Part 1 Page.1 zaily
Kegunaan: Contoh
° Saintifik: kajicuaca, simulasi, space-program. Salah satu kegunaan awal. Perhitungan yg byk tetapi datanya sikit.
° Komersial: perakuanan, pembankan, inventori, jualan. Perubahan cara perniagaan – maklumat adalah duit. Truput data tinggi, pengiraan mudah.
° Pembuatan: kawalan numerik, CAD/CAM, integrasi. Grafik, antaramuka, pemacu-peranti, rangkaian.
° Masa Nyata & Sistem Kawalan: kawalan trafik-udara, aircraft, stesyen janakuasa nuklear.
Masa nyata, sangat laju, keselamatan-kritikal.
° Pendidikan & Riadah: Grafik, antaramuka, pemacu-peranti, rangkaian.
Part 1 Page.2 zaily
Jenis2 Komputer
° Superkomputer
° Kerangka Utama (Mainframes)
° Mini-Computers
° Stesyen Kerja (Workstations)
° Micro/Personal/Home computers
Speed
Cost
Complexity
Part 1 Page.3 zaily
Jenis Komputer
° Komputer Kegunaan Khusus• cth. Pengawal lampu isyarat
° Komputer Kegunaan Am• Komputer utk individu
• Komputer utk organisasi
Part 1 Page.4 zaily
Jenis Komputer
° Computers for individuals:
Professional workstations
Desktop computers
Network computers (NCs)
Notebook computers
Subnotebooks
Personal digital assistants (PDA) or handheld computer
Part 1 Page.5 zaily
Komputer Peribadi
Components of a typical microcomputer system
Part 1 Page.6 zaily
Set arahan komputer kompleks(Complex Instruction Set Computers)
(CISC)
Set arahan komputer kompleks(Complex Instruction Set Computers)
(CISC)
Set arahan komputer terturun(Reduced Instruction Set Computers)
(RISC)
Set arahan komputer terturun(Reduced Instruction Set Computers)
(RISC)
Pemproses di mana setiap arahanboleh melaksanakan beberapa
operasi paras rendahPemproses yang direka bentuk
berasaskan pelaksanakan jujukanarahan mudah dengan cepat
Sifat umum - keseragaman pengkodan arahan(mempercepatkan penyahkodan)
Meningkatkan kelajuan 4 - 10 kaliganda berbanding CISC
Sangat popular di kalanganyang membuat banyak perjalanan
Memproses secara berjujukan
Mudah dibawatetapi sangat
mahal!
Mudah dibawatetapi sangat
mahal!
Komputer Buku
Part 1 Page.7 zaily
Jenis Komputer
° Computers for Organizations:
supercomputer
mainframe
minicomputer
server
Server
Part 1 Page.8 zaily
Super Computer
(Komputer Super)
digunakan
dalam
Penjelajahan Angkasa Lepas
Kerja-kerja Seni
Memprosesbilion arahan
Memprosesbilion arahan
1 saat
Paling
Paling
dan
Penyelidikan Senjata
Penfileman
Industri Otomobil
Pasaran Saham
dahulu
kini
Berkuasa
Mahal
Komputer Super Cray
Part 1 Page.9 zaily
Harga dari beberapa ribuke beberapa juta
Harga dari beberapa ribuke beberapa juta
Memprosesberjutaarahansesaat
Memprosesberjutaarahansesaat
Bolehcapai
bilion dataaksara sesaat
Bolehcapai
bilion dataaksara sesaat
Kianpupus,
masih digunakandalam
perniagaanutama
Kianpupus,
masih digunakandalam
perniagaanutama
Bank,syarikatinsuran
danpekilang
Bank,syarikatinsuran
danpekilang
Mainframe Computer(Komputer Kerangka Utama)
Part 1 Page.10 zaily
Digunakandi majlis daerah,
perniagaan runcit,dan sebagainya
Digunakandi majlis daerah,
perniagaan runcit,dan sebagainya
Mini SuperMini Super
Komputer mini yangpaling atas dalamkelasnya dari segiharga dan saiz
Mikro Komputer(Komputer di rumah)
Mikro Komputer(Komputer di rumah)
Super MikroSuper Mikro Mempunyai keupayaan hampir menyamai kuasa kerangka utamaMempunyai keupayaan hampir menyamai kuasa kerangka utama
Digunakan oleh jurutera, ahli sains dan pereka grafikDigunakan oleh jurutera, ahli sains dan pereka grafik
Harga memenuhikeupayaan syarikat
perniagaan kecil
Harga memenuhikeupayaan syarikat
perniagaan kecil
Mini and personal Computer(Komputer Mini dan Komputer Peribadi)
Part 1 Page.11 zaily
Konfigurasi Komputer (I)
° Sistem Komputer ‘Stand-alone’:
° Modem connection:
Part 1 Page.12 zaily
Konfigurasi Komputer (II)
° Terminals-host connections
Part 1 Page.13 zaily
° Rangkaian Komputer
Konfigurasi Komputer (III)
Part 1 Page.14 zaily
Komputer sbg Pemproses Maklumat (I)
° Pada hari ini, komputer adalah istimewa kerana ia adalah general-purpose.
