Storage Device

Storage Devices :

—   Magnetik Disk

—  Floppy Disk

—  IDE Disk

—  SCSI Disk

—    RAID

—    Optical Disk

—  CDROM

—  CD-R

—  CD-RW

—  DVD

—   Pita Magnetik

Magnetik Disk

Disk adalah piringan bundar yang terbuat dari bahan tertentu (logam atau plastik) dengan permukaan dilapisi bahan yang dapat di magnetisasi. Mekanisme baca/tulis menggunakan kepala baca atau tulis yang disebut head, merupakan komparan pengkonduksi (conducting coil).  Desain fisiknya, head bersifat stasioner sedangkan piringan disk berputar sesuai kontrolnya.  Dua metode layout data pada disk, yaitu constant angular velocity dan multiple zoned recording.

Disk diorganisasi dalam bentuk cincin – cincin konsentris yang disebut track. Tiap track pada disk dipisahkan oleh gap(gap: mencegah atau mengurangi kesalahan pembacaan maupun penulisan yang disebabkan melesetnya head atau karena interferensi medan magnet). Sejumlah bit yang sama akan menempati track – track yang tersedia. Semakin ke dalam disk maka kerapatan (density) disk akan bertambah besar. Data dikirim ke memori ini dalam bentuk blok, umumnya blok lebih kecil kapasitasnya daripada track. Blok – blok data disimpan dalam disk yang berukuran blok, yang disebut sector. Track biasanya terisi beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap tracknya.

Portabilitas Disk :

—  Disk yang tetap (non-removable disk)

—  Disk yang dapat dipindah (removable disk).

—  Keuntungan disk yang dapat dipindah atau diganti – ganti adalah tidak terbatas dengan kapasitas disk dan lebih fleksibel

Mekanisme Head :

—  Head yang menyentuh disk (contact) seperti pada floppy disk, head yang mempunyai celah utara tetap maupun yang tidak tetap tergantung medan magnetnya. Celah atau jarak head dengan disk tergantung kepadatan datanya, semakin padat datanya dibutuhkan jarak head yang semakin dekat, namun semakin dekat head maka faktor resikonya semakin besar, yaitu terjadinya kesalahan baca.

—  Teknologi Winchester dari IBM mengantisipasi masalah celah head diatas dengan model head aerodinamik. Head berbentuk lembaran timah yang berada dipermukaan disk apabila tidak bergerak, seiring perputaran disk maka disk akan mengangkat headnya.

—  Istilah Winchester dikenalkan IBM pada model disk 3340-nya. Model ini merupakan removable disk pack dengan head yang dibungkus di dalam pack. Sekarang istilah Winchester digunakan oleh sembarang disk drive yang dibungkus pack dan memakai rancangan head aerodinamis.

IDE Disk (Harddisk)

Saat IBM menggembangkan PC XT, menggunakan sebuah hardisk Seagate 10 MB untuk menyimpan program maupun data. Harddisk ini memiliki 4 head, 306 silinder dan 17 sektor per track, dicontrol oleh pengontrol disk Xebec pada sebuah kartu plug-in. Teknologi yang berkembang pesat menjadikan pengontrol disk yang sebelumnya terpisah menjadi satu paket terintegrasi, diawali dengan teknologi drive IDE (Integrated Drive Electronics) pada tengah tahun 1980. Teknologi saat itu IDE hanya mampu menangani disk berkapasitas maksimal 528 MB dan mengontrol 2 disk.

IDE berkembang menjadi EIDE (Extended Integrated Drive Electronics) mampu menangani harddisk lebih dari 528 MB dan mendukung pengalamatan LBA (Logical Block Addressing), yaitu metode pangalamatan yang hanya memberi nomer pada sektor – sektor mulai dari 0 hingga maksimal 224-1. Metode ini mengharuskan pengontrol mampu mengkonversi alamat – alamat LBA menjadi alamat head, sektor dan silinder. Peningkatan kinerja lainnya adalah kecepatan tranfer yang lebih tinggi, mampu mengontrol 4 disk, mampu mengontrol drive CD-ROM.

SCSI Disk (Harddisk)

Disk SCSI (Small Computer System Interface) mirip dengan IDE dalam organisasi pengalamatannya. Perbedaan pada piranti antarmukanya yang mampu mentransfer data dalam kecepatan tinggi. Kecepatan transfernya tinggi, merupakan standar bagi komputer UNIX dari Sun Microsystem, HP, SGI, Machintos, Intel terutama komputer – komputer server jaringan, dan vendor–vendor lainnya SCSI sebenarnya lebih dari sekedar piranti antarmuka harddisk. SCSI adalah sebuah bus karena mampu sebagai pengontrol hingga 7 peralatan seperti: harddisk, CD ROM, rekorder CD, scanner dan peralatan lainnya. Masing–masing peralatan memiliki ID unik sebagai media pengenalan oleh SCSI.

