orkom

Konsep Program
 Pemrograman (hardware) merupakan proses penghu-bungan berbagai komponen logik pada konfigurasi yang diinginkan untuk membentuk operasi aritmatik dan logik pada data tertentu
 Hardwired program tidak flexibel
 General purpose hardware dapat mengerjakan berbagai macam tugas tergantung sinyal kendali yang diberikan
 Daripada melakukan re-wiring, Lebih baik menambah-kan sinyal-sinyal kendali yang baru
Konsep Program
 Adalah suatu deretan langkah-langkah
 Pada setiap langkah, dikerjakan suatu operasi arithmetic atau logical
 Pada setiap operasi, diperlukan sejumlah sinyal kendali tertentu
Fungsi Control Unit
 Untuk setiap operasi disediakan kode yang unik
 Contoh: ADD, MOVE
 Bagian hardware tertentu menerima kode tersebut kemudian menghasilkan sinyal-sinyal kendali
 Jadilah komputer!
Komponen yang diperlukan
 Control Unit (CU) dan Arithmetic and Logic Unit (ALU) membentuk Central Processing Unit (CPU)
 Data dan instruksi harus diberikan ke sistem dan dikeluarkan dari sistem
 Input/output
 Diperlukan tempat untuk menyimpan sementara kode instruksi dan hasil operasi.
 Main memory
[KOMPONENTOPLEVEL.JPG]

Siklus Instruksi
Dua langkah:
 Fetch
 Execute
[SIKLUS.JPG]
Fetch Cycle
 Program Counter (PC) berisi address instruksi berikutnya yang akan diambil
 Processor mengambil instruksi dari memory pada lokasi yang ditunjuk oleh PC
 Naikkan PC
 Kecuali ada perintah tertentu
 Instruksi dimasukkan ke Instruction Register (IR)
 Processor meng-interpret dan melakukan tindakan yang diperlukan
Execute Cycle
 Processor-memory
 Transfer data antara CPU dengan main memory
 Processor I/O
 Transfer data antara CPU dengan I/O module
 Data processing
 Operasi arithmetic dan logical pada data tertentu
 Control
 Mengubah urutan operasi
 Contoh: jump
 Kombinasi diatas

