Prosesor Paralel

Pemrosesan paralel (parallel processing) adalah penggunaaan lebih dari satu CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan. Idealnya, parallel processing membuat program berjalan lebih cepat karena semakin banyak CPU yang digunakan. Tetapi dalam praktek, seringkali sulit membagi program sehingga dapat dieksekusi oleh CPU yang berbea-beda tanpa berkaitan di antaranya.

    Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanya diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak. Untuk melakukan aneka jenis komputasi paralel ini diperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itu diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut sebagai middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi.

     Pemrograman paralel adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan baik dalam komputer dengan satu (prosesor tunggal) ataupun banyak (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU. Tujuan utama dari pemrograman paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan.

Komputasi paralel membutuhkan:

1.     algoritma

2.     bahasa pemrograman

3.     compiler

        Sebagaian besar komputer hanya mempunyai satu CPU, namun ada yang mempunyai lebih dari satu. Bahkan juga ada komputer dengan ribuan CPU. Komputer dengan satu CPU dapat melakukan parallel processing dengan menghubungkannya dengan komputer lain pada jaringan. Namun, parallel processing ini memerlukan software canggih yang disebut distributed processing software. Parallel processing berbeda dengan multitasking, yaitu satu CPU mengeksekusi beberapa program sekaligus. Parallel processing disebut juga parallel computing. Yang terdiri dari empat kelompok komputer.

A.    TUJUAN PARALLEL PROCESSING

 Tujuan utama dari pemrosesan paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan.

B.     PARALLEL PROCESSING

 Komputasi paralel Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanya diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak. Untuk melakukan aneka jenis komputasi paralel ini diperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itu diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut sebagai middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi. Pemrograman Paralel sendiri adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan. Bila komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam satu jaringan komputer, biasanya.

a.      Jaringan Interkoneksi

         Komunikasi diantara terminal-terminal yang berbeda harus dapat dilakukan dengan suatu media tertentu. Interkoneksi yang efektif antara prosesor dan modul memori sangat penting dalam lingkungan komputer. Menggunakan arsitektur bertopologi bus bukan merupakan solusi yang praktis karena bus hanya sebuah pilihan yang baik ketika digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen dengan jumlah yang sedikit. Jumlah komponen dalam sebuah modul IC bertambah seiring waktu. Oleh karena itu, topologi bus bukan topologi yang cocok untuk kebutuhan interkoneksi komponenkomponen di dalam modul IC.

Komputer yang terhubung dengan komputer yang lain melalui jaringan dapat melakukan koneksi dengan konfigurasi jaringan. Koneksi ini memerlukan sebuah Port Koneksi pada kartu jaringan (NIC = Network Interface Card) yang berfungsi sebagai jembatan dari komputer ke sebuah jaringan. Peralatan yang dibutuhkan untuk koneksi antara jaringan diantaranya adalah :

1. NIC (Network Interface Card)

Fungsi NIC selain itu adalah untuk mengubah data paralel dalam sebuah bus komputer ke dalam bentuk data serial. Untuk koneksi ini NIC membutuhkan sebuah penghubung yang berupa kabel, kabel ini dapat berupa kabel UTP atau Fiber Optic.

2. HUB

Hub ini ada dua jenis, yaitu passive hub dan active hub. Fungsi hub adalah sebagai terminal penghubunga antara dua koneksi atau lebih. Dimana hub ini sebagai terminal persinggahan dan menambah node didalam sebuah LAN (Local Area Network).

3. Repeater

Repeater ini berfungsi memperluas cakupan suatu jaringan tanpa melakukan filter terhadap sinyal yang masuk dan keluar. Tugas utamanya mensikronisasikan dan mentransmisikan ulang sinyal dari suatu segmen ke segmen yang lain didalam sebuah jaringan.

4. Bridge

Fungsi Bridge kurang lebih sama dengan repeater namun Bridge melakukan filter terhadap sinyal, sehingga setiap segmen tidak dipengaruhi oleh segmen yang lain. Selain itu Bridge juga dapat menghubungkan jaringan yang berbeda segmen protokol aksesnya, namun dengan syarat protokol komunikasinya sama.