RAID

RAID (Redundancy Array of Independent Disk) merupakan organisasi disk memori yang mampu menangani beberapa disk dengan sistem akses paralel dan redudansi ditambahkan untuk meningkatkan reliabilitas. Kerja paralel menghasilkan resultan kecepatan disk yang lebih cepat. Teknologi database sangat penting dalam model disk ini karena pengontrol disk harus mendistribusikan data pada sejumlah disk dan juga pembacaan kembali.

Optical Disk

Pada tahun 1980,Philips&Sony mengembangkan CD (Compact Disk). Detail teknis produk ini dipublikasikan dalam international standard resmi pada tahun 1983 yang populer disebut red book. CD merupakan disk yang tidak dapat dihapus, mampu menyimpan memori kurang lebih 60 menit informasi audio pada salah satu sisinya. CD yang mampu menyimpan data dalam jumlah yang besar, menjadikannya media penyimpan yang fleksibel digunakan di berbagai peralatan seperti komputer, kamera video, MP3 player, dan lain-lain

Memory

Memori adalah bagian dari komputer tempat program-program dan data – data disimpan. Istilah store atau storage untuk memori, meskipun kata storage sering digunakan untuk menunjuk ke penyimpanan disket. Memori juga sebagai tempat informasi, dibaca dan ditulis. Aneka ragam jenis, teknologi, organisasi, unjuk kerja dan harganya.

Memori internal adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor. Memori internal yaitu register yang terdapat di dalam prosesor, cache memori dan memori utama berada di luar prosesor. Memori eksternal adalah memori yang diakses prosesor melalui piranti I/O, yaitu disket dan hardisk.

Karakteristik sistem memori

Lokasi Memori :

1.       Pada register  lokasi memori berada di dalam chip prosesor. Diakses langsung oleh prosesor dalam menjalankan operasinya. Register digunakan sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data dalam prosesor

2.       Pada memori internal, lokasi memori berada diluar chip prosesor. Mengaksesannya langsung oleh prosesor. Dibedakan menjadi memori utama dan cache memori

3.       Pada memori eksternal, lokasi memori diakses oleh prosesor melalui piranti I/O. Dapat berupa disk maupun pita.

Kapasitas Memori :

—  Kapasitas memori internal maupun eksternal biasanya dinyatakan dalam mentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.

—  Panjang word umumnya 8, 16, 32 bit.

—  Memori eksternal biasanya lebih besar kapasitasnya daripada  memori internal, hal ini disebabkan karena teknologi dan sifat penggunaannya yang berbeda

Satuan transfer pada memori internal yaitu satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori. Jumlah saluran ini sering kali sama dengan panjang word, tapi dimungkinkan juga tidak sama.

Metode Akses

1.         Sequential access

Pada sequential access, memori diorganisasi menjadi unit – unit data yang disebut record. Akses harus dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Informasi pengalamatan yang disimpan dipakai untuk memisahkan record-record dan untuk membantu proses pencarian.Terdapat shared read/write mechanism untuk penulisan/pembacaan memorinya. Pita magnetik merupakan memori yang menggunakan metode sequential access

2.         Direct access

Pada direct access, sama seperti sequential access terdapat shared read/write mechanism. Setiap blok dan record memiliki alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya. Akses dilakukan langsung pada alamat memori. Disk adalah memori direct access

3.         Random access

Setiap lokasi memori dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung. Contohnya adalah memori utama

4.         Associative access

Yaitu merupakan jenis random akses yang memungkinkan pembandingan lokasi bit yang diinginkan untuk pencocokan. Data dicari berdasarkan isinya bukan alamatnya dalam memori. Contoh memori ini adalah cache memori

Parameter utama unjuk kerja :

1.         Access time

Bagi random access memory, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Memori non-random akses merupakan waktu yang dibutuhkan dalam melakukan mekanisme baca atau tulis pada lokasi tertentu

2.         Memory cycle time

Konsep ini digunakan pada random access memory. Terdiri dari access time ditambah dengan waktu yang diperlukan transient agar hilang pada saluran sinyal.

