catatan perkuliahan

Perkembangan Komputer

ENIAC-background

• Electronic Numerical Integrator Dan Komputer

• Eckert dan Mauchly

• University of Pennsylvania

• tabel lintasan untuk senjata

• Mulai 1943

• Selesai 1946

Terlambat untuk upaya perang

• Digunakan sampai tahun 1955

ENIAC-rincian

• Decimal (bukan binary)

• 20 accumulator untuk 10 digit

• Diprogram secara manual dengan switch

• 18.000 tabung vakum

• 30 ton

• 15.000 kaki persegi

• 140 konsumsi daya kW

• 5.000 penambahan per detik

von Neumann / Turing

• Konsep Program Tersimpan

• Main memory menyimpan program dan data

• ALU beroperasi pada data biner

• Unit kontrol menafsirkan instruksi dari memori dan mengeksekusi

• Peralatan input dan output dioperasikan oleh unit kontrol

• Princeton Institute for Advanced Studi

IAS

• Selesai 1952

IAS-rincian

• 1000 x 40 bit kata-kata

v   Bilangan biner

v   2 x 20 instruksi bit

• Set register (penyimpanan di CPU)

v   Memory Buffer Register

v   Memori Alamat Daftar

v   Instruction Register

v   Instruksi Buffer Register

v   Program Counter

v   Accumulator

v   Multiplier Quotient

Komputer Komersial

• 1947-Eckert-Mauchly Computer Corporation

• UNIVAC I (Universal Automatic Computer)

• AS Biro Sensus 1950 perhitungan

• Menjadi bagian dari Sperry-Rand Perusahaan

• Akhir 1950-UNIVAC II

v   Cepat

v   Lebih banyak memori

IBM

• peralatan pengolahan Punched-card

• 1953-701

v   disimpan pertama program komputer IBM

v   perhitungan Ilmiah

• 1955-the 702

v   Aplikasi bisnis

• Mengarah ke 700/7000 series

Transistor

• tabung vakum Diganti

• kecil

• Lebih murah

• Kurang disipasi panas

• Perangkat Solid State

• Terbuat dari Silikon (Sand)

• Diciptakan 1947 di Bell Labs

• William Shockley dkk.

Komputer Berbasis Transistor

• mesin generasi kedua

• NCR & RCA menghasilkan mesin transistor kecil

• IBM 7000

• Desember -1957

v   Diproduksi PDP-1

Microelectronics

• Secara harfiah - "elektronik kecil"

• Sebuah komputer terdiri dari gerbang, sel memori dan interkoneksi

• Ini dapat diproduksi pada semikonduktor

• mis wafer silikon

Generasi Komputer

• Tabung vakum -1946-1957

• Transistor -1958-1964

• skala integrasi Kecil -1965 pada

v   Sampai dengan 100 perangkat pada sebuah chip

• Skala Menengah integrasi sampai 1971

v   100-3,000 perangkat pada sebuah chip

• Large Scale Integration -1971-1977

v   3.000 -100.000 perangkat pada sebuah chip

• integrasi skala sangat besar -1978 to date

v   100.000 -100000000 perangkat pada sebuah chip

• integrasi skala besar Ultra

v   Lebih dari 100.000.000 perangkat pada sebuah chip

Hukum Moore

• Peningkatan kepadatan komponen pada chip

• Gordon Moore pendiri Intel-

• Jumlah transistor pada sebuah chip akan berlipat ganda setiap tahun

• Sejak tahun 1970-an pembangunan telah melambat sedikit

v   Jumlah transistor dua kali lipat setiap 18 bulan

• Biaya chip tetap hampir tidak berubah

• packing density yang lebih tinggi berarti jalur pendek listrik, memberikan kinerja yang lebih tinggi

• Ukuran yang lebih kecil memberikan peningkatan fleksibilitas

• Mengurangi daya dan kebutuhan pendinginan

• sedikit interkoneksi meningkatkan keandalan

IBM 360 series

• 1964

• Diganti (& tidak kompatibel dengan) seri 7000

• Pertama direncanakan "keluarga" komputer

v   serupa atau identik set instruksi

v   serupa atau identik O / S

v   Peningkatan kecepatan

v   Meningkatnya jumlah port I / O (yaitu lebih terminal)

v   Peningkatan ukuran memori

v   Peningkatan biaya

• Struktur beralih multiplex

 DEC PDP-8

• 1964

• komputer mini pertama (setelah rok mini!)