5. Router

Fungsi router adalah menentukan jalur routing dan mengirimkan paket-paket informasi pada internet yang bekerja pada layer 3 OSI.

a.      Mesin SIMD dan MIMD

1. SIMD

           Komputer yang mempunyai beberapa unit prosesor di bawah satu supervisi satu unit common control. Setiap prosesor menerima instruksi yang sama dari unit kontrol, tetapi beroperasi pada data yang berbeda.

SIMD adalah singkatan dari Single Instruction, Multiple Data, merupakan sebuah istilah dalam komputasi yang merujuk kepada sekumpulan operasi yang digunakan untuk menangani jumlah data yang sangat banyak dalam paralel secara efisien, seperti yang terjadi dalam prosesor vektor atau prosesor larik. SIMD pertama kali dipopulerkan pada superkomputer skala besar, meski sekarang telah ditemukan pada komputer pribadi. 

2. MIMD

           Organisasi komputer yang memiliki kemampuan untuk memproses beberapa program dalam waktu yang sama. Pada umumnya multiprosesor dan multikomputer termasuk dalam kategori ini.

MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream), pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara n pemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.

MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream), pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara n pemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.

Running Time

Running time adalah waktu yang digunakan oleh sebuah algoritma untuk menyelesaikan masalah pada sebuah komputer paralel dihitung mulai dari saat algoritma mulai hingga saat algoritma berhenti. Jika prosesor-prosesornya tidak mulai dan selesai pada saat yang bersamaan, maka running time dihitung mulai saat komputasi pada prosesor pertama dimulai hingga pada saat komputasi pada prosesor terakhir selesai.

Counting Steps

Untuk menentukan running time, secara teoritis dilakukan analisa untuk menentukan waktu yang dibutuhkan sebuah algoritma dalam mencari solusi dari sebuah masalah. Hal ini dilakukan dengan cara menghitung banyaknya operasi dasar, atau step (langkah), yang dilakukan oleh algoritma untuk keadaan terburuknya (worst case).

Langkah-langkah yang diambil oleh sebuah algoritma dibedakan ke dalam dua jenis yaitu :

· Computational step

Sebuah computational step adalah sebuah operasi aritmetika atau operasi logika yang dilakukan terhadap sebuah data dalam sebuah prosesor.

· Routing step.

Pada routing step, sebuah data akan melakukan perjalanan dari satu prosesor ke prosesor lain melalui shared memory atau melalui jaringan komunikasi.

Speedup

· Pengukuran speedup sebuah algoritma paralel adalah salah satu cara untuk mengevaluasi kinerja algoritma tersebut.

· Speedup adalah perbandingan antara waktu yang diperlukan algoritma sekuensial yang paling efisien untuk melakukan komputasi dengan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan komputasi yang sama pada sebuah mesin pipeline atau paralel.

C. Arsitek Pengganti

           Dalam bidang teknik komputer, arsitektur pengganti merupakan konsep perencanaan atau struktur pengoperasian dasar dalam komputer atau bisa dikatakan rencana cetak biru dan deskripsi fungsional kebutuhan dari perangkat keras yang didesain. implementasi perencanaan dari masing-masing bagian seperti CPU, RAM, ROM, Memory Cache, dll

 Sumber :

https://id.wikipedia.org/wiki/Interkoneksi

http://organkomputer.blogspot.co.id/2013/04/prosesor-paralel.html

http://www.academia.edu/7424831/Parallel_PROCESSING_Pemrosesan_paralel

Pipeline Dan RISC (Reduce Intruction Set Komputer)

A. Pipleline

Pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersama tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesor. Dengan cara ini, maka unit pemrosesan selalu bekerja. Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer. Bisa  pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti  pada instruksi yang dijaankan oleh microprocessor.

Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline, satu instruksi dilakukan sampai selesai, baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan. Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline, ketika satu instruksi sedangkan diproses, maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan. Tetapi, instruksi yang diproses secara bersamaan ini, ada dalam tahap proses yang berbeda. Jadi, ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi. Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan kinerja microprocessor. Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan. Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline, apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K  tahap.

Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama, sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar dan lancar. Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul, misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya. Kasus Jump, juga perlu perhatian, karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu, akan terjadi perubahan program counter, sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter.

1. Intruksi Pada Pipeline

•             Tahapan pipeline
•       Mengambil instruksi dan membuffferkannya 
•       Ketika tahapan kedua bebas tahapan pertama mengirimkan instruksi yang dibufferkan tersebut 
•       Pada saat tahapan kedua sedang mengeksekusi instruksi, tahapan pertama memanfaatkan siklus memori yang tidak dipakai untuk mengambil dan membuffferkan instruksi berikutnya.
   
  
  
  B. RISC (Reduce Intruction Set Computer) 

     1. Pengertian RISC

RISC (Reduce Intruction Set Computer) atau komputasi set instruksi yang disederhanakan merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vector. Desain ini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Copration. Selain itu RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan strong ARM.

 2. Perkembangan RISC

Ide dasar prosesor RISC sebenarnya bisa dilacak dari apa yang disarankan oleh von Neumann pada tahun 1946. Von Neumann menyarankan agar rangkaian elektronik untuk konsep logika diimplementasikan hanya bila memang diperlukan untuk melengkapi sistem agar ber&ungsi atau karena frekuensi penggunaannya cukup tinggi (Hueden, 1992 : 18). jadi ide tentang RISC, yang pada dasarnya adalah untuk menyederhanakan realisasi perangkat keras prosesor dengan melimpahkan sebagian besar tugas kepada perangkat lunaknya, telah ada pada komputer elektronik pertama. Seperti halnya prosesor RISC, komputer elektronik pertama merupakan komputer eksekusi-langsung yang memiliki instruksi sederhana dan mudah didekode.

Hal yang sama dipercayai juga oleh Seymour Cray, spesialis pembuat superkomputer. Pada tahun 1975, berdasarkan kajian yang dilakukannya, Seymour Cray menyimpulkan bahwa penggunaan register sebagai tempat manipulasi data menyebabkan ran'angan instruksi menjadi sangat sederhana. Ketika itu perancang prosesor lain lebih banyak membuat instruksi-instruksi yang merujuk ke memori daripada ke register seperti rancangan Seymour Cray. Sampai akhir tahun 1980an komputer-komputer rancangan Seymour Cray, dalam bentuk superkomputer seri Cray, merupakan komputer-komputer dengan kinerja sangat tinggi. Pada tahun 1975, kelompok peneliti di IBM di bawah pimpinan George radin, mulai merancang komputer berdasar konsep John Cocke. Berdasarkan saran John Cocke, setelah meneliti &rekuensi pemanfaatan instruksi hasil kompilasi suatu program, untuk memperoleh prosesor berkinerja tinggi tidak perlu diimplementasikan instruksi kompleks ke dalam prosesor bila instruksi tersebut dapat dibuat dariinstruksi-instruksi sederhana yang telah dimilikinya.

a. Prosesor RISC Berkeley

Kelompok David Patterson dari Universitas California memulai proyek RISC pada tahun 1980 dengan tujuan menghindari kecenderungan perancangan prosesor yang perangkat instruksinya semakin komplekscsehingga memerlukan peran'angan rangkaian kontrol yang semakin rumitcdari waktu ke waktu. Hipotesis yang diajukan adalah bahwa implementasi instruksi yang kompleks ke dalam perangkat instruksi prosesor justru berdampak negatif pemakaian instruksi tersebut dalam kebanyakan program hasil komplikasi (Heudin, 1992 : 22). Apalagi, instruksi kompleks itu pada dasarnya dapat disusun dari instruksi-instruksi sederhana yang telah dimiliki.