3.       Transfer rate

Kecepatan data transfer ke unit memori atau dari unit memori.

a.       Random access memory sama dengan 1/(cycle time).

b.      Non-random access memory dengan perumusan :

TN = TA + (N/R)

TN = waktu rata – rata untuk membaca atau menulis N bit

TA = waktu akses rata – rata

N = jumlah bit

R = kecepatan transfer dalam bit per detik (bps)

Secara fisik, memory dibedakan menjadi 2, yaitu  media penyimpanan volatile dan non-volatile. Volatile memory, informasi akan hilang apabila daya listriknya dimatikan, contohnya RAM. Non-volatile memory tidak hilang walau daya listriknya hilang., contohnya ROM.

Memori juga bisa dibedakan sebagai media erasable dan nonerasable. Adalah jenis memori semikonduktor yang tidak bisa dihapus kecuali dengan menghancurkan unit storage-nya, memori ini dikenal dengan ROM (Read Only Memory.

Hirarki Memory

Tabel Spesifikasi Memori

RAM (Random Access Memory)

Random akses, yaitu data secara langsung diakses melalui  logik pengalamatan wired-in. Read and write data ke memori cepat dan mudah. Volatile RAM menyimpan data sementara. Menyimpan data selama ada daya listriknya

ROM (Read Only Memory)

Berbeda dengan RAM. Karena data Permanen, tidak bisa diubah. Keuntungannya untuk data yang permanen. Kerugiaannya apabila ada kesalahan data atau adanya perubahan data sehingga perlu penyisipan –penyisipan

Cache Memory

Difungsikan untuk mempercepat kerja memori sehingga mendekati kecepatan prosesor. Berukuran kecil dan berisi salinan memori utama. Tujuan cache memori adalah untuk mengurangi waktu tunggu CPU selama mengakses memori utama. Cara kerja cache adalah antisipasi terhadap permintaan data memori yang akan digunakan CPU.

Virtual Memory

Diperlukan pada dua kasus dalam mengeksekusi program-program besar yang ukurannya melebihi ukuran fisik memori. Ruang memori utama prosesor tidak cukup untuk menjalankan program besar Ukuran fisik memori utama dibiarkan kecil untuk mengurangi biaya walaupun prosesor mempunyai ruang memori yang besar.

Keuntungan Virtual Memory

• —  Ukuran program tidak dibatasi oleh ukuran memori fisik
• —  User tidak perlu mengestimasi alokasi memori, yang dilakukan secara otomatis sesuai permintaan program
• —  Program dapat di-load dalam suatu area memori fisik karena program tidak menggunakan alamat fisik

Input dan Output Unit

Sistem  komputer  memiliki  tiga  komponen  utama,  yaitu  :  CPU,  memori  (primer  dan sekunder) dan peralatan  masukan/keluaran  (I/O  devices)  seperti  printer,  monitor,  keyboard, mouse, dan modem. Modul I/O merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan  mengontrol satu  atau  lebih  perangkat  peripheral.  Modul  I/O  tidak  hanya  sekedar  modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer.
Modul I/O memiliki dua buah fungsi utama, yaitu :
1. Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem.
2. Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu.

Fungsi Modul I/O
Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara  perangkat  luar tersebut  dengan  memori  utama  ataupun  dengan  register  –  register  CPU. Dalam mewujudkan hal ini, diperlukan antarmuka internal dengan komputer  (CPU dan memori utama)  dan  antarmuka  dengan perangkat  eksternalnya  untuk  menjalankan  fungsi  –  fungsi pengontrolan. Fungsi dalam menjalankan tugas bagi modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa katagori, yaitu:

• Kontrol dan pewaktuan. 
• Komunikasi CPU. 
• Komunikasi perangkat eksternal. 
• Pem-buffer-an data. 
• Deteksi kesalahan. 

Pada fungsi kontrol dan pewaktuan, bertugas untuk mengatur komunikasi CPU dengan satu atau lebih perangkat, dengan pola yang tidak tetap dan kecepatan transfer data yang beragam. dengan perangkat internal seperti register, memori utama, memori sekunder maupun perangkat peripheral.

Langkah-langkah pemindahan data dari peripheral ke CPU melalui modul I/O :

• Permintaan dan pemeriksaan status perangkat dari CPU ke modul I/O. 
• Modul I/O memberi jawaban atas permintaan CPU. 
• Apabila  perangkat  eksternal  telah  siap  untuk  transfer  data,  maka  CPU  akan mengirimkan perintah ke modul I/O. 
• Modul I/O akan menerima paket data dengan panjang tertentu dari peripheral. 
• Selanjutnya  data  dikirim  ke  CPU  setelah  diadakan  sinkronisasi  panjang  data  dan kecepatan  transfer  oleh  modul  I/O  sehingga  paket  –  paket  data  dapat diterima  CPU dengan baik

Tujuan  utama fungsi  buffering  adalah  mendapatkan penyesuaian  data  sehubungan  perbedaan  laju transfer  data  dari  perangkat  peripheral  dengan kecepatan  pengolahan  pada  CPU.  Umumnya  laju transfer  data  dari  perangkat  peripheral  lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan. 