• Tidak perlu ruangan ber-AC

• Cukup kecil untuk duduk di bangku laboratorium

v   $ 16.000

• $ 100k + untuk IBM 360

• Tertanam aplikasi & OEM

• BUS STRUKTUR

Memori semikonduktor

• 1970

• Fairchild

• Ukuran single core

v  yaitu 1 bit penyimpanan inti magnetik

• Gelar 256 bit

• membaca Non-destruktif

• Lebih cepat dari core

• Kapasitas sekitar dua kali lipat setiap tahun

Intel

• 1971 -4004

v   mikroprosesor Pertama

v   Semua komponen CPU pada satu chip

v   4 bit

• Diikuti pada tahun 1972 oleh 8008

v   8 bit

v   Keduanya dirancang untuk aplikasi khusus

• 1974 -8080

v   Intel pertama mikroprosesor Mempercepat itu

Tujuan umum

• Pipelining

• Pada tembolok papan

• Pada papan L1 & cache L2

• Prediksi Cabang

• Analisis Data flow

• Eksekusi Spekulatif

Kinerja Mismatch

• Kecepatan prosesor meningkat

• Kapasitas memori meningkat

• Kecepatan memori tertinggal kecepatan prosesor

system bus pada komputer

Pengertian Sistem Bus

Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hirarki sistem komputer.

Suatu Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat Input/Output. setiap computer saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi. Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen computer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu computer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan system bus.

Jenis - Jenis Bus

Berdasar jenis busnya, bus dapat dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, contohnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut Dedicated Bus. Namun apabila bus yang dilalui informasi yang berbeda baik data, alamat, dan sinyal kontrol dengan metode multipleks data maka bus ini disebut Multiplexed Bus. Kekurangan multiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga menghemat tempat tapi kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimultipleks. Sedangkan untuk dedicated bus merupakan kebalikan dari multipexed bus. 

 

MEMORY INTERNAL

Pengertian Memory Internal 

Memory Internal adalah Memory yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Memori internal memiliki fungsi sebagai pengingat. Dalam hal ini yang disimpan di dalam memori utama dapat berupa data atau program. Secara lebih rinci, fungsi dari memori utama adalah : Menyimpan data yang berasal dari peranti masukan sampai data dikirim ke ALU (Arithmetic and Logic Unit) untuk diproses Menyimpan daya hasil pemrosesan ALU sebelum dikirimkan ke peranti keluaran Menampung program/instruksi yang berasal dari peranti masukan atau dari peranti pengingat sekunder.

Jenis - Jenis Memory Internal

ROM (Read Only Memory) : Merupakan perangkat keras pada komputer berupa chip memori semikonduktor yang isinya hanya dapat dibaca. Jenis memori ini datanya hanya bisa dibaca dan tidak bisa ditulis secara berulang-ulang. Memori ini berjenis non-volatile, artinya data yang disimpan tidak mudah menguap (hilang) walaupun catu dayanya dimatikan. Karena itu memori ini biasa digunakan untuk menyimpan program utama dari suatu sistem. ROM pada komputer disediakan oleh vendor komputer dan berisi program atau data.Di dalam PC, ROM biasa disebut BIOS (Basic Input/Output System) atau ROM-BIOS. Instruksi dalam BIOS inilah yang akan dijalankan oleh mikroprosesor ketika komputer mulai dihidupkan.

