Organisasi Dan Arsitektur Komputer

 

thomas sasior

TUGAS MAKALAH

ORGANISASI ARSITEKTUR KOMPUTER

DISUSUN OLEH :

 

NAMA	:	THOMAS Y. E SASIOR
N.P.M	:	18 – 411 – 110
PRODI	:	TEKNIK INFORMATIKA

 

FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN MANAJEMEN

UNIVERSITAS SAINS DAN TEKNOLOGI JAYAPURA

TAHUN 2020

 

 

 

 

 

KATA PENGANTAR

 

Puji dan syukur kita panjatkan kepada Tuhan Maha Esa karena kasih dan rahma-Nya, sehingga penyusunan makalah ini akhrinya bisa diselesaikan.

            Makalah tentang “Organisasi Arsitekur Komputer” ini disesuaikan dengan tujuannya untuk pengganti UAS Mata Kuliah ORGANISASI ARSITEKTUR  KOMPUTER serta memenuhi tugas yang telah diberikan oleh dosen.

            Penulis menyadari bahwa masih banyak kesalahan banyak dan ketidaksempurnaan pada penulisan makalah ini, baik ini maupun redaksinya. Oleh karena itu, kritikan dan saran yang membangun diharapkan dapat memperbaiki makalah ini untuk selanjutnya.

            Akhir kata, dengan makalah ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membutuhkannya serta sebagai bahan pegangan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR ISI

JUDUL …………………………………………………………….……..1

KATA PENGANTAR ………………………………...…………….…..2

DAFTAR ISI …………………………………….………………….……3

BAB I PENDAHULUN ……………………………………….…………6

1.1  Latar Belakang …………………………………....………………….6

1.2  Manfaat ………………………………….………………………….…6

1.3  Tujuan …………………………………….…………………………...6

BAB II PEMBAHASAN …………………………………………...……..7

2.1 Unit Kendali Logika …………………………………………..………7

2.2 Kendali Hard-Wired ……………………………………….…………8

2.3 Kendali Microprogrammed …………………………………….…....8

2.4 Emulasi …………………………………….…………………..…..…10

2.5 Irisan Bit ……………………………………………………………...11

2.6 Peralatan Pendukung bagi Program-Mikro ………………..…...…11

1.      Assembler-Mikro ………………………………………………...11

2.      Formatter …………………………………………………………12

3.      Sistem Pengembangan …………………………………………...12

4.      Sistem Hardware ……………………………………………...…12

2.7 Biaya Dan Keuntungan Pemrograman-Mikro ………...…………..12

3.1 Konsep Komputer Pipeline ………………………………………….13

3.2 Sinkronisasi Pada Pipeline …………………………………………..14

3.3 Efisiesni Pipeline ……………………………………………………..14

3.4 Klasifikasi Pipeline …………………………………………………..15

3.5 Cascading Atas Stage ………………………………………………..16

3.6 Prinsip Pipeline Secara Umum …………………………..………….16

3.7 Contoh Pipeline Multifungsi ………………………………………...20

3.8 Masalah Pipeline yang Berulang …...……………………………….20

3.9 Ringkasan …………………………………………………….………21

4.1 Kebutuhan Akan Pemrosesan Paralel …………………….….…….21

4.2 Teknik-Teknik Pemrosesan Paralel ………………………………..22

4.3 Percepatan Komputer Paralel …………………………………..….23

4.4 Klasifikasi Pada Arsitektur Komputer Paralel ………………..…..24

A.    Klasifikasi Shore …………………………………………………24

B.     Klasifikasi Feng ……………………………………….………….26

C.    Perbandingan Vektor ……………………………………………26

4.5  Pemrosesan Vektor …………………………………………….…….26

4.6  Prosesor Array …………...……………………………………….….29

A.    Organisasi Pada Prosesor Array ……….……………..…….30

B.     Jaringan Penghubung SIMD ……………………………..…30

C.    Prosesor Array Asosiatif …...…………………………….….31

4.7  Sistem Multiprosesor …………..…………………………………….32

A.    Sistem Memori-Pribadi dan Memori-Terbagi ……………..32

B.     Organisasi Hardware Multiprosesor ……………………….33

C.    Multicache dalam Sistem Multiprosesor ……….…………..26

4.8  Organisasi Paralel Secara Umum …………………………………..36

5.1 Revolusi Mikrokomputer ………………..………………………….36

5.2 Pengembangan Secara Teknologi …………………………………..37

5.3 Pandangan Umum Dari Sistem Mikrokomputer …………….……38

5.4 Unit Pemrosesan Single-Chip (MPU) ……………..………………..39

5.5 Set Intruksi …………………………………….……………………..41

5.6 Mode Pengalamatan ………………………………..………………..43

5.7 Pembuatan Pengaturan Waktu …………………………..…………44

5.8 Single-Sliced Mikroprosesor ………………………………...………46

6.1 Evolusi Jaringan Komunikasi Komputer …………………………..47

A.    Klasifikasi Jaringan Komunikasi Komputer …………….….48

B.     Hal-Hal Tentang Komunikasi Komputer ……………….…..49

6.2 Arsitektur Jaringan Komunikasi Komputer ………………………50

A.    Model Pertalian Hubungan Sistem Terbuka ………………….50

B.     Fungsi Protocol ………………………………………………….52

C.    Klasifikasi Protokol Jaringan ……………………………….….53

6.3 Topologi Jaringan Komunikasi Komputer ………………………...53

6.4 Teknik Transmisi Data ………………………………………………54

A.    Topologi Link ……………………………………...……………..54

B.     Mode Transmisi …………………………………….…………..55

C.    Multplexing …………………………………………….………..56

6.5 Media Transmisi ………………………………………………….…57

6.6 Tekni Switching/Pengambilan Jaringan ………………………..….57

A.    Sirkuit Switching ………………………...………………………58

B.     Message Switching ………………………………………,………59

C.    Paket Switching ………………………………………………,….59

6.7 Ringkasan …………………………………………………………….60

 

BAB III PENUTUP ………………………………………………..…….61

7.1 Kesimpulan ………………………………………………………...…61

7.2 Saran ………………………………………….…………………..…..61

DAFTAR PUSTAKA  ………………………………………………..….62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB I

ORGANISASI ARSITEKTUR KOMPUTER

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Organisasi Arsitektur Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional dan interkoneksi antar computer penyusun system komunikasi computer dalam merealisasikan aspek, organisasional adalah tekonologi hardware, system dan komputasi antar muka. Organisasi Arsitektur Komputer mempelajari bagian yang terkait dengan revolusi, unit-unit, program peng-decode, media transmisi, hardware dan software dan hubungan antar komponen system computer.

      Computer sebagai sebuah system yang berhirarki (terstruktur), yang mana computer dapat dianggap struktur sejumlah computer beserta fungsinya yang dijelaskan sebagai fungsional kolektif struktur an fungsinya internal.

 

1.2  Rumusan Masalah

A.    Bagaimana Kinerja Dan Mekanisme Komputer?

B.     Bagaimana System Komponen Komputer Bereaksi?

C.     Apakah Fungsi Dari Masing-Masing Perangkat Komputer?

 

1.3  Tujuan

A.    Menjelaskan Terkait Organisasi Dan Arsitektur Komputer?

B.     Memahami Serta Mengetahui Kinerja Komputer?

C.     Menjelaskan Alur Program-Program Komputer?

D.    Mendalami Proses Perancang System Komputer?

E.     Menjelaskan System Jaringan Komputer?

 

 

 

 

 

BAB II

ORGANISASI ARSITEKTUR KOMPUTER

PEMBAHASAN

2.1. Unit Kendali Logika

         Unit Kendali Logika atau CLU Unit Logika Yang dapat mengatur seluruh aktivitas-aktivitas yang terdapat dalam Hardware dalam komponen computer. CLU juga dapat menyebabkan suatu intruksi di fetch dari memori, CLU memeberikan sebuah kode pada intruksi dan menentukan operasi yang dilaksanakan, ia juga memberikan sumber tujuan data yang dieksekusikan. CLU mengulangi proses sebuah proses HALT secara tiba-tiba yang diinputkan dalam program yang akan dieksekusikan.

         Ketahui bahwa, sebuah intruksi merupakan suatu entitas yang kompleks dalam pelaksanaannya dan tidak dapat diselesaikan dalam sebuah pulsa waktu tunggal. Durasi siklus/eksekusi tergantung spesies operasi yang akan dikerjakan, untuk metode pengalamatan yang digunakan dalam jumlah operandyang ingin diperlukan. Proses mekanisme CLU adalah membagi setiap siklus intruksi menjadi serangkaian keadaan (State). Dalam metode suatu state selalu berhubungan dengan unit terkecil dari aktifitas sebuah pemrosesan dan menyatakan eksekusi satu bahkan lebih intruksi-mikro secara bersamaan.

         Intruksi-mikro merupakan operasi primit atau masih tertinggal tingkat rendah sehingga secara langsung pada sirkuit logika computer. Ada beberpara fungsi sinyal untuk merincikan secara fungsinya yakni :

1.      Membukan/menutup suatu gerbang dari sebuah register ke sebuah jalur bus.

2.      Mentransfer data sepanjang sebuah jalur bus.

3.      Member inisial sinyal-sinyal kendali seperti : READ, WRITE, SHIFT, CLEAR, dan SET.

4.      Mengirimkan sinyal-sinyal waktu.

5.      Menunggu sejumlah periode waktu tertentu.

6.      Menguji bit-bit tertentu dalam register.

Dua pokok pendekatan perencaan CLU yakni : rancangan hard wired (logika random) dan rancangan microprogrammed. Setiap rancangan memerlukan sekelompok piranti logika dan hubungan yang berbeda-beda. Setiap intruksi-mikro disimpan dalam sebuah memori kendali (biasanya disebut ROM) dalam CLU.

 

2.2. Kendali Hard-Wired

         Sewaktu sebuah intruksi ditempatkan dalam register intruksi, CLU men-decode intruksi itu dan akan menghasilkan sebuah rangkaian intruksi-mikro. Contohnya : PC mempunyai 16 intruksi yang akan dieksekusikan dan setiap intruksi dapat memberikan opcode 4-bit. Ada beberapa decode untuk opcode yakni :

a)      LDR (Load suatu register dan memori)

b)      LDM (Load memori dari suatu  register)

c)      ADR (Add ke Register)

d)     BRU (Branch/percabangan false (tidak kondisional)

e)      BRZ (Branch/percabangan pada false

Semua alamat operand yang diperlukan untuk oleh opcode yang harus dipasok ke memory address register (MAR) diwaktu yang tepat pula. Unntuk unit memori men-decode alamatnya dipersembahkan kepada MAR dan outputnya yang tersimpan didalam sebuah lokasi yang akan dialamati bus MBR.

            Jika CLU tidak dapat sinkron sebuah penyelesaiannya suatu operasi memicu pada operasi berikutnyadan itu tidak perlukan clock lagi. Namun pendekatan apapun itu, dapat implementasi secara hard-wired pada CLU dan akan menghasilkan responsive cepata secara keseluruhan.

 

2.3.  Kendali Microprogrammed

         Istilah penyebutan proram-mikro diungkapkan oleh orang cerdas yakni : M. V Wilkes pada tahun 1950-an. Ketika ia mengajukan pendekatan inovatif untuk mengendalikan perancangan sebuah unit. Disisi lain ide ia temukan dapat berpengaruh sehingga menarika begitu banyak perhatian banyak ahli insinyur computer pada wakt pula itu.

         Serangkaian mikro-program yang berhubungan dengan masing-masing intruksi tiap kelompok yang tersimpan dalam memori tersebut dan di baca oleh ROM (memori kendali).

Dalam hal ini Mikroprogrammed membagai prinsip kerjanya yakni :

a)      Organisasi CLU Microprogrammed, Organisai pokok CLU microprogrammed mempunyai intruksi-mikro yang disimpan dalam memori utama dan dapat diakses melalui MAR dan MBR. Dengan mem-fetch sebuah intruksi-mikro dari memori control berarti kita menyatakan sebuah siklus-mikro, dan waktu yang mana intruksi-mikro di-decode untuk menghasilkan sinyal kendali untuk menjalankanya. CAR secara normal akan bertambah 1 pada tiap-tiap pulsa waktu sehingga ia dapat menglamati intruksi-mikro secara beurutan. Ada kemiripan fungsional antara pasangan MAR dan MBR dan pasangan CAR dan CBR, pasangan pertama digunakan untuk mengakses intruksi-makro, sedangkan pasangan yang terakhir digunakan untuk mengakses intruksi-mikro

 

b)      Format Intruksi-Mikro, pada dasarnya ada dua jenis format intruksi-mikro yakni : horizontal dan vertical. Bagian horizontal satu bit diberikan untuk siap sinyal logika yang dapat dihasilkan oleh intruksi-mikro. Kehadiran suatu sinyal kendali diindikasikan dengan menempatkan sebuah false (nol) pada posisi tiap bit yang semestinya. Pendekatakan mempunyai keuntungan bahwa akan menghasilkan sebanyka sebuah sinyal kendali yang diperlukan secara beruntun, dan memungkinkan suatu operasi yang sangat cepat. Kebanyakan operasi-mikro adalah mutual ekslusif dan tidak pernah panggil secara bersamaan. Dan jika terbawa ke dalam ekstrem jika satu field maka proses mekanisme coding dan decoding menghasilkan suatu format intruksi-mikro, dimana hanya satu operasi. Jika kita menggunakan suatu format intruksi-mikro horizontal untuk mnejalankan operasi-mikro maka intruksi-mikro terdiiri dari 14 bit. Lalu sebaliknya dengan format Vertikal memerlukan 4 intruksi-mikro untuk menjalankan operasi-mikro, dan contoh format horizontal menggunakan memori kendali lebih efisien daripada format vertical. Dan format dan operasi intruksi-mikro vertical menyurupai intruksi-makro untuk itu kita lebih mudah menuliskan program-mikro vertical daripada psangan horisontalnya.

 

c)      Perangkaian Intruksi-Mirko, dalam pemakaian perangkaian Intruksi-Mikro proses mekanismenya memungkinkan lompatan kondisional, program-mikro akan memungkinkan sebuah keputusan. Kondisi ini meningkatkan kecepatan eksekusinya, ketimbang men-setup . pilihan intruksi-mikro ditentukan oleh sirkuit logika perangkai-mikro.