Fungsi deteksi  kesalahan yaitu, apabila  pada  perangkat  peripheral  terdapat masalah  sehingga  proses tidak  dapat  dijalankan,  maka  modul  I/O  akan  melaporkan  kesalahan tersebut. Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, tinta habis, kertas habis, dan lain – lain. Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas. 

Perangkat Eksternal Komputer

Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, komputer tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Perangkat eksternal atau lebih umum disebut  peripheral  tersambung dalam sistem CPU melalui  perangat  pengendalinya,  yaitu  modul  I/O  seperti  telah  dijelaskan  sebelumnya.   Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori: 

• Human  Readable,  yaitu  perangkat  yang  berhubungan  dengan  manusia  sebagai pengguna  komputer.  Contohnya:  monitor,  keyboard,  mouse,  printer,  joystick,  disk drive. 
• Machine  readable,  yaitu  perangkat  yang  berhubungan  dengan  peralatan.  Biasanya berupa modul sensor dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atau sistem. 
• Communication,  yatu  perangkat  yang  berhubungan  dengan  komunikasi  jarak  jauh. Misalnya: Modem. 

Pengklasifikasian juga bisa berdasarkan arah datanya, yaitu perangkat output, perangkat input  dan kombinasi  output-input.  Contoh  perangkat  output:  monitor,  proyektor  dan  printer. Perangkat input misalnya: keyboard, mouse, joystick, scanner, mark reader, bar codereader. 

Struktur CPU

Komponen Utama CPU
CPU  merupakan  komponen  terpenting  dari  sistem  komputer.  CPU  adalah  komponen pengolah data berdasarkan instruksi – instruksi yang diberikan kepadanya. Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen sebagai bagian dari struktur CPU. CPU tersusun atas beberapa komponen, yaitu :

• Arithmetic  and  Logic  Unit  (ALU),  bertugas  membentuk  fungsi  –  fungsi  pengolahan  data komputer.  ALU  sering  disebut  mesin  bahasa  (machine  language)  karena  bagian  ini mengerjakan instruksi  –  instruksi  bahasa  mesin  yang  diberikan  padanya.  Seperti  istilahnya, ALU  terdiri  dari dua  bagian,  yaitu  unit  arithmetika  dan  unit  logika boolean,  yang  masing  – masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. 
• Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputer sehingga  terjadi  sinkronisasi  kerja  antar  komponen  dalam  menjalankan  fungsi  –  fungsi operasinya.  Termasuk  dalam  tanggung  jawab  unit  kontrol  adalah  mengambil  instruksi  – instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. 
• Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. 
• CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register – register dan juga dengan bus – bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran. 

Komponen internal CPU

Fungsi CPU

Fungsi CPU adalah penjalankan program – program yang disimpan dalam memori utama dengan  cara  mengambil  instruksi  –  instruksi,  menguji  instruksi  tersebut  dan  mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah. Untuk memahami fungsi CPU dan caranya berinteraksi dengan komponen lain, perlu ditinjau lebih jauh proses eksekusi program. Pandangan paling sederhana proses eksekusi program adalah  dengan  mengambil  pengolahan  instruksi  yang  terdiri  dari  dua  langkah,  yaitu  :  operasi pembacaan  instruksi  (fetch)  dan  operasi  pelaksanaan  instruksi  (execute).

Siklus Instruksi Dasar

Siklus Fetch - Instruksi

Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksidari memori. Terdapat register  dalam CPU  yang  berfungsi  mengawasi  dan  menghitung  instruksi  selanjutnya,  yang disebut  Program Counter (PC). PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi. Instruksi  –  instruksi  yang dibaca  akan  dibuat  dalam  register  instruksi  (IR).  Instruksi  – instruksi ini dalam bentuk kode – kode binner yang dapat diinterpretasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan. Aksi – aksi ini dikelompokkan menjadi empat katagori, yaitu :  

• CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya. 
• CPU –I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya. 
• Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data. 
• Kontrol,  merupakan  instruksi  untuk  pengontrolan  fungsi  atau  kerja.  Misalnya  instruksi pengubahan urusan eksekusi. 

Perlu diketahui bahwa siklus eksekusi untuk suatu instruksi dapat melibatkan lebih dari sebuah referensi ke memori. Disamping itu juga, suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O. 

