Struktur Sistem Komputer

Struktur Sistem Komputer

Hello good millennial, jumpa lagi di blogger joeshapictures tema hari ini ialah wacana "Struktur Sistem Komputer" penasaran, yuk kita baca !

Sistem komputer terdiri atas CPU dan sejumlah perangkat pengendali yang terhubung melalui sebuah bus yang menyediakan kanal ke memori, Setiap device controller (pengendali) bertanggung-jawab atas sebuah hardware spesifik. Setiap device dan CPU sanggup beroperasi secara konkuren (bersamaan) untuk mendapatkan kanal ke memori -> persoalan sinkronisasi. Sebuah memory controller ditambahkan untuk sinkronisasi kanal memori

PROSESOR

Berfungsi mengendalikan operasi komputer & melaksanakan fungsi pemrosesan data. Langkah-langkah yang dilakukan pemroses : 

• Mengambil isyarat yang dikodekan secara biner dari memori utama.
• Mendekode isyarat menjadi aksi-aksi sederhana.
• Melaksanakan agresi – aksi.

Operasi yang ada di komputer : operasi logika, operasi aritmatika, operasi pengendalian, Prosesor terdiri dari :

• Control unit (CU) – mengendalikan operasi 
• Arithmetic Logic Unit (ALU) – komputasi (aritmatika dan logika)
• Register-register – memori cepat sebagai daerah operasi

Register Prosesor

Mengakses memori untuk mengambil isyarat memerlukan waktu lebih banyak daripada menjalankannya – diatasi dengan adanya register di prosesor. Untuk menyimpan variabel-variabel utama dan hasil sementara – sebagai daerah pemrosesan. Program counter – berisi alamat memori dari isyarat selanjutnya yang akan diambil Stack pointer – pointer yang menunjukkan penggalan atas dari suatu stack di memori Program status word – menyimpan status / keadaan dari aktivitas yang dijalankan prosesor 

Jenis Memori

Main Memory : media storage yang sanggup diakses eksklusif oleh CPU, kapasitas kecil, volatile : isi data hilang jikalau power dimatikan.

Secondary Storage : penyimpanan data dengan kapasitas besar, Non-volatile : data masih tersimpan walaupun power dimatikan

Register : Bersifat volatile. Berisi data yang akan diolah eksklusif di prosesor. Kecepatan sangat tinggi. Kapasitas terbatas sebagai daerah perhitungan/komputasi data

Cache Memory

• Bersifat volatile.
• Meningkatkan kecepatan pengambilan dan penyimpanan data di memori oleh prosesor.
• Jika aktivitas membutuhkan data di memori, cache akan mengecek apakah ada, jikalau ada dinamakan cache hit, jikalau tidak ada maka akan mencari ke RAM, dengan konsekuensi waktu yg dibutuhkan jd lebih lama.
• Beberapa mesin memiliki 2 / 3 level cache, masing2 lebih besar kapasitasnya dan lebih lambat daripada sebelumnya.

Random Access Memory (RAM)

Bersifat volatile. Permintaan CPU yang tidak sanggup dipenuhi di cache, akan menuju ke RAM

Memori Sekunder

• Non-volatile
• Kapasitas besar, harga murah 
• Kecepatan lebih rendah dari memori utama

Contoh : Flash Drive, Optical Disc, Magnetic Disk, MagneticTape

PERALATAN INPUT OUTPUT

Terdiri 2 penggalan :

1. Komponen elektronis : Controller / pengendali perangkat

2. Komponen mekanis : Perangkat itu sendiri 

Pengendali perangkat ialah serangkaian chip yang secara fisik mengendalikan perangkat. Jenis tiap pengendali berbeda -  diperlukan software yang berbeda juga untuk mengendalikannya – device driver

• Device Driver

Berjalan di kernel

Tiga cara memasukkan driver ke kernel :

(a) Menghubungkan kembali kernel dengan driver yang gres kemudian restart sistem. Banyak dipakai oleh sistem berbasis UNIX.

(b) Masuk ke file sistem operasi dan memberitahu bahwa membutuhkan driver kemudian restart sistem. Saat boot semua driver yang diharapkan di-load. Digunakan oleh Windows.

(c) OS bisa mendapatkan driver gres tanpa harus restart. Contoh : USB flash disk.

• Metode I/O

Pada dikala operasi I/O dijalankan ada dua kemungkinan, yaitu :

Synchronous
Menunggu hingga proses I/O selesai

Sebuah thread memulai operasi I/O kemudian akan masuk ke state wait (tunggu) hingga operasi I/O selesai. Ketika dalam state wait, CPU idle 

Asynchronous
Proses lain sanggup berjalan walaupun operasi I/O belum selesai

Sebuah thread mengirim seruan I/O ke kernel dengan memanggil fungsi yang cocok, jikalau diterima oleh kernel, thread akan melanjutkan proses yang lain hingga kernel memberitahu bahwa operasi I/O sudah selesai. Kemudian thread tersebut akan melaksanakan interupsi terhadap proses yang sedang dikerjakannya dan memproses data operasi I/O

• Direct Memory Access (DMA)

(a) Perangkat pengendali memindahkan data dalam blok-blok dari buffer eksklusif ke memory utama atau sebaliknya tanpa campur tangan prosesor.