 

2.4.  Emulasi

         Salah satu fungsi pokok dari kendali miroprogrammed adalah untuk menyediakan suatu alat untuk pengendalian computer yang relative sederhana, fleksibel dantidak mahal. Fleksibel kendali microprogrammed dalam menangani sumber daya suatu computer memungkinkan kita untuk menerapkan kelas intruksi yang berbeda-beda. Memori kendali ROM yang terdapat dalam computer,  mempunyai intruksi yang tetap.

         Dalam Emulasi suatu computer deprogram secara mikro (microprogrammed) mempunyai kumpulan intruksi yang benar-benar sama dengan computer. Emulasi memungkinkan kita untuk mengganti peralatan yang lama dengan mesin-mesin yang lebih up-todate tanpa mengharuskan pemakai untuk menulis kembali keseluruhan software mereka. Hal ini menjadi pertimabangan yang penting bagi para pemakai karena software biasanya merupakan pekerjaan yang menghabiskan biaya dan waktu. Emulasi juga dapat diterapkan dengan mudah jika mesin-mesin tersebut mempunyai arsitektur yang sama pua. Namun banyak yang berhasil melakukan emulasi computer dengan menggunakan mesin-mesin yang arsitekturnya benar-benar berbeda.

 

2.5.  Irisan Bit

         Sistema yang dapat deprogram secara mikro dapat dibuat dengan menggunakan sirkuit terpadu yang khusus disebut sebagai processor irisan-bit, untuk merancang hardware sebagai perangkai-intruksi-mirko dan dapat menggunakannya dengan beragamnya konfigurasi path data kumpulan intruksi. Fleksebilitas yang dapat dalam pendekatan ini dapat ditingkatkan jika blok-blok tersebut dapat digunakan untuk membangun processor dengan panjang word yang arbiter. Irisan itu memiliki 2 bit pada umumnya yakni : 2 atau 8 bit, yang berisi semua sirkuit logika yang diperlukan untuk menyiapkan fungsi-fungsi ALU, transfer register dan fungsi-fungsi kendali.

 

2.6.  Peralatan Pendukung Bagi Program-Mikro

            Nah, untuk bagian kita akan membahasa terkait Peralatan yang terdapat pada Program-Mikro, Program-Mikro memiliki 4 kategori yakini :

1.      Assembler-Mikro

Assembler-mikro merupakan program-program software yang memungkinkan para perancang untuk men-encode suatu program-mikro dalam suatu bahasa simbolik (menggunakan mnemonics) dan terjemahkan dan repsesentassi ini dalam repsentasi absolute (mutlak) untuk di-load ke dalam memori kendali. Untuk itu, ada beberapa keuntungan didalam suatu Assembler-mikro yaitu :

-          Meningkatkan produktivitas dalam menulis code program-mikro.

-          Tingkat independensi terhadap struktur hardware.

-          Kemudahan untuk perubahan, penysipan intruksi-mikro inovatif dapat mengacau keeluruhan program-mikro dan akan memaksa programmer untuk mengubah seluruh address percangan.

-          Pengujian kesalahan, Assembler-mikro mendeteksi spesies kesalahan tertentu dalam program mikro.

-          Informasi referensi hilang, hamper semua assembler-mikro menghasilkan suatu daftar yang memperlihatkan semua intruksi-mikro yang mereferensikan niai-nilai simbolik tertentu.

-          Peningkatan kemampuan dapat terbaca.

Ada dua kategori assembler-mikro yakni : (1) terdiri atas assembler-mikro umum atau sesuai definisi. Sebuah definisi format intruksi-mikro dan interpretasi nilai-nilai simbolik, dan (2) terdiri atas program-program yang dikembangkan untuk bahasa assembly-mikro tertentu dan rancangan intruksi-mikro tertentu.

2.      Formatter

Formatter adalah program-program yang member fasilitasi bagi pemrograman PROM. Pada dasarnya, formatter  mengambil program-mikro yang harus ditulis dalam memori kendali dan mengisinya lalu dimuat dalam sebuah chip PROM yang menyataan memori kendali.

3.      Sistem Pengembangan

Pada bagian ini, hardware dan software support perencangan microprogrammef. Sistem pengembangan juga menyediakan dukungan debugging dan dilayani emulasi sisteam yang sedang dikembangkan.

4.      Sistem Hardware

Hardware simulator marupakan program-program yang mensimulasikan rincian arus data di dalam harsware yang sedang dirancang.

 

2.7.  Biaya Dan Keuntungan Pemrograman-Mikro

         Rancangan microprogrammed relative mudah diubah-ubah dan dibetulkan, menawarkan kemampuan diagnostic yang lebih baik dan lebih dapat diandalkan daripada rancangan hard-wired. Dana alasannya adalah bahwa waktu yang diperlukan untuk menjalankan suatu intruksi-mikro juga harus mencangkup waktu akses ROM. Sebaliknya, suatu keterlambatan dalam CLU hard-wired hanya mungkin disebabkan oleh keterlambatan waktu penyebaran melalui bus hardware, yang relative sangat kecil. Utilitas memori utaman dalam computer microprogrammed baisanya lebih baik karena software seharusnya menggunakan ruang memori utama justru ditempatkan dalam memori kendali.

         Untuk menilai penghemat ruang memori kendali yang dihasilkan memerlukan suatu memori kendali sebesar 16.374 x 128 bit namun hanya terjadi sejumlah 256 intruksi-mikro yang berbeda. Demikian kita dapat menggunakan sebuah memori-nano sebesar 256 x 128 bit untuk menyimppan semua intruksi-mikro yang diperlukan, sementara memori kendai dapat dikurangi dapat dikurangi kapasitasnya menjadi 16.384 8 8 bit. Computer dengan memori ruang kendali dua-tingkatan semacam itu akan bekerja lebih lambat dibandingkan computer yang tidak menggunakannya karena siklus fetch-mikro memrlukan data referensi memori.

 

3.1.  Konsep Komputer Pipeline

            Pada umumnya, efisiensi sabuah system computer dinilai berdasarka kecepatan hardware dan fasilitas-fasilitas software. Penilaian ini disebut sebagai throughtput, defininya adalah sebagai jumlah pemrosesan yang dapat dikerjakan dalam suatu interval waktu tertantu.

         Konsepnya adalah pemrosesan pipeline dalam suatu computer mirip dengan suatu baris perakitan dalam suatu pabrik industry. Pemrosesan pipeline suatu computer juga diperoleh dengan membagi suatu fungsi yang akan dijalankan menjadi beberapa subfungsi yang lebih kecil dan merancang hardware yang terpisah, disebut sebagai tingkatan, untuk setiap subfungsi.

         Keuntungan proses penambahan secara pipeline adalah bahwa dua input yang baru dapat dimulai melalui bus pipa tersebut segera sesudah dua input sebelumnya melewati stage 2. Dengan menggukan pipeline, jumlah selisih waktu antara hasil pertama dan kedua merupakan jumlah waktu yang diperlukan untuk menormalisir sebuah angka.

            Kita mendefinisikan suatu “computer pipeline” sebagai suatu computer dengan komponen hardware  pipeline.

 

3.2.  Sinkronsasi Pada Pipeline

         Efisiensi suatu pipeline dapat berkurang jauh akibat suatu bottleneck. Bottleck terjadi sewaktu pemrosesan pada suatu stasiun, stage, dan menghabiskan waktu lebih lama daripada stage lainnya. Untuk menyamakan waktu yang diperlukan pada setiap stage makan stage-stage tersebut harus “disinkronisasi”. Sebuah pipeline linier dasar dimana stage benar-benar sirkuit kombinasional yang terpisah dari stage berikutnya dalam pipeline oleh adanya latch.

         Waktu yang diperlukan untuk lewat suatu latch melalui stage ke lacth disebut “penangguhan clock”. Karena hanya ada satu keseragaman penangguhan clock untuk seluruh pipeline maka lacth disinkron sesuai dengan waktu proses maksimum pada masing-masing stage individu dalam pipeline tersebut. Suatu prinsip perancang yang berhubungan dengan efisiensi adalah dengan membagi fungsi yang sedang di-pipeline menjadi beberapa subfungsi yang memilii implementasi herdware dengan waktu porses yang relative lama

 

3.3.  Efisiensi Pipeline

           Tiap stage diwakili oleh sumbu, dan tugas-tugas  yang diperhatikan dalam diagram itu berhubungan dengan sekelompok input mana, atau tugas, pada stage yang mana dalam pipe tersebut dan pada penangguhan clock yang mana. Terkadang kelompok input yang baru tidak lansgung tersedia atau, seperti yang akan kita lihat nanti, terlambat.

           Kita dapat menetukan throughput pipeline tersebut, yang merupakan jumlah hasil yang dapat diselesaikan per satuan waktu. Tingkatan kecepatan ini merefleksi kecepatan hitung pipeline tersebut. Dalam teori, suatu fungsi pipeline hampir selalu lebih baik daripada fungsi non-pipeline. Satu-satunya hal yang tidak lebih baik adalah bahwa suatu fungsi tidak dapat dibagi-bagi menjadi beberapa sub-fungsi yang berbeda. Namun dalam kenyataan, harga pipeline tersebut sangat mempengaruhi kapan dan apakah fungsi-fungsi yang di-pipeline-kan lebih baik atau tidak. Dan inilah harga yang disebabkan, tetapi tidak terbatas yakni :

1.      Tambahan kunci hardware yang diperlukan.

2.      Kenadli yang diperlukan untuk penjadwalan input tersebut.

3.      Waktu yang dihabiskan oleh data dala fetch untuk menyesuaikan diri dengan waktu suatu pengguhan clock yang seragam.

4.      Jumlah rata-rata yang akan tersedia agar penggunaan pipeline menjadi efisiensi.

 

3.4 Klasifikasi Pipeline

         Pipeline dapat klasifikasi menurut fungsi dan konfigurasinya. Secara fungsional, klasifikasi pipeline dibagi menajdi 3 kelompok yakni : pipeline aritmatika, intruksi dan processor. Dikala itu dua seorang hebat yaitu Ramamoorthy dan Li (1977) mengajukan tiga skema untuk mengklasifikasikan pipeline menurut konfigurasi dan strategi kendalinya : unifungsi atau multifungsi yang berarti statis dan dinamis dan mempunyai sklar dan vector.

 

            Klasifikasi juga dibagi menjadi beberapa bagian yakni :

a)      Klasifikasi Berdasarkan Fungsi yaitu Pipeline aritmatika yang berarti proses segmentasi fungsi dari ALU dari fungsi sisitem yang muncul dalam kategori ini. Pipeline intruksi dalam suatu computer nonpipeline, CPU bekerja melalui suatu siklus yang berkesinambungan dari fetch-decode-eksekusi untuk semua intruksinya. Proses pipelining intruksi, disebut juga “instruction (lihat ke muka), mem-fetch intruksi secara berurutan. Proses pipelining intruksi dikerjakan pada hamper semua computer berkemampuan tinggi.

Peplining processor, sewaktu stage dari suatu merupakan processor actual dan latch-latch saling berbagi memori antara prosesor-prosesor tersebut maka pipeline itu disebut sebagai “pipeline prosesor”. Pipelining, banyak prosesor (multiple prosesor) merupakan konsep relative baru dan belum umum.

Unifungsi versus multifungsi, kemampuan suatu pipeline menjalankan hanya suatu jenis pokok operasi disebut sebagai “pipeline unifungsi”. Misalkan, perkalian floating-point menysyaratkan pipeline agar juga menjalankan operasi yang sama pada kelompong input. Sedangkan pipeline multifungsi, fungsi-fungsi yang berbeda itu bisa dijalankan baik pada waktu yang bersamaan ataupun berbeda, dengan mengubungkan subkelompok-subkelompok stage uang berbeda dalam pipeline.

            Statis versus dinamis. Ketika intruksi-intruksi yang spesies sama akan dijalankan secara bersamaan waktunya maka digunakan “pipeline statis”. Pipeline ini berupa fungsional dan multifungsional tetapi mengasumsikan hanya satu konfigurasi fungsional pada suatu waktu. Pipeline multifungsi statis dapat bekerja paling baik jika fungsi yang akan dijalankan tidak sering berubah. Suatu proses pipeline disebut sebagai (mengairi pipa) atau draning the pipa.

            Sedangkan pipeline dinamis, beberapa konfigurasi fungsional dapat muncul  sekaligus. Konfigurasi pipe berubah-ubah secara konstan, tergantung pada data mana untuk fungsi  yang mana pada stage yang mana untuk setiap pengguhan clock. Pipeline dinamis memerlukan kendali yang sangat kompleks dan mekanisme perangkai untuk mengkonfigurasikan pipe bagi input-input tertentu. Jika suatu pipeline dalam sebuah system perlu mengubah fungsinya secara berkala maka herga implementasi pipeline dinamis melebihi pertimbangan harga dari waktu menganggur yang dihasilkan dari proses draining pipeline secara terus-menerus.

            Skala versus vector, scalar adalah serangkaian operasi scalar pada operand scalar (masing-masing angka bukannya vector) . pipeline vector dirancang untuk memproses intruksi vector dengan menggunakan operand vector.

 

3.5.  Cascading Atas Stage

         Iterative cascading atas satge dapat digunakan untuk membuat unit pipeline unifungsi maupun multifungsi.  suatu hal yang khusus adder adalah bahwa dalam langkah dua sebuah pasangan input A dan B dapat dimulai berpindah melalui pipe tersebut. Kita dapat membuat sebuah adder parallel multibit dari sebuah adder. Pendekatan itu dalam bagian itu menghasilkan sebuah adder rupple. Waktu yang diperlukan untuk menambah dua angka n-bit secara kasar merupakan n dikali waktu yang diperlukan untuk menambah jumlah m pasangan n dikali waktu yang diperlukan untuk melalui suatu stage full adder untuk menghasilkan hasil penjumlahan dari pasangan angka yang pertama.

   Keuntungan adder pipeline hanya kita sadari sewaktu penghemat waktu meebihi pertimbangan overhead pipeline tersebut, termasuk latch tambahan yang diperlukan. Untuk menambah satu pasangan angka n-bit pada suatu waktu akan lebih sepat dan murah jika kita menggunakan sebuah adder cepat (menghabiskan waktu sejumlah m  log2n ataupun adder ripple daripada kita menggunakan adder pipeline.

