A. Piranti
Proses
Piranti
proses adalah adalah alat dimana instruksi – instruksi program diproses untuk
mengolah data yang sudah dimasukkan lewat Peranti masukan dan hasilnya akan
ditampilkan di Peranti keluaran. Saat komputer berjalan, terdapat banyak proses
yang berjalan secara bersamaan. Sebuah proses dibuat melalui system call
create-process yang membentuk proses turunan ( child process) yang
dilakukan oleh proses induk (parent process). Proses turunantersebut
juga mampu membuat.
Ketika
sebuah proses dibuat maka proses tersebut dapat memperoleh sumber-daya seperti
waktu CPU, memori, berkas, atau perangkat I/O. Sumber daya ini dapat diperoleh
langsung dari sistem operasi, dari proses induk yang membagi-bagikan sumber
daya kepada setiap proses turunannnya, atau proses turunan dan proses induk
berbagi sumber-daya yang diberikan sistem operasi. Pranti proses terdiri dari
Central Processing Unit (CPU) dan Main Memory
.
B. Pengelolaan
Proses
Proses
perlu dikelola karena dalam sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya
untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPU time,
memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O. Perkembangan sistem
komputer mendatang adalah menuju ke sistem multi- processing, multiprogramming,
terdistribusi dan paralel yang mengharuskan adanya proses-proses yang berjalan
bersama dalam waktu yang bersamaan. Hal demikian merupakan masalah yang perlu
perhatian dari perancang sistem operasi. Kondisi dimana pada saat yang
bersamaan terdapat lebih dari satu proses disebut dengan kongkurensi
(proses-proses yang kongkuren).
Proses-proses
yang mengalami kongkuren dapat berdiri sendiri (independen) atau dapat saling
berinteraksi, sehingga membutuhkan sinkronisasi atau koordinasi proses yang
baik. Proses tersebut tidak lepas dari peran prosesor sebagai pengendali dari
berjalannya sebuah proses.
C. Procesor
Processor
juga biasa disebut dengan Mikroprosesor adalah suatu komponen (biasanyawujud
fisiknya berupa chip) yang terdapat dalam suatu sistem komputer yang
berfungsisebagai unit pusat pemroses atau pengolah data dan istruksi. Dalam
bahasa kasar sering diistilahkan sebagai „otak‟ komputer. Mikroprosesor ini
umumnya terpasang pada motherboard. Penulisan kata mikroprosesor sering
disingkat μP atau uP. Istilah mikroprosesor juga disebut dengan
nama prosesor atau CPU (central processing unit).
Prosesor
ini terbuat dari chip silikon yang di dalamnya mengandung jutaan transistor
mini dan sirkuit lainnya di atas sirkuit terintegrasi semikonduktor. Selama
ini, perkembangan mikroprosesor diketahui mengikuti hukum Moore. Hukum
ini dilontarkan oleh Gordon Moore pada tahun 1965. Saat itu Moore memprediksi
bahwa jumlah transistor yang ada pada IC (Integrated Circuit) akan berlipat
ganda setiap tahunnya, dan merumuskan bahwa daya penghitungan akan berlipat
ganda setiap 18 bulan. Pernyataan ini diperbaharui oleh Moore pada tahun 1995,
berdasar hasil penelitian bahwa kelipatan ganda jumlah transistor akan terjadi
setiap dua tahun sekali. Hukum tersebut memang benar-benar terjadi dan terbukti
sejak awal tahun 1970-an. Sehingga performa komputerpun terus meningkat dari
tahun ke tahun.
Hukum
Moore tersebut mungkin tidak akan berlaku seterusnya, kalau mengamati
perkembangan prosesor saat ini tampaknya hukum tersebut hanya berlaku untuk
waktu yang terbatas.
D. Cara
kerja Prosesor
Prosesor
berfungsi seperti kalkulator, hanya saja dengan kemampuan pemrosesan data yang
jauh lebih besar. Fungsi utamanya adalah melakukan operasi aritmatika dan
logika terhadap data.