Rancangan prosesor RISC-1 ditujukan untuk mendukung bahasa C, yang dipilih karena popularitasnya dan banyaknya pengguna. Realisasi rancangan diselesaikan oleh kelompok Patterson dalam waktu 6 bulan. Fabrikasi dilakukan oleh MOVIS dan XEROX dengan menggunakan teknologi silikon NMOS (N-channel Metal-oxide Semiconductor) 2 mikron. Hasilnya adalah sebuah 'hip rangkaian terpadu dengan 44.500 buah transistor (Heudin, 1992 : 230). Chip RISC-1 selesai dibuat pada musim panas dengan kecepatan eksekusi ( mikrosekon per instruksi (pada frekuensi detak 1,5 MHz), 4 kali lebih lambat dari kecepatan yang ditargetkan. Tidak tercapainya target itu disebabkan terjadinya sedikit kesalahan perancangan, meskipun kemudian dapat diatasi dengan memodifikasi rancangan assemblernya. Berdasarkan hasil evaluasi, meskipun hanya bekerja pada frekuensi detak 1,5 MHz dan mengandung kesalahan perancangan, RISC-1 terbukti mampu mengeksekusi program bahasa C lebih cepat dari beberapa prosesor cISC, yakni MC6800, Z8002, VAX-11/780, dan PDP-11/70. Hampir bersamaan dengan proses fabrikasi RISC-1, tim Berkeley lain mulai bekerja untuk meranrang RISC-2. Chip yang dihasilkan tidak lagi mengandung kesalahan sehingga mencapai kecepatan operasi yang ditargetkan, 330 nanosekon tiap instruksi (Heudin, 1992 : 27-28).

RISC-2 hanya memerlukan luas chip 25% dari yang dibutuhkan RISC-1 dengan 75% lebih banyak register. Meskipun perangkat instruksi yang ditanamkan sama dengan perangkat instruksi yang dimiliki RISC-1, tetapi di antara keduanya terdapat perbedaan mikroarsitektur perangkat kerasnya. RISC-2 memiliki 138 buah register yang disusun sebagai 8 jendela register, dibandingkan dengan 78 buah register yang disusun sebagai 6 jendela register. Selain itu, juga terdapat perbedaan dalam hal organisasi alur-pipa (pipeline) . RISC-1 memiliki alur-pipa dua tingkat sederhana dengan penjeputan (fetch) dan eksekusi instruksi yang dibuat tumpang-tindih, sedangkan RISC-2 memiliki 3 buah alur-pipa yang masing-masing untuk penjemputan instruksi, pembacaan operan dan eksekusinya, dan penulisan kembali hasilnya ke dalam register. Sukses kedua proyek memacu tim Berkeley untuk mengerjakan proyek SOAR (Smalltalk on RISC) yang dimulai pada tahun 1983.

b. RICS Stanford

Sementara proyek RISC-1 dan RISC-2 dilakukan kelompok Patterson di Universitas  California, pada tahun 1981 itu juga John Hennessy dari Universitas Stanford mengerjakan proyek MIPS (Microprocessor without interlocked Pipeline Stages). Pengalaman riset tentang optimasi kompilator digabungkan dengan teknologi perangkat keras RISC merupakan kunci utama proyek MIPS ini. Tujuan utamanya adalah menghasilkan chip mikroprosesor serbaguna 32-bit yang dirancang untuk mengeksekusi secara efsien kode-kode hasil kompilasi (Heudin, 1992 : 34). Perangkat instruksi prosesor M!PS terdiri atas 31 buah instruksi yang dibagi menjadi 4 kelompok, yakni kelompok instruksi isi dan simpan, kelompok instruksi operasi aritmetika dan logika, kelompok instruksi pengontrol, dan kelompok instruksi lain-lain. MIPS menggunakan lima tingkat alur-pipa tanpa perangkat keras saling-kunci antar alur-pipa tersebut, sehingga kode yang dieksekusi harus benar-benar bebas dari konfik antar alur-pipa.