 

3.6.  Prinsip Pepiline Secara Umum

            Sangat sering pipeline mempunyai hubungan “umpan balik” dan “umpan mundur”, prinsip kerja hubungan suatu stage dengan stage sebelumnya disebut hubungan umpan balik, sedangkan hubungan dari suatu stage dengan satge berikutnya disebut sebagai hubungan umpan maju. Ketika berhubungan dengan suatu pipeline umum, harus ditentukan urutan proses setiap stage. Untuk memberi karateristik pada sturktur antarhubungan dan arus data dlow pada suatu pipeline umum digunakan “tabel reservasi”. Table tersbut menunjukan bagaimana stage-stage tersbut diproses secara beurutan untuk suatu evaluasi fungsi tertentu. Jika tabel reservasi mempunyai lebih dari satu tanda dalam baris tertentu, maka stage yang diwakili baris tersebut digunakan oleh lebih dari satu kali untuk evaluasi fungsi.

            Implementasi hardware bagi suatu tabe reservasi tidak harus unik. Melainkan, dapat impementasi oleh kedua pipeline. Implementasi yang benra-benar digunakan tergantung pada pertimbangan-pertimbangan tertentu seperti harga, ketersediaan pipe-pipe yang ada unutk melayani suatu fungsi yang inovatif dan kebutuhan untu menghasilkan system tersebut.

         Suatu implementasi yang dapat dikonfigurasikan untuk menerapkan lebih dari stau fungsi sebagai suatu “pipeline multifungsi”. Dengan pipeline multifungsi, kita perlu menyertakan perangkat kendali dan perangkai yang dapat diatur untuk berhubungan dengan tabel reservasi bagi masing-masing fungsi.

            Ada beberapa Prinsip pipeline secara umum yakni :

1.      Penjadwalan dan Pencegahan Adanya Tubrukan, jika suatu inisiasi dibuat makan “     “pengendali pipeline” harus mencadangkan stage pada pipeline yang tepat bagi data inisiasi yang relative yang ditentukan oleh tabel reservasi. Jika data dari dua inisiasi yang berbeda akan masuk ke dalam stage yang sama pada waktu yang sama maka akan berbeda akan menjadi “tubrukan”. Karena suatu stage tidak dapat menghitung dua hasil yang berbeda secara bersamaan waktunya maka tubrukan dapat dicegah oleh pengendali pipeline. Dan sebagai contoh terdapat pada 9.3 bahwa, kita akan menghadirkan suatu metode untuk menentukan “algoritma  penjadwalan” yang efisiensi yang dapat dimplementasikan oleh pengendali pipeline untuk mencegah adanya tubrukan-tubrukan. Dan, jumlah unit waktu antara dua inisiasi suatu pipeline dikatakan ”latensi”. Serangkaian latensi di antara insiasi yang berdampingan dikatakan “serangkaian latensi”. Lalu, jika  rangkaian latensi mengulangi dirinya sendiri, hal ini dikatakan “siklus latensi”.

Pada suatu algoritma pipeline, kita tertarik pada siklus latensi yang bebas dari tubrukan untuk suatu alur inisiasi yang terus-menerus. Artinya, kita menginginkan suatu sikluss latensi yang tidak pernah menghasilkan tubrukan antara insiasi-inisiasi yang ada di dalam pipe tersebut.

Untuk dapat menentuan algortima penjadwalan, kita mulai dengan manghasilkan semua kemungkinan siklus latensi yang bebas tubrukan. Untuk “Vektor tubrukan” C, merupakan suatu biner dari kumpulan latensi yang terarang. Ia memiliki sejumlah n bit yang dimulai dari bit yang saling tidak signifikan, bit ke-I bernilai true (1) jika i merupakan latensi terlarang dan jika tidak bernilai false (0); sehingga kita dapat tulis.

Sautu “diagram keadaan” menunjukan bahwa dalam bentuk kompak, semua kemungkinan rangkaian inisiasi untuk suatu pipeline. Tujuan utama “algoritma penjadwalan” adalah untuk menggunakan rangkaian yang memberikan “throughput tertinggi”. Dan, kunci “algoritma penjadwalan” yang efisien adalah berdasarkan pada analisa siklus pada diagram state yang berhubungan dengan siklus latensi yang telah disebutkan sebelumnya. Lalu, notasi untuk siklus tersebut dapat berupa label-label state yang berurutan atau transisi-transisi yang saling berurutan. Metode penjadwalan yang dihadirkan untuk pipeline unifungsi digeneralisasikan untuk merancang algortima penjadwalan bagi pipeline multifungsi.

2.      Penyisipan Penangguhan (Delay) untuk Throughput yang Optimal

Jumlah stage dalam sebuah pipeline tidak mempengaruhi troughput pipeline tersebut kecuali waktu starup awal. Jika pipeline itu merupakan suatu pipeline linier dasar dan inputnya berlanjut, maka setelah starup awal, troughput akan dihasilkan per satu setiap penangguhan clock, tidak peduli dengan jumlah stage-nya. Suatu stage penangguhan tak-terhitung tidak mengubah nilai inputnya, namun semata-mata hanya menyimpan input untuk satu penangguhan clock.

 

3.7.  Contoh Pipeline Multifungsi

         Contoh data Corporation (CDC) CYBER 205 merupakan computer yang banyak memakai pipeline. Di antara pipeline-pipeline aritmatikanya terdapat pipeline perkalian floating-point. Ia merupakan pipeline multifungsi yang menjalankan operasi perkalian. Jika ketika A dan B akan dikalikan, maka pertama-tama kedua operand tersebut melewati stage perkalian, yang menghasilkan produk mantissa. Baik operasi pembagian, ataupun akar pangkat dua memerlukan pengurangan mantissa suatu operand dari operand lainnya.

        Pada poin ini, jika operasi tersebut merupakan sebuah devisi maka eskponen akan dikurangi salam stage penggabungan/komplemen dan hasilnya dinormalisir dalam stage pergeseran signifikan. Tetapi, jikw operasi tersebut merupakan operasi akar kuadrat maka yang terlibat hanya sebuah eksponen tunggal.

        CYBER 205 mempunyai sebuah hubungan umpanbalik “shorstop” khusus. Hal ini sangat meningkatkan kecepatan computer, sewaktu mengerjakan intruksi vector seperti pada penemuan produk dari seluruh elemen sebuah vector.

 

3.8.  Masalah Pipeline Yang Berualang

         Persamaan disebut sebagai “Persamaan Perulangan”. Dalam usaha membuat suatu pipeline dengan perulangan, potensinyauntuk merusak efisiensi pipeline sangat besar. Namun hal ini terjadi, beberapa macam masalah perulangan dapat ditulis sebagai berikut :

   Dimana j = (I – jumlah pengguhan clock dalam pipeline) dan g adaah fungsi hanya dari input  j sebelumnya. Dan mari kita membahas masalah perulangan. Asumsikanlah bahwa kita ingin merancang sebuah pipeline untu menghitung : untuk dua buah array A dan B , dimana B(0) merupakan sembarang nilai awal. Jika sebuah elemen A dan B  merupakan angka 4-bit, maka kita dapat menggunakan sebuah adder pipeline 4-stage ADD sebagai fungsi f . karena, ADD merupakan fungsi input A ke-i  dan satu output B sebelumnya, maka = 1.

   Dan, inilah contoh tabel kompleks sevara relative pada kategori-kategori pipeline :

1.      Unifungsi scalar

2.      Unifungsi vector

3.      Multifungsi statis scalar

4.      Munltifungsi statis vector

5.      Multifungsi dinamis scalar

6.      Multifungsi dinamis vector

 

3.9.  Ringkasan

                     Konsep pemrosesan pipeline dapat digunakan dalam sebuah computer untuk memperbaiki troughpu system dengan pipeline “aritmatika, intruksi, dan prosesor”. Penigkatan “troughpun” sisteam dengan satu atau lebih jenis pipeline ini tergantung pada fungsi dan harga pipeline. Harga pipeline termasuk tambahan hardware yang diperlukan untuk mekanisme latch dan kendalii, serta waktu yang tidak produktif bagi pengisian pipeline dan memaksa latensi untuk menghindari terjadinya tubrukan.

         Pipeline dapat dikategorikan ke dalam basis “unifungsional” atau “multifungsional”, “statis” atau “dinamis” dan “skalar” atau ”vektor”. Jadi, dalam pengimplementasian dan penjadwalannya, pipeline bervariasi dari yang sangat sederhana sampai yang sangat kompleks.

 

4.1.               Kebutuhan Akan Pemrosesan Paralel

“Pemrosesan parallel” dalam sebuah computer dapat didefinisikan sebagai pelaksanaan intruksi-intruksi secara bersamaan waktunya. Computer yang cepat dan efisien banyak dibutuhkan oleh berbagai bidang dewasa ini. Sebagian menyertakan simulasi numeric abgi field-field yang berkesinambungan. Masalah-masalah semacam itu membutuhkan banyak perhitungan dan dapat ditemukan pada disiplin-disiplin ilmu seperti oceanografi, astrofisik, seismologi, meteologi, atomic, nuklir, dan fisika plasma. “pengolahan angkat-angka” bai secara volume data dan jumlah perhitungan, sangat besar.

Akibat adanya keterlibatan matematika dalam simulasi computer pada field-field yang berkesinambungan, proses perhitungan tersebut dapat kita bagi menjadi beberapa jalur independen yang dapat dikerjakan secara bersama-sama. Dengan demikian, kemampuan computer bagi pemrosesan parallel dalam simulasi sangat dibutuhkan. Penggunaan computer dengan kemampuan pemrosesan parallel meliputi intelgensia buatan (“artificial intelligence”), rekayasa genetic (“genetic engineering”) analisa elemen terbatas untuk perancangan struktur dan eksperimen terowongan angin (“wind tunnel”) untul studi aerodinamika serta perancangan sirkuit LSI dan VSLI.

 

4.2.  Teknik-Teknik Pemrosesan Paralel

        Suatu computer serial terdiri atas sebuah unit memori utama untuk menyimpan data dan intruksi, sebuah CPU untuk menginterprestasikan dan menjalankan intruksi-intruksi tersebut serta piranti-piranti I/O.  Sebuah computer paralel mempunyai kemampuan untuk saling tamping tindih atau menjalankan beberapa operasi bersamaan waktunya.

            Dan, ada beberapa paralisme dalam “arsitektur computer serial” yakni :

1.      Pipeline dapat kita anggap sebagai paralisme.

2.      Unit-unit fungsional berganda (multiple). ALU dalam sebuah CPU untuk menjalankan semua fungsi artimatika dan logika, kita dapat membangun unti-unit yang terpisah untuk menjalanka fungsi-fungsi yang berbeda.

3.      “Tumpang tindih antara operasi-operasi” CPU dan I/O. CPU bertanggung jawab untuk mengarahkan semua operasi I/O bertugas untuk menjalankan intruksi-intruksi program di dalam memori tersebut.

4.      “Interleaving memori”, Interleaving memori memungkinkan lebih dari satu word yang di-fecth dari memori pada suatu waktu.

5.      “Multiprogramming”, Multiprogramming merupakan jenis paralisme, kejadiannya merupakan program-program yang dijalankan secara sekuensial pada interval waktu yang sama.

6.      “multiprosesing”, sebuah CPU yang dalamnya terdapat system, kita dapat menggunakan beberapa prosesor yang bekerja bersama-sama pada permasalahan yang sama dan menghasilkan paralelisme, dan kejadian-kejadian itu terdapat berupa bagian dari suatu program tunggal atau suatu program, yang benar-benar terpisah.

 

Arsitektur  dibahas dalam bab ini terkait dengan menggunakan metode-metode ini, baik secara individual atau kombinasi, untuk menjalankan paralelisme dalam suatu computer.

 

4.3.  Percepatan Komputer Paralel

        Bayangkan tentang computer parallel dengan n  prosesor yang bekerja secara berdampingan pada sebuah program tunggal. Seperti yang kita ketahui, kita dapat mengerjakan semua permasalahan dengan n kali lebih cepat daripada menggunakan prosesor tunggal. Suatu batas bawah dikenal sebagai “konjektur Minsky”, memperkirakan percepatan yang sesugguhnya yaitu sebesar log2n. sedangkan batas atas tergantung dari apakah keseluruhan program tersebut menyertakan bagian I/O (biasanya berupa kode sekuensial).

        Untuk setiap prosesor yang ditambahkan, semakin sedikit percepatan dan semakin kompleks bagi kita untuk mengatur semua prosesor tersebut. Timbu usaha-usaha untuk mengeksploitasi kesejajaran dalam algoritma, yang dengan demikian semakin memperbaiki penggunaan prosesor berkecepatan tinggi dalam jumlah yang sedikit, daripada hanya mengandalkan pada prosesor berkecepatan tinggi dalam jumlah yang besar, untuk mempercepat program. Selain itu, semakin banyak pula penelitian yang dilakukan untuk memcahkan beberapa masalah konflik yang dihasilkan oleh prosesor berguna dalam suatu system, yang juga meningkatkan batas bawah dan batas atas percepatan.

 

4.4.  Klasifikasi Pada Arsitektur Komputer Paralel

     Mekanisme Paralelisme dalam suatu computer dapat dipublikasikan pada beberapa tingkatan yaitu :

1.      Tingkat Pekerjaan : antara pekerjaan-pekerjaan atau fase-fase suatu pekejaan, prisipnya adalah dasar dari multiprogramming.

2.      Tingkar Prosedur : antara prosedur-prosedur dan di dalam loop, hal ini harus tercakup sebagai hal penting bagi suatu bahasa.

3.      Tingkat intruksi : antara fase-fase sebuah siklus intruksi, yaitu : fetch, code dan eksekusi suatu intruksi.

4.      Tingkat artimatika dan bit : antara bit-bit dalam sirkuit aritmatika, salah satu contohnya adalah adder parallel.

