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

Solusi

• Meningkatkan jumlah bit diambil pada satu waktu

v  Membuat DRAM "lebih luas" daripada "lebih dalam"

• Ubah DRAM antarmuka

v   Cache

• Mengurangi frekuensi akses memori

v   Cache yang lebih kompleks dan cache pada chip

• Meningkatkan bandwith interkoneksi

v   High speed bus

v   Hirarki bus

 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.

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 Dan Eksternal

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.

·         RAM (Random Access Memory) : Merupakan jenis memori yang isinya dapat diganti-ganti selama komputer sihidupkan dan sebagai suatu penyimpanan data yang dapat dibaca atau ditulis dan dapat dilakukan secara berulang-ulang dengan data yang berbeda-beda. Jenis memori ini merupakan jenis volatile (mudah menguap), yaitu data yang tersimpan akan hilang jika catu dayanya dimatikan. Karena alasan tersebut, maka program utama tidak pernah disimpan di RAM.

Memory Eksternal adalah memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program. Dengan kata lain memory ini termasuk perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama. Contoh: Hardisk, Flash Disk maupun Floppy Disk. Pada dasarnya konsep dasar memori eksternal adalah Menyimpan data bersifat tetap (non volatile), baik pada saat komputer aktif atau tidak. Memori eksternal mempunyai dua fungsi utama yaitu sebagai penyimpan permanen untuk membantu fungsi RAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan jangka panjang.

Jenis – Jenis Memory Eksternal

Berdasarkan Karakteristik Bahan 

• Punched Card atau kartu berlubang : Merupakan kartu kecil berisi lubang-lubang yang menggambarkan berbagai instruksi atau data. Kartu ini dibaca melalui puch card reader yang sudah tidak digunakan lagi sejak tahun 1979.
• Magnetic disk : Magnetic Disk merupakan disk yang terbuat dari bahan yang bersifat magnetik, Contoh : floppy dan harddisk. 
• Optical Disk : Optical disk terbuat dari bahan-bahan optik, seperti dari resin (polycarbonate) dan dilapisipermukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Contoh : CD dan DVD
• Magnetic Tape : Sedangkan magnetik tape, terbuat dari bahan yang bersifat magnetik tetapi berbentuk pita, seperti halnya pita kaset tape recorder.

Berdasarkan Jenis Akses Data

• DASD (Direct Access Storage Device) : Mempunyai akses langsung terhadap data. Contohnya : Magnetik (floppy disk, hard disk), Removeable hard disk (Zip disk, Flash disk), Optical Disk dll.
• SASD (Sequential Access Storage Device) : Mempunyai akses data secara tidak langsung(berurutan), seperti pita magnetik.

Raid

RAID merupakan kependekan dari “Redundant Array of Independent Disk”. Konsep RAID diciptakan untuk mendapatkan kapasitas yang lebih besar dan/atau Fault tolerance yang disebabkan oleh kerusakan Harddisk. Fault Tolerance adalah kemampuan dari suatu system untuk dapat tetap berfungsi meskipun mengalami kegagalan.