RAID 0 sampai 6

Teknologi RAID

Di sesi ini saya akan membagi pengalaman dan pengetahuan mengenai server tentang bagaimana mengkonfigurasi RAID pada serve.

Pada PC Desktop atau Notebook sering kita jumpai single hard disk terpasang, meskipun ada lebih dari satu terpasang tetapi hanya digunkan sebaga penambahan hard disk sehingga tempat penyimpanan data bertambah. Lain halnya untuk server yang mempunyai karakteristik utama yaitu tidak boleh mati karena jika mati komputer klien yang menggunakan aplikasi yang terhubung dengan server tersebut akan terputus total. Selain itu data yang tersimpan pada server sangat penting, sehingga diperlukan suatu solusi agar data tidak hilang dikarenakan hard disk yang bermasalah, salah satu solusi selain melakukan backup data secara manual maupun otomatis adalah dengan menggunakan sistem RAID.

RAID merupakan kependekan dari Redundant Array of Inexpensive Disk dimana menggunakan lebih dari satu hard disk yang bekerja sama untuk memperoleh kinerja yang lebih dibanding menggunakan satu hard disk dan yang paling penting adalah memiliki redundant dimana jika ada hard disk yang bermasalah (mati) data tidak akan hilang . Beberapa RAID yang umum digunakan adalah RAID 0,1,5,6,10,1E.50 dan 60.

Raid 0 (Stripping)

Minimal menggunakan 2 hard disk identik.

Cara kerja : Keseluruhan hard disk yang dimiliki akan berfungsi sebagai tempat penyimpanan data. Data  dipecah (striped) menjadi beberapa blok data dan masing masing blok disimpan  pada anggota dari RAID 0 pada hard disk yang berbeda.

Contoh : 2 hard disk berkapasistas 250GB dikonfigurasi dengan RAID 0 maka total hard disk yang dapat dijadikan penyimpanan data adalah keseluruhannya ( 500GB)

Kelebihan : Dengan RAID 0, kapasistas hard disk yang dimiliki untuk penyimpanan data adalah total dari keseluruhan hard disk yang dimiliki, tanpa ada pengurangan, proses penyimpanan dan pembacaan data lebih cepat karena data dipecah (striped) dan  setiap blok data disimpan pada hard disk yang berbeda.

Kekurangan : Jika salah satu hard disk bermasalah atau rusak, maka data akan hilang tanpa ada penggantinya karena kehilangan beberapa blok data, menyebabkan data tidak utuh lagi.

RAID 1

Minimal  menggunakan 2 hard disk yang identik

Cara kerja : Separuh dari jumlah hard disk yang diposisikan sebagai RAID 1 digunakan sebagai mirror. Dengan kata lain bahwa hanya satu hard disk sebagai penyimpanan data, yang lain berfungsi sebagai mirror atau backup data dari hard disk lainnya.

Contoh : Dua hard disk berkapasitas 250GB dikonfigurasikan dengan RAID 1, maka hanya satu hard disk ( 250 GB) yang dapat digunakan sebagai penyimpanan data, hard disk yang lain (250 GB)  diugunakan sebagai mirror atau backup.

Kelebihan : Jika salah satu hard disk yang berfungsi sebagai penyimpanan data bermasalah, maka hard disk mirror akan secara otomatis menggantikan hard disk yang rusak atau bermasalah, data tetap utuh.

Kekurangan : RAID 1 bisa dikatakan MAHAL, karena hanya setengah dari jumlah hard disk yang dimiliki yang dapat dijadikan tempat penyimpanan data.

 RAID 2

Raid juga menggunakan sistem stripping. Namun ditambahkan tiga harddisk lagi untuk pariti hamming, sehingga data menjadi lebih reliable. Karena itu, jumlah harddisk yang dibutuhkan adalah minimal 5 (n+3, n > 1). Ketiga harddisk terakhir digunakan untuk menyimpan hamming code dari hasil perhitungan tiap bit-bit yang ada di harddisk lainnya.