Boleh digunakan utk melakukan pelbagai tugas.
° Komputer = Perkakasan (Hardware) + Perisian (Software).
Perkakasan: komponen fizikal (seperti bhgn mekanikal/litar elektronik) utk pemprosesan/perhitungan; sepatutnya mudah, cepat, boleh dipercayai dan ia boleh disentuh.
Perisian: terdiri drpd set2 arahan/algoritma utk melaksanakan tugas tertentu; sepatutnya mudah alih, mesra-pengguna, sofisikated dan ia tidak boleh disentuh.
Part 1 Page.15 zaily
Computer system
Raw data Processed information
° Komputer adalah pemproses maklumat
° Unit Data° 1 bit (digit binari): salah satu dr dua nilai (0 atau 1)
° 1 bait: 8-bit
° 1 word: 1, 2, or 4 bait, atau lbh (bergtg kpd ALU)
Komputer sbg Pemproses Maklumat (I)
Part 1 Page.16 zaily
° Komponen2 utama: CPU (Central Processing Unit: peranti kawalan dan
pemproses data). Memori: simpan aturcara dan data perantaraan. Peranti Input: terima data drpd dunia luar. Peranti Output: memaparkan data ke dunia luar.
Kesamaan dgn Pemproses Maklumat Manusia: CPU – Otak (kuasa memberi alasan) Memory – Memori otak Input Devices – mata, telinga, sistem rasa Output Devices – mulut, tangan, bahasa badan
Senibina Asas Mesin Perkakasan
Part 1 Page.17 zaily
° CPU = control unit + ALU + registers
° Unit Kawalan (Control Unit) : mengawal dan menyusun turutan arahan
° Kitaran Perlaksanaan (berulang): ambil (arahan berikut) nyahkod laksana
Perkakasan: Central Processing Unit (CPU) (I)
Part 1 Page.18 zaily
° Unit Aritmetik & Logik: melaksanakan operasi aritmetik & logikal yg mudah. Cth: Tambah, tolak, and, or, invert, increment dsbgnya.
A B
ALUselect
R = A op B
n-bits operations
R
Perkakasan: Central Processing Unit (CPU) (II)
Part 1 Page.19 zaily
° Daftar (Registers): keputusan sementara + status
maklumat
ACC (accumulator) – data semasa
PC (program counter) – alamat arahan berikutnya
IR (instruction register) – arahan semasa
MA (memory address) – alamat utk baca/tulis
MB (memory buffer) – data utk baca/tulis
Perkakasan: Central Processing Unit (CPU) (III)
Part 1 Page.20 zaily
° Tujuan: menyimpan aturcara dan data.
° Krateria: capaian laju, kapasiti besar, jimat, tidak meruap.
° W/b, kebanyakkan peranti tidak ada semua krateria di atas sekaligus.
Perkakasan: Memori/Storan (I)
Part 1 Page.21 zaily
° Penyelesaian: gabungan hierarki
registers
main memory
disk storage
magnetic tapes
Fast, expensive (small numbers), volatile
Slow, cheap (large numbers), non-volatile
Perkakasan: Memori/Storan (II)
Part 1 Page.22 zaily
° Struktur Logikal – penjadualan sel2/unit2 memori.
0123
2m-32m-22m-1
Alamat
(addresses)
Sel2 memory
8 bits or more
MAR
MBR
address
data
Perkakasan: Memori Utama (I)
Part 1 Page.23 zaily
° Sel2 Memori boleh digabungkan menjadi pages (katakan 512 words per page).