Data
tersebut diambil dari memori atau diperoleh dari alat input yang dioperasikan
oleh operator seperti papan ketik (keyboard), mouse dan lainnya. Kerja prosesor
ini dikontrol oleh sekumpulan instruksi software. Software tersebut diperoleh
atau dibaca dari media penyimpan seperti harddisk, disket, CD, dan lainnya. Kemudian
instruksi-instruksi tadi disimpan dalam RAM. Setiap instruksi diberi
alamat unik yang disebut alamat memori. Untuk selanjutnya, prosesor akan
mengakses data-data yang ada pada RAM, dengan cara menentukan alamat data yang
dikehendaki.
Prosesor
dan RAM dihubungkan oleh unit yang disebut bus. Saat sebuah program dijalankan,
data akan mengalir dari RAM melalui bus, menuju ke prosesor. Di dalam prosesor,
data ini di-dekode, kemudian berjalan ke ALU yang bertugas melakukan kalkulasi
dan perbandingan. Kadang-kadang data disimpan sementara di register agar dapat
diambil kembali dengan cepat untuk diolah. Setelah selesai, hasil pemrosesannya
mengalir kembali ke RAM atau ke media penyimpan. Apabila data hasil perosesan
tadi akan diolah lagi, maka data tersebut akan disimpan dalam register.
Demikian seterusnya. Bilangan yang ditangani oleh prosesor
Terdapat
dua macam bilangan yang ditangani oleh prosesor, yaitu bilangan fixed point dan
bilangan floating point.
Bilangan
fixed point adalah bilang yang memiliki nilai digit spesifik pada salah satu
titik desimalnya, Hal ini akan membatasi jangkauan nilai yang mungkin untuk
angka-angka tersebut, namun, hal ini justru dapat dihitung oleh prosesor.
Sedangkan
bilangan floating point, adalah bilangan yang diwujudkan dalam notasi ilmiah,
yaitu berupa angka pecahan desimal dikalikan dengan angka 10 pangkat bilangan
tertentu. Misalnya: 705,2944 x 109, atau 4,3 x 10-7. Cara
penulisan angka seperti ini merupakan cara singkat untuk menuliskan angka yang
nilainya sangat besar maupun sangat kecil. Bilangan seperti ini banyak
digunakan dalam pemrosesan grafik dan kerja ilmiah. Proses aritmatika bilangan
floating point memang lebih rumit dan prosesor membutuhkan waktu yang lebih
lama untuk mengerjakannya, karena mungkin akan menggunakan beberapa siklus
detak (clock cycle) prosesor.
Oleh
karena itu, beberapa jenis komputer menggunakan prosesor sendiri untuk
menangani bilangan floating point. Prosesor yang khusus menangani bilangan
floating point disebut Floating Point Unit (FPU) atau disebut juga
dengan nama math co-processor. FPU dapat bekerja secara paralel dengan
prosesor. Dengan demikian proses penghitungan bilangan floating point dapat
berjalan lebih cepat. Keberadaan FPU integrated (bersatu dengan prosesor) sudah
menjadi kebutuhan standart komputer masa kini, karena banyak sekali
aplikasi-aplikasi yang beroperasi menggunakan bilangan floating point.