Paralelisme pada tingkat aritmatika dan bit sudah menjadi standar computer-komputer dewasa ini. Penekanannya adalah untuk menerapkan paralelisme pada ketiga tingkatan lainnya. Nah untuk itu, pada bab ini beberapa penerapan dilakukan dengan software, dan kita akan memfokuskan diri pada perencanaan hardware yakni :

 

A.    Klasifikasi Flynn

        Michael J. Flynn (1966) memperkenalkan suatu skema untuk mengklasifikasikan arsitektur suatu computer dengan melihat bagaimana mesinnya menghubungkan intruksi-intruksi ke data yang sedang diproses. Ia mengatakan bahwa suatu aliran sebagai suatu rangakaian item-item, baik berupa intruksi maupun data, yang dijalankan melalui dan dioperasikan oleh sebuah prosesor. Dan, ia memberikan klasifikasnya yaitu :

1.      SISD : (single intuction stream, single data stream), SISD, sebuah computer merupakan suatu computer serial konversional yang telah dibahas, dimana intruksi-intruksi dijalankan satu per satu dan sebuah intruksi tunggal berhubungan dengan paling banyak satu operasi data.

2.      SIMD : (single instruction stream, multiple data stream) SIMD, dalam sebuah computer merupakan suatu intruksi tunggal, mungkin mengawali sejumlah besar opearsi.

3.      MISD : (multiple instruction stream, single data stream) MISD, kelasnya melaksanakan beberapa operasi intruksi secara bersamaan pada sebuah data tunggal.

4.      MIMD : (multiple instruction stream, multiple data steram) MIMD, sebuah computer dicirikan oleh eksekusi lebih dari satu intruksi pada saat bersamaan, dimana setiap  intruksi beroperasi pada beberapa aliran adat.

 

A.    Klasifikasi Shore

                    J.E. Shore (1973) membuat suatu klasifikasi arsitektur computer yang didasarkan pada organiasi bagian-bagian penyusun suatu computer dan membedakan menjadi enam jenis mesin yakni :

        Mesin I. pada computer ini, satu intruksi dikerjakan pada suatu waktu dan masing-masing beroperasi pada satu word dalam suatu waktu

        MesinII. Computer ini juga menjalankan tugas satu intruksi pada suatu waktu, namun ia beroperasi pada sebuah irisan dari suatu bit dalam suatu waktu, bukannya semua bit dalam word data.

        Mesin III. Sebuah computer dalam kelas ini memiliki dua unit pengolahan yang dapat beropeasi pada data, satu word dalam suatu waktu atau suatu ”irisan bit” dalam suatu waktu.

        Mesin V. computer jenis ini dicirikan oleh sejumlah elemen pengolahan (unit pengolahan unit memori), semua di bawah kendali sebuah unti kendali logika (CLU) tungga.

        Mesin V. mesin V dihasilkan dengan mengubah Mesin IV sedemikian sehingga elemen-elemen pengolahan dapat berkomunikasi dengan tetangga terdekat mereka.

      Mesin VI. “Komputer ini, disebut sebagai array logika dalam memori” merupakan sebuah mesin dengan logika prosesor yang tersebar dalam memori.

 

B.     Klasifikasi Feng

        Tse-yum Feng (1972) menyarankan pengklasifikasikan arsitektur computer atas tingkatkan paralelisme mereka. “Tingkatan paralelisme” (degree of parallelism) di wakili oleh pasangan (n dan m) dimana n merupakan panjang word dan m adalah panjang irisan bit. Pasangan diklasifikasikan menjadi 4 kelompok yakni :

1.      Jika n = 1 dan m = 1 maka tidak terjadi paralelisme. Word dan bit diproses satu per satuan waktu.

2.      Jika n > 1 dan m = 1 maka paralelisme itu disebut sebagai “word parallel/bit serial (WPBS)”.

3.      Paralelisme “word serial/bit parallel (WSBP)” terjadi jika n = 1 m > 1. Dengan demikian n word diproses bit satu per satuan waktu tetapi sejumlah m bit dari masing-masing word diproses secara parallel.

4.      Kategori terakhir disebut sebagai “word parallel/bit parallel (WPBP)” merupakan suatu paralelisme diaman n > 1 dan m > 1, dalam hal ini, sejumlah nm bit diproses secara bersamaan.

 

C.     Perbadingan Klasifikasi

            Klasifikasi Mesin I Shore berhubungan dengan kelas SISD Flynn dan Mesin II sampai IV dapat dianggap sebagai subdivisi kelas SIMD. Pada klasifikasi Feng Mesin I merupakan WSBP, Mesin II merupakan WPBS dan Mesin II – VI merupakan WPBP.

 

4.5 Pemrosesan Vektor

     Sebuah “Vektor” adalah kumpulan sejumlah n elemen yang berurutan. Sejumlah elemen n disebut “panjang vector”. Suatu operasi yang bekerja paling sedikit satu operand vector disebut sebagai “intruksi vektor”.

     Intruksi vector dalam sebuah computer dijalankan oleh suatu prosesor vector. Intruksi ini disebut sebagai : operasi vector integer, operasi vector Boolean, dan operasi vector karakter. Salah satu utama pemrosesan vector adalah bahwa tidak dibutuhkannya mekanisme pengendalian loop. Mereka dibangun ke dalam hardware tersbut dan dengan demikian mengurangi overhead yang berhubungan dengan pemrograman sebuah lop dalam suatu computer scalar konversional.

     Karateristik Intruksi Vektor

     Semua intruksi computer harus memerinci informasi dasar tertentu untuk eksekusi. Informasi ini mencakup beberapa bagian, baik secara eksplisit maupun implicit :

1.      Operasi yang akan dijalankan.

2.      Operand yang akan digunakan.

3.      Status yang akan direkam.

4.      Intruksi berikutnya yang akan dijalankan.

Kebanyakan operand “vektor” disimpan di dalam memori hampir selalu dialamati secara langsung. Dan, sebagai tambahan bagi pemerincian address operand, sebuah intruksi vector juga harus memerinci informasi sabagai berikut :

1.      Dimensi vector tersebut (sebuah metrics dianggap sebagai atau vector 2-dimensi dalam konteks ini).

2.      Panjang masing-masing dimensi vector tersebut.

3.      Jenis data pada masing-masing dimensi vector tersebut.

4.      Penyusunan elemen-elemen vector tersebut di dalam memori (elemen-elemen tersebut tidak harus berkedudukan di dalam lokasi memori yang berdekatan, meskipun hal itu biasanya merupakan default).

Dua buah konsep yang unik pada pemrosesan vector adalah format data floating-point dan padding. Kedua konsep ini tidak dapat diterapkan pada prosesor scalar dan jika diikutsertakan sangat mempengaruhi arsitektur sebuah prosesor vector. Suatu angka “floating-point” mempunyai 4 bagian yaitu : tanda magnitude, mantissa, tanda eksponen, dan eskponen. Untuk memungkinkan setiap elemen vector dinormalisir secara individual oleh eksponen-nya sendiri yang memrinci posisi titik radix. Jika sebuah eksponen digunakan untuk seluruh vector, dapat dihemat sejumlah besar memori. Ini prinsip dasar floating-point blok yang dibahas oleh Higbie (1976). Untuk dapat menggunakan hanya satu eksponen, kita perlu menyusun skala mantisa yang tepat. Namun jika hal ini mengakibatkan kerugian data yang signifikan untuk segala elemen tersebut, floating-point blok tidak boleh dikapai. Sedangkan padding merujuk pada proses pemanjangan sebuah vector secara otomatis. Dan, salah satu cara dari kedua kemungkinan di bawah ini, untuk dua tujuan yang berbeda yakni :

1.      Ketika sebuah mesin dibangun untuk memproses vector-vektor, biasanya ia dapat beroperasi denga dua vector lebih cepat daripada menggunakan satu vector dan satu skalar. Proses padding pada vector konstata ini dilakukan oleh unit kendali memori atau sebagai bagian dari suatu pipeline, yang dengan demikian hanya membutuhkan satu salinan konstata yang benar-benar akan disimpan ke dalam memori.

2.      Alasan lain untuk padding adalah untuk memungkinkan terjadinya sebuah operasi pada vector-vektro yang berbeda panjangnya. Vector yang lebih pendek di-padding-kan dengan beberapa konstata identitas untuk operasi tersebut. Jika operasi itu merupakan penambahan maka vektro yang lebuh pendek di-padding-kan dengan nol, dan jika operasinya merupakan perkalian maka vector yang lebih pendek di-padding-kan dengan satu.

 

Contoh Arsitektur Haedware

            Banyak arsitekktru computer yang mampu menjalankan pemrosesan vector. Secara umum prosesor vector memiliki salah satu dari dua pendekatan perencangan yang berbeda : pemrosesan vector parallel dan pemrosesan vector pipeline. Dalam suatu prosesor vector,  untuk setiap operasi digunakan sejumlah “elemen perhitungan”. Dan, suatu prosesor vector pipeline hanya memiliki sedikit CE (computer element) namun masing-masing dari mereka di-pipeline-kan. Karena intruksi vector perlu menjalankan operasi yang sama berkali-kali.

Perhatian terhadap Pengalamat Vektor

            Ada bermacam-macam kemungkinan modus pengalamatan dalam sebuah prosesor vector. Kecepatan pengalamatan sebuah operand dari memori manjadi kritis terhadap kecepatan eksekusi pada suatu prosesor vector dibandingkan dengan sebuah computer serial.

            Pengalmatan rapat-rapat (teratur). Salah satu karateristik umum pada pengalamatan rapat-rapat (dance) atau teratur (regular) adalah bahwa pola di dalam memori kurang lebih telah kita ketahui sebelumnya. Karateristik umum lainnya pada pengalamatan jenis ini adalah bahwa semua elemen vector tersebut pada dasarnya tersimpan bersama-sama sebagai sebuah kelompok. Dan, ada tiga pola paling umum jenis yaitu :

1.      Sekuensial

2.      Tidak sekuensial tapi teratur

3.      Submatriks

Pengalamatan jarang-jarang. Modus pengalamatan ini merunjuk pada kasus diaman pola alamat operand vector harus dihitung secara dinamis. Ada dua metode umum kelas ini adalah sebuah vector bit dan vektro indeks.

 

 

4.6.  Prosesor Array

        Sebuah “prosesor array”  merupakan sebuah computer synchronous dengan lebih dari satu buah elemen pemrosesan yang beroperasi secara peralel. “PE (prosesing element)” PE beroperasi secara parallel, prosesor array mampu melakukan pemrosesan vector. Prosesor array memiliki dua karakteristik yang berbeda yakni :

1.      PE tersebut dirancang sebagai piranti yang pasif tanpa kemampuan decoding atau kendali atas intruksi.

2.      Semua PE tersebut menjalankan fungsi yang sama pada waktu yang sama pula, di bawah kendali sebuah CLU tunggal.

Ada beberapa Prosesor dalam sebuah array yaitu :

A.    Organisasi Pada Prosesor Array

Setiap PE dalam suatu prosesor array dapat dihubungkan untuk berkomunikasi dengan suatu bagian memori tertentu, ataupun dapat dihubungkan secara dinamis ke bagian memori manapun yang diatur oleh CLU.

 

Elemen pemrosesan dengan memori local. Prosesor array ini sering disebut sebagai suatu computer SIMD. Yaitu, computer yang menangani intruksi tunggal satu per satuan watu, beroperasi pada aliran data berganda. Dalam prosesor array, setiap PE dipasang ke sebuah modul memori yang terpisah. Data diteruskan melalui hanya melalui bus “jaringan antarmuka” dan hanya jika diperintah oleh CLU.

Elemen pemrosesan dengan memori paralel. Suatu cara lain untuk merancang sebuah prosesor array adalah dengan mengorganisir PE dan memori sedemikian sehingga PE-PE yang berbeda dapat berkomunikasi dengan modul memori yang berbeda-beda (MM atau Memory Modul). Semua PE dan MM masih berada di bawah kendali CLU dan CLU tetap memiliki memorinya sendiri. Jaringan penjajaran, di bawah kendali CLU, dapat menyediakan hubungan antara PE dan MM. kerana hubungan yang dinamis ini, kita dapat  mempunyai jumlah MM dan  PE yang berbeda dalam suatu system.

 

B.     Jaringan Penghubungan SIMD

            Jaringan penghubung atau prosesor array SIMD pada dasarnya adalah sebuah “jaringan routing data” (data routing network) untuk register-register tertentu antara PE-PE. Fungsi jaringan penghubung adalah mengambil data dari register j dan meneruskannya ke register k lainnya. Jika perlu meneruskan data antara dua PE yang tidak saling dihubungkan melalui jaringan, data tersebut beberapa jaringan tertentu dalam kontes ini.

            Jaringan statis dan dinamis. Kita dapat membagi jaringan routing data menjadi dua kelas yaitu : statis & dinamis, jaringan statis ditandai oleh hubungan yang tetap (tetap connection) sedangkan dinamis mempunyai hubungan variabel yang dihubungkan pada saat diperlukan. Jaringan dinamis juga lebih lanjut dapat diklasifikasikan sebagai stage-tunggal atau multistage.

Kebanyakan jaringan penghubung stage dalam prosesor array merupakan jenis resirkulasi stage-tunggal.

            Suatu jaringan dinamis multistage terbentuk dari sejumlah kotak scalar dan dapat menghubungkan semua input ke output maupun tanpa menjadi terhubung penuh.

 

C.    Prosesor Array Asosiatif

Secara implisit mengasumsikan bahwa unit memori merupakan RAM.

            Tidak peduli seberapa cepat data dapat diproses di dalam unit pemrosesan paralel, kecepatan arsitektur ini yang sesungguhnya tergantung kecepatan unit RAM.

            Jenis memori lainnya yang cocok untuk arsitektur paralel adalah memori asosiatif, memori beda dengan RAM, dimana memori ini isinya dapat dialamatinya (content-addressable) dan seluruh memori dapat ditelusuri secara bersamaan waktunya. Jika suatu memori asosiatif digunakan dalam sebuah prosesor array, komputernya diberi nama “prosesor asosiatif”.