Diagram Siklus Instruksi

Penjelasan gambar :

• Instruction  Addess  Calculation  (IAC),  yaitu  mengkalkulasi  atau  menentukan  alamat  instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap instruksi 16 bit  padahal memori memiliki panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamat sebelumnya. 
• Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU. 
• Instruction  Operation  Decoding  (IOD),  yaitu  menganalisa  instruksi  untuk  menentukan  jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan. 
• Operand  Address  Calculation  (OAC),  yaitu  menentukan  alamat  operand,  hal  ini  dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori. 
• Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O. 
• Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi. 
• Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori. 

Fungsi Interrupt

Fungsi  interupsi  adalah  mekanisme  penghentian  atau  pengalihan  pengolahan  instruksi dalam  CPU kepada  routine  interupsi.  Hampir  semua  modul  (memori  dan  I/O)  memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU. Tujuan interupsi secara umum untuk menejemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif  dan  efisien  antar  CPU  dan  modul  –  modul  I/O  maupun  memori.  Setiap  komponen 

komputer  dapat  menjalankan  tugasnya  secara  bersamaan,  tetapi  kendali  terletak  pada  CPU disamping itu  kecepatan  eksekusi  masing  –  masing  modul  berbeda  sehingga  dengan  adanya fungsi interupsi ini dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul.

Macam – macam kelas sinyal interupsi : 

• Program,  yaitu  interupsi  yang  dibangkitkan  dengan  beberapa  kondisi yang terjadipada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi ilegal. 
• Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler. 
• I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi. 
• Hardware  failure,  adalah  interupsi  yang  dibangkitkan  oleh  kegagalan  daya  atau  kesalahan paritas memori. 

Dengan  adanya  mekanisme  interupsi,  prosesor  dapat  digunakan  untuk  mengeksekusi instruksi – instruksi lain. Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor. Kemudian prosesor  akan  menghentikan eksekusi  yang  dijalankannya  untuk  menghandel  routine  interupsi. 

Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali. Saat sinyal  interupsi  diterima  prosesor  ada  dua  kemungkinan  tindakan,  yaitu  interupsi diterima/ditangguhkan  dan  interupsi  ditolak.  Apabila  interupsi  ditangguhkan,  prosesor  akan melakukan hal – hal dibawah ini : 

1. Prosesor  menangguhkan  eksekusi  program  yang  dijalankan  dan  menyimpan  konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan. 
2. Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler. 

Siklus eksekusi instruksi dengan interrupt

Untuk  sistem  operasi  yang  kompleks  sangat  dimungkinkan  adanya  interupsi  ganda (multiple interrupt). Misalnya suatu komputer akan menerima permintaan interupsi saat proses pencetakan  dengan  printer  selesai,  disamping  itu  dimungkinkan  dari  saluran  komunikasi  akan mengirimkan permintaan interupsi setiap kali data tiba. Dalam hal ini prosesor harus menangani interupsi ganda. 

2 pendekatan untuk menangani interupsi ganda :

1. Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor. Kemudian setelah  prosesor  selesai  menangani  suatu  interupsi  maka  interupsi  lain  baru  di  tangani. Pendekatan ini disebut  pengolahan interupsi berurutan / sekuensial. Pendekatan ini cukup baik dan sederhana karena interupsi ditangani dalam ututan yang cukup ketat. Kelemahan pendekatan ini  adalah  metode  ini  tidak  memperhitungkan  prioritas  interupsi.
2. Mendefinisikan  prioritas  bagi  interupsi  dan  interrupt handler  mengizinkan interupsi berprioritas lebih tinggi ditangani terlebih dahulu. Pedekatan ini disebut pengolahan interupsi bersarang. 

Evolusi dan Kinerja Komputer

Pada awal pengembangan komputer dicapai dengan kerjasama proyek antara universitas dengan dana yang berasal dari pemerintah. Saat ini komputer merupakan hasil kombinasi dari upaya para ilmuwan sekitar 60 - 70 tahun yang lalu.
Berbagai teknologi telah digunakan untk pembuatan hardware komputer, seperti pabrikasi prosesor, memori dan unit I/O komputer.

Sejarah Singkat Komputer
1. Komputer Generasi Pertama : Tabung Vakum
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer
Dirancang dan dibuat oleh John Mauchly dan John Presper Eckert di Universitas Pennsylvania pada tahun 1946. Merupakan komputer digital  elektronik  untuk  kebutuhan  umum  pertama  di  dunia.  ENIAC  dibuat  di  bawah lembaga Army’s  Ballistics  Research  Laboratory  (BRL).  Sebuah  badan  yang  bertanggung  jawab dalam pembuatan jarak dan tabel lintasan peluru kendali senjata baru.
ENIAC  mempunyai  berat  30  ton,  bervolume  15.000 kaki persegi, dan berisi lebih dari
18.000  tabung  vakum.  Daya  listrik  yang  dibutuhkan  sebesar  140  KW.  Kecepatan  operasi
mencapai  5.000  operasi  penambahan  per  detik.

EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer)
John  Van  Neumann  seorang  ahli  matematika, konsultan pembuatan ENIAC pada  tahun  1945  mencoba memperbaiki kelemahan  ENIAC  dengan  rancangan komputer  barunya,  bernama  EDVAC dengan konsep  program  tersimpan  (stored program concept). Tahun  1946 dipublikasikan,  yang kemudian di kenal dengan Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies). Komputer ini terdiri :

• Memori Utama, untuk menyimpan data maupun instruksi, terdiri dari 1000 lokasi penyimpanan yang disebut dengan word. Word terdiri atas 40 bit.
• Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data binner. 
• Control  Unit,  untuk  melakukan  interpretasi  instruksi  –  instruksi  di  dalam  memori sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut. 
• I/O, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar.

Komputer Komersial 
Tahun  1950  dianggap  sebagai  tahun  kelahiran  industri  komputer  dengan  munculnya  2 perusahaan yang saat itu mendominasi pasar, yaitu Sperry dan IBM. Tahun  1947,  Eckert  dan  Mauchly  mendirikan Eckert-Mauchly  Computer  Corporation untuk memproduksi komputer secara komersial. Komputer pertama yang mereka hasilkan adalah UNIVAC I (Universal Automatic Computer). UNIVAC  II  yang  memiliki kapasitas  memori  lebih  besar  dan  kinerja  yang  lebih  baik diluncurkan tahun 1950. Seri IBM pertama adalah seri 701 tahun 1953 dan terus berkembang menjadi lebih baik hingga sekarang.

2. Komputer Generasi Kedua : Transistor (1955 - 1965)
Transistor ditemukan di Bell Labs pada tahun 1947 dan tahun 1950 telah meluncurkan revolusi  elektronika modern.  IBM  sebagai  perusahaan  pertama  yang  meluncurkan  produk komputer dengan transistor sehingga tetap mendominasi pangsa pasar komputer. Dengan adanya transistor membuat hardware komputer saat itu makin  cepat prosesnya. Memori makin besar kapasitasnya namun makin kecil bentuknya. Generasi dua ini  juga  terdapat  perubahan  perkembangan  pada  ALU  yang  makin  kompleks,  lahirnya bahasa pemrograman tingkat tinggi maupun tersedianya software sistem operasi. Ditandai juga dengan munculnya  Digital  Equipment  Corporation  (DEC)  tahun 1957  dan  meluncurkan  komputer  pertamanya, yaitu  PDP  1.  Komputer  ini  sangat  penting  bagi perkembangan komputer generasi ketiga.

3. Komputer Generasi Ketiga : Integrated Circuit (1965 - 1980)
Pada  tahun  1958  terjadi  revolusi  elektronika  kembali,  yaitu  ditemukannya  integrated circuit  (IC)  yang  merupakan  penggabungan  komponen  –  komponen  elektronika  dalam  suatu paket. IC terbuat dari silikon yang ditemukan oleh Robert Doyce tahun 1958. Dengan ditemukan IC ini semakin mempercepat proses komputer, kapasitas memori makin besar dan bentuknya semakin kecil.

IBM System/360 
Tahun  1964  dikeluarkan  IBM  System/360  yang  telah  menggunakan  teknologi  IC. Sistem  360 merupakan  kelompok  komputer  pertama  yang  terencana.  Banyak model dalam arsitektur 360 ini dan saling kompatibel.

DEC PDP-8 
Pada  tahun  yang  sama  saat  IBM  mengeluarkan  System/360,  DEC  meluncurkan  DEC  PDP-8.
Komputer ini memiliki keunggulan bentuknya yang kecil sehingga sangat fleksibel digunakan. Dengan  hadirnya  PDP-8  ini  membawa  DEC  sebagai perusahaan menyuplai komputer mini terbesar membawa DEC sebagai pabrik komputer terbesar kedua setelah IBM.
Arsitektur  PDP-8  sangat  berbeda  dengan  IBM  terutama  bagian  sistem  bus.  Pada komputer ini menggunakan  omnibus system. Sistem ini terdiri atas 96 buah lintasan sinyal yang terpisah, yang digunakan untuk membawa sinyal – sinyal kontrol, alamatmaupun data. Karena semua  komponen  menggunakan  jalur  bus  ini  maka  penggunaannya  dikontrol  oleh  CPU. Arsitektur  bus  seperti  PDP-8  ini  nantinya  digunakan  oleh  komputer  –  komputer  modern selanjutnya.