° Unit 1 KBait = 1024 (atau 210) bait 1 MBait = 1024 Kbait (atau 220 bait) 1 GBait = 1024 Mbait (atau 230 bait)
Perkakasan: Memori Utama (II)
Part 1 Page.24 zaily
° Peranti Input : baca/terima data (kedlm komputer) dahulu: card reader, paper tape reader sekarang: keyboard, mouse, light-pen, optical char reader Masa hadapan: voice and vision recognition.
° Peranti Output: tulis/paparkan data (kpd pengguna) dahulu: card & paper punch, teletype sekarang: VDU (visual display unit), printers, plotters,
graphics display, sound Masa hadapan: voice synthesis.
Perkakasan: Peranti Input/Output
Part 1 Page.25 zaily
° Perisian adalah menjadi komputer general purpose.
° Perisian selalunya dibina secara hierarki, dgn bbrp aras perisian yg menunjukkan higher-level of abstractions.
° Struktur ini ditunjukkan oleh rajah dibawah yg dinamakan aras bawang.
Asas Perisian Mesin
HardwareOperating system
System utilities
Applications/User programs
Part 1 Page.26 zaily
° Turutan arahan bagu aturcara boleh ditunjukkan secara grafik menggunakan carta-aliran (flowcharts).
° Teknik carta-aliran mungkin telah ketinggalan zaman tetapi masih digunakan utk aturcara yg mudah/ringkas.
° Sbg cth, aturan utk mendapatkan punca-kuasa-dua persamaan kuadratik, ax2 + bx + c = 0, boleh ditulis seperti berikut:
aacbbroots 2/)4( 2
Perisian: Carta Aliran (I)
Part 1 Page.27 zaily
° Aturan ini boleh dikodkan spt carta aliran berikut:
aacbbroots 2/)4( 2 Read a,b,c
a=0?
d:=b2 - 4ac
d>0d=0d<0
Writereal root
Writecomplex roots
Writereal roots
= <
>
no
yes Writenot quadratic
Perisian: Carta Aliran (II)
Part 1 Page.28 zaily
° Semua aturcara mesti dikodkan dalam bahasa pengaturcaraan – selalunya text-based.
° Bahasa yg ketahui mesin dimana bahasa mesin.
° Ia mengadungi set arahan2 primitif yg dikodkan dalam nombor.
° Cth "0110 0111 0010". Adakah anda faham?
Perisian: Bahasa (I)
Part 1 Page.29 zaily
° Sukar diguna oleh manusia, terciptanya arahan mnemonic yg boleh dibaca.
° Ini dikenali sbg arahan bahasa penghimpunan (assembly language).
° Kebiasaannya, bahasa penghimpunan bersandaran 1-ke-1 dgn bahasa mesin.
Mnemonic Description
ADD 10 AC:=AC+C(10)
SUB 12 AC:=AC-C(12)
STO 12 C(12)=AC
Perisian: Bahasa (II)
Part 1 Page.30 zaily
° Bahasa penghimpunan masih lagi primitif.
° Bahasa peringkat-tinggi (Higher-level Languages), spt Pascal, C, Fortran, yg hampir sama dgn bahasa English telah dibangunkan.
° Pengkompilasi mengambil aturcara high level language dan terjemahkan ke kod bahasa penghimpunan/mesin.
Perisian: Bahasa (III)
Part 1 Page.31 zaily
Apakah “Senibina Komputer”
Senibina Komputer =
Senibina Set Arahan + Organisasi Mesin
Part 1 Page.32 zaily
Set Arahan: a Critical Interface
instruction set
Perisian
Perkakasn
Part 1 Page.33 zaily
Senibina Set Arahan (subset kpd Senibina Komputer)
... the attributes of a [computing] system as seen by the programmer, i.e. the conceptual structure and functional behavior, as distinct from the organization of the data flows and controls the logic design, and the physical implementation. – Amdahl, Blaaw, and Brooks, 1964
PERISIANPERISIAN-- Organisasi Storan Teraturcara
-- Jenis Data & Struktur Data: Pengekodan & Pewakilan
-- Set Arahan
-- Format Arahan
-- Mod Pengalamat dan Capaian Data dan Arahan
-- Keadaan Bersyarat
Part 1 Page.34 zaily
Tinjauan ISA drpd Perisian dan Pengaturcaraan: Sbg Cth
° Kategori Arahan• Muat/Simpan (Load/Store)
• Hitung (Computational)
• Lompat dan Cabang (Jump and Branch)
• Titik Apungan (Floating Point)
- Kopemproses (coprocessor)
• Pengurusan memori (Memory Management)
• Khas (Special)
R0 - R31
PCHI
LO
OP
OP
OP
rs rt rd sa funct
rs rt immediate
jump target
3 Instruction Formats: all 32 bits wide
Registers
Part 1 Page.35 zaily
Cth ISAs (Instruction Set Architectures)
° Digital Alpha (v1, v3) 1992-97
° HP PA-RISC (v1.1, v2.0) 1986-96
° Sun Sparc (v8, v9) 1987-95
° SGI MIPS (MIPS I, II, III, IV, V) 1986-96
° Intel (8086,80286,80386, 1978-96 80486,Pentium, ...)
