part 1 page.1 zaily kegunaan: contoh °saintifik: kajicuaca, simulasi, space-program. salah satu...

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)


Konfigurasi Komputer (I)

° Sistem Komputer ‘Stand-alone’:

° Modem connection:


Konfigurasi Komputer (II)

° Terminals-host connections


° Rangkaian Komputer

Konfigurasi Komputer (III)


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.


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)


° 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


° 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)


° 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)


° 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)


° 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)


° 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)


° 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)


° 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)


° 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


° 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


° 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)


° 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)


° 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)


° 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)


° 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)


Apakah “Senibina Komputer”

Senibina Komputer =

Senibina Set Arahan + Organisasi Mesin


Set Arahan: a Critical Interface

instruction set

Perisian

Perkakasn


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


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


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.


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)


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


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


Pengaruh terhadap Senibina Komputer

ComputerArchitecture

Technology ProgrammingLanguages

OperatingSystems

History

Applications

(A = F / M)


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


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


Performance Trends

Microprocessors

Minicomputers

MainframesSupercomputers

1995

Year

19901970 1975 1980 1985

Lo

g o

f P

erfo

rma

nce


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


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!

part 1 page.1 zaily kegunaan: contoh °saintifik: kajicuaca, simulasi, space-program. salah satu...

Documents