            Kerugian utama suatu prosesor asosiatif adalah harga unit memori. Ada beberapa prosesor asosiatif yang telah dibangun untuk aplikasi militer. Komputer Paralel Element Processing Ensemble) merupakan suatu computer asosiatif yang digunakan untuk aplikasi pemrosesan sinyal radar. Computer STARAN, dibangun oleh Goodyear Aerospace, juga dianggap sebagai suatu computer asosiatif. STARAN pertama diaturuntuk pemrosesan citra digital pada tahun 1975. Namun sejak itu, telah dipasang model-model yang dipengaruhi dengan unit memori yang lebih besar dan kecepatan pemrosesan yang lebih tinggi.

 

4.7.  Sistem Multiprosesor

        System Multiprosesor merupakan sebuah system dimana sekumpulan prosesor dalam suatu “computer tunggal” berhubungan dari bekerja sama satu sama lain untuk memecahkan suatu permasalahan. Multiprogramming disediakan oleh system operasi dan dapat diimplementasikan pada system uniprosesor ataupun multiprosesor. Prosesor tersebut dapat berkomunikasi melalu baris data langsung melalui memori yang terbagi-bagi atau dengan perantaraan kombinasi memori itu. Jika kita menggunakan frase “dalam suatu computer tunggal” yang berarti bahwa kita tidak membicarakan computer berganda yang dihubungkan bersama-sama ke suatu system multiprosesor, jenis system itu lebih umum disebut sebagai “system terdistribusi”. Ada beberapa Sistem Multiprosesor yakni :

 

A.    Sistem Memori-Pribadi dan Memori-Terbagi

Suatu system prosesor dengan memori pribadi kadang disebut dengan system pasangan longgar merujuk pada sebuah konfigurasi dimana prosesor itu memiliki memori local yang besar dan mungkin juga dikelompokan oleh piranti I/O. Prosesor itu saling berkomunikasi satu sama lain melalui suatu jalur system transfer pesan. Sistem transfer pesan dalam sebuah system pasangan longgar mempunyai efek terbatas bagi unjuk rasa system tersebut. Contoh yang paling umum tentang multiprosesor memori pribadi adalah mesin hipercude.

  Pada system multiprosesor jenis kedua, disebut sebagai suatu system memori terbagi atau memori ketat, semua prosesor membagi-bagi sebuah memori utama umum. Dan, biasanya setiap prosesor memiliki piranti I/O yang terpisah dan mungkin memiliki cache yang berbeda pula. Dalam kasus memori-terbagi, system tersebut kurang sebagai fleksibel untuk pengembangan (ekspansi). Ada juga sebuah sirkuit logika untuk berhubungan dengan usaha-usaha yang berkesinambungan (percekcokan) oleh dua atau lebih prosesor untuk mengakses memori terbagi.

              Pada setiap mesin-mesin yang sesungguhanya, hipercode komersial yang tersedia menyertakan mesin EPS seri-T, Intel iPSC dan NCUBE. Untuk itu, ada beberapa macam mesin memori terbagi, tapi ada dua ayang paling baik adalah supercomputer ETA 10 dan Cray-3.

 

B.     Organisasi Hardware Multiprosesor

Banyak keuntungan system multiprosesor. Di antaranya adalah kendala yang tinggi, meningkatkan ketersediaan unit memori dan piranti I/O dan meningkatnya kemampuan menghitung. Tiga macam organisasi yang umum adalah Bus umum, Scalar Crossbar dan Memori multiport,

  Bus umum, disebut sebagai waktu terbagi merupakan skema hubungan yang paling sederhana untuk suatu system multiprosesor. Ia merupakan jalus komunikasi tunggal antara komponen-komponen fungsional. Bus itu sendiri merupakan suatu piranti pasif, dimana operasi transfer dikendalikan oleh interface bus dalam komponen tersebut.

              Keuntungan utama organisasi bus umum adalah relative sederhananya kita untuk menambahkan atau melepaskan komponen-komponennya. Meskipun diperlukan suatu protocol komunikasi yang tepat bagi setiap komponen untuk mengetahui komponen-komponen lainnya yang ada di dalam bus, hal ini akan ditangani oleh software dan dapat dengan mudah kita memodifikasikan.

              Skalar crossbar, dalam konteks sistem mulprosesor, bahwa suatu jalur yang terpisah menghubungkan setiap prosesor ke setiap prosesor ke setiap unit memori. Karena setiap unit memori akses oleh jalur-jalur yang berbeda, tidak akan terjadi bloking yang disebabkan oleh adanya transmisi-transmisi yang bersamaan waktunya.

              Permintaan-permintaan yang menimbulkan konflik ini biasanya ditangani dengan suatu dasar prioritas yang telah ditentukan sebelumnya. Selain itu, juga mudah bagi kita untuk melepaskan komponen yang salah berfungsi tanpa menghentikan atau menurunkan kemampuan keseuruhan system. Organisasi ini biasanya hubungan efektif untuk system yang berukuran sedang. Namun, jika jumlah total hubungan prosesor-memori menjadi besar makan organisasi ini menjadi sangat mahal.

              Memori multiport, organisasi ketiga ini dapat mengeluarkan logika kendali, logika saklar arbitrasi prioritas dan skalr crossbar dan meletakan mereka di dalam interface masing-masing unit memori. Salah satu ciri khas organisasi memori multiport yang cuup baik adalah bahwa akses ke unit memori tertentu dapat dilarang cukup dengan tidak menghubungkan komponen yang akan dilarang tersebut ke port memori.

              Organiasi memori multiport merupakan memori yang paling cocok bagi system yang berukuran menengah.

 

              Kehadiran cache pribadi dalam suatu system multiprosesor, menimbulkan masalah bagi konsistensi data. Masalah perpautan cache hanya ada cache dihubungkan dengan prosesor individual. Jika salah prosesor kemudian menulis ke cachenya maka cache lain akan berisi data yang tidak ikut termodifikasi, dengan demikian data menjadi tidak tepat. Suatu kebijakan write-though yang sederhana tidak akan memecahkan masalah ini, karena hanya unit memori utama yang akan termodifikasi dan tidak semua cache akan berisi data tersebut.

  Salah satu cara menghindari masalah perpautan cache adalah dengan menghubungkan cache dengan memori terbagi (shared) daripada dengan prosesor. Ada dua metode berbeda yang telah diusulkan untuk mengalamati masalah perpautan cache yakni : Pengujian Perpautan Statis dan Pengujian Perpautan Dinamis.

  Konsep dasar metode Pengujian Perpautan Statis adalah memisahkan data menjadi kelas “umum/tergabi dan pribadi”. Salah satu metode untuk berhubungan dengan data yang terpisah-pisah adalah dengan meyimpan data yang terbagi, yang dapat dimodifikasi di dalam memori utama dan hanya menyimpan data pribadi, yang akan digunakan oleh satu prosesor tertentu, dalam cache yang semestinya.

  Sedangkan pada metode Pengujian Perpautan Dinamis, beberapa salinan dari sembarang data diperbolehkan. Kapanpun sebuah prosesor mengubah data di dalam cachenya sendiri, ia harus membuat semua salinan data dalam cache lainnya menjadi tidak valid. Namun, ada beberapa penerapan metode ini menghasilkan kerugia –kerugian yakni :

1.      Penurunan rata-rata rasio hit, sehubungan dengan proses pembuatan data menjdi tidak valid.

2.      Lalulintas antarcache mendesak konsistensi.

3.      Konflik-konflik yang dihasilkan dari pengaksesan tabel global yang berurutan digunakan untuk menyimpan track dari cache mana yang mengandung salinan word memori yang mana.

4.      Lebih banyak write-back sehubungan dengan hal di mana proses pembuatan daya yang termodifikasi menjadi tidak valid tidak tertulis kembali ke memori utama kecuali jika ada word-word yang belum termodifikasi untuk menggantikannya.

 

4.8.  Organisasi Paralel Secara Umum

     Dalam bab ini kita telah membahas beberapa organisasi yang digunakan untuk menghasilkan pemrosesan parallel. Ada tiga skema yang klasifikasi berbeda, namun yang masuk ke dalam secara umum ada tiga kategori yakni : Sistem prosesor array, Multiprosesor, dan Arus data.

     Sistem prosesor array  terdiri atas sejumlah elemen pemrosesan yang beropeasi secara parallel di bawah pengendalian sebuah unit kendali tunggal. Dan, Multiprosesor terdiri atas sejumlah prosesro yang lengkap yang dapat memproses dara secara independen. Sedangan Arus data, dalam sebuah arsitektur arus data, intruksi secara otomatis dimungkinkan untuk dieksekusi begitu operand data yang mereka minta tersedia, bukannya sebuah program counter menentukan kapan intruksi akan dilaksanakan. Dan, Suatu jenis organisasi parallel yanh benar-benar berbeda adalah Arus data. Tidak ada mekanisme arus pengendalian (program counter) dan urutan eksekusi intruksi tergantung sepenuhnya pada dependensi data antara intruksi tersebut; dari situ diperoleh istilah “arus data”

 

5.1.  Revolusi Mikrokomputer

                       Prinsip kerja “organisasi mikrokomputer adalah sama dengan computer besar yang lain. Mengapa bab ini membicarakan organisasi mikrokomputer? Karena kedatangan teknologi “Large-Scale Integration (LSI)” dan “Very Large Scale Intregration (VLSI)” menghasilkan berbagai macam piranti computer yang mempunyai hubungan, pada chip Integrated Circuit (IC), pada pembuangan setiap perancang system.

         Revolusi mikrokomputer dimulai dengan “mikrokomputer”, yaitu prosesor dengan ship-tunggal. Beberapa keunggulan feature secara organisasional adalah bentuk bagian utama dari hampir semua mikroprosesor sekarang ini yang jarang dihubungkan dalam computer yang lebih besar dan lebih mahal dibandingkan dengan beberapa tahun yang lalu.

 

5.2.  Pengembangan Secara Teknologi

     Evolusi dari mikroprosesor dapat dibagi menjadi empat generasi yakni : “first generation microprocessor”, diperkenalkan pada tahun 1970-an, berisi hampir mencapai 4-bit. Mikroprosesor ini dibuat dengan menggunakan teknologi PMOS dan digunakan dalam aplikasi industry sederhana dan peralatan consumer yang sederhana pula.

     “second-generation microprocessor”. Mikroprsesor generasi kedua muncul awal tahun 1973 berisi 8-bit. Dengan teknologi PMOS, chipnya lebih besar dan kerapatannya lebih tinggi. Mikroprosesor generasi kedua mampu dalam pengalamatan spasi memori yang lebih besar 64 kilobyte dan berisi lebih dari bagian I/O dibandingkan dengan mikroprosesor pertama.

Pada tahun 1978 ditandai dengan mulainya “third microprocessor generation” (mikroprosesor generasi ketiga) dengan memperkenalkan Intel 8086 dengan chip tunggal, 26 bit mikroprosesor. Teknologi yang dominan yang digunakan untuk pembuatan mikroprosesor ini diberi karakteristik dengan peningkatan density chip, kemampuan pemrosesan yang lebih kuat, dan kecepatan yang lebih tinggi.

     Intel APX-432, dengan system pemrosesan 32-bit, diperkenalkan dalam tahun 1981, generasi keempat. Dibuat dengan teknologi HMOS, dan diberi karakteristik dengan peningkatan lebih lanjut dalam kerapatan chip dan kecepatan pemrosesan, mikroprosesor generasi keempat bersaing ketat dengan mainframes. APX-432 merupakan mikroprosesor pertama yang digunakan dalam struktur bus baru yang memperkerjakan packet switching.

         Meskipun mikroprosesor 8-bit masih berguna untuk beberapa aplikasi, tetapi, tentu saja, relative terbatas hingga 16 dan 32 bit mikroprosesor. Bahwa mikroprosesor 16 dan 32 bit adalah lebih besar dan cepat, mereka menggunakan hardware yang lebih, mampu melalui teknologi VSLI, untuk menigimplementasikan variasi fungsi yang akan dimplementasikan dalam software.

 

5.3.  Pandangan Umum Dari Sistem Mikrokomputer

            Unit pemrosesan pusat adalah chip mikroprosesor, yang disusun dengan MPU (microprocessor unit), yang dihubungkan dengan memori dan unit peripheral melalui data, alamat, dan control bus.

            MPU akan membuat program yang disimpan dalam memori. Program ini akan memanipulasi data dan membuat keputusan berdasarkan pada data. Program ini juga menyediakan waktu dan signal control untuk pengontrol bus, I/O, dan memori. ROM dan RAM akan menyimpan program dan data. RAM menydiakan intruksi dan data untuk MPU atas permintaan dan penerimaan data baru dari MPU untuk disimpan. Sedangkan, ROM akan menyimpan hanya system program. Dan, unit I/O menyediakan hubungan komunikasi antara MPU dan dunia luar dan membiarkan MPU meng-input data ked an meng-output data dari bagian eksternal peripheral seperti keyboard, printer, monitor, dan disk atau unit penyimpanan disket.

            MPU akan menggunakan buses (jalur komunikasi) untuk berkomunikasi dengan berbagai bagiasn dari sistem mikrokomputer. Ada tiga type dari buses yakni : data bus, alamat bus, dan control bus akan mengirimakan data ked an dari MPU. Address bus memunginkan MPU, untuk memilih lokasi memori atau tujuan bagian I/O untuk transfer data. Address bus dapat berupa “unidirectional” karena informasi yang berjalan hanya dalam satu tujuan, yaitu: dari MPU ke memori atau I/O.

            Control bus berisi berbagai variasi baris control yang diperlukan untuk mengontrol operasi MPU misalnya : baris control (read/write). Serangkaian instruction dapat dibagi ke dalam kelompok menurut tipe operasi yang menunjukan intruksi, kelompok ini mencankup artimatika, logika, transfer data, I/O, control, dan cabang intruksi. Dan, beberapa organisasi dan hubungan adalah mungkin di antara blok building internal system mikrokomputer.

 

5.4.  Unit Pemrosesan Single-Chip (MPU)

            Organisasi internal MPU, seperti CPU, terdiri dari register set, arithmetic, dan logic unit (ALU), dan control logic unit (CLU).  Dan, untuk itu akan menjelaskan satu per satu :

 

Register Set

            General-purpose register (register dengan tujuan umum) dapat digunakan oleh inturksi sebagai akumulator, sumber atau tujuan register data, atau register alamat yang berisi pointer memori atau nilai indekx. Sebagai tambahan, register dengan tujuan umum, misalnya, beebrapa register dapat digunakan hanya untuk memori alamat atau hanya register data.