Contoh:
Kita memiliki 5 harddisk (sebut saja harddisk A,B,C, D, dan E) dengan ukuran yang sama, masing-masing 40GB. Jika kita mengkonfigurasi keempat harddisk tersebut dengan RAID 2, maka kapasitas yang didapat adalah: 2 x 40GB = 80GB (dari harddisk A dan B). Sedangkan harddisk C, D, dan E tidak digunakan untuk penyimpanan data, melainkan hanya untuk menyimpan informasi pariti hamming dari dua harddisk lainnya: A, dan B. Ketika terjadi kerusakan fisik pada salah satu harddisk utama (A atau B), maka data tetap dapat dibaca dengan memperhitungkan pariti kode hamming yang ada di harddisk C, D, dan E.

 RAID 3

Raid 3 juga menggunakan sistem stripping. Juga menggunakan harddisk tambahan untuk reliability, namun hanya ditambahkan sebuah harddisk lagi untuk parity.. Karena itu, jumlah harddisk yang dibutuhkan adalah minimal 3 (n+1 ; n > 1). Harddisk terakhir digunakan untuk menyimpan parity dari hasil perhitungan tiap bit-bit yang ada di harddisk lainnya.

Contoh kasus:

Kita memiliki 4 harddisk (sebut saja harddisk A,B,C, dan D) dengan ukuran yang sama, masing-masing 40GB. Jika kita mengkonfigurasi keempat harddisk tersebut dengan RAID 3, maka kapasitas yang didapat adalah: 3 x 40GB = 120GB. Sedangkan harddisk D tidak digunakan untuk penyimpanan data, melainkan hanya untuk menyimpan informasi parity dari ketiga harddisk lainnya: A, B, dan C. Ketika terjadi kerusakan fisik pada salah satu harddisk utama (A, B, atau C), maka data tetap dapat dibaca dengan memperhitungkan parity yang ada di harddisk D. Namun, jika harddisk D yang mengalami kerusakan, maka data tetap dapat dibaca dari ketiga harddisk lainnya.

 RAID 4

Raid 4 Sama dengan sistem RAID 3, namun menggunakan parity dari tiap block harddisk, bukan bit. Kebutuhan harddisk minimalnya juga sama, 3 (n+1 ; n >1).

RAID 5

Minimum hard disk adalah 3 identik.

Cara kerja : Data disebar pada masing-masing hard disk dan masing masing hard disk terdapat sebuah parity yang bisa  dianalogikan sebagai image dari masing-masing blok data hard disk lainnya. Efisiensi penyimpanan data menggunakan 3 hard disk adalah 66.7%, bila menggunakan empat hard disk efisiensi menjadi 75%

Contoh : Tiga hard disk berkapasitas 250GB dikonfigurasi RAID 5 maka kapasitas yang dapat digunakan untuk penyimpanan data adalah 500GB ((66.7/100 )x 750GB), sisa kapasitas yang tidak terdeteksi digunakan untuk penyimpanan parity.

Kelebihan : Memiliki performa read yang bagus dan performa write yang bagus pada mode write back.

Kekurangan : Penulisan data lebih lambat dibanding RAID 0 dan RAID 1 bila pada mode write through. Hanya memperbolehkan satu hard disk gagal.

RAID 6

Cara kerja : Data disebar pada empat hard disk dan masing masing hard disk terdapat dua parity yang bisa  dianalogikan sebagai image dari masing-masing blok data hard disk lainnya. Efisiensi penyimpanan data menggunakan empat hard disk adalah 50%, bila menggunakan delapan hard disk efisiensi menjadi 75%

Contoh : empat hard disk berkapasitas 250GB dikonfigurasi RAID 6 maka kapasitas yang dapat digunakan untuk penyimpanan data adalah 500GB ((50/100 )x 1000GB), sisa kapasitas yang tidak terdeteksi digunakan untuk penyimpanan parity.

Kelebihan : Memiliki performa read yang bagus dan performa write yang bagus pada mode write back (masih dibawah RAID 5). Mengijinkan dua hard disk gagal.