Struktur Bus PDP - 8

4. Komputer Generasi Keempat : Very Large Scale Integration (1980)

Era keempat perkembangan genarasi komputer ditandai adanya VLSI. Paket VLSI dapat menampung 10.000 komponen lebih per kepingnya dengan kecepatan operasi mencapai 100 juta operasi  per  detiknya. 

Masa – masa ini diawali peluncuran mikroprosesor Intel seri 4004. Mikroprosesor 4004 dapat menambahkan dua bilangan 4 bit dan hanya dapat mengalikan dengan cara pengulangan penambahan. Tahun 1972 diperkenalkan dengan mikroprosesor 8008 yang merupakan mikroprosesor 8 bit.  Mikroprosesor  ini  lebih  kompleks  instruksinya  tetapi  lebih  cepat prosesnya  dari pendahulunya. Kemudian Bells dan HP menciptakan mikroprosesor 32 bit pada 1981, sedangkan Intel baru mengeluarkan tahun 1985 dengan mikroprosesor 80386

Evolusi Mikroprosesor Intel

Perancangan Kinerja

Kinerja  sebuah  sistem  komputer  merupakan  hasil  proses  dari  seluruh  komponen komputer,  yang melibatkan  CPU,  memori  utama,  memori  sekunder,  bus,  peripheral.  Dari  segi perkembangan program aplikasi pun sangat menakjubkan. Aplikasi dekstop yang hampir dimiliki semua sistem komputer saat ini meliputi : 

• Pengolahan citra 
• Pengenalan voice atau pembicaraan 
• Video conference 
• Mulitimedia 
• Transfer data 

Peningkatan  kinerja mikroprosesor  ini  terus  berlanjut  tidak  kenal  henti  dengan  berbagai  teknik  yang  telah dikembangkan, diantaranya : 

• Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih dahulu di dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok instruksi  yang akan dieksekusi berikutnya. 
• Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak tergantung pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimum dalam eksekusi. 
• Speculative Execution,  dengan modal prediksi cabang dan analisis data, maka prosesor dapat melakukan eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelum waktunya. 

Perkembangan mikroprosesor, dilihat dari kapasitas operasi dan kecepatannya sangatlah pesat. Perkembangan mikroprosesor ini sulit diimbangi oleh komponen lainnya semisal memori. Hal  ini menimbulkan  masalah  kesenjangan  dan  kurang  sinkronnya  operasi antar  komponen. 

Bidang  lain  yang  menjadi  fokus  kajian  peningkatan  kinerja  sistem  komputer  adalah penanganan  perangkat  –  perangkat  I/O.  Masalah  yang  terjadi  hampir  sama  dengan  memori. Teknik penyelesaian yang digunakan umumnya adalah teknik buffering dan caching.

Pengantar Organisasi Sistem Komputer

Komputer merupakan sebuah sistem yang berhirarki. Komputer dapat dianggap sebagai struktur sejumlah komponen beserta fungsinya yang dijelaskan sebagai fungsi kolektif struktur dan fungsi internalnya. Sistem adalah kesatuan yang terdiri dari beberapa komponen yang saling berhubungan.

Dalam bentuk yang paling sederhana komputer terdiri dari 5 bagian utama yang mempunyai fungsi yang berbeda.

Unit Fungsional Dasar pada Komputer

Organisasi Komputer

¨  Bagian yang terkait erat dengan unit–unit

                operasional

¨  Contoh: teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol

Struktur dan Fungsi

•       Struktur adalah bagaimana masing-masing komponen saling berhubungan satu sama lain

•       Fungsi merupakan operasi dari masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur

Komputer adalah sebuah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar.

4 Struktur Utama pada komputer :

•       CPU

•       Memori Utama

•       I/O

•       System Interconnection

Struktur CPU terdiri dari :

•       Control Unit

•       Arithmetic and Logical Unit

•       Register

•       CPU Interconnection

Komputer Memiliki 4 Fungsi:

•       Pengolahan data - Data processing

•       Penyimpanan data - Data storage

•       Pemindahan data - Data movement

•       Kendali - Control

Definisi Unit Fungsional

1. Input Device (Alat Masukan)

                Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer

2. Output Device (Alat Keluaran)

                Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

3. I/O Ports

                Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun mengirim data ke luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini.

4. CPU (Central Processing Unit)

                CPU merupakan otak sistem komputer, dan memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu: ALU (Arithmetical Logical Unit) sebagai pusat pengolah data, dan CU (Control Unit) sebagai pengontrol kerja komputer.