(b) Interupsi hanya terjadi tiap blok bukan tiap word atau byte data. 

(c) Seluruh proses DMA dikendalikan oleh sebuah controller berjulukan DMA Controller (DMAC). 

(d) DMA Controller mengirimkan atau mendapatkan signal dari memori dan I/O device. 

(e) Prosesor hanya mengirimkan alamat awal data, tujuan data, panjang data ke pengendali DMA. 

(f) Interupsi pada prosesor hanya terjadi dikala proses transfer selesai. 

BUS

Jalur komunikasi antara beberapa device yang berbeda

Terdiri 3 macam :

(a) Bus alamat – jalur komunikasi alamat

(b) Bus data – jalur komunikasi data

(c) Bus kendali – jalur sinyal kendali (misal : read/write)

BUS (Dahulu)

BUS (Sekarang)

FSB – bus utama berkecepatan tinggi yang menghubungkan RAM, Prosesor, GPU(VGA AGP)

Bridge - Perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan bus berkecepatan lebih rendah yang terhubung ke bus lain yang lebih cepat hingga ke bus utama

INTERUPSI

Hardware atau software meminta layanan dari CPU dan CPU akan menghentikan sementara proses yang dilakukannya untuk melayani interupsi tersebut, Interupsi dari hardware biasanya dikirimkan melalui sinyal tertentu. Interupsi software dengan cara menjalankan system call. System call ini akan mengakibatkan trap / exception (interupsi khusus yang dihasilkan software lantaran adanya persoalan atau seruan terhadap OS).

Setiap interupsi terjadi, sekumpulan kode yang dikenal sebagai ISR (Interrupt Service Routine) akan memilih tindakan yang akan diambil.

Untuk memilih tindakan yang harus dilakukan, sanggup dilakukan dengan dua cara yaitu : 

(a) Polling yang menciptakan komputer mengusut satu demi satu perangkat yang ada untuk mengusut sumber interupsi.

(b) Menggunakan alamat-alamat ISR yang disimpan dalam array yang dikenal sebagai interrupt vector di mana sistem akan mengusut Interrupt Vector setiap kali interupsi terjadi.

PROTEKSI PERANGKAT KERAS

OS akan memproteksi perangkat keras disebabkan banyaknya penggunaan sumber daya di komputer, supaya jikalau ada satu aktivitas yang tidak bekerja maka tidak akan menganggu kinerja OS maupun aktivitas lain yang sedang berjalan.

• Spooling - suatu aktivitas sanggup dikerjakan walau pun I/O masih mengerjakan proses lainnya dan disk secara bersamaan memakai data untuk banyak proses. 

• Multi programming ialah kegiatan menjalankan beberapa aktivitas pada memori pada satu waktu. 

• Masalah - jikalau terjadi kesalahan pada satu proses/ aktivitas akan kuat pada proses lainnya – diharapkan proteksi

Jika terjadi kesalahan program, perangkat keras akan meneruskan kepada sistem operasi dan sistem operasi akan menginterupsi dan mengakhirinya. Pesan kesalahan disampaikan, dan memori dari aktivitas akan dibuang. Tapi memori yang terbuang biasanya tersimpan pada disk biar programmer bisa membetulkan kesalahan dan menjalankan aktivitas ulang. 

Jenis-jenis Proteksi Perangkat Keras

a. Dual-mode Operation

b. I/O Protection

c. Memory Protection

d. CPU Protection

a. Operasi Dual Mode

Menyediakan pertolongan perangkat keras untuk membedakan minimal dua mode operasi yaitu :

• Mode Monitor/Kernel/System – sanksi dikendalikan OS
• Mode Pengguna – sanksi dikendalikan user

b. Proteksi I/O

Tidak bisa mengerjakan isyarat I/O secara eksklusif ke memori tapi harus lewat sistem operasi terlebih dahulu (privileged instructions).  

c. Proteksi Memori

Pembatasan penggunaan memori. 

Memory diluar range yang didefinisikan diproteksi.

Prosedur perlindungan memory, tambahkan dua register yang memilih range legal address kanal aktivitas :

Base Register - alamat memori fisik awal yang dialokasikan/ boleh dipakai oleh pengguna.

Limit Register - nilai batas dari alamat memori fisik awal yang dialokasikan/boleh dipakai oleh pengguna.

Penggunaan Base and Limit Register, sebagai teladan pengguna dibatasi :

• base register 1000
• limit register 500
• hanya diperbolehkan memakai alamat memori ? sik antara 1000 hingga 1500 saja.

d. Proteksi CPU

Timer – interrupt komputer sehabis periode tertentu untuk memastikan OS memegang kendali, ketika nilai timer = 0, interrupt terjadi. Timer biasanya dipakai untuk implementasi time sharing (pembagian waktu)

Terima kasih sudah membaca semoga apa yang kita baca hari ini bisa bermanfaat bagi kita semua, sebelum meninggalkan blogger joeshapictures sebaiknya di share dulu, apa yang kita sanggup hari ini ada baiknya jikalau kita membagikan pengetahuan kepada orang lain. Sampai jumpa di artikel selanjutnya . . .

Bagikan Artikel ini