SlideShare a Scribd company logo
II. Struktur Sistem Komputer
Komponen utama sistem komputer
• Processor, jika hanya satu disebut CPU
• Main Memory
• I/O modules
• System Interconnection
Disk
controller
CPU
Printer
controller
Main
memory
system bus
Dot-matrix printer
Floppy drive Floppy drive
REGISTER
Sebagai pembantu prosesor
dalam pertukaran data
antara prosesor dengan
main memory
Berdasarkan fungsinya :
1. User-visible register
2. Control and status
register
PC
IR
MAR
MBR
CPU
I/O AR
I/O BR
:
Instruction
Instruction
Instruction
:
Data
Data
Data
Main Memory
0
1
2
:
Buffer
I/O Module
User Visible Register
Pemrogram dapat memeriksa isi dari register ini
Yang termasuk register tipe ini adalah :
1. Register data
Dapat digunakan untuk berbagai keperluan
(General purpose register) menggunakan instruksi mesin
misal untuk operasi floating point
2. Register alamat
– Index register penambahan index pada base value
– Segmen pointer registermengacu pada segmentasi
memory
– Stack pointer registerMenunjuk lokasi stack di
Main memory
– Flag registerberisi operan dari prosesor
Control and Status Register
Digunakan untuk mengontrol operasi prosesor
1. Register untuk alamat dan buffer
– MAR (Memory Address Register) Pencatat
alamat di Main Memory yg akan diakses
– MBR (Memory Buffer Register) Penampung
data yang akan dikirim/diterima dari Main
Memory
– I/O AR (Input/Outpur Register)
Mencatat alamat port I/O
– I/O BR (Input/Output Buffer Register)
mendampung data yang akan dikirim/diterima
dari port I/O
2. Register untuk eksekusi instruksi
• PC (Program Counter)mencatat alamat main
memory yang berisi instruksi yg akan dieksekusi
• IR (Instruction Register)menampung instruksi
yang baru di-fetching
3. (PSW) Program Status Wordregister atau
kumpulan register yang berisi kode dan status
– Sign - Overflow
– Zero - Interrupt enable/disable
– Carry - Supervisor
– Equal
Siklus Instruksi
Terdapat 2 tahap instruksi
yaitu:
- Pengambilan instruksi
(fetch)
- Eksekusi instruksi
(execution)
Instruksi berupa kode biner
Mulai
Mengambil instruksi
berikutnya
Mengeksekusi
instruksi tersebut
Selesai
Siklus
fetch
Siklus
eksekusi
Contoh: suatu instruksi komputer mengandung 16 bitword
memori dan PC pertama kali bernilai 300
1. PC berisi 300, alamat instruksi yang pertama. Isi dari
lokasi 300 diload ke IR. Untuk itu digunakan MAR
dan MBR
2. 4 bit pertama menunjukkan AC (accumulator) yang
akan diload, 12 bit sisanya adalah alamat yaitu 940
0 0 0 1 1 0
0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
1 = load xxx LOAD AC,[940]
5 = add ADD AC,[941]
2 = store STO 941,AC
9 4 0
1
Data
PC = 300
IR = 1940
Opcode
3. PC dinaikan satu dan instruksi berikutnya di-
fetch
4. Isi lama di AC ditambahkan dengan isi alamat
940 hasilnya dimasukkan ke AC kembali
5. PC dinaikkan satu lagi dan instruksi berikutnya
difetch
6. Isi AC disimpan di lokasi 941
1 9 4 0
5 9 4 1
300
301
2 9 4 1
0 0 0 3
940
0 0 0 2
941
Memory
302
3 0 0
1 9 4 0
CPU
Register
PC
AC
IR
Langkah 1
1 9 4 0
5 9 4 1
300
301
2 9 4 1
0 0 0 3
940
0 0 0 2
941
Memory
302
3 0 0
1 9 4 0
CPU
Register
PC
AC
IR
Langkah 2
0 0 0 3
1 9 4 0
5 9 4 1
300
301
2 9 4 1
0 0 0 3
940
0 0 0 2
941
Memory
302
3 0 1
CPU
Register
PC
AC
IR
Langkah 3
0 0 0 3
5 9 4 1
1 9 4 0
5 9 4 1
300
301
2 9 4 1
0 0 0 3
940
0 0 0 2
941
Memory
302
3 0 1
CPU
Register
PC
AC
IR
Langkah 4
0 0 0 5
5 9 4 1
316+216 = 516
1 9 4 0
5 9 4 1
300
301
2 9 4 1
0 0 0 3
940
0 0 0 2
941
Memory
302
3 0 2
CPU
Register
PC
AC
IR
Langkah 5
0 0 0 5
2 9 4 1
1 9 4 0
5 9 4 1
300
301
2 9 4 1
0 0 0 3
940
0 0 0 5
941
Memory
302
3 0 2
CPU
Register
PC
AC
IR
Langkah 6
0 0 0 5
2 9 4 1
Interrupt
Interrupt adalah sinyal dari peralatan luar atau
permintaan dari program untuk melaksanakan
suatu tugas khusus.