Jenis - Jenis  Raid

1. RAID level 0
RAID level 0 menggunakan kumpulan disk dengan striping pada level blok, tanpa redundansi. Jadi hanya menyimpan melakukan striping blok data ke dalam beberapa disk. Level ini sebenarnya tidak termasuk ke dalam kelompok RAID karena tidak menggunakan redundansi untuk peningkatan kinerjanya.
2. RAID level 1
RAID level 1 ini merupakan disk mirroring, menduplikat setiap disk. Cara ini dapat meningkatkan kinerja disk, tetapi jumlah disk yang dibutuhkan menjadi dua kali lipat, sehingga biayanya menjadi sangat mahal. Pada level 1 (disk duplexing dan disk mirroring) data pada suatu partisi hard disk disalin ke sebuah partisi di hard disk yang lain sehingga bila salah satu rusak , masih tersedia salinannya di partisi mirror.
3. RAID level 2
RAID level 2 ini merupakan pengorganisasian dengan error-correcting-code (ECC). Seperti pada memori di mana pendeteksian terjadinya error menggunakan paritas bit. Setiap byte data mempunyai sebuah paritas bit yang bersesuaian yang merepresentasikan jumlah bit di dalam byte data tersebut di mana paritas bit=0 jika jumlah bit genap atau paritas=1 jika ganjil. Jadi, jika salah satu bit pada data berubah, paritas berubah dan tidak sesuai dengan paritas bit yang tersimpan. Dengan demikian, apabila terjadi kegagalan pada salah satu disk, data dapat dibentuk kembali dengan membaca error-correction bit pada disk lain.
4. RAID level 3
RAID level 3 merupakan pengorganisasian dengan paritas bit interleaved. Pengorganisasian ini hampir sama dengan RAID level 2, perbedaannya adalah RAID level 3 ini hanya memerlukan sebuah disk redundan, berapapun jumlah kumpulan disk-nya. Jadi tidak menggunakan ECC, melainkan hanya menggunakan sebuah bit paritas untuk sekumpulan bit yang mempunyai posisi yang sama pada setiap disk yang berisi data. Selain itu juga menggunakan data striping dan mengakses disk-disk secara paralel.
5. RAID level 4
RAID level 4 merupakan pengorganisasian dengan paritas blok interleaved, yaitu menggunakan striping data pada level blok, menyimpan sebuah paritas blok pada sebuah disk yang terpisah untuk setiap blok data pada disk-disk lain yang bersesuaian. Jika sebuah disk gagal, blok paritas tersebut dapat digunakan untuk membentuk kembali blok-blok data pada disk yang gagal tadi. Kecepatan transfer untuk membaca data tinggi, karena setiap disk-disk data dapat diakses secara paralel. Demikian juga dengan penulisan, karena disk data dan paritas dapat ditulis secara paralel.
6. RAID level 5
RAID level 5 merupakan pengorganisasian dengan paritas blok interleaved tersebar. Data dan paritas disebar pada semua disk termasuk sebuah disk tambahan. Pada setiap blok, salah satu dari disk menyimpan paritas dan disk yang lainnya menyimpan data. Sebagai contoh, jika terdapat kumpulan dari 5 disk, paritas blok ke n akan disimpan pada disk (n mod 5) + 1; blok ke n dari empat disk yang lain menyimpan data yang sebenarnya dari blok tersebut. Sebuah paritas blok tidak menyimpan paritas untuk blok data pada disk yang sama, karena kegagalan sebuah disk akan menyebabkan data hilang bersama dengan paritasnya dan data tersebut tidak dapat diperbaiki. Penyebaran paritas pada setiap disk ini menghindari penggunaan berlebihan dari sebuah paritas disk seperti pada RAID level 4.
7. RAID level 6
RAID level 6 disebut juga redundansi P+Q, seperti RAID level 5, tetapi menyimpan informasi redundan tambahan untuk mengantisipasi kegagalan dari beberapa disk sekaligus. RAID level 6 melakukan dua perhitungan paritas yang berbeda, kemudian disimpan di dalam blok-blok yang terpisah pada disk-disk yang berbeda. Jadi, jika disk data yang digunakan sebanyak n buah disk, maka jumlah disk yang dibutuhkan untuk RAID level 6 ini adalah n+2 disk. Keuntungan dari RAID level 6 ini adalah kehandalan data yang sangat tinggi, karena untuk menyebabkan data hilang, kegagalan harus terjadi pada tiga buah disk dalam interval rata-rata untuk perbaikan data (Mean Time To Repair atau MTTR). Kerugiannya yaitu penalti waktu pada saat penulisan data, karena setiap penulisan yang dilakukan akan mempengaruhi dua buah paritas blok.
8. RAID level 0+1 dan 1+0
RAID level 0+1 dan 1+0 ini merupakan kombinasi dari RAID level 0 dan 1. RAID level 0 memiliki kinerja yang baik, sedangkan RAID level 1 memiliki kehandalan. Namun, dalam kenyataannya kedua hal ini sama pentingnya. Dalam RAID 0+1, sekumpulan disk di-strip, kemudian strip tersebut di-mirror ke disk-disk yang lain, menghasilkan strip-strip data yang sama. Kombinasi lainnya yaitu RAID 1+0, di mana disk-disk di-mirror secara berpasangan, dan kemudian hasil pasangan mirrornya di-strip. RAID 1+0 ini mempunyai keuntungan lebih dibandingkan dengan RAID 0+1. Sebagai contoh, jika sebuah disk gagal pada RAID 0+1, seluruh strip-nya tidak dapat diakses, hanya sebagian strip saja yang dapat diakses, sedangkan pada RAID 1+0, disk yang gagal tersebut tidak dapat diakses, tetapi pasangan mirror-nya masih dapat diakses, yaitu disk-disk selain dari disk yang gagal.
E. Implementasi RAID
Pada umumnya, RAID diimplementasikan di dalam komputer server, tapi bisa juga digunakan di dalam workstation. Penggunaan di dalam workstation umumnya digunakan dalam komputer yang digunakan untuk melakukan beberapa pekerjaan seperti melakukan penyuntingan video/audio. Implementasi RAID, selain secara hardware (dengan RAID controller) juga dapat dilakukan secara software, misalnya pada Microsoft Windows NT 4.0.

 Input/Output

Masalah-masalah Input/Output

·         Periferal yang bervariasi

·         Pengiriman jumlah data yang berbeda

v  Dengan kecepatan yang berbeda

v  Dalam format 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

v  Melalui sistem bus atau perpindahan utama

·         Interface ke satu atau lebih periferal

v  Melalui link yang sesuai

Fungsi Modul I/O Module

·         Kontrol dan timing

v  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

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

·         Perintah I/O

v  Ketika modul I/O dialamati oleh CPU, yaitu:

v  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