Arsitektur & Organisasi Komputer (2) - Fungsi & Struktur

Komputer adalah sistem yang kompleks, komputer kontemporer terdiri dari jutaan komponen dasar elektronik. Bagaimana kemudian kita dapat menjelaskan itu semua. Kuncinya adalah mengenali sifat hirarki dari kebanyakan sistem yang kompleks, termasuk komputer.



Hirarki dari sistem yang kompleks penting bagi desain, supaya ketika mendesain hanya perlu berkutat pada tingkatan lapisan tertentu dari sistem. Di setiap tingkatan, sistem terdiri dari kumpulan komponen dan hubungan timbal-balik antar komponen tersebut. Prilaku dari setiap tingkatan tergantung dari karakteristik sistem pada tingkatan di bawahnya dalam bentuk abstrak dan disederhanakan. Dan proses mendesain itu berkutat pada 2 hal, struktur dan fungsi:

• Struktur: Bagaimana setiap komponen saling berhubungan.
• Fungsi: Operasi dari setiap komponen individu sebagai bagian dari struktur.

Dalam hal deskripsi, kita mempunyai 2 pilihan. Pilihan pertama yaitu memulai dari bawah dan membangun deskripsi yang komplit. Pilihan kedua yaitu memulai dengan pandangan dari atas dan menguraikan sistem menjadi sub bagian. Bukti dari sejumlah bidang menyarankan bahwa pendekatan atas-bawah adalah yang paling jelas dan efektif.

Pendekatan yang kita ambil untuk menjelaskan materi ini adalah atas-bawah. Kita memulai dari komponen mayor dari sebuah komputer, mendeskripsikan fungsi dan struktur, dan berlanjut berurutan ke lapisan yang lebih rendah pada hirarki.

Gambar 1 Pandangan Fungsional Dari Komputer

Fungsi

Baik struktur maupun fungsi adalah hal yang penting. Gambar 1 menggambarkan bagaimana fungsi dasar yang bisa dilakukan sebuah komputer. Secara umum ada 4 fungsi dasar sebuah komputer:

• Pemrosesan data
• Penyimpanan data
• Pergerakan data
• Kontrol

Sebuah komputer tentu saja harus bisa memproses data. Bentuk data bisa bervariasi dan rentang kebutuhan pemrosesan itu lebar. Namun, kita akan melihat bahwa hanya ada sedikit metode mendasar atau tipe pemrosesan data.

Juga hal yang penting bahwa komputer menyimpan data. Meskipun komputer sedang memproses data, komputer harus menyimpan secara sementara, minimal potongan data yang sedang diproses. Dengan demikian setidaknya ada fungsi penyimpanan data jangka pendek. Juga sama pentingnya yaitu fungsi menyimpan data jangka panjang. File data yang tersimpan di komputer untuk pengambilan berikutnya dan update. 

Komputer harus bisa memindahkan data, antara dirinya dengan dunia luar komputer. Lingkungan operasi komputer terdiri dari perangkat-perangkat yang melayani baik sebagai sumber maupun sebagai tujuan data. Ketika data diterima dari atau dikirim ke perangkat yang terhubung secara langsung ke komputer, proses ini dikenal sebagai masukan-keluaran (input-output, I/O), dan alat itu disebut sebagai periferal atau perangkat tambahan. Ketika data bergerak dengan jarak yang lebih jauh, ke atau dari alat kendali, proses ini dikenal sebagai komunikasi data.

Dan pada akhirnya, harus ada kontrol dari 3 fungsi ini (pemrosesan, penyimpanan, pemindahan data). Dan kontrol ini dilakukan oleh individu yang memberikan instruksi kepada komputer. Di dalam komputer, unit kontrol mengelola sumber daya komputer dan menyelaraskan kinerja bagian-bagian fungsional dalam respon terhadap instruksi tersebut.

Struktur

Gambar 2 menggambarkan sebuah komputer sesederhana mungkin. Komputer berinteraksi dengan lingkungan luar dengan beberapa cara. Secara umum, semua hubungan dengan dunia luar dapat diklasifikasikan sebagai alat perangkat tambahan (periferal) atau jalur komunikasi. 

Gambar 2  Komputer

Akan tetapi perhatian yang lebih besar pada pembahasan ini adalah struktur internal dari komputer itu sendiri, yang ditunjukkan pada gambar 3. Ada 4 komponen struktur utama:

Gambar 3 Komputer: Struktur Tingkat Atas

• Central Processing Unit (CPU): Kontrol operasi dari komputer dan melakukan fungsi pemrosesan data, sering juga disebut sebagai processor.
• Main Memory: Menyimpan data.
• I/O: Memindahkan data antara komputer dan lingkungan luar.
• System Interconnection: Beberapa mekanisme yang menyediakan komunikasi antara CPU, main memory dan I/O. Contoh umum dari sistem interkoneksi adalah system bus, terdiri dari sejumlah kabel konduksi yang menghubungkan semua komponen.

Dalam 1 komputer, mungkin saja ada satu atau lebih dari masing-masing komponen tersebut. Secara tradisional, dahulu hanya ada hanya satu prosesor dalam sebuah komputer. Akan tetapi, dalam perkembangan beberapa tahun terakhir, telah terjadi peningkatan penggunaan beberapa prosesor dalam satu komputer. Beberapa masalah desain yang berkaitan untuk beberapa prosesor muncul dan dibahas sebagai bahasan tersendiri.

Masing-masing komponen ini akan dibahas secara rinci di bagian berikutnya. Namun, untuk tujuan kita, yang paling menarik dan dalam beberapa hal yang paling kompleks dalam sebuah komputer adalah CPU. Komponen struktural utama dari CPU adalah sebagai berikut:

• Control Unit: Mengontrol operasi dari CPU dan komputer.
• Arithmetic and Logic Unit (ALU): Melakukan fungsi pemrosesan data dari komputer.
• Registers: Menyediakan penyimpanan internal untuk CPU.
• CPU Interconnection: Beberapa mekanisme yang menyediakan komunikasi antara control unit, ALU dan registers.

Masing-masing komponen ini akan dibahas secara rinci di bagian selanjutnya, di mana kita akan melihat bahwa kompleksitas yang ditambahkan dengan menggunakan teknik paralel dan teknik organisasi pipeline. Akhirnya, ada beberapa pendekatan untuk pelaksanaan unit kontrol, satu pendekatan umum adalah implementasi microprogrammed. Pada intinya, unit kontrol microprogrammed beroperasi dengan mengeksekusi microinstructions yang mendefinisikan fungsi dari unit kontrol. Dengan pendekatan ini, struktur unit kontrol dapat digambarkan, seperti pada Gambar 3.