• Jika interrupt terjadi, maka program dihentikan
terlebih dahulu untuk menjalankan rutin interrupt.
• Fungsi interrupt untuk meningkatkan efisiensi karena
peralatan eksternal biasanya lebih lambat dari pada
prosesor
Contoh : Misal prosesor mentransfer data ke printer.
Setelah setiap proses WRITE, prosesor akan pause dan
tetap idle sampai printer jalan. Panjang waktu pause
dapat dimanfaatkan untuk siklus instruksi lainnya yang
tidak melibatkan memori.
User
program
WRITE
I/O
Program
I/O
Command
WRITE
WRITE
END
1
2
3
4
5
User
program
WRITE
I/O
Program
I/O
Command
WRITE
WRITE
END
1
2a
4
5
Interrupt
Handler
2b
3a
3b
X
X
Tanpa Interrupt Dengan Interrupt
Dengan interrupt I/O program berjalan kongkurensi dengan
prosesor. Tanda X = Interrupt Service Routine dijalankan
Proses Interrupt
Device controller atau
sistem hardware lainnya
menginterrupt
Prosesor menyelesaikan
eksekusi instruksi yang
sedang berlangsung
Prosesor memberikan
sinyal bahwa interrupt
disetujui
Prosesor menyimpan
PSW & PC ke stack
Prosesor mengambil PC
baru berdasarkan
interrupt yang terjadi
Simpan sisa informasi
status proses
Memproses interrupt
Mengambil sisa
informasi status proses
Mengambil PSW & PC
lama
Software
Hardware
Jenis-jenis interrupt
1. Software. Interrupt yang
disebabkan oleh software
sering disebut dengan
system call. Misalnya
suatu program ingin
mencetak hasil ke printer
2. Hardware. Terjadi karena
adanya aksi pada
perangkat keras seperti
penekanan tombol
keyboard atau
menggerakan mouse
Penyebab interrupt
• Program
Contoh : Arithmetic
overflow, division by zero
• Timer
• I/O
• Kegagalan hardware|
Contoh : Power failure,
memory parity error
Siklus proses dengan interrupt
• Pada saat komputer
dijalankan (boot),
komputer menjalankan
program inisial (bootstrap
program)
• Bootstrap mengalokasi
sistem operasi pada
memory
• Sistem operasi menunggu
event berupa interrupt
atau trap
Mulai
Mengambil instruksi
berikutnya
Mengeksekusi
instruksi tersebut
Siklus
fetch
Siklus
eksekusi
Cek interrupt; Proses
Interrupt
Halt
Interrupt
Disabled Interrupt Enable
Siklus
interrupt
Terdapat tiga teknik
untuk operasi I/O
• Programmed I/O
• Interrupt-driven I/O
• Direct Memory Access
(DMA)
Programmed I/O
• Processor
mengeksekusi instruksi
yang berhubungan
dengan I/O
Instruksi I/O :
• Control
digunakan untuk
memerintah I/O apa
yang harus dikerjakan
• Test
digunakan untuk
menguji status I/O dan
peripheral
• Read,write
digunakan untuk
transfer data antara
register processor dan
alat luar
Teknik komunikasi I/O
Pada Programmed I/O, I/O
module akan :
• Melakukan aksi yg
diminta processor
• Mengatur bit-bit status
dalam I/O register
• Menunggu perintah dari
processor
Processor mengecek secara
periodik status I/O module
sampai operasi I/O selesai
Processor harus menunggu
sampai I/O module siap
untuk pengiriman data
Interrupt-Driven I/O
• Processor memberikan I/O
command ke I/O module
dan mengerjakan
pekerjaan lain tanpa
menunggu operasi I/O
selesai
• Saat I/O module siap
untuk pertukaran data I/O
module akan
menginterrupt processor
untuk meminta service
• Processor akan
mentransfer data sesuai
permintaan
DMA
• Pada operasi I/O, processor mendelegasikan DMA
untuk mentransfer block data dari atau ke main
memory tanpa melalui processor. Processor dapat
mengerjakan pekerjaan yang lain
• Setelah selesai DMA mengirimkan sinyal interrupt ke
processor
• Informasi yang dikirimkan processor ke DMA
module:
- informasi Read/Write
- Alamat I/O yang dilibatkan
- Lokasi awal memory untuk ditulis atau dibaca
- Jumlah word yang harus dibaca atau ditulis
Issue Read
Command to I/O
Module
Read Status of
I/O Module
Check
Status
Not
Ready
CPU I/O
Error
Condition
Read Word
From I/O
Module
Ready
I/O CPU
I/O CPU
Write Word
Into
Memory
CPU Memory
Done?