E. Komponen
Prosesor
Prosesor
biasanya terdiri dari beberapa komponen penting, antara lain:
a. Unit
Aritmatika Dan Logika
b. Register
c. Cache memory
d. Unit
kontrol
a. ALU ( Arithmetic
Logical Unit )
ALU
(Arithmetic Logical Unit = Unit Logika dan Aritmatika). Komponen ini
berfungsi sebagai tempat memproses data dengan cara memanipulasi informasi dan
mengevaluasi hasilnya. ALU dapat melakukan operasi-operasi tertentu, misalnya
penjumlahan, perkalian, pengurangan, dan lainnya. ALU sendiri terdiri dari
device-device memori kecil yang dikenal dengan nama register. Pada
register inilah informasi-informasi disimpan selama pemrosesan data sedang
berlangsung. ALU juga terdiri dari sirkuit-sirkuit untuk mengevaluasi
informasi. Misalnya adder dan comparator, yang memanipulasi data
sesuai instruksi yang terprogram. FPU (Floating Point Unit). Komponen
ini berfungsi untuk memproses data berupa bilangan floating point.Kebanyakan
operasi komputer dieksekusi dalam unit aritmatika dan logika (arithmelogic
unit) pada prosesor. Perhatikanlah suatu contoh umum. Misalkan dua bilangan
yang berada dalam memori ditambahkan. Bilangan tersebut di bawa ke prosesor,
dan penambahan yang sesungguhnya dilakukan oleh ALU. Jumlah tersebut kemudian
disimpan dalam memori atau tetap dalam prosesor untuk segera digunakan. Operasi
aritmatika atau logika yang lain, misalnya, perkalian, pembagian, perbandingan
bilangan, diawali dengan membawa operand yang diperlukan ke prosesor, di mana
operasi tersebut dilakukan oleh ALU. Pada saat operand dibawa ke prosesor,
operand tersebut disimpan dalam elemen penyimpanan kecepatan tinggi yang
disebut register. Tiap register dapat menyimpan satu word data. Waktu akses ke
register lebih cepat daripada waktu akses ke unit cache tercepat dalam hierarki
memori. Unit kontrol dan unit aritmatika dan logika jauh lebih cepat daripada peralatan lain yang terhubung ke sistem
komputer. Jadi memungkinkan satu prosesor tunggal mengendalikan sejumlah
peralatan eksternal seperti keyboard, display, disk magnetik dan optikal,
sensor, dan kontroler mekanik. Sekumpulan daftar yang dapat digunakan untuk
menampung data maupun hasil perhitungan yang belum selesai dengan sempurna.
Komponen ini terkadang terdapat dalam CPU, tetapi tidak semuanya.
b.
Register processor
Register
prosesor, dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang
bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi
terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai
yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang
sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.
Register
prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti
bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil;
dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai
cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data.
Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti
"register 8-bit", "register 16-bit", "register
32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.
Istilah
register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks
secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang
didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata
"Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86
mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU
yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan
register 32-bit.
Register
terbagi menjadi beberapa kelas: Register data, yang digunakan untuk menyimpan
angka-angka dalam bilangan bulat (integer). Register alamat, yang digunakan
untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.
Register
general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara
sekaligus. Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka
bilangan titik mengambang (floating-point). Register konstanta (constant
register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat
dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.
Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan
oleh prosesor SIMD. Register special purpose yang dapat digunakan untuk
menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer, stack
pointer, dan status register. Register yang spesifik terhadap model mesin
(machine-specific register), dalam beberapa arsitektur tertentu, digunakan
untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu
sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain
prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara
generasi prosesor.
Berikut
ini adalah ukuran register dan padanan prosesornya :
Register
Prosesor
4-bit
Intel
4004
8-bit
Intel
8080
16-bit
Intel
8086, Intel 8088, Intel 80286
32-bit
Intel
80386, Intel 80486, Intel Pentium Pro, Intel Pentium, Intel Pentium 2, Intel
Pentium 3, Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel Xeon, AMD K5, AMD K6, AMD
Athlon, AMD Athlon MP, AMD Athlon XP, AMD Athlon 4, AMD Duron, AMD Sempron
64-bit
Intel
Itanium, Intel Itanium 2, Intel Xeon, Intel Core, Intel Core 2, AMD Athlon 64,
AMD Athlon X2, AMD Athlon FX, AMD Turion 64, AMD Turion X2, AMD Sempron
c. Cache memory
Cache
memory adalah memory berukuran kecil berkecepatan tinggi yang berfungsi untuk
menyimpan sementara instruksi dan/atau data (informasi) yang diperlukan oleh
prosesor. Boleh dikatakan bahwa cache memory ini adalah memory internal
prosesor. Cache memory ini berbasis SRAM yang secara fisik berukuran kecil dan
kapasitas tampung datanya juga kecil atau sedikit. Pada saat ini, cache memory
ada 3 jenis, yaitu L1 cache, L2 cache, dan L3 cache.