            Sabaliknya, Special-purpose register digunakan untuk fungsi khusu. Program couter (PC) biasanya terdiri atas alamat memori tempat kata intruksi berikutnya akan diambil. Hampir semua mikroprosesor mencakup lebih dari satu accumulator (ACC), fungsi-fungsi dimana menyimpan angka konstata yang digunakan dalam perhitungan alamat memori yang efektif dalam mode pengalamatan indeks.

            Hampir semua mikroprosesor 16- dan 32-bit menggunakan segment register untuk mengimplementasikan pemetaan memori ketika pemasukan memori utama. Mekanisme ini akan menerjemahkan alamat logika program ke dalam alamat fisik. Hampir semua pemakai program, membuat dalam mode pemakai ketika mengoperasikan system yang membuat dalam mode system. Hampir semua intruksi, membuat yang sama dalam mode tetapi beberapa intruksi, seperti intruksi I/O, dan interrupt, dapat dibuat hanya dalam mode system

Aritmatika dan Logic Unit (ALU)

            Aritmatika dan Logic Unit (ALU)  menunjukan operasi aritmatika, logika, dan manipulasi data pada angka biner. ALU mampu dalam penambahan, pengurangan, perbandingan, pengambilan, dan operasi logika yang ditentukan dengan ”control logic unit (CLU)”. ALU juga dapat melakukan register penyimpanan untuk menyimpan input kata (operand) dan (lacth yang kadang-kadang internal pada ALU) untuk menyimpan hasil sementara dari operasi ALU. Input disimpan dalam akumulator, register sementara, atau dalam register dengan tujuan umum dalam MPU, atau berasal dari memori utama. Hasil dalam operasi ALU dikirimkan melalui data bus pada akumulator, pada register dengan tujuan umum dalam MPU, untuk menentukan lokasi utama, atau untuk tujuan lain.

 

Control Logic Unit (CLU)

            Control Logic Unit (CLU) mempunyai dua tugas dari pe-sinkron-an operasi internal dari MPU, seperti : ALU dan register, dan operasi modul mikrokomputer yang lain, seperti : port I/O dan memori. Fungsi dari CLU adalah untuk mengambil intruksi dari memori dan men-decode-nya dan dan kemudian membuat pengaturan waktu yang tepat dan signalkontrol yang diperlukan oleh MPU untuk pembuatan intruksi tersebut. CLU juga dapat membuat signal waktu dan signal control yang dikirimkan, melalui control bus, ke komponen lain dari system mikrokomputer dan menangani dan merespon signal eksternal seperti intrupsi.

            Control logic unit sebenarnya merupakan computer dengan tujuan tertentu dalam MPU dan memerlukan suatu program untuk menuntunnya dalam pembuatan suatu intruksi. CLU juga merupakan microprogrammed. Yaitu, signal waktu dan signal control diperlukan untuk mengambil dan membuat suatu intruksi yang dibuat dengan pembuatan serangkaian microinstruction (microcode) yang residennya dalam sebuah control memory, yang biasa disebut berupa ROM.

            Secara khusus, berbagai operasi mikro, ditujukan dengan intruksi mikro, termasuk sumber pemilihan operand ALU, fungsi ALU, control carry, shift control, interrupt control, dan control data I/O. penggunaan mikroprograming akan mengurangi pertimbangan keberadaab hardware dan menyediakan pesan organisasi CLU yang tinggi dan dapat secara cepat dan mudah dimodifikasi dan didiagnosa.

            Ketika intruksi mikro diambil dari memori, opcode-nya digunakan untuk menentukan ROM permulaan alamat segmen program mikro (“mikroroutime”) yang mengimplementasikan intruksi. Semua intruksi mikro dalam mikroroutine dibuat, maka pembuatan intruksi mikro akan lengkap. Jika intruksi mikro selanjutnya diambil, maka proses mekanismenya akan diulang.

 

5.5 Set Intruksi

            Set Intruksi mencakup intruksi aritmatika dan logika, intruksi transfer data, intruksi I/O, intruksi cabang, dan intruksi control. Setiap pembuatan mikroprosesor akan menyediakan pemakaian dengan daftar berbagai variasi intruksi yang ada dan formatnya.

            Intruksi-intruksi dibuat dengan (penggabungan) angka byte. Intruksi yang menentukan apa yang disebut dengan operation code (opcode). Bagian dari intruksi yang berisi informasi, data, atau alamat yang diperlukan untuk kelengkapan suatu pembuatan intruksi disebut dengan “operand”. Intruksi yang memerlukan lebih dari satu operand disebut dengan intruksi multi-operand. Untuk memberikan loksi dan pemasukan konspirasi opeand, mikroprosesor akan menggunakan satu dari berbagai addressing mode.

            Untuk memprogram mikroprosesor dengan menuliskan kode biner dari setiap intruksi, disebut dengan menchine language programming. Dan, pemilihan alternative lainnya dengan assembly language programming. Dalam assembly language, setiap intruksi bahasa masin yang ditujukan dengan symbol sebut saja mnemonic, bukannya dengan pola bit. Ada dua tipe assembler yaitu : self-assembler, yang berjalan pada mikroomputer dengan berbeda, pertama dimana kode mesin yang membuat akan dibuat pula.

 

Ada beberapa Tipe Set Intruksi yaitu:

A.    Intruksi aritmatika dapat menyediakan untuk manipulasi data aritmatika. Intruksi ini juga menyediakan beberapa jenis yakni: ADD, ADD WITH CARRY, COMPLEMENT 1 dan 2, dan MULTIPLY dan DEVIDE. Tiap opcode masing-masing intruksi tersebut diikuti, dangan alamat sumber dan tujuan register dimana operand yang berhubungan dengan intruksi yang disimpam.

B.     Intruksi logika jenis intruksi menyediakan manipulasi untuk data logika. Namun, intruksi khusus spesies ini adalah AND, OR, XOR. (ekslusif OR), NOT, ROTATE, SHIFT, dan COMPARE. Format dari intruksi ini sama dengan intruksi aritmatika.

 

C.    Intruksi transfer data dapat memungkinkan transfer antara informasi antara dua register MPU atau antara lokasi memori utama dan register MPU. Intruksi ini termasuk MOVE, EXCHANGE DATA, dan LOAD.

D.    Intruksi I/O jenis intruksi ini menyediakan untuk mentransfer informasi anatar MPU dan port I/O. Intruksi ini secara khusus mencakup input data dan output data dan operasi bus selama I/O. Ada dua tipe pokok dari operasi I/O, yaitu: “memori-mapped I/O”, dimana bagian I/O dihubungkan sebagai lokasi memori virtual, dan I/O mapped I/O, bagian I/O dipasang pada bus alamat. Setiap bagian input diperlakukan seperti bagian dari memori dengan mempunyai beberapa data yang ditulis ke dalamnya. Dalam operasi I/O-mapped I/O, tidak diperlukan referensi langsung pada alamat memori. Jika fasilitasm direct memory access (DMA) ada, maka bagian peripheral dapat memasukkan memori utama langsung, dengan melalui jalur MPU.

E.     Intruksi cabang bagian intruksi sangat penting untuk serangkain intruksi. Intruksi ini dapat menyediakan pemakai dengan arti memberikan alternative (piliha lain) dengan serangkain normal dari pembuatan intruksi, kemungkinannya sebagai hasil dari mekanisme pembuatan keputusan. Intruksi cabang ini juga secara khusus merupakan lompatan kondisional dan non-kondisional, intruksi routine, dan interupsi software.

F.     Intruksi control intruksi ini mencakuo intruksi interupsi, no operation (NOP), dan HLAT atau (WAIT), interup hardware, merupakan kebalikan dari interp software, tidak disebabkan oleh intruksi program tetapi oleh bagian yang memerlukan komunikasi dengan MPU. Ada dua tipe pokok dari interup yaitu: maskable dan nonmaskable. “maskable interrupt” memungkinkan secara sementara dengan intruksi tertentu seperti TERRUPT DISABLE. Dan, sebaliknya “nonmaskable interrupt” tidak dapat menjadi disable perjalanan intruksi software. Ada dua metode mikroprosesor yakni : skema vectored interrupt, yaitu dimana sirkuit logika eksternal menyediakan mikroprosesor (arus data bus) dengan permulaan alamar service subroutine yang digabungkan dengan bagian intruksi. Dan, skema polled-interrupt, dimana semua bagian mengirimkan permintaan interupsinya pada baris control tunggal, dengan demikian mengaktifitaskan bagian routine intrupsi umum.

 

5.6.  Mode Pengalamatan

            Suatu mikrokomputer disebut dengan byte-addressable jika setiap byte dalam memori mempunyai alamat yang berbeda. Hampir semua mikroprosesor menggunakan bervariasi addressing mode. Angka mode pengalamatan dalam mikroprosesor menunjukan ekstensi dari serangkaian intruksi dan secara efisien menangani berbagai variasi struktur data.

            Ada beberap metode pengalamatan yang bisa dipakai yaitu :

1.      Direct addressing, alamat memori yang efekstif dimana operand yang dilokasikan ditentukan sebagai bagian dari intruksi, secara langsung mengikuti opcode.

2.      Register addressing, dalam variant pengalamatan langsung ini, operand dilokasikan salam register MPU dan alamat dari register merupakan dari intruksi.

3.      Indirect addressing, alamat yang ditentukan dalam ruangan alamat dari intruksi akan mengambil lokasi dimana alamat yang efektif ditempatkan. Jika suatu lokasi adalah register MPU, maka mode pengalamatan ini disebut dengan register indirect addressing.

4.      Base addressing, pendekatan ini digunakan pada penambahan pokoknya untuk referensi array atau untuk member lokasi kembali suatu program dalam memori,

5.      Indexed addressing, alamat yang ditentukan dalam intruksi ditambahkan pada isi dari index register untuk membentuk alamat yang efektif.

6.      Relative addressing, sangan berhubungan dengan indexed addressing, alamat yang ditentukan dalam intruksi tambahan pada isi program counter untuk membentuk alamat yang efektif.

7.      Immediate addressing, operand untuk suatu intruksi merupakan bagian dari intruksi, dan oleh karena itu, tidak ada pengalamatan yang diperluan untu mendapatkan informasi.

8.      Page addressing, jika suatu angka dari memori utama adalah lebih besar dibandingkan dengan angka lokasi yang dapat di alamatkan secara langsung dengan suatu intruksi, maka memori utama akan dibagi ke dalam pages.

 

5.7.  Pembuatan Pengaturan Waktu

            Untuk memahami bagaimana mikroprosesor beroperasi, perlu konspirasi sytem “timing”. MPU merupakan synchronous sequential circuit, dimana sebuah teks ditentukan dengan intruksi, dan dengan adanya state Contol Logic Unti (CLU). Bagian memori dalam MPU terdiri dari berbagai variasi register dan flag. Bagian kombinaso menunjukan berbagai variasi fungsi yang berhubungan, misalnya: manipulasi data, transfer data antarregsiter, pemeliharaan status, dan cariasi proses pembuatan keputusan, ini berlaku pada signal eksternal lalu diterima oleh memori dan bagian I/O.

            Bagian kombinasi merupakan bagian yang berisi beberapa gate level, yang memperkenalkan jumlah sigifikan dari waktu delay. Jadi, rata-rata jam ditentukan sehingga ada waktu yang sesuai antara hitungan jam dengan akomodasi delay tersebut, termasuk juga waktu yang diperlukan untuk bagian memori untuk mengubah state.

            Waktu yang diperlukan untuk pengambilan dan pembuatan intruksi disebut dengan instruction cycle. Merupakan waktu yang digunakan oleh MPU untuk mengklaim opcode dari intruksi mikro selanjutnya, dari memori dan men-decodenya, untuk mengklaim sisa intruksi pengambilan operand, kalau perlu untuk membuat suatu intruksi.

            Namun, ada beberapa memasukkan bagian eksternal, maka MPU harus mengikuti kejadian seperti di bawah ini :

1.      Mengirimkan alamat suatu bagian pada alamat bus.

2.      Mempersiapkan data kata dengan membuat signal control read (write) yang menyebabkan suatu bagian untuk ditempatkan data katanya pada data bus jika suatu intruksi diklaim, maka MPU akan mengklaim kata pertamanya dan meningkatkan program couter (PC).

3.      Membaca data or intruksi kata dari data bus dan menempatkannya dalam register internal. Dan, jika MPU merupakan mode write, maka bagiann eksternal akan membaca kata dari data bus tersebut.

 

5.8.  Single-Sliced Mikroprosesor

            Mikroprosesor single-chip adalah terbatas fleksibel untuk beberapa aplikasi. Beberapa aplikasi memerlukan kecepatan yang lebih tinggi atau intruksi khusus. Untuk menggunakan mikroprosesor sebagai pengontrol disk, kita memerlukan suatu intruksi seperti deteksi karakter dab penyisipan dan disk read/write. Untuk membuat mikroprosesor sangat cepat, kita memerlukan elemen yang mempunyai karakteristik switching sangat cepat, integrated circuit (IC) keluarga logika dibuat dengan teknologi popular yang mampu dengan kecepatan efektif yang lebih besar, minimal suatu factor 4, dari pada yang disediakan oleh keluarga logika yang berdasarkan logic yang berdasarkan pada teknologi MOS. Mikroprosesor single-cjip berbeda dengan mikroprosesor MOS konvensional dalam penanganan bagan data yang terpisah dari fungsi control. Untuk itu, MPU merupakan bagian dalam serangkaian chip LSI dan ditempatkan pada single chip.

            Bagian control dari bit-clice MPU adalah dapat deprogram dan berisi pengontrol program mikro dan memori. Dengan dekimian, dengan menggunakan pendekatan bit-slice ini, para perancang dapat mengimplementasikan arsitektur mikroprosesor dengan berbagai variasi panjang kata dan serangkaian intruksi. Mikroproseso bit-slice adalah uses micro-programmable, pemakai harus membuta program mikro, untuk menentukan berbagai variasi mikro routine, dan menyimpan ke dalam ROM.