No
Next
Instruction
Issue Read
Command to I/O
Module
Read Status of
I/O Module
Check
Status
CPU I/O
Error
Condition
Read Word
From I/O
Module
Ready
I/O CPU
I/O CPU
Write Word
Into
Memory
CPU Memory
Done?
No
Next
Instruction
Do Something
Else
Interpret
Issue Read
Block Command
to I/O Module
Read Status of
I/O Module
CPU DMA
DMA CPU
Do Something
Else
Interpret
(c) Direct Memory Access
Next
Instruction
(b) Interrupt-driven I/O
(a) Programmed I/O
Register
Cache
Main Memory
Magnetic Disk
Magnetic Tape Optical Disk
Hierarki ini
berdasarkan :
• Kecepatan akses
• Kapasitas
• Harga per bit ?
Hierarki Memory
• Proses transfer data
dari/ke main memory
ke/dari register CPU
dilakukan per karakter,
padahal kecepatan
register dengan memory
berbeda jauh
• Agar CPU tidak
menganggur digunakan
cache sebagai perantara
CPU dengan main
memory
Beberapa terminologi pada
cache memory
• Cache size
• Block size
• Hit ratio
• Mapping function
• Replacement algorithm
LRU (Least Recently
Used)
• Write policy
Cache Memory
• Saat processor akan membaca
word dari main memory,
processor mengecek apakah
word tersebut sudah ada di
cache. Jika ada word tersebut
akan dikirimkan ke processor
jika tidak blok memory yang
terdiri dari beberapa word
termasuk word yang diminta
akan dipindahkan ke cache.
• Pengiriman data dari/ke cache
ke/dari register dilakukan per
word sedangkan pengiriman
data dari/ke cache keke/dari
main memory per block
CPU
Cache
Main
Memory
Word Transfer
Block Transfer
Data
Memory
Address
0
1
2
3
Block
(K words)
2n
-1
Word
Length
0
1
2
Slot
Number
Tag Block
Block Length
(K Words)
(a) Main Memory
(b) Cache
Contoh Associative mapped-cache
• Dari 2n word di main memory dibagi
menjadi M blok. M=2n/K
• Pada cache terdapat C slot
(tag+block). C<<M
Contoh operasi
pembacaan cache
Receive
Address RA
from CPU
Start
Is Block
Containing RA
in Cache
Fetch RA
Word and
Deliver to CPU
Done
Access Main
Memory for
Block
Containing RA
Allocate Cache
Slot for Main
Memory Block
Deliver RA
Word to CPU
Load Main
Memory Block
into Cache
Slot
No
YEs
*RA = Read Address
Ada 2 jenis cache
• Sofware cache (caching
disk controller)
 cache dengan
mendayagunakan RAM
sebagai cache memory
• Hardware cache (on-the-
board cache)
 menambahkan cache
memory khusus pada
board
Clock (Timer)
Clock Hardware
• Terdiri dari :
- oscilator kristal
- counter
- holding register
• Jika ada tekanan pada kristal akan menyebabkan
adanya sinyal periodik yang menyebabkan counter
berkurang terus menerus. Jika nilai counter nol maka
akan menyebabkan CPU Interrupt
Counter diturunkan tiap
ada pulsa
Holding register digunakan
mengambil counter
Oscilator Crystal
Clock Software
• Semua clock hardware akan membangkitkan interrupt
dalam interval waktu tertentu. Sedangkan waktu yang
diberikan ditentukanoleh software (Clock driver)
Mode Clock
1. One-shot mode
Pada saat clock dimulai akan meng-copy nilai holding
register ke counter, kemudian menurunkan nilai
counter untuk setiap terjadi pulsa pada kristal. Jika
counter bernilai nol, akan menyebabkan interrupt dan
berhenti hingga diaktifkan kembali menggunakan
clock software
2. Square-wave mode
Setelah counter bernilai nol dan menyebabkan
interrupt, holding register secara otomatis dicopy-kan
ke counter, dan proses diulang lagi sampai tak