Letak
cache memory L1 cache terintegrasi dengan chip prosesor, artinya letak L1 cache
sudah menyatu dengan chip prosesor (berada di dalam keping prosesor). Sedangkan
letak L2 cache, ada yang menyatu dengan chip prosesor, ada pula yang terletak
di luar chip prosesor, yaitu di motherboard dekat dengan posisi dudukan
prosesor. Pada era prosesor intel 80486 atau sebelumnya, letak L2 cache
kebanyakan berada di luar chip prosesor. Chip cache terpisah dari prosesor, berdiri
mandiri dekat chip prosesor. Sejak era prosesor Intel Pentium, letak L2 cache
ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor (menyatu dengan keping prosesor).
Posisi L2 cache selalu terletak antara L1 cache dengan memori utama (RAM).
Sedangkan L3 cache belum diimplementasikan secara umum pada semua jenis
prosesor. Hanya prosesor-prosesor tertentu yang memiliki L3 cache.
Cache
memory yang letaknya terpisah dengan prosesor disebut cache memory non
integrated atau diskrit (diskrit artinya putus atau terpisah). Cache memory
yang letaknya menyatu dengan prosesor disebut cache memory integrated, on-chip,
atau on-die (integrated artinya bersatu/menyatu/ tergabung, on-chip artinya ada
pada chip).
L1 cache
(Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau
level one cache. L2 cache disebut dengan istilah secondary cache, second level
cache, atau level two cache.
F. Kecepatan
cache memory
Transfer
data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan L2 cache
maupun L3 cache (bila ada). Kecepatannya mendekati kecepatan register. L1 cache
ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor. Secara fisik L1 cache tidak
bisa dilihat dengan mata telanjang. L1 cache adalah lokasi pertama yang diakses
oleh prosesor ketika mencari pasokan data. Kapasitas simpan datanya paling
kecil, antara puluhan hingga ribuan byte tergantung jenis prosesor. Pada
beberapa jenis prosesor pentium kapasitasnya 16 KB yang terbagi menjadi dua
bagian, yaitu 8 KB untuk menyimpan instruksi, dan 8 KB untuk menyimpan data.
Transfer
data tercepat kedua setelah L1 cache adalah L2 cache. Prosesor dapat mengambil
data dari cache L2 yang terintegrasi (on-chip) lebih cepat dari pada cache L2
yang tidak terintegrasi. Kapasitas simpan datanya lebih besar dibandingkan L1
cache, antara ratusan ribu byte hingga jutaan byte, ada yang 128 KB, 256 KB,
512 KB, 1 MB, 2 MB, kemapuan komputer tersebut. Memori diukur dengan KB atau
MB. Random Access Memory
(RAM),
merupakan bagian memory yang biasa digunakan oleh para pemakai untuk
menyimpan
program dan data. Kebanyakan dari RAM disebut sebagai barang yang volatile. Artinya
adalah jika daya listrik dicabut dari komputer dan komputer tersebut mati, maka
semua konten yang ada di dalam RAM akan segera hilang secara permanen. Karena
RAM bersifat temporer dan volatile, maka orang menciptakan suatu media
penyimpanan lain yang sifatnya permanen. Ini biasanya disebut sebagai secondary
storage. Secondary storage bersifat tahan lama dan juga tidak volatile, ini
berarti semua data atau program yang tersimpan di dalamnya bias tetap ada
walaupun daya atau listrik dimatikan. Beberapa contoh dari secondary storage
ini misalnya adalah magnetic tape, hardisk, magnetic disk dan juga optical
disk.
Memori
internal CPU, biasanya berupa cache, seringkali disebut dengan istilah cache
memori. Sekarang ini, prosesor-prosesor modern sudah dilengkapi komponen
ini. Sedangkan prosesor-prosesor lama, banyak yang tidak memilikinya.
G. Cara Piranti-piranti
I/O Mentransfer Informasi ke Dalam dan ke Luar Komputer
Komputer
adalah perangkat elektronik yg dpt menerima masukan (input), dan
selanjutnya
melakukan pengolahan (process) untuk menghasilkan keluaran (output) berupa informasi.
Pada dasarnya, tugas utama komputer adalah processing dan I/O (input dan output).
Perangkat utama komputer meliputi perangkat input, proses, dan perangkat output
ditambah penyimpanan data.