Direalisasi dengan teknologi NMOS 2 mikron, prosesor MIPS yang memiliki 24.000 transistor ini memiliki kemampuan mengeksekusi satu instruksi setiap 500 nanodetik. Karena menggunakan lima tingkat alur-pipa bagian kontrol prosesor MIPS ini menyita luas chip dua kali lipat dibanding dengan bagian kontrol pada prosesor RISC. MIPS memiliki 16 register dibandingkan dengan 138 buah register pada RISC-2. Hal ini bukan masalah penting karena MIPS memang dirancang untuk mebebankan kerumitan perangkat keras ke dalam perangkat lunak sehingga menghasilkan perangkat keras yang jauh lebih sederhana dan lebih efsien. Perangkat keras yang sederhana akan mempersingkat waktu perancangan, implementasi, dan perbaikan bila terjadi kesalahan. Sukses perancangan MIPS dilanjutkan oleh tim Stanford dengan merancang mikroprosesor yang lebih canggih, yakni MIPS-X. Perancangan dilakukan oleh tim riset MIPS sebelumnya ditambah 6 orang mahasiswa, dan dimulai pada musim panas tahun 1984. Rancangan MIPS-X banyak diperbaruhi oleh MIPS dan RISC-2 dengan beberapa perbedaan utama :

o   Semua instruksi MIPS-X merupakan operasi tunggal dan dieksekusi dalam satu siklus detak

o   Semua instruksi M!PS-X memiliki format tetap dengan panjang instruksi 32-bit

o   MIPS-X dilengkapi pendukung koprosesor yang efsien dan sederhana

o   MIPS-X dilengkapi pendukung untuk digunakan sebagai prosesor dasar dalam sistem multiprosesor memori-bersama (shared memory)

o   MIPS-X dilengkapi chace instruksi dalam-chip yang cukup besar (2 kilobyte)

o   M!PS-X difabrikasi dengan teknologi CMOS-2 mikron.

3. Sifat-Sifat RISC

1.      Semua atau setidak-tidaknya sebagian besar (80%) instruksi harus dieksekusi dalam satu siklus clock.

2.      Semua instruksi harus memiliki satu ukuran standar, yaitu sama dengan ukuran kata dasar (basic word length).

3.      Jumlah jenis instuksinya harus kecil, tidak melebihi 128

4.      Jumlah format isntruksinya harus kecil, tidak melebihi kira-kira 4

5.      Jumlah addressing mode harus kecil, tidak melebihi kira-kira 4

6.      Akses ke memori hanya dilakukan dengan instruksi load dan store.

7.      Semua operasi, kecuali operasi load dan store merupakan operas register ke register di dalam CPU.

8.      Memiliki hardwired control unit.

9.      Memiliki relati& banyak register serbaguna internal CPU

4. Karakteristik RISC

Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik diantaranya :

1.      Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusi instruksi berlangsung.

2.      Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unit Control. Keuntungan lainnya memungkinkan optimasi pemakaian register sehingga operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.

3.      Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol.

4.       Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan menggunakan Beld yang tetap pendekodean op'ode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersama-sama.

RISC perlu memperhatikan karakteristik eksekusi instruksi. Adapun aspek-aspek komputasinya adalah :

1.      Operasi-operasi yang dilakukan

2.      perand-operand yang digunakan

3.      Pengurutan eksekusi.

      Ciri-ciri RISC

1.      Instruksi berukuran tunggal

2.      Ukuran yang umum adalah 4 byte.

3.      Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya kurang dari lima buah.

4.      Tidak terdapat pengalamatan tak langsung.

5.      Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi

aritmetika (misalnya, penambahan dari memori, penambahan ke memori).

      Ciri-Ciri CISC

1.      Penekanan pada perangkat keras (hardware)

2.      Termasuk instruksi kompleks multi-clock

3.      Memori-ke-memori: “LOAD” dan “STORE” saling bekerjasama

4.      Ukuran kode kecil, kecepatan rendah

5.      Transistor digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi kompleks

Sumber :