terbatas. Interrupt secara periodik ini disebut detak
clock
• Operasi Dual Mode
User mode dan monitor
mode (supervisor mode)
• Proteksi I/O  intruksi I/O
dibuat dalam monitor mode
• Proteksi CPU
menggunakan timer
mencegah over loop dengan
memberikan interrupt
setelah waktu tertentu
• Proteksi Memory
Menggunakan base register
dan limit register
Monitor
Job 1
Job 2
0
256000
300040
420940
300040
base register
120900
limit register
Proteksi Sistem operasi
Proteksi dilakukan agar tidak terjadi bentrokan pemakaian
sumber daya

More Related Content

PPT
2Struktur Sistem Kompute gsdfsgahfd r.ppt
PPT
Struktur Sistem Komputer: Penyusun Komponen Utama
PPTX
2.struktur sistemkomputer
PPT
Modul 1 struktur sistem komputer
PDF
Arsitektur Sistem Komputer
PDF
Pertemuan2 struktur sistem operasi
PDF
869 bsi cengkareng jakarta barat dki jakarta
PPTX
Sistem Operasi 2 Struktur Sistem Komputer.pptx
2Struktur Sistem Kompute gsdfsgahfd r.ppt
Struktur Sistem Komputer: Penyusun Komponen Utama
2.struktur sistemkomputer
Modul 1 struktur sistem komputer
Arsitektur Sistem Komputer
Pertemuan2 struktur sistem operasi
869 bsi cengkareng jakarta barat dki jakarta
Sistem Operasi 2 Struktur Sistem Komputer.pptx

Similar to 2Struktur Sistem Komputer (computer system).ppt (20)

PPT
Struktur Sistem Komputer
PPTX
Siklus introduksi.pptx
PPTX
Chapter 1 ORGANISASI SISTEM KOMPUTER.pptx
PPT
Pti (4) prosesor dan memori
DOC
Bahan uas mp
PDF
Bab_1._Struktur_Sistem_Komputer.pdf
PPT
Kuliah iv sistem komputer
PPTX
Pemrograman tingkat rendah pertemuan ke-2 - microprocessor vs microcontroller
PDF
3. Struktur CPU dan Sistem Interkoneksi.pdf
PDF
pensdiskisdpptstrukturcpu-191114160232.pdf
PPT
PPTX
STRUKTUR DAN FUNGSI CPU
PPTX
K04 Struktur CPU.pptxnnbjbjjjjjjhjhjhjhhjh
PPTX
Komponen utama cpu
PPT
Pertemuan 3. Struktur CPU.ppt
PDF
Pertemuan 6-organisasi-input-dan-output1
PPT
Zulyanti Megasari - Manajemen Memory
PPT
Pengantar Sistem Mikroprosesor.ppt
PPTX
Organisasi komputer-4
PPT
Bernis Sagita - Manajemen Memory
Struktur Sistem Komputer
Siklus introduksi.pptx
Chapter 1 ORGANISASI SISTEM KOMPUTER.pptx
Pti (4) prosesor dan memori
Bahan uas mp
Bab_1._Struktur_Sistem_Komputer.pdf
Kuliah iv sistem komputer
Pemrograman tingkat rendah pertemuan ke-2 - microprocessor vs microcontroller
3. Struktur CPU dan Sistem Interkoneksi.pdf
pensdiskisdpptstrukturcpu-191114160232.pdf
STRUKTUR DAN FUNGSI CPU
K04 Struktur CPU.pptxnnbjbjjjjjjhjhjhjhhjh
Komponen utama cpu
Pertemuan 3. Struktur CPU.ppt
Pertemuan 6-organisasi-input-dan-output1
Zulyanti Megasari - Manajemen Memory
Pengantar Sistem Mikroprosesor.ppt
Organisasi komputer-4
Bernis Sagita - Manajemen Memory
Ad

More from TeddyIswahyudi1 (20)

PPT
Prototyping (1)aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa.ppt
PPT
2_Arsitektur_Sistem_Terdistribusi_1111.ppt
PPT
04_Cache_Memory-cust memori memori memori.ppt
PPT
2. Konsep Dasar Sistem Informasi-upload.ppt
PPTX
Video Prototyping prototyping proto.pptx
PPTX
Edward Snowden pengetahuan umum all.pptx
PPT
turunan-fungsi-lengkap untuk pengetahuan.ppt
PPT
sistem-bus-organisasi arsitektur komp.ppt
PPT
RPL_9_Man_Proy_-_Jaminan_Kualitas_PL.ppt
PPT
Lesson 02 - Analisis Tugas For All Pert 04-05.ppt
PPTX
Slide-INF105-INF105-Slide-01 ALIN01.pptx
PPTX
SmartPro ABACUS - Avolution Introduction -24 May 2022 Webinar- for Show, Demo...