Contoh Eksekusi Program
[contohProgram.jpg]
Diagram Keadaan Siklus Instruksi
[siklusKondisi.jpg]
Interrupt
 Suatu mekanisme yang disediakan bagi modul-modul lain (mis. I/O) untuk dapat meng-interupsi operasi normal CPU
 Program
 Misal: overflow, division by zero
 Timer
 Dihasilkan oleh internal processor timer
 Digunakan dalam pre-emptive multi-tasking
 I/O
 dari I/O controller
 Hardware failure
 Misal: memory parity error
Program Flow Control
[flowProgram.jpg]
Siklus Interupsi
 Ditambahkan ke instruction cycle
 Processor memeriksa adanya interrupt
 Diberitahukan lewat interrupt signal
 Jika tidak ada interrupt, fetch next instruction
 Jika ada interrupt:
 Tunda eksekusi dari program saat itu
 Simpan context
 Set PC ke awal address dari routine interrupt handler
 Proses interrupt
 Kembalikan context dan lanjutkan program yang terhenti.
Diagram keadaan Siklus Instruksi dengan Interrupt
[siklusInteruptdgIntruksi.jpg]
Multiple Interrupts
 Disable interrupts
 Processor akan mengabaikan interrupt berikutnya
 Interrupts tetap akan diperiksa setelah interrupt ynag pertama selesai dilayani
 Interrupts ditangani dalam urutan sesuai datangnya
 Define priorities
 Low priority interrupts dapat di interrupt oleh higher priority interrupts
 Setelah higher priority interrupt selesai dilayani, akan kembali ke interrupt sebelumnya.
Multiple Interrupts – Sequential
[Multiple Interrupts – Sequential.jpg]
Multiple Interrupts – Nested
[Multiple Interrupts – Nested.jpg]
Sambungan
 Semua unit harus tersambung
 Unit yang beda memiliki sambungan yang beda
 Memory
 Input/Output
 CPU
 Menerima dan mengirim data
 Menerima addresses
 Menerima sinyal kendali
 Read
 Write
 Timing
 Serupa dengan sambungan memori
 Output
 Menerima data dari computer
 Mengirimkan data ke peripheral
 Input
 Menerima data dari peripheral
 Mengirimkan data ke computer
 Menerima sinyal kendali dari computer
 Mengirimkan sinyal kendali ke peripherals
 Contoh: spin disk
 Menerima address dari computer
 Contoh: nomor port
 Mengirimkan sinyal interrupt
CPU Connection
 Membaca instruksi dan data
 Menuliskan data (setelah diproses)
 Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit lain
 Menerima (& menanggapi) interrupt
Bus
 Ada beberapa kemungkinan interkoneksi sistem
 Yang biasa dipakai: Single Bus dan multiple BUS
 PC: Control/Address/Data bus
 DEC-PDP: Unibus
What is a Bus?
 Jalur komunikasi yang menghubungkan beberapa device
 Biasanya menggunakan cara broadcast
 Seringkali dikelompokkan
 Satu bus berisi sejumlah kanal (jalur)
 Contoh bus data 32-bit berisi 32 jalur
 Jalur sumber tegangan biasanya tidak diperlihatkan
Data Bus
 Membawa data
 Tidak dibedakan antara “data” dan “instruksi”
 Lebar jalur menentukan performance
 8, 16, 32, 64 bit
Address bus
 Menentukan asal atau tujuan dari data
 Misalkan CPU perlu membaca instruksi (data) dari memori pada lokasi tertentu
 Lebar jalur menentukan kapasitas memori maksimum dari sistem
 Contoh 8080 memiliki 16 bit address bus maka ruang memori maksimum adalah 64k
Control Bus
 Informasi kendali dan timing
 Sinyal read/write memory (MRD/MWR)
 Interrupt request (IRQ)
 Clock signals (CK)
Skema Interkoneksi Bus
[Skema Interkoneksi Bus.jpg]
Bentuk Fisik
 Bagaimana bentuk fisik bus?
 Jalur-jalur parallel PCB
 Ribbon cables
 Strip connectors pada mother boards
 contoh PCI
 Kumpulan kabel
Problem pada Single Bus
 Banyak devices pada bus tunggal menyebabkan:
 Propagation delays
 Jalur data yg panjang berarti memerlukan koordinasi pemkaian shg berpengaruh pada performance
 If aggregate data transfer approaches bus capacity
 Kebanyakan sistem menggunakan multiple bus
Bus Traditional (ISA) (menggunakan cache)
[Bus Traditional (ISA).jpg]
High Performance Bus
[High Performance Bus.jpg]
Jenis Bus
 Dedicated
 Jalur data & address terpisah
 Multiplexed
 Jalur bersama
 Address dan data pada saat yg beda
 Keuntungan – jalur sedikit
 Kerugian
 Kendali lebih komplek
 Mempengaruhi performance
Arbitrasi Bus
 Beberapa modul mengendalikan bus
 contoh CPU dan DMA controller
 Setiap saat hanya satu modul yg mengendalikan
 Arbitrasi bisa secara centralised atau distributed
Arbitrasi Centralised
 Ada satu hardware device yg mengendalikan akses bus
 Bus Controller
 Arbitrer
 Bisa berupa bagian dari CPU atau terpisah
Arbitrasi Distributed
 Setiap module dapat meng-klaim bus
 Setiap modules memiliki Control logic
Timing
 Koordinasi event pada bus
 Synchronous
 Event ditentukan oleh sinyal clock
 Control Bus termasuk jalur clock
 Siklus bus ( bus cycle) transmisi 1 ke 0
 Semua devices dpt membaca jakur clock
 Biasanya sinkronisasi terjadi pada tepi naik (leading edge)
 Suatu event biasanya dimualai pada awal siklus
Synchronous Timing Diagram
[Synchronous Timing Diagram.jpg]
Asynchronous Timing Diagram
[Asynchronous Timing Diagram.jpg]
Bus PCI
 Peripheral Component Interconnection
 Dikeluarkan oleh Intel sebagai public domain
 32 atau 64 bit
 50 Jalur
Jalur pada Bus PCI (yg harus)
 Jalur System
 clock and reset
 Address & Data
 32 jalur multiplex address/data
 Jalur validasi
 Interface Control
 Arbitrasi
 Not shared
 Direct connection to PCI bus arbiter
 Error lines
Jalur Bus PCI (Optional)
 Interrupt lines
 Not shared
 Cache support
 64-bit Bus Extension
 Additional 32 lines
 Time multiplexed
 2 lines to enable devices to agree to use 64-bit transfer
 JTAG/Boundary Scan
 For testing procedures
Command pada PCI
 Transaksi antara initiator (master) dg target
 Master pegang kendali bus
 Master menentukan jenis transaksi
 Misal I/O read/write
 Fase Address
 Fase Data