Abdul Rouf

1

Organisasi dan Arsitektur Komputer : Perancangan Kinerja(William Stallings)

Chapter 2Evolusi dan Kinerja Komputer

Abdul Rouf

2

ENIAC

Electronic Numerical Integrator And ComputerEckert and MauchlyUniversity of PennsylvaniaTabel Lintasan peluruMulai dibuat 1943Selesai 1946

Terlambat untuk digunakan dlm PD-II

Dipakai sampai 1955

Abdul Rouf

3

ENIAC - details

Menggunakan sistem Decimal (bukan binary)Memiliki 20 accumulator untuk 10 digitsDiprogram secara manual melalui sakelarBerisi 18,000 vacuum tubesBerat 30 tonsLuas 15,000 square feetDaya 140 kWKecepatan: 5,000 penambahan per detik

Abdul Rouf

4

von Neumann/Turing

Konsep: Stored Program ComputerMain memory: menyimpan program dan dataALU: mengerjakan operasi data binerControl unit: interpretasi instruksi dari memory danmeng-eksekusiPeratan Input/output dikendailkan oleh control unitPrinceton Institute for Advanced Studies

IASSelesai dibuat 1952

Abdul Rouf

5

Structure Mesin von Nuemann

MainMemory

Arithmetic and Logic Unit

Program Control Unit

InputOutputEquipment

Abdul Rouf

6

IAS - detailsKapasitas memori: 1000 x 40 bit words

Menggunakan sistem bilangan BinerPanjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi )

Register-register dalam CPUMBR (Memory Buffer Register)MAR (Memory Address Register)IR (Instruction Register)IBR (Instruction Buffer Register)PC (Program Counter)AC (Accumulator)MQ (Multiplier Quotient)

Abdul Rouf

7

Structure detail IAS

MainMemory

Arithmetic and Logic Unit

Program Control Unit

InputOutputEquipment

MBR

Arithmetic & Logic Circuits

MQAccumulator

MARControlCircuits

IBR

IR

PC

Address

Instructions& Data

Central Processing Unit

Abdul Rouf

8

Komputer Komersial

1947 - Eckert-Mauchly Computer CorporationUNIVAC I (Universal Automatic Computer)Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of Census

Menjadi divisi dari Sperry-Rand CorporationUNIVAC II dipasarkan akhir th. 1950-an

Lebih cepatKapasitas memori lebih besar

Abdul Rouf

9

IBM

Pabrik peralatan Punched-card 1953 – IBM-701

Komputer pertama IBM (stored program computer)Untuk keperluan aplikasi Scientific

1955 – IBM- 702Untuk applikasi bisnis

Merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat IBM menjadi pabrik komputer yang dominan

Abdul Rouf

10

Transistor

Menggantikan vacuum tubesLebih kecilLebih murahDisipasi panas sedikitMerupakan komponen Solid StateDibuat dari Silicon (Sand)Ditemukan pada th 1947 di laboratorium BellOleh William Shockley dkk.

Abdul Rouf

11

Komputer berbasisTransistor

Mesin generasi IINCR & RCA menghasilkan small transistor machinesIBM 7000DEC - 1957

Membuat PDP-1

Abdul Rouf

12

Microelectronics

Secara harafiah berarti “electronika kecil”Sebuah computer dibuat dari gerbang logika (gate), sel memori dan interkoneksiSejumlah gate dikemas dalam satu keping semikonduktorsilicon wafer

Abdul Rouf

13

Generasi Komputer

1946-1957 : Vacuum tube 1958-1964 : Transistor 1965-1971 : SSI - Small scale integration

Up to 100 devices on a chip1971 : MSI - Medium scale integration (

100-3,000 devices on a chip1971-1977 : LSI - Large scale integration

3,000 - 100,000 devices on a chip1978- : VLSI - Very large scale integration

100,000 - 100,000,000 devices on a chipUltra large scale integration

Over 100,000,000 devices on a chip

Abdul Rouf

14

Moore’s LawGordon Moore - cofounder of IntelMeningkatkan kerapatan komponen dalam chipJumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat per tahunSejak 1970 pengembangan agak lambat

Jumlah transistors 2 x lipat setiap 18 bulanHarga suatu chip tetap / hampir tidak berubahKerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkatUkuran semakin kecil, flexibilitas meningkatDaya listrik lebih hemat, panas menurunSambungan sedikit berarti semakin handal / reliable

Abdul Rouf

15

Jumlah Transistor dalam CPU

Abdul Rouf

16

IBM seri 360

1964Pengganti seri 7000 (tidak kompatibel)Rancangan awal suatu “keluarga” komputer

Memiliki set instruksi yang sama atau identikMenggunakan O/S yang sama atau identikKecepatan meningkatJumlah I/O ports bertambah (i.e. terminal tambah banyak)Kapasitas memori bertambahHarga meningkat

Abdul Rouf

17

DEC PDP-8

1964Minicomputer pertamaTidak mengharuskan ruangan ber-ACUkurannya kecilHarga $16,000

$100k+ untuk IBM 360

Embedded applications & OEMMenggunakan BUS STRUCTURE

Abdul Rouf

18

Struktur Bus pada DEC - PDP-8

OMNIBUS

ConsoleController

CPU Main Memory I/OModule

I/OModule

Abdul Rouf

19

Memori Semiconductor

1970FairchildUkuran kecil ( sebesar 1 sel core memory)Dapat menyimpan 256 bitsNon-destructive readLebih cepat dari core memoryKapasitas meningkat 2 x lipat setiap tahun

Abdul Rouf

20

Intel

1971 - 4004 Microprocessor pertama, CPU dalam 1 chip, 4 bit

1972 - 80088 bit, Digunakan untuk aplikasi khusus

1974 - 8080Microprocessor general purpose yang pertama dari Intel

1978 - 8086, 802861985 - 803861989 - 80486

Abdul Rouf

21

Meningkatkan kecepatan

PipeliningOn board cacheOn board L1 & L2 cacheBranch predictionData flow analysisSpeculative execution

Abdul Rouf

22

Performance Mismatch

Kecepatan Processor meningkatKapasitas memory meningkatKecepatan memory tertinggal dari prosesor

Abdul Rouf

23

DRAM and Processor Characteristics

Abdul Rouf

24

Trends in DRAM use

Abdul Rouf

25

Solusi

Meningkatkan jumlah bit per aksesMengubah interface DRAM

Cache

Mengurangi frekuensicy akses memoryCache yg lebih kompleks dan cache on chip

Meningkatkan bandwidth interkoneksi Bus kecepatan tinggi - High speed busesHierarchy of buses

Abdul Rouf

26

Pentium

CISC Menggunakan teknik-teknik superscalarEksekusi instruksi secara parallelP6 : menggunakan:

Brach predictionData flow analisysSpecultive execution

P7 : menggunakan teknologi berbasis RISC

Abdul Rouf

27

PowerPC

Sistem RISC superscalar Hasil kerjasama IBM – Motorolla - AppleDiturunkan dari arsitektur POWER (IBM RS/6000)Keluarga PowerPC:

601: 32-bit 603: low-end desktop dan komputer portabel604: desktop dan low-end user620: 64-bit penuh, high-end user

Abdul Rouf

28

Internet Resources

http://www.intel.com/ Search for the Intel Museum

http://www.ibm.comhttp://www.dec.comCharles Babbage InstitutePowerPCIntel Developer Home