http://www.academia.edu/18365931/Makalah_CISC_and_RISC

http://www.academia.edu/9124108/Pengertian_Pipeline

Arsitektur Family Komputer IBM PC

A.    Konfigurasi Mikrokomputer Dasar

           Berdasarkan UkurannyaBerdasarkan ukurannya, komputer digolongkan ke dalam micro computer (komputer mikro), mini computer (komputer mini), small computer (komputer kecil), medium computer (komputer menengah), large computer (komputer besar) dan super computer (komputer super). 1 Micro ComputerMicro Computer (Mikro Komputer) disebut juga dengan nama personal computer (komputer personal) . ukuran main memory komputer mikro sekarang berkisar dari 16 MB sampai lebih dari 128 MB, dengan konfigurasi operand register 8 bit, 16 bit, atau 32 bit. Kecepatan komputer mikro sekarang berkisar 200 Mhz sampai dengan 500 Mhz.Komputer mikro umumnya adalah single-user (pemakainya tunggal), yaitu satu komputer hanya dapat digunakan untuk satu pemakai saja untuk tiap saat.

1.      Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer.

2.      Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna    meningkatkan fungsionalitasnya

B.    FAMILI IBM PC dan Turunannya

            Mengembangkan software – software yang sudah ada seperti UNIX dan WINDOWS. Oleh karena itu IBM sendiri merupakan sebuah perusahaan bukan system operasi, hanya saja IBM mencoba mengembangkan OS yang telah ada seperti OS dari UNIX dan LINUX.IBM PC adalah sebutan untuk keluarga komputer pribadi buatan IBM. IBM PC diperkenalkan pada 12 Agustus 1981, dan "dipensiunkan" pada tanggal 2 April 1987. Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, yakni IBM (International Business Machines) merupakan sebuah perusahaan hardware yang: 

• ·         IBM 4860 PCjr
• ·         IBM 5140 Convertible Personal Computer (laptop)
• ·         IBM 5150 Personal Computer (PC yang asli)
• ·         IBM 5155 Portable PC (sebenarnya merupakan PC XT yang portabel)
• ·         IBM 5160 Personal Computer/eXtended Technology
• ·         IBM 5162 Personal Computer/eXtended Technology Model 286 (merupakan PC  AT)
• ·         IBM 5170 Personal Computer/Advanced Technology

C.    Komponen IBM PC

o   Sistem kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat

o   Sistem kontrol interuppt : Pengontrol Interuppt

o   Sistem kontrol RAM & ROM : Chip RAM & ROM, Decoder Alamat, dan Buffer

o   Sistem kontrol DMA : Pengontrol DMA

o   Timer : Timer Interval Programmable

o   Sistem kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

Sumber :

http://eby190205.blogspot.co.id/2012/01/arsitektur-family-ibm-pc-dan-turunannya.html

SISTEM INPUT/OUTPUT (I/O)

  A.    Pengertian Sistem Input/Output (I/O)

I/O adalah Suatu perangkat yg berhubungan dengan sistem komputer dengan cara mengirim sinyal melalui suatu kabel atau bahkan melalui udara.

 I/O  merupakan salah satu komponen computer yang penting, I/O devices menjadikan komputer berguna bagi manusia, Sebuah sistem kontrol I/O bertujuan untuk memberikan bantuan kepada user untuk memungkinkan mereka mengakses berkas, tanpa memperhatikan detail dari karakteristik dan waktu penyimpanan. Kontrol I/O menyangkut manajemen berkas dan peralatan manajemen yang merupakan bagian dari sistem operasi.

·         Pengertian Input

              Input adalah perangkat yang digunakan untuk memasukkan data atau

perintah ke dalam komputer.

·         Pengertian Output

              Output yaitu perangkat keras yang berfungsi untuk mengeluarkan data yang telah diproses sehingga menjadi suatu informasi.

  B.    Sistem BUS

            Sistem bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.

          Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat berjalan. Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur sistem komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah komputer PC dengan prosesor umumnya Intel Pentium 4memiliki bus prosesor (Front-Side bUS) , BUS AGP, BUS PCI, BUS USB, BUS ISA (yang digunakan oleh keyboard dan mouse, dan bus-bus lainnya.