° Perhatian: Pemproses Intel Pentium 400 Mhz dan 500 MHz mempunyai ISA yg sama.
Part 1 Page.36 zaily
Organisasi Mesin
Logic Designer's View
ISA Level
FUs & Interconnect
° Krateristik Kapabiliti & Prestasi utk Unit Fungsian Utama
• (cth, Registers, ALU, Shifters, Logic Units, ...)
° Cara bgmn komponen2 ini saling-sambungan
° Aliran Informasi antara komponen
° Kawalan aliran informasi melalui logik dan makna.
° Koreografi FUs merealisasikan ISA
° Perihalan Register Transfer Level (RTL)
Part 1 Page.37 zaily
Cth Organisasi
° TI SuperSPARCtm TMS390Z50 in Sun SPARCstation20
Floating-point Unit
Integer Unit
InstCache
RefMMU
DataCache
StoreBuffer
Bus Interface
SuperSPARC
L2$
CC
MBus Module
MBus
L64852 MBus controlM-S Adapter
SBus
DRAM Controller
SBusDMA
SCSIEthernet
STDIO
serialkbdmouseaudioRTCBoot PROMFloppy
SBusCards
Part 1 Page.38 zaily
Apakah “Senibina Komputer”? === Ringkasan
I/O systemInstr. Set Proc.
Compiler
OperatingSystem
Application
Digital DesignCircuit Design
Instruction Set Architecture
Firmware
° Koordinasi kebanyakan levels of abstraction
° Under a rapidly changing set of forces
° Rekebentuk, Ukuran, and Nilaian
Datapath & Control
Layout
Part 1 Page.39 zaily
Pengaruh terhadap Senibina Komputer
ComputerArchitecture
Technology ProgrammingLanguages
OperatingSystems
History
Applications
(A = F / M)
Part 1 Page.40 zaily
Teknologi
° Dlm ~1985 cip pemproses tunggal (32-bit) dan papan komputer tunggal digabungkan
• => workstations, personal computers, multiprocessors have been riding this wave since
° In the 2002+ timeframe, these may well look like mainframes compared single-chip computer (maybe 2 chips)
DRAM
Year Size
1980 64 Kb
1983 256 Kb
1986 1 Mb
1989 4 Mb
1992 16 Mb
1996 64 Mb
1999 256 Mb
2002 1 Gb
i80286
i80486
Pentium
i80386
i8086
i4004
R10000
R4400
R3010
SU MIPS
1000
10000
100000
1000000
10000000
100000000
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005Tra
nsis
tors
i80x86M68KMIPSAlpha
Microprocessor Logic DensityDRAM chip capacity
Part 1 Page.41 zaily
Teknologi perubahan sgt ketara
° Pemproses• logic capacity: about 30% per year
• clock rate: about 20% per year
° Memori• DRAM capacity: about 60% per year (4x every 3 years)
• Memory speed: about 10% per year
• Cost per bit: improves about 25% per year
° Cakera• capacity: about 60% per year
Part 1 Page.42 zaily
Performance Trends
Microprocessors
Minicomputers
MainframesSupercomputers
1995
Year
19901970 1975 1980 1985
Lo
g o
f P
erfo
rma
nce
Part 1 Page.43 zaily
Ukuran dan Nilaian
Senibina ialah proses berulang -- searching the space of possible designs -- at all levels of computer systems
Good IdeasGood Ideas
Mediocre IdeasBad Ideas
Cost /PerformanceAnalysis
Design
Analysis
Creativity
Part 1 Page.44 zaily
Ringkasan
° Pengenalan kpd sejarah komputer dan organisasi asas komputer.
° Perbezaan diantara perkara-perkara berikut:• Senibina Komputer
• Senibina Set Arahan (Instruction set architecture)
• Organisasi Mesin
° TIDAK PERLU MENGHAFAL DGN DETAIL!