Kekurangan : Penulisan data lebih lambat dibanding RAID 0 dan RAID 1 dan RAID 5 bila pada mode write through.

 Input/Output

Masalah-masalah Input/Output

·         Periferal yang bervariasi

·         Pengiriman jumlah data yang berbeda

·         Semua periferal I/O berkecepatan lebih lambat dari CPU dan RAM

·         Memerlukan modul I/O

Modul Input/Output

·         Interface ke CPU dan memori

·         Interface ke satu atau lebih periferal

Fungsi Modul I/O Module

·         Kontrol dan timing

  Mengkoordinasikan lalu lintas antara sumber daya internal dan perangkat external.

·         Komunikasi prosesor

·         Komuniksasi perangkat

·         Data Buffering

·         Deteksi kesalahan

Perintah-perintah I/O

·         CPU dan alamat

  Prosesor mengeluarkan alamat yang menspesifikasi modul I/O dan perangkat ext, serta perintah I/O

·         Perintah I/O

Ketika modul I/O dialamati oleh CPU, yaitu:

  Control –mengaktifkan periferal dan memberi tahu apa yang harus dilakukan

ü  e.g. unit pita magnetik yang diinstruksikan untuk menggulung ulang atau memajukan sebuahrekaman (perintah ini dikhususkan ke jenis

v  Test –menguji berbagai macam kondisi status yg berhubungan dengan perangkat periferalnya

ü  e.g. power? Error?

v  Read –modul I/O akan memperoleh data dari periferal dan menempatkannya pada buffer internal.

v  Write –modul I/O mengambil data dari bus data dan kemudian mentransmisikan data tersebut ke peripheral perangkat periferalnya)

Pengalamatan perangkat I/O

·         Pada I/O terprogram, transfer data sangat mirip dengan akses memori

·         Setiap perangkat diberi kode pengenal yang unik

·         Perintah-perintah CPU terdiri dari kode pengenal (alamat)

Langkah-langkah kontrol transfer data (external ke CPU) I/O

·         CPU meminta modul I/O untuk memeriksa status perangkat yang terhubung

·         Modul I/O menjawab status perangkat

·         Jika sedang on dan siap mengirim, CPU minta transfer data, dng perintah tertentu ke modul I/O

·         Modul I/O akan memperoleh unit data (mis 8 atau 16 bit) dari perangkat ext

·         Data akan ditransfer dari modul I/O ke prosesor

Operating System (OS)

Suatu program yang mengatur eksekusi program-program aplikasi dan berfungsi sebagai interface antara pengguna komputer dengan hardware komputer

Tujuan dan fungsi

·         Kemudahan

v  OS membuat komputer lebih mudah untuk digunakan

·         Efisiensi

v  OS memungkinkan sumber daya sistem komputer digunakan dengan cara yang efisien

·         Kemampuan berkembang

v  OS harus disusun sedemikian rupa shg memungkinkan pengembangan yang efektif, pengujian, dan penerapan fungsi sistem baru tanpa mengganggu layanan yang telah ada

Tipe Sistem Operasi

·         Interaktif

·         Batch

·         Single program (Uni-programming)

·         Multi-programming (Multi-tasking)

Sistem-sistem lama

·         akhir 1940 sampai pertengahan 1950

·         Tidak ada sistem operasi

·         Program berhubungan langsung dengan hardware

·         Terdapat dua masalah utama:

v  Penjadwalan (Scheduling)

v  Waktu Setup (Setup time

Sistem Batch Sederhana

·         Program resident monitor

·         Pengguna mengajukan job ke operator

·         Operator mengumpulkan job

·         Monitor mengontrol rangkaian event untuk memproses kumpulan job

·         Setiap job dibuat bercabang agar kembali ke monitor apabila pengolahannya selesai, pada posisi ini monitor akan mulai memuatkan secara otomatis program berikutnya

·         Monitor menangani schedulling