi sesuatu kedalam memory ini.

Isi ROM sudah diisi oleh pabrik pembuat komputer, berupa program-program pokok yang diperlukan sistem komputer yaitu Sistem Operasi (Operating System)

Isi dari ROM tidak boleh hilang atau rusak, bila terjadi demikian maka sistem komputer tidak akan bisa berfungsi. Oleh karena itu, untuk mencegahnya pabrik komputer merancang ROM sedemikian rupa sehingga hanya bisa dibaca saja supaya isinya tidak terganti oleh isi yang lain.