         Bus disusun secara hierarkis, karena setiap bus yang memiliki kecepatan rendah akan dihubungkan dengan bus yang memiliki kecepatan tinggi. Setiap perangkat di dalam sistem juga dihubungkan ke salah satu bus yang ada. Sebagai contoh, kartu grafis AGP akan dihubungkan ke bus AGP. Beberapa perangkat lainnya (utamanya chipset atau kontrolir) akan bertindak sebagai jembatan antara bus-bus yang berbeda. Sebagai contoh, sebuah kontrolir bus SCSI dapat mengubah sebuah bus menjadi bus SCSI, baik itu BUS PCI atau BUS PCI Express.

  C.    Cara Kerja Sistem Bus

•  Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitektur  komputernya akan lebih kompleks, sehingga untuk meningkatkan performa, digunakan beberapa buah bus.
• Tiap bus merupakan jalur data antara beberapa device yang berbeda. Dengan cara ini RAM, Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utama berkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus).
• Sementara perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yang berkecepatan lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepat sampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini digunakan sebuah bridge.

  D.    STANDAR INPUT/OUTPUT INTERFACE.

•         Interface atau antar muka adalah Penghubung antara dua sistem atau alat media penghubung antara satu subsistem dengan subsistem lainnya. Melalui penghubung ini memungkinkan sumber daya mengalir dari satu subsistem ke subsistem yang lainnya. Keluaran (output) dari suatu subsistem akan menjadi masukan (input) untuk subsistem lainnya dengan melalui penghubung.
•            Interface Aplikasi I/O
•       Ketika suatu aplikasi ingin membuka data yang ada dalam suatu disk, sebenarnya aplikasi tersebut harus dapat membedakan jenis disk apa yang akan diaksesnya. Untuk mempermudah pengaksesan, sistem operasi melakukan standarisasi cara pengaksesan pada peralatan Input / Output. Pendekatan inilah yang dinamakan interface aplikasi Input / Output.

•       Interface aplikasi Input / Output melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan software layering. Abstraksi dilakukan dengan membagi-bagi detail peralatan-peralatan Input / Output ke dalam kelas-kelas yang lebih umum. Dengan adanya kelas-kelas yang umum ini, maka akan lebih mudah untuk membuat fungsi-fungsi standar(interface) untuk mengaksesnya. Lalu kemudian adanya device driver pada masing-masing peralatan Input / Output, berfungsi untuk enkapsulasi perbedaan-perbedaan yang ada dari masing-masing anggota kelas-kelas yang umum tadi. Device driver mengenkapsulasi tiap -tiap peralatan Input / Output ke dalam masing-masing 1 kelas yang umum tadi(interface standar). Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem Input / Output pada kernel. Karena hal ini, subsistem Input / Outputdapat bersifat independen dari hardware.
•         Karena subsistem Input / Output independen dari hardware maka hal ini akan sangat menguntungkan dari segi pengembangan hardware. Tidak perlu menunggu vendor sistem operasi untuk mengeluarkan support code untuk hardware-hardware baru yang akan dikeluarkan oleh vendor hardware.

Pengaksesan Peralatan I/O

            1. Peralatan Input

  a.       Keyboard

  b.      Mouse

  c.       Joystick

  d.      Scanner

  e.       Lightpen

  f.       Trackball

  g.      Touch Sreen

  h.      Magnetic Ink Character Reader (MICR)

  i.        Optical Character Reader (OCR)

  j.        Optical Mark Recognition (OMR) Reader

             2. Perangkat Output

  a.       Monitor

  b.      Printer dan Plotter

  c.       Proyektor

  d.      Microform

            3. Peralatan Input / Output

  a.       Disk Drive

  b.      Tape Drive

  c.        Modem (Modulator Demudolator)

  d.       Ethernet

  e.       PCMCIA

  f.        Hub

  g.       Switch

  h.       Print Server

  i.         Input / Output Card (I / O Card)

  j.         SCII Card

  k.       Terminal

  l.         CD – Room (Compac Disk-Read Only memory)

  m.     CD-Read and writer

  n.       DVD-Room

  o.       DVD-Read and Writer

  

Sumber :

http://blog-izie.blogspot.co.id/2012/11/io-device-perangkat-inputoutput-komputer.html 

https://id.wikipedia.org/wiki/Bus_sistem