            Pembuatan block khusus dari mikroprosesor bit-slice yang berisi, yakni: 4-bit slice yang terdiri dari : 4-bit ALU, dan sebuah shifter (yang mungkin merupakan bagian dari ALU), seperti multiplexer, buses, register, dan flag. Hubungan 4-bit slice untuk membentuk 16-bit MPU. Namun, ada dua benda relasi organisasi yaitu :

1.      Data dan alamat bus dibuat hingga 16-bit dari 4 bit setiap slice.

2.      Kata intruksi mikro yang diambil dari memori program mikro disobek. Satu kelompok intruksi mikro bit menyediakan opcode intruksi mikro pada seluruh slice-nya. Komponen ini termasuk suatu counter program, register intruksi dan decoder, register untuk menangani I/O dan unterface memori utama, dan mungkin stack. Kekurangan lainnya dari mikroprosesor bit-slice adalah terbatas kemampuannya dari dukungan software. Mikroprosesor bit-slice menawarkan suatu rancangan yang lebih fleksibel dibandingkan dengan mikroprosesor konversial dan dapat menyusuaikan dengan aplikasi yang baru.

 

Organiasi Bit-slice

            Mikroprosesor bit-slice yang dapat deprogram berisi dua modul pokok yaitu: “modul control” dan “modul pemrosesan data”. Dua elemen pokok tersebut dari control nodule  adalah  microprogram controller (sequencer) dan microprogram memory.

Data processing module, mencakup ALU, register intruksi, register data, register alamat memori, dan sirkuit logika yang diperlukan untuk menunjukan operasi airtmatia pokok dan logika. Modul pemrosesan data ini dikontrol oeh mikroroutine jumlah totalnya disebut dengan ’microprogram” yang disimpan dalam memori program mikro. Setipa intruksi mikro member awalan aksi dalam elemen pemrosesan data dan atau bus controller.

            Kata intruksi mikro yang diambil dari memori program mikro dibagi ke dalam kelompok yang berbeda. Kelompok pertama diumpanbalikan pada kontroler program mikro. Kelompok yang kedua akan mengontrol modul prosesan data. Kelompok yang ketiga akan mengatur aliran informasi antara kontroler bus dan CPU.

            Suatu alterfnatif pendekatan pada horizontal programming adalah timeshare signal control yang secara mutual lain dengan lingkaran intruksi mikro yang sama dan mengurangi angka bit control. Proses ini disebut dengan vertical programming.

 

6.1  Evolusi Jaringan Komunikasi Komputer

            Jaringan komunikasi computer diperoleh dari suatu kombinasi computer dan telekomunikasi. Dalam sejarah, dua teknologi ini berevolusi terpisah, tetapi tiap individu tujuannya berbeda-beda. Namun, cepatnya perkembangan teknonlogi digital telah memungkinkan penggabungan keduanya.

            Teknologi VLSI dengan cepat mengubah segi ekonomis organisasi computer-komputer mini dan mikro dapat digunakan secara efektif untuk berbagi aplikasi computer-komputer dengan kelompok intruksi yang baik, kemampuan pengalamatan yang ekstensif dan software yang mampu memuaskan banyak pemakai atau pengguna computer. Beberapa aplikasi, seperti pengolahan citra dan peramalan cuaca, memerlukan kemampuan pengolahan yang tidak dapat diberikan oleh computer kecil. Namun, ada beberapa aplikasi, akuisisi data secara “realtime”, tidak menggunakan computer besar atau tidak memerlukannya dan dapat dikerjakan pada mesin yang lebih kecil.

Selain itu jaringan komunikasi dibagi dua kelompok yaitu :

A.    Klasifikasi Jaringan Komunikasi Komputer

Klasifikasi Jaringan Komunikasi Komputer dapat didefinisikan sebagai suatu kelompok system computer independen (berdiri sendiri) yang saling berhubungan dan berkomunikasi satu dengan lainnya dengan tujuan adalah pembagian hardware dan software. Untuk mengklasifikasikan jaringan computer terdiri dua kategori :

1.      Long-haul atau wide-area network, berfungsi untuk menghubungkan system computer yang berjauhan, biasanya dipasang di kantor, instansi, perusahaan, dan gedung-gedung, disisi lain secara geografis terpisah dan terpancar. Intuk itu, dibagi tiga spesies: (1) Jaringan komunikasi remote-access; (2) Jaringan komunikasi pribadi; (3) Jaringan Komunikasi data umum;

-          Jaringan komunikasi remote-access dan Jaringan komunikasi pribadi terbatas bagi suatu komunitas pemakai yang tertutup, yang mempunyai kepentingan umum dan jaringan itu biasanya tidak hanya sekedar memberikan layanan komunikasi data. Meskipun jaringan remote-access mungkin saja tidak cocok untuk mendefinisikan atau menggambarkan suatu jaringan komunikasi computer, tetapi jaringan tersebut merupakan spesies jaringan komunikasi data pribadi yang paling umum. Untuk menyediakan remote-access harus menyediakan akses terminal secara remote sehingga meliputi daerah geografis yang luas ke satu atau lebih computer induk (host). Jika kita menggunakan terminal untuk berkomunikasi dengan computer host, kita akan mendapatkan layanan yang luas sehingga mengakses database umum secara luas (besar).

-          Jaringan komunikasi data umum berfungsi untuk menyediakan pelayanan umum dan berbagai macam pengguna atau pemakai dan dioperasikan oleh perusahaan “common carries”, namun banyak peralatan yang berhubungan merupakan milik banyak pelanggan yang saling berbeda-beda. Namun, biaya komunikasi yang tidak menguntungkan dan tingkat kesalahan yang sangat tinggi untuk komunikasi data. Semua pelayanan transmisi digital, seperti Dataphone Digital Service dari AT dan T, menawarkan suatu pilihan tingkat data dengan harga yang pantas dan banyak pembaharuan tingkat kesalahan.

2.      Local area network (LAN) berfungsi untuk menghubungkan antar system computer yang berbeda dalam suatu local misalnya : hanya di rumah atau di tempat umum, karena LAN berupa lokasi yang dimanis. LAN hanya sebatas kurang lebih 24 jam, dan mempunyai kegunaan terbatas dan tingkat kestabilan kecepatan data sangat tinggi namun mempunyai tingkat kesalahan rendah. LAN menghubungkan berbagai macam piranti independen seperti: computer terminal, workstation, peripheral dan telepon melalui suatu media yang tidak mahal, sehingga menghasilkan biaya komunikasi yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan jaringan long-houl.

 

B.                 Hal-Hal Tentang Komunikasi Komputer

“Suatu arsitektur jaringan” merupakan suatu system logika yang rumit dan sangat terstruktur yang menggambarkan elemen-elemen fisik dan logika dari suatu system komunikasi dan menentukan hubungan serta interaksi yang mungkin di antara berbagai macam unsure jaringan.

“protocol komunikasi” merupakan kumpulan aturan yang digunakan untuk mengendalikan pertukaran informasi antara unsure-unsur komunikasi suatu jaringan. Suatu jaringan komunikasi computer tersusun atas sekumpulan node, disebut sebagai node saklar,  yang saling berhubungan oleh saluran transmisi.

            Topologi suatu jaringan adalah struktur yang ditujukkan oleh skema antar node (internode). Data digital dapat ditransmisikan dalam tiga modus utama: simpleks, setengah dupleks dan dupleks penuh. Jika saluran transmisi merupakan multipoint maka bisa didapatkan beberapa kombinasinya.

            Media transmisi membawa-bawa data antara pengirim dan penerima. Sebuah cirri khas utama suatu jaringan komunikasi computer adalah arsitektur node saklar dan jenis teknik scalar (switching technique) yang digunakan.

 

6.2. Arsitektur Jaringan Komunikasi Komputer

            Suatu jaringan komunikasi computer memungkinkan pertukaran informasi antarelemen (suatu piranti yang mampu mengirim atau menerima informasi) dalam system. Suatu protocol komunikasi merupakan sekumpulan aturan, prosedur dan teknik yang biasanya diterapkan dalam software. Protocol tersebut menyatakan format data, disebut sebagai sintaks protocol; format kendali, yang disebut sebagai semantics protocol, yang menyertaan informasi mengenai header, jejak, panjang data dan penanganan kesalahan (eror); serta informasi pengaturan waktu bagai perangkaian dan pencocokan kecepatan.

            Arsitektur jaringan diorganisir dalam suatu bentuk struktur bertingkat yang memiliki suatu hirarki protocol jaringan dan memberikan suatu bentuk dekomposisi fungsional yang menyenangkan.

            Arsitektur Jaringan Komunikasi Komputer dibagi menjadi tiga kelompok yaitu:

A.    Model Pertalian Hubungan Sistem Terbuka

Model pertalian system terbuka (OSI atau open system interconnection) untuk arsitektur jaringan komunikasi computer dibangun oleh Internasional Standart Organization (ISO) dan diadaptasi oleh badan pembuat standar lainnya sebagai suatu langkah menuju terbentuknya standarisasi internasional bagi protocol jaringan. Model pertalian OSI terdiri dari tujuh tingkatan (kayer).

  Tingkatan-tinkatan yang saling berhubungan dalam system yang berbeda disebut sebagai peer dan berkomunikasi dengan menggunakan protocol peer ke-peer. Penerapan fungsi dari sembarang tingkatan disebut sebagai suatu entitas. Jika computer terjadi di antara entitas peer misalnya dari computer ke computer maka protocol disebut sebagai simetris. Dan pada bagian ini, kita membahas baik-baik fungsi dari masing-masing ketujuh tingkatan OSI.

1.      Tingkatan I : “Tingkatan Fisik” (physical layer), tingkatan fisik memberikan alat untuk melekatkan media fisik dan mengendalikan pemakainya.

2.      Tingkatan II : “Tingkatan hubungan data” (data link layer), aliran data melalui media fisik cenderung membuat kesalahan. Tingkatan hubungan data memberikan pendeteksian dan pengendalian kesalahan untuk meningkatkan kualitas pelayanan bagi tingkatan yang lebih tinggi dan agar kualitas hubungan dapat diandalkan.

3.      Tingkatan III : “Tingkatan jaringan” (network layer), tingkatan ini melaksanakan funsi-fungsi jaringan, seperti scalar sirkuit, pesan atau paket; dan informasi routing antarpiranti akhir.

4.      Tingkatan IV : “Tingkatan transportasi” (transport layer), karena tingkatan jaringan memelihara transmisi data dan teknik-teknik saklar, transfer data antara entitas transportasi menjadi transparan.

5.      Tingkatan V : “Tingkatan sesi” (session layer), sewaktu dua aplikasi bertukar data, ada beberapa direkomendasikan yang harus dicapai mengenai bagaimana bentuk pertukaran akan terjadi.

6.      Tingkatan VI : “Tingkatan presentasi” (presentasi layer), tingkatan sentasi memastikan agar pertukaran data antar piranti bagi entitas aplikasi dalam bentuk yang mereka ketahui.

7.      Tinkatan VII : “Tingkatan aplikasi” (application layer), inilah tingkatan tertinggi yang dinyatakan dalam model tersebut. Ia berkonsentrasi pada dukungan aplikasi pemakai secara langsung dan terserah pemakai atau penguna untuk mengisinya.

Pada jaringan jarak jauh, misalnya, ia terdiri dari jaringan public, saluran yang disewa secara langsung dan modem pemaki akhir seperti computer, pengendali, dan terminal. Dalam jaringan LAN, media fisik terdiri atas kabel, pe-ngulang (repeater) dan penerima (transceiver) yang memungkinkan peralatan pemakai berhadapan muka dengan jaringan tersebut.

 

B.     Fungsi Protokol

Fungsi sebuah protocol tertentu pada system komunikasi dan karaktersitik proses komunikasi yang diterapkan pada semua tingkatan. Fungsi-fungsi dasar yang terlibat dalam perancangan protocol yaitu :

            Segmentasi berfungsi untuk komunikasi pada tingkat aplikasi yang mengatur transfer aliran data dari suatu entitas lainnya. Fungsi protocol ini dapat dirujuk sebagai segementasi.

            Pembuatan kerangka. Berfungsi sebagai arus data melalui jalur fisik  yang dilakukan dengan membagi-bagi aliran data mentransmisikannya sebagai serangkaian kerangka. Fungsi ini juga disebut sebagai engkapsulasi.

            Pengendalian kesalahan. Berfungsi sebagai saluran komunikasi yang berisik, dapat menghilangkan bit-bit yang ditransmisikan, namun data dapat juga menyebabkan kesalahan atau hilang sewaktu ditransfer ke atau dari memori, menyebrangi sebuah computer atau interface node jaringan, atau melalui node yang gagal.

            Pengendalian arus. Fungsi protocol ini dibutuhkan untuk menghadapmukakan tingkat data sumber informasi dengan tingkat data tujuan informasi sedemikian sehingga sumber informasi tidak membanjir tempat tujuannya.

            Perangkaian. Dalam beberapa kasus, protocol harus memungkinkan adanya transfer unit data ke tujuan dengan “urutan yang sama” sebagaimana mereka dihasilkan oleh sumbernya.

            Pemberian prioritas. Data dan (terutama) pesan kendali mungkin perlu diatur prioritasnya sehingga mereka dapat mencapai entitas penerima dengan penundaan yang minimum.

            Pengalamatan. Entitas yang berkomunikasi harus dapat mengidentifikasikan satu sama lain pada setiap tingkatan protocol.

            Transmission service. Suatu protocol mungkin diperlukan untuk menydiakan beberapa fasilitas tambahan, seperti hubungan dan mekanisme keamanan.

C.    Klasifikasi Protokol Jaringan

1.      Protokol antarjaringan menunjukan prosedur komunikasi diklasifikasikan ke tuen yang ditempatkan pada jaringan berbeda.

2.      Protocol jaringan transparan bagi pemakai dan diperuntukkan untuk meyakinkan transmisi data yang dapat dipercaya dan efisien. (a) Protocol manajemen jaringan yang digabungkan dengan pembuatan fasilitas transmisi intermodal, routing, dan berbagai pelajaran manejemen jaringan “user billing”, penambahan atau pengurangan pemakai atau node, kegagalan node, peluncuran serta perbaikan software jaringan. (b) Protokol transfer data, yang terlibat dengan dukungan “datagram” dan jasa “visual circuit”.

3.      Protocol akses jaringan digunakan oleh para pelanggan untuk berkomunikasi dengan node jaringan dimana pelanggan tersebut dihubungkan (attached).