PPT
RPL_4_Man_Proy_-_Konsep dasar software.ppt
PPT
keamananjaringan-220920062820-18fc8a3b.ppt
PPT
10_Instruction_Sets_characteristics 1.ppt
PPT
Sistem+Jaringan+Terdistribusi - jaringan.ppt
PPT
ppt-domain-name-system-04-200100 (1).ppt
PPT
struktur-jaringan-seluler gsm1234(1).ppt
PPTX
11-RISC vs CISC, mempelajari konsep.pptx
PPT
Graphics Processing Unit (GPU) system.ppt
Prototyping (1)aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa.ppt
2_Arsitektur_Sistem_Terdistribusi_1111.ppt
04_Cache_Memory-cust memori memori memori.ppt
2. Konsep Dasar Sistem Informasi-upload.ppt
Video Prototyping prototyping proto.pptx
Edward Snowden pengetahuan umum all.pptx
turunan-fungsi-lengkap untuk pengetahuan.ppt
sistem-bus-organisasi arsitektur komp.ppt
RPL_9_Man_Proy_-_Jaminan_Kualitas_PL.ppt
Lesson 02 - Analisis Tugas For All Pert 04-05.ppt
Slide-INF105-INF105-Slide-01 ALIN01.pptx
SmartPro ABACUS - Avolution Introduction -24 May 2022 Webinar- for Show, Demo...
RPL_4_Man_Proy_-_Konsep dasar software.ppt
keamananjaringan-220920062820-18fc8a3b.ppt
10_Instruction_Sets_characteristics 1.ppt
Sistem+Jaringan+Terdistribusi - jaringan.ppt
ppt-domain-name-system-04-200100 (1).ppt
struktur-jaringan-seluler gsm1234(1).ppt
11-RISC vs CISC, mempelajari konsep.pptx
Graphics Processing Unit (GPU) system.ppt
Ad

Recently uploaded (20)

PDF
Pengenalan Undang-undang pengakap laut.pdf
PDF
PPT Yudisium Ceremony Agusus 2025 - new. pdf
DOCX
Modul Ajar Deep Learning PKWU Rekayasa Kelas 12 SMA Terbaru 2025
PDF
Presentasi Aplikasi Persiapan ANBK 2025.pdf
PPTX
5. Bahan Bacaan Asinkronus Modul 5_ Perencanaan Pembelajaran.pptx
PPT
MATERI ALL Biologi 10 LENGKAP SEKALI TINGGAL DI GUNAKAN
PDF
SMASA....................................pdf
DOCX
Modul Ajar Deep Learning Bahasa Inggris Kelas 12 SMA Terbaru 2025
PPTX
Mind_Map_Modul_5_Pedagogik_Koding_AI.pptx
DOCX
Modul Ajar Deep Learning PAI & BP Kelas 10 SMA Terbaru 2025
PPSX
Teknik Trading Selang Seling Yang Dapat Digunakan Untuk Trading Manual Maupun...
DOCX
Modul Ajar Deep Learning Bahasa Inggris Lanjutan Kelas 11 SMA Terbaru 2025
PPTX
PPT MATERI KODING DAN KECERDASAN ARTIFISIAL UNTUK PEMBELAJARAN
PDF
070725 - Definisi dan Data Indikator SNP.pdf
DOCX
Modul Ajar Deep Learning PJOK Kelas 12 SMA Terbaru 2025
PDF
System Requirement Enterprise Resource Planning Jasa Penulisan dan Pembuatan ...
DOCX
Modul Ajar Deep Learning PAI & BP Kelas 11 SMA Terbaru 2025
PPTX
Bahan Tayang OJT Pembelajaran Mendalam KS
PPTX
Modul 2. Berpikir Komputasional sebagai Dasar Koding untuk Kecerdasan Artifis...
PPTX
Modul 1. Pengenalan Koding-KA di Dikdasmen.pptx
Pengenalan Undang-undang pengakap laut.pdf
PPT Yudisium Ceremony Agusus 2025 - new. pdf
Modul Ajar Deep Learning PKWU Rekayasa Kelas 12 SMA Terbaru 2025
Presentasi Aplikasi Persiapan ANBK 2025.pdf
5. Bahan Bacaan Asinkronus Modul 5_ Perencanaan Pembelajaran.pptx
MATERI ALL Biologi 10 LENGKAP SEKALI TINGGAL DI GUNAKAN
SMASA....................................pdf
Modul Ajar Deep Learning Bahasa Inggris Kelas 12 SMA Terbaru 2025
Mind_Map_Modul_5_Pedagogik_Koding_AI.pptx
Modul Ajar Deep Learning PAI & BP Kelas 10 SMA Terbaru 2025
Teknik Trading Selang Seling Yang Dapat Digunakan Untuk Trading Manual Maupun...