5. Memori

                Memori terbagi menjadi dua bagian yaitu memori internal dan memori eksternal. Memori internal berupa RAM (Random Access Memory) yang berfungsi untuk menyimpan program yang kita olah untuk sementara waktu, dan ROM (Read Only Memory) yaitu memori yang haya bisa dibaca dan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kali dinyalakan.

6. Data Bus

                Adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, artinya CPU dapat membaca dan menirma data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.

7. Address Bus

                Digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori yang akan ditulis atau dibaca.Address bus biasanya terdiri atas 16, 20, 24, atau 32 jalur paralel.

8. Control Bus

                Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 sampai 10 jalur paralel.

Linked List

Array merupakan variabel yang bersifat statis, karena ruang memori yang dipakai tidak dapat dihapus bila array tersebut sudah tidak  digunakan lagi saat program dijalankan.

Maka digunakan satu variabel pointer untuk menyimpan banyak data dengan metode yang disebut Linked List

Linked list  adalah sekumpulan elemen bertipe sama yang mempunyai keterurutan tertentu, yang setiap elemennya terdiri dari dua bagian

                    Kepala (first)

 NULL

                                                                                                             Ekor/tail

                                                                                                 

                                                             Node/simpul             Pointer

Bentuk Umum :

typedef struct elmtlist

                {

                                infotype info;

                                address next;

                } elmtlist;

infotype >> sebuah tipe terdefinisi yang menyimpan informasi sebuah elemen list

next >>  address dari elemen berikutnya

Tipe-tipe List :

1. List Kosong

List kosong hanya terdiri dari sebuah penunjuk elemen yang berisi NULL (kosong). Tidak memiliki satu buah elemen pun, sehingga hanya berupa penunjuk awal elemen yang berisi NULL (kosong)

                                                                  Kepala (first)

NULL

 2. Single Linked List

Sebuah data yang terletak pada sebuah lokasi memori area

                    00001000                   00001004                 00001008

                Field bertipe data            Field bertipe pointer

                tertentu untuk                  untuk menunjuk ke

                menampung sebuah        node berikutnya

                data/informasi

Single Linked List  adalah sebuah list yang elemennya hanya menyimpan informasi elemen setelahnya (next), sehingga pengaksesan list hanya dapat dilakukan secara maju.

Jenis-jenis Single List (List Tunggal) :

2.1 List Tunggal dengan kepala dan ekor

Kepala (first)                                                                                             ekor (tail)

List ini memiliki dua buah penunjuk elemen, yaitu penunjuk elemen pertama (first) dan penunjuk elemen akhir (tail) sehingga yang dapat diakses adalah elemen awal dan elemen akhir

2.2 List Tunggal dengan kepala

Kepala (First)

Pada awal pengaksesan hanya dapat diakses elemen pertamanya saja, karena penunjuk hanya berupa penunjuk elemen awal (first)

2.3 List Tunggal berputar

Kepala (First)

Pada list tunggal berputar, elemen terakhir ditandai dengan elemen setelahnya sama dengan elemen pertama sehingga penelusuran list akan berhenti jika penunjuk bantu telah sampai pada elemen setelahnya sama dengan elemen yang ditunjuk oleh penunjuk elemen awal.

3. Double Linked List (List Ganda)

List ganda adalah sebuah list yang elemennya menyimpan informasi elemen sebelum dan sesudahnya.

                Jenis-jenis Double Linked List :

                1. List Ganda dengan kepala dan Ekor

                2. List Ganda dengan kepala

                3. List ganda berputar

3.1 List ganda dengan kepala dan ekor

 Memiliki dua penunjuk awal yang dapat diakses pada awal penelusuran list yaitu penunjuk elemen awal (first) dan penunjuk elemen akhir (tail).

3.2  List Ganda dengan kepala

                                Hanya memiliki sebuah penunjuk elemen yaitu penunjuk pada elemen awal list (first)

3.3 List Ganda Berputar (Circular Double Linked List)

                Simpul terakhirnya menunjuk ke simpul awalnya dan simpul awalnya menunjuk ke simpul akhir sehingga membentuk sebuah lingkaran.

Operasi yang ada pada List :

1. Insert à menambah sebuah simpul baru ke dalam list
2. IsEmpty à menentukan apakah linked list kosong atau tidak
3. Find First à mencari elemen pertama dari linked list
4. Find Next à mencari elemen sesudah elemen yang ditunjuk now.
5. Retrieve à mengambil elemen yang ditunjuk oleh now, lalu dikembalikan oleh fungsi.
6. Update à mengubah elemen yang ditunjuk now dengan isi sesuatu
7. Delete now à menghapus elemen yang ditunjuk oleh now
8. Delete head à menghapus elemen yang ditunjuk head
9. Clear à menghapus linked list yang sudah ada