4.      Protokol end-to-end menentukan prosedur untuk membuat session end-to-end.

 

6.3. Topologi Jaringan Komunikasi Komputer

            Topologi jaringan merupakan struktur yang ditentukan dengan skema hubungan intermodal. Salah satu aspek yang paling sukar dalam design jeringan komunikasi adalah pemilihan topologi (Cerf, 1981), yang mencakup beberapa problem teori dan praktek. Secara susunan kapasitas chanel tergantung pada lalulintas yan diharapkan dan metode routing: metode routing dipengaruhi oleh pemilihan topologi; pemilihan topologi tergantung pada traffic.

            Problemnya adalah satu dari optimis, Seperti yang dapat diapresiasikan, bahwa hal ini merupakan problem yang sangat komplek. Problem ini biasanya dibagi kedalam sejumlah subproblem yang disusun dengan peningkatan pesan dari kerumitan tersebut.

Topologi Jaringan

                        Beberapa kemungkinan topologi jaringan, seperti topologi star semua node dalam suatu jaringan dihubungkan dengan pusat swiching node. Operasi suatu jaringan secara total bergantung pada pengontrol pusat. Ada tiga topologi jaringan yaitu :

1.      Topologi mesh merupakan yang paling umum dalam jaringa komunikasi data umum dan dalam jaringan komunikasi private modern.

2.      Topologi ring adalah lebih umum ditemukan dalam LAN. Topologi ini dapat menggunakan control pusat, dengan satu node yang disusun di tengah, atau control desentralisai, dengan smua node mempunyai status yang sama.

3.      Topologi bus secara dominan topologi ini digunakan dalam LAN, jaringan komunikasi adalah medium transmisi, yang ditangani oleh node yang dihadapi dan tidak memerlukan pengambilan atau pengulangan.

 

6.4.  Teknik Transmisi Data

A.    Topologi Link

Transfer data di antara dua stasiun, disebut dengan link point-to-point, yang bisa berupa tiga mode: simplex, half duplex, atau ful duplex. Channel transmisi simplex dapat mentransfer informasi dalam hanya satu tujuan, seperti dalam penyiaran radio dan TV. Dan, half-duplex mampu dengan mentransfer dua tujuan, tetapi tidak simultan. Suatu informasi dapat dikirimkan dalan satu tujuan pada waktu seperti dalam system komunikasi radio. Lalu Channel transmisi full duplex ada secara simultan, transfer dua tujuan, seperti dalam system telepon.

            Jika ada lebih dari dua stasiun, maka topologi link disebut multipoint. Stasiun yang menunjukan perubahan informasi biasanya disebut dengan stasiun primer dan stasiun yang lainnya disebut dengan stasiun sekunder. Ada tiga link multipoint yaitu :

1.      “primary and half-duplex”. Stasiun perimer dapat mengirimkan ke satu stasiun sekunder dalam satu tujuan, setelah transfer lengkap, dapat menerima dari stasiun sekunder dalam tujuan lain.

2.      “primary full duplex, secondary half duplex”. Stasiun primer dapat mengirimkan ke satu stasiun sekunder dan secara simultan dapat menerima data dari yang lainnya.

3.      “primary and secondary full duplex”. Stasiun primer dan satu stasiun sekunder dapat mengirimkan ketika sedang menerima.

 

B.     Mode Transmisi

Data digital kirimkan secara serial dalam jaringan kominikasi computer, atas channel komunikasi tunggal, dalam aliran bit yang dikelompokan ke dalam frames. Untuk berkomunikais dengan baik, beberapa pilihan sinkron harus antar pengirim dan penerima. Penerima harus tahu (1) kapan frame memulai dan berakhir, (2) durasi setiap bit, sehingga dapat member contoh channel pada waktu yang semestinya untuk membacanya.

            Dua metode digunakan untuk mencapai sinkronisasi dua level. Salah satunya, disebut “asynchronous transmission”, aliran bit dibagi ke dalam karakter dari panjang yang relative kecil (secara khusus adalah 5 hingga 8 bit karakter). Setiap karakter ditambahkan kedua bit, disebut dengan start dan stop bit, sebagai header (kepala) dan trailer, secara berurutan.

            Skema sinkron kedua adalah, disebut dengan synchronous transmission, memungkinkan transmisi data dari block yang besar. Untuk memungkinkan penerima menunjukan awal dan akhir block data, maka setiap block ditambahkan dengan informasi control, disebut dengan preamable dan postable, sebagai header (kepala) dan trailer, secara respektif.

 

C.    Multiplexing

Fasilitas transmisi sering mahal. Dan system komunikasi tidak selalu menggunakan kapasitas yang penuh dari channel data. Ada tiga skema multiplexing yang umumnya dikapai oleh komunkasi computer yaitu :

(1)   Frequency Division Multiplesing (FDM). Digunakan ketika bandwidth channel melebihi bandwidth total yang diperlukan oleh sinyal transmisi. Setiap sinyal dimodulasikan untuk mencukupi frekuensi band dari channel yang tidak tercukupi oleh sinyal yang lain. (2) Time Division Multiplexing (TDM). Digunakan jika channel data melebihi rata-rata total data dari pesan yang dikirimkan. Pada sisi pengirim, sinyal disederhanakan dengan rotasi switch, disebut commulator, pada sisi penerima, rotasi switch yang sama, yang disebut decommulator. Dan (3) Statistical Time Division Multiplexing (STDM). Sinkronisasi TDM memberikan alokasi suatu slot pada basis yang telah ditentukan, pada suatu waktu yang berikan, beberapa input mungkin tidak mempunyai data untuk dikirimkan, dengan menghasilkan dalam slot waktu yang sia-sia. STDM menyediakan suatu alternative (pilihan lain) dengan “secara dinamis” penyediakan alokasi waktu menurut kebutuhan input. Namun, beberapa telah ditambahkan cirri control yang mampu beroperasi sebagai terminal inteligen yang tidak hanya data multiplex dan demultiplex tetapi juga menggunakan data.

 

 

 

6.5.  Media Transmisi

            Transmission medium, merupakan suatu fasilitas yang membawa data dari satu lokasi ke lokasi yang lainnya. Medium transmisi dapat memandu secara phisik seperti kabel telepon dua pasang, kabel koaksial, atau kabel fiberopik, atau transmisi dapat tanpa kabel, dengan menggunakan radio, microwave, atau channel satelit.

            Dengan menggunakan radio atau microwave seperti pengiriman medium akan menghilangkan keperluan hubungan fisik antara stasiun dan fasilitas komunikasi yang mempunyai jarak jauh. Media tanpa kabel dapat digunakan dalam penyiaran atau hubungan point-to-point, mempunyai kemampuan wideband, yang dapat diimplementasikan secara cepat, dan mendukung perpindahan stasiun. Suatu komunikasi dapat berupa point-to-point atau penyiaran, dengan kualitas transmisi yang tinggi dan bandwidth yang sangat besar.

 

6.6.  Teknik Switching/ Pengambilan Jaringan

            Cirri pokok dari jaringan komunikasi jaringan adalah teknik pengambilan yang diterapkan. Jaringan komunikasi dapat diklasifikasikan sebagai jaringan switched maupun jaringan broadcast. “Switche network” disusun atas koleksi node pengambilan melalui pesan yang melalui rute dari sumber ke tujuan. Sebaliknya, broadcast network tidak mempunyai node, dan pemakainya menangani medium transmisi umum ke dalam pesan yang disiarkan oleh seseorang dan diterima oleh orang lain.

            Tujuan dari strategi pengambilan adalah mengijinkan transfer pesan seperti “end-to-end”. Berdasarkan pada alamat tujuan, node switching akan menyusun route untuk suatu pesan. Jika ada alternative path untuk mentransfer suatu jaringan dari suatu sumber ke suatu tujuan. Proses routing bukan merupakan tugas yang tidak penting. Tetapi, ketentuan routing mungkin berdasarkan pada variasi obyektif, yang mungkin di antaranya ada yang konflik. Setiap node “switching” berisi routing table, yang memberikan daftar semua kemungkinan route yang di antaranya node lain. Jika adalah static. Synamic routing, yang juga disebut dengan adaptive routing, menggunakan tabel yang mengubah sebagai suatu fungsi dan aliran traffic dan usaha untuk memberikan route terbaik pada waktu yang berbeda. Tabel pemberian route ini dapat diupdate dari fasilitas jaringan pusat, dimana skema route disebut centralized, atau dapat dimutakhirkan oleh setiap nodem yang berpengaruh terhadap skema route decentralized. Ada tiga strategi switching yaitu :

A.    Sirkuit Switching

Sirkuit switching telah digunakan dalam waktu yang lama dalam perubahan telepon dan service teleks. Suatu jaringan sirkuit-switched akan membuat dedicated circuit end-to-end (path) antara entity komunikasi.

            Proses komunikasi yang tercakup adalah meliputi tiga tahap. Dalam tahap pertama, sirkuit end-to-end akan diatur. Kemudian suatu sirkuit dijaga untuk durasi transfer pesan. Untuk mengtur hubungan, kedua stasiun tersebut, termasuk sumber transmisi yang diperlukan, harus ada pada waktu yang smam sebelum perubahan dapat memulai.

            Untuk mengatasi hal yang tidak efisien, beberapa jaringan komunikasi data sirkuti-switched yang menggunakan pengaturan yang sangat cepat dan mekanisme yang tidak dihubungkan bahwa sering memungkinkan hubungan switched untuk digunakan hanya dari durasi satu pesan atau ke pesan dan repon interaktif.

            Jaringan sirkuit-switching dapat berupa bloking maupun nonbloking. Jika suatu jarinagn tidak dapatkan menghubungkan dua stasiun karena semua path di antaranya sedang digunakan, maka terjadi bloking. Namun, jaringan nonbloking dapat menerima dalam jaringan suara telepon, dia tidak dapat diterima jika transfer data tercakup di dalamnya: maka di sini diperlukan susunan jaringan nonbloking

B.     Message Switching

Transmisi data interaktif sering mendadak rusak dan memiliki karakter peak-to-average rations (PAR) tinggi PAR menilai radio antara “peak transmission rate”, yang ditentukan oleh respon waktu yang diperlukan dari stasiun, dan “average transmission rate” selama satu session. Untuk data PAR tinggi, sirkuit switching agak tidak efisien, stasiun terakhir tidak mempunyai path yang dipersembahkan di antaranya. Pesan data dikirimkan ke switching node, dimana pesan data tersebut disimpan dalam suatu antrian (queue). Jika suatu dipesan dalam node switching dan kemudian berlanjut ke node beriktunya pada node, maka message switching juga disebut dengan store-and-forward-switching.

C.    Paket Switching

Pengambilan paket akan beroperasi dengan prinsip yang sama seperti penyimpanan dan pengiriman data; namun berbeda dengan message switching oleh satu ukuran pesan. Dia dapat dioperasikan dengan hubungan kecepatan tinggi antara pengambilan node dan cenderung minimalkan delay dengan efisien.

            Suatu jaringan packet-switching membagi data traffic ke dalam blok, yang disebut dengan packet, dari beberapa panjang maksimum yang berikan. Panjang maksimum secara khusus adalah beberapa ribu bit, merupakan kebalikan dengan message switching, dimana pesan yang lebih besar akan munkgin. Setiap paket secara individu dilindungi dengan mekanisme deteksi kesalahan dan berisi didalam header sumber dan alamat tujuan.

            Setiap pesan ditangani sebagai tunggal melaui suatu jaringan, dan deliverynya ditangani sebagai message switching. Namun, kebalikan dari message switching, dimana seluruh pesan diperoleh melalui route yang sama, membaginya ke dalam paket dengan ukuran yang telah ditentukan yang menunjukkan dua mekanisme protocol yang berbeda untuk packet switching, suatu diagram dan sirkuit virtual. Di dalam strategi datagram, setiap paket yang sekarang disebut dengan datagram, merupakan pengajuan yang bebas pada suatu jaringan dan membawa semua informasi yang diperlukan untuk delivery-nya pada suatu tujuan. Sedangkan dalam strategi virtual sirkuit, hubungan logika (virtual) harus diatur antar pasangan stasiun yang ingin berkomunikasi sebelum dapat dibuat pengiriman data. Strategi ini menunjukan sebagai suatu pengaturan, tahap transfer data, dan prosedur pemutusan.

 

 

 

6.7. Ringkasan

            Kita telah membicarakan tambahan cukup banyak dari perkembangan revousi jaringan komunikasi computer. Beberapa bagian pembuatan mencakup pengkodean data dan deteksi kesalahan dan mekanisme pembetulan; rancangan protocol, skema route, switching, dan strategi broadcasting, pengaturan waktu; pembuatan frame. Sinkronisasi, kesalahan, dan flow control dan internetworking kemampuan untuk menghubungkan berbagai variasi jaringan yang berbeda sehingga dua stasiun dengan jaringan yang konstituen dapat berkomunikasi.

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB III

PENUTUP

7.1  Kesimpulan

Komputer terdiri dari tiga bagian utama, seperti input, proses, dan output. Setiap bagian terdiri dari beberapa komponen yang saling support setiap komponen PC, yang mempunyai spesifikasi tertentu dan kegunaan/fungsi khusus. System dalam computer  ditandai dengan system peng-decodean, system tiap protocol, komponen parallel, klassifikasi, teknik dalam pemrosesan data serta manipulasi, dan system komunikasi computer yang saling mendukung secara spontanitas.

        Lalu disisi lain system dalam jaringan computer, yang mengidependen melalui jalur yang berbeda. Tetapi, semua mengakses untuk kepentingan bersama sehingga memperoleh hasil yang baik.

 

7.2  Saran

Didalam penulisan makalah “Organisasi Arsitektur Komputer” ada baiknya menggunakan rujukan yang paling baru, karena sifatnya teknologi sehingga setiap harinya bahkan setiap detiknya mengalami perubahan dan system update . untuk itu, dengan bahan rujukan yang terbaru diharapkan informasi yang dapat juga sebagai bahan yang terbarukan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUTAKA

Stalling, W, (2010), computer organization and Architeture, 8 tahun edition.

https://williamstaling.com/computerOrganization/index.html/

https://novrina.staff.gunadarma.ac.id/