Modul Ajar Deep Learning Bahasa Inggris Lanjutan Kelas 11 SMA Terbaru 2025
PPT MATERI KODING DAN KECERDASAN ARTIFISIAL UNTUK PEMBELAJARAN
070725 - Definisi dan Data Indikator SNP.pdf
Modul Ajar Deep Learning PJOK Kelas 12 SMA Terbaru 2025
System Requirement Enterprise Resource Planning Jasa Penulisan dan Pembuatan ...
Modul Ajar Deep Learning PAI & BP Kelas 11 SMA Terbaru 2025
Bahan Tayang OJT Pembelajaran Mendalam KS
Modul 2. Berpikir Komputasional sebagai Dasar Koding untuk Kecerdasan Artifis...
Modul 1. Pengenalan Koding-KA di Dikdasmen.pptx

2Struktur Sistem Komputer (computer system).ppt

  • 1. II. Struktur Sistem Komputer Komponen utama sistem komputer • Processor, jika hanya satu disebut CPU • Main Memory • I/O modules • System Interconnection Disk controller CPU Printer controller Main memory system bus Dot-matrix printer Floppy drive Floppy drive
  • 2. REGISTER Sebagai pembantu prosesor dalam pertukaran data antara prosesor dengan main memory Berdasarkan fungsinya : 1. User-visible register 2. Control and status register PC IR MAR MBR CPU I/O AR I/O BR : Instruction Instruction Instruction : Data Data Data Main Memory 0 1 2 : Buffer I/O Module
  • 3. User Visible Register Pemrogram dapat memeriksa isi dari register ini Yang termasuk register tipe ini adalah : 1. Register data Dapat digunakan untuk berbagai keperluan (General purpose register) menggunakan instruksi mesin misal untuk operasi floating point 2. Register alamat – Index register penambahan index pada base value – Segmen pointer registermengacu pada segmentasi memory – Stack pointer registerMenunjuk lokasi stack di Main memory – Flag registerberisi operan dari prosesor
  • 4. Control and Status Register Digunakan untuk mengontrol operasi prosesor 1. Register untuk alamat dan buffer – MAR (Memory Address Register) Pencatat alamat di Main Memory yg akan diakses – MBR (Memory Buffer Register) Penampung data yang akan dikirim/diterima dari Main Memory – I/O AR (Input/Outpur Register) Mencatat alamat port I/O – I/O BR (Input/Output Buffer Register) mendampung data yang akan dikirim/diterima dari port I/O
  • 5. 2. Register untuk eksekusi instruksi • PC (Program Counter)mencatat alamat main memory yang berisi instruksi yg akan dieksekusi • IR (Instruction Register)menampung instruksi yang baru di-fetching 3. (PSW) Program Status Wordregister atau kumpulan register yang berisi kode dan status – Sign - Overflow – Zero - Interrupt enable/disable – Carry - Supervisor – Equal
  • 6. Siklus Instruksi Terdapat 2 tahap instruksi yaitu: - Pengambilan instruksi (fetch) - Eksekusi instruksi (execution) Instruksi berupa kode biner Mulai Mengambil instruksi berikutnya Mengeksekusi instruksi tersebut Selesai Siklus fetch Siklus eksekusi
  • 7. Contoh: suatu instruksi komputer mengandung 16 bitword memori dan PC pertama kali bernilai 300 1. PC berisi 300, alamat instruksi yang pertama. Isi dari lokasi 300 diload ke IR. Untuk itu digunakan MAR dan MBR 2. 4 bit pertama menunjukkan AC (accumulator) yang akan diload, 12 bit sisanya adalah alamat yaitu 940 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 = load xxx LOAD AC,[940] 5 = add ADD AC,[941] 2 = store STO 941,AC 9 4 0 1 Data PC = 300 IR = 1940 Opcode
  • 8. 3. PC dinaikan satu dan instruksi berikutnya di- fetch 4. Isi lama di AC ditambahkan dengan isi alamat 940 hasilnya dimasukkan ke AC kembali 5. PC dinaikkan satu lagi dan instruksi berikutnya difetch 6. Isi AC disimpan di lokasi 941
  • 9. 1 9 4 0 5 9 4 1 300 301 2 9 4 1 0 0 0 3 940 0 0 0 2 941 Memory 302 3 0 0 1 9 4 0 CPU Register PC AC IR Langkah 1 1 9 4 0 5 9 4 1 300 301 2 9 4 1 0 0 0 3 940 0 0 0 2 941 Memory 302 3 0 0 1 9 4 0 CPU Register PC AC IR Langkah 2 0 0 0 3 1 9 4 0 5 9 4 1 300 301 2 9 4 1 0 0 0 3 940 0 0 0 2 941 Memory 302 3 0 1 CPU Register PC AC IR Langkah 3 0 0 0 3 5 9 4 1 1 9 4 0 5 9 4 1 300 301 2 9 4 1 0 0 0 3 940 0 0 0 2 941 Memory 302 3 0 1 CPU Register PC AC IR Langkah 4 0 0 0 5 5 9 4 1 316+216 = 516 1 9 4 0 5 9 4 1 300 301 2 9 4 1 0 0 0 3 940 0 0 0 2 941 Memory 302 3 0 2 CPU Register PC AC IR Langkah 5 0 0 0 5 2 9 4 1 1 9 4 0 5 9 4 1 300 301 2 9 4 1 0 0 0 3 940 0 0 0 5 941 Memory 302 3 0 2 CPU Register PC AC IR Langkah 6 0 0 0 5 2 9 4 1
