Alasan
dibalik 3 konsep John von Neumann tentang desain computer. Ada set kecil dari
komponen logica dasar yang dapat digabungkan melalui berbagai cara untuk
menyimpan data biner dan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan logika di
dalam data tersebut. Pada dasarnya komputer arsitektur Von Neumann adalah
terdiri dari elemen sebagai berikut:
Central
Processing Unit (CPU)
Merupakan
unit yang
bertanggung jawab untuk urusan pemrosesan dan pengolahan data dalam sistem
komputer. Sebuah
Central Processing Unit (CPU) sistem komputer terdiri dari:
a. Control Unit
(CU),
Tugas yang dilakukan oleh Control Unit adalah:
· Mengatur dan mengendalikan I/O devices.
· Mengambil instruksi-instruksi dari main-memory.
· Mengambil data dari main-memory bila
dibutuhkan oleh proses.
· Mengirim instruksi ke ALU bila ada
perhitungan arithmatika atau perbandingan logika; serta mengawasi kerja dari
ALU.
· Menampung (menyimpankan secara sementara)
hasil proses ke main-memory.
b. Arithmetic and Logic Unit
(ALU),
Tugas yang dilakukan
oleh ALU dalam sistem komputer adalah melakukan semua perhitungan arithmatika
dan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program yang
ditetapkan.
c. Register.
Register merupakan sebuah
unit simpanan dengan kapasitas kecil namun kecepatannya di atas main-memory
yang bertugas menampung data/instruksi yang sedang diproses.
Sebuah perangkat input akan membawa instruksi dan data
secara berurutan. Dengan cara yang sama, operasi pada data memerlukan akses ke
lebih dari satu elemen pada satu waktu dalam urutan yang telah ditentukan.
Dengan demikian, harus ada tempat untuk menyimpan sementara kedua instruksi dan
data. Modul itu disebut memori, atau memori utama.
a.
I/O equipment yaitu
peralatan input dan output
b.
AC (accumulator)
merupakan register yang digunakan untuk menyimpan hasil pengolahan dari ALU
d. MBR (Memory Buffer
Register) merupakan register yang digunakan untuk menyimpan data dalam satuan
Word, data yang disimpan di MBR adalah data yang berasal dari memori.
e. ALU (aritmatika
Logic Unit) merupakan unit tempat melakukan semua perhitungan arithmatika dan keputusan dari
operasi logika sesuai dengan instruksi program yang ditetapkan
f. IBR (instruction
Buffer Register) merupakan register tempat disimpannya instruksi yang berasal
dari memori, register ini sangat jarang digunakan
g.
IR (instruction
Register) merupakan register yang digunakan untuk menyimpan instruksi
h. PC (Program
Counter) merupakan register yang menyimpan alamat dari data di memori yang akan
dijemput (data load)atau disimpan (data store)
i. MAR (Memory Data
Register) merupakan register yang memberikan informasi tentang alamat memori
untuk data yang akan dijemput atau disimpan.
Fungsi Komputer
Fungsi utama yang dilakukan oleh sebuah computer adalah
eksekusi program yang berisi serangkaian instruksi yang disimpan dalam memori.
Processor benar - benar melakukan kerjanya dengan mengeksekusi intruksi yang
ditentukan dalam program.
Instruksi
fetch dan eksekusi
Pada awal setiap siklus instruksi, prosesor menjemput
instruksi dari memori. Dalam prosesor biasa, register disebut program counter
(PC) memegang alamat instruksi yang akan diambil selanjutnya. Pengambilan instruksi dimuat ke register
dalam prosesor yang dikenal sebagai instruksi register (IR). Instruksi berisi bit
yang menentukan tindakan yang
akan diambil prosesor. Prosesor menafsirkan instruksi dan melakukan yang tindakan yang
diperlukan. Secara umum, tindakan ini terbagi dalam empat kategori:
1.
Processor-memory: data dapat ditransfer
dari prosesor ke memori atau
dari memori ke prosesor.
dari memori ke prosesor.
2.
Proessor-I/O: Data dapat ditransfer
ke atau dari perangkat periferal dengan
mentransfer antara prosesor dan modul I / O.
mentransfer antara prosesor dan modul I / O.
3.
Data Processing: Prosesor dapat
melakukan beberapa aritmatika atau operasi logika
pada data.
pada data.
4.
Control: Sebuah instruksi dapat menentukan bahwa
urutan eksekusi diubah.
Interkoneksi Bus
Interkoneksi Bus adalah jalur komunikasi yang terdiri atas 8
saluran yang menghubungkan dua atau lebih perangkat sehingga dalam satu waktu
dapat mentransfer data sebesar 8 bit . Dalam metode bus Jika dua perangkat
mengirimkan selama periode waktu yang sama , sinyal mereka akan tumpang tindih
dan menjadi kacau . Dengan demikian , hanya satu perangkat pada satu waktu
berhasil dapat menularkan .
1. Struktur Bus
Sebuah bus sistem terdiri dari 50
hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti
dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan,
fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran
data, saluran alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran
distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.
a. Saluran Data
Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan denang lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya
b. Saluran Alamat
Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya,bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.
c. Saluran Kontrol
Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan denang lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya
b. Saluran Alamat
Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya,bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.
c. Saluran Kontrol
Saluran kontrol digunakan untuk
mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat.
Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka
harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan
transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem.
Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas data dan informasi alamat.
Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk.
Umumnya saluran kontrol meliputi
1. Memori Write menyebabkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat
2. Memori Read menyebabkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada b
3. I/O Write menyebabkan data pada bus di-output-kan ke port I/O yang beralamat
4. I/O Read menyebabkan data dari port I/O yang beralamat ditempatkan pada bus
5. Transfer ACK menunjukan bahwa data telah diterima dari bus atau telah ditempatkan di bus
6. Bus Request menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus
7. BusGrant menunjukkan bahwa modul yang melakukan request telah diberikan hak mengontrol bus
8. Interrupt Request menandakan bahwa sebuah interrupt ditangguhkan
9. Interrupt ACK memberitahukan bahwa interrupt yang ditangguhkan telah diketahui
10. Clock digunakan untuk mensinkronkan operasi-operasi
11. Reset menginisialisasi seluruh modul
1. Memori Write menyebabkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat
2. Memori Read menyebabkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada b
3. I/O Write menyebabkan data pada bus di-output-kan ke port I/O yang beralamat
4. I/O Read menyebabkan data dari port I/O yang beralamat ditempatkan pada bus
5. Transfer ACK menunjukan bahwa data telah diterima dari bus atau telah ditempatkan di bus
6. Bus Request menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus
7. BusGrant menunjukkan bahwa modul yang melakukan request telah diberikan hak mengontrol bus
8. Interrupt Request menandakan bahwa sebuah interrupt ditangguhkan
9. Interrupt ACK memberitahukan bahwa interrupt yang ditangguhkan telah diketahui
10. Clock digunakan untuk mensinkronkan operasi-operasi
11. Reset menginisialisasi seluruh modul