  • 10. Interrupt Interrupt adalah sinyal dari peralatan luar atau permintaan dari program untuk melaksanakan suatu tugas khusus. • Jika interrupt terjadi, maka program dihentikan terlebih dahulu untuk menjalankan rutin interrupt. • Fungsi interrupt untuk meningkatkan efisiensi karena peralatan eksternal biasanya lebih lambat dari pada prosesor Contoh : Misal prosesor mentransfer data ke printer. Setelah setiap proses WRITE, prosesor akan pause dan tetap idle sampai printer jalan. Panjang waktu pause dapat dimanfaatkan untuk siklus instruksi lainnya yang tidak melibatkan memori.
  • 11. User program WRITE I/O Program I/O Command WRITE WRITE END 1 2 3 4 5 User program WRITE I/O Program I/O Command WRITE WRITE END 1 2a 4 5 Interrupt Handler 2b 3a 3b X X Tanpa Interrupt Dengan Interrupt Dengan interrupt I/O program berjalan kongkurensi dengan prosesor. Tanda X = Interrupt Service Routine dijalankan
  • 12. Proses Interrupt Device controller atau sistem hardware lainnya menginterrupt Prosesor menyelesaikan eksekusi instruksi yang sedang berlangsung Prosesor memberikan sinyal bahwa interrupt disetujui Prosesor menyimpan PSW & PC ke stack Prosesor mengambil PC baru berdasarkan interrupt yang terjadi Simpan sisa informasi status proses Memproses interrupt Mengambil sisa informasi status proses Mengambil PSW & PC lama Software Hardware
  • 13. Jenis-jenis interrupt 1. Software. Interrupt yang disebabkan oleh software sering disebut dengan system call. Misalnya suatu program ingin mencetak hasil ke printer 2. Hardware. Terjadi karena adanya aksi pada perangkat keras seperti penekanan tombol keyboard atau menggerakan mouse Penyebab interrupt • Program Contoh : Arithmetic overflow, division by zero • Timer • I/O • Kegagalan hardware| Contoh : Power failure, memory parity error
  • 14. Siklus proses dengan interrupt • Pada saat komputer dijalankan (boot), komputer menjalankan program inisial (bootstrap program) • Bootstrap mengalokasi sistem operasi pada memory • Sistem operasi menunggu event berupa interrupt atau trap Mulai Mengambil instruksi berikutnya Mengeksekusi instruksi tersebut Siklus fetch Siklus eksekusi Cek interrupt; Proses Interrupt Halt Interrupt Disabled Interrupt Enable Siklus interrupt
  • 15. Terdapat tiga teknik untuk operasi I/O • Programmed I/O • Interrupt-driven I/O • Direct Memory Access (DMA) Programmed I/O • Processor mengeksekusi instruksi yang berhubungan dengan I/O Instruksi I/O : • Control digunakan untuk memerintah I/O apa yang harus dikerjakan • Test digunakan untuk menguji status I/O dan peripheral • Read,write digunakan untuk transfer data antara register processor dan alat luar Teknik komunikasi I/O
  • 16. Pada Programmed I/O, I/O module akan : • Melakukan aksi yg diminta processor • Mengatur bit-bit status dalam I/O register • Menunggu perintah dari processor Processor mengecek secara periodik status I/O module sampai operasi I/O selesai Processor harus menunggu sampai I/O module siap untuk pengiriman data Interrupt-Driven I/O • Processor memberikan I/O command ke I/O module dan mengerjakan pekerjaan lain tanpa menunggu operasi I/O selesai • Saat I/O module siap untuk pertukaran data I/O module akan menginterrupt processor untuk meminta service • Processor akan mentransfer data sesuai permintaan
  • 17. DMA • Pada operasi I/O, processor mendelegasikan DMA untuk mentransfer block data dari atau ke main memory tanpa melalui processor. Processor dapat mengerjakan pekerjaan yang lain • Setelah selesai DMA mengirimkan sinyal interrupt ke processor • Informasi yang dikirimkan processor ke DMA module: - informasi Read/Write - Alamat I/O yang dilibatkan - Lokasi awal memory untuk ditulis atau dibaca - Jumlah word yang harus dibaca atau ditulis
  • 18. Issue Read Command to I/O Module Read Status of I/O Module Check Status Not Ready CPU I/O Error Condition Read Word From I/O Module Ready I/O CPU I/O CPU Write Word Into Memory CPU Memory Done? No Next Instruction Issue Read Command to I/O Module Read Status of I/O Module Check Status CPU I/O Error Condition Read Word From I/O Module Ready I/O CPU I/O CPU Write Word Into Memory CPU Memory Done? No Next Instruction Do Something Else Interpret Issue Read Block Command to I/O Module Read Status of I/O Module CPU DMA DMA CPU Do Something Else Interpret (c) Direct Memory Access Next Instruction (b) Interrupt-driven I/O (a) Programmed I/O
  • 19. Register Cache Main Memory Magnetic Disk Magnetic Tape Optical Disk Hierarki ini berdasarkan : • Kecepatan akses • Kapasitas • Harga per bit ? Hierarki Memory
  • 20. • Proses transfer data dari/ke main memory ke/dari register CPU dilakukan per karakter, padahal kecepatan register dengan memory berbeda jauh • Agar CPU tidak menganggur digunakan cache sebagai perantara CPU dengan main memory Beberapa terminologi pada cache memory • Cache size • Block size • Hit ratio • Mapping function • Replacement algorithm LRU (Least Recently Used) • Write policy Cache Memory
  • 21. • Saat processor akan membaca word dari main memory, processor mengecek apakah word tersebut sudah ada di cache. Jika ada word tersebut akan dikirimkan ke processor jika tidak blok memory yang terdiri dari beberapa word termasuk word yang diminta akan dipindahkan ke cache. • Pengiriman data dari/ke cache ke/dari register dilakukan per word sedangkan pengiriman data dari/ke cache keke/dari main memory per block CPU Cache Main Memory Word Transfer Block Transfer
  • 22. Data Memory Address 0 1 2 3 Block (K words) 2n -1 Word Length 0 1 2 Slot Number Tag Block Block Length (K Words) (a) Main Memory (b) Cache Contoh Associative mapped-cache • Dari 2n word di main memory dibagi menjadi M blok. M=2n/K • Pada cache terdapat C slot (tag+block). C<<M
  • 23. Contoh operasi pembacaan cache Receive Address RA from CPU Start Is Block Containing RA in Cache Fetch RA Word and Deliver to CPU Done Access Main Memory for Block Containing RA Allocate Cache Slot for Main Memory Block Deliver RA Word to CPU Load Main Memory Block into Cache Slot No YEs *RA = Read Address Ada 2 jenis cache • Sofware cache (caching disk controller)  cache dengan mendayagunakan RAM sebagai cache memory • Hardware cache (on-the- board cache)  menambahkan cache memory khusus pada board
  • 24. Clock (Timer) Clock Hardware • Terdiri dari : - oscilator kristal - counter - holding register • Jika ada tekanan pada kristal akan menyebabkan adanya sinyal periodik yang menyebabkan counter berkurang terus menerus. Jika nilai counter nol maka akan menyebabkan CPU Interrupt Counter diturunkan tiap ada pulsa Holding register digunakan mengambil counter Oscilator Crystal Clock Software • Semua clock hardware akan membangkitkan interrupt dalam interval waktu tertentu. Sedangkan waktu yang diberikan ditentukanoleh software (Clock driver)
  • 25. Mode Clock 1. One-shot mode Pada saat clock dimulai akan meng-copy nilai holding register ke counter, kemudian menurunkan nilai counter untuk setiap terjadi pulsa pada kristal. Jika counter bernilai nol, akan menyebabkan interrupt dan berhenti hingga diaktifkan kembali menggunakan clock software 2. Square-wave mode Setelah counter bernilai nol dan menyebabkan interrupt, holding register secara otomatis dicopy-kan ke counter, dan proses diulang lagi sampai tak terbatas. Interrupt secara periodik ini disebut detak clock
  • 26. • Operasi Dual Mode User mode dan monitor mode (supervisor mode) • Proteksi I/O  intruksi I/O dibuat dalam monitor mode • Proteksi CPU menggunakan timer mencegah over loop dengan memberikan interrupt setelah waktu tertentu • Proteksi Memory Menggunakan base register dan limit register Monitor Job 1 Job 2 0 256000 300040 420940 300040 base register 120900 limit register Proteksi Sistem operasi Proteksi dilakukan agar tidak terjadi bentrokan pemakaian sumber daya