soal 1

BAB I Pengantar Organisai Komputer

1.      Apa yang dimaksud dengan Komputer ?

komputer adalah suatu alat elektronik yang mampu melakukan beberapa tugas, yaitu menerima input, memproses input sesuai dengan instruksi yang diberikan, menyimpan perintah-perintah dan hasil pengolahannya, serta menyediakan output dalam bentuk informasi.

2.      Komputer memiliki  5 (lima) bagian utama yang mempunyai fungsi sendiri-sendiri. Sebut dan jelaskan, serta gambarkan susunannya !

a.      Motherboard: Motherboard atau dengan kata lain mainboard adalah papan utama berupa pcb yang memiliki chip bios (program penggerak), jalur-jalur dan konektor sebagai penghubung akses masing-masing perangkat.

b.      Processor: Sering disebut sebagai otak dan pusat pengendali computer yang didukung oleh kompunen lainnya. Processor adalah sebuah IC yang mengontrol keseluruhan jalannya sebuah sistem komputer dan digunakan sebagai pusat atau otak dari komputer yang berfungsi untuk melakukan perhitungan dan menjalankan tugas. Processor terletak pada socket yang telah disediakan oleh motherboard, dan dapat diganti dengan processor yang lain asalkan sesuai dengan socket yang ada pada motherboard. Salah satu yang sangat besar pengaruhnya terhadap kecepatan komputer tergantung dari jenis dan kapasitas processor.

c.       Power Supply: sebuah perangkat yang memasok listrik energi untuk satu atau lebih beban listrik . Istilah ini paling sering diterapkan ke perangkat yang mengkonversi salah satu bentuk energi listrik yang lain, meskipun mungkin juga merujuk ke perangkat yang mengkonversi energi bentuk lain (misalnya, mekanis, kimia, surya) menjadi energi listrik. Sebuah power supply yang diatur adalah salah satu yang mengontrol tegangan output atau saat ini untuk nilai tertentu, nilai dikendalikan mengadakan hampir konstan, meskipun variasi baik dalam arus beban atau tegangan yang diberikan oleh sumber energi catu daya.

d.      Memory: merupakan istilah generik yang merujuk pada media penyimpanan data sementara pada komputer. Setiap program dan data yang sedang diproses oleh prosesor akan disimpan di dalam memori fisik. Data yang disimpan dalam memori fisik bersifat sementara, karena data yang disimpan di dalamnya akan tersimpan selama komputer tersebut masih dialiri daya (dengan kata lain, komputer itu masih hidup). Ketika komputer itu direset atau dimatikan, data yang disimpan dalam memori fisik akan hilang. Oleh karena itulah, sebelum mematikan komputer, semua data yang belum disimpan ke dalam media penyimpanan permanen (umumnya berbasis disk, semacam hard disk atau floppy disk), sehingga data tersebut dapat dibuka kembali di lain kesempatan. Memori fisik umumnya diimplementasikan dalam bentuk Random Access Memory (RAM), yang bersifat dinamis (DRAM). Mengapa disebut Random Access, adalah karena akses terhadap lokasi-lokasi di dalamnya dapat dilakukan secara acak (random), bukan secara berurutan (sekuensial). Meskipun demikian, kata random access dalam RAM ini sering menjadi salah kaprah. Sebagai contoh, memori yang hanya dapat dibaca (ROM), juga dapat diakses secara random, tetapi ia dibedakan dengan RAM karena ROM dapat menyimpan data tanpa kebutuhan daya dan tidak dapat ditulisi sewaktu-waktu. Selain itu, hard disk yang juga merupakan salah satu media penyimpanan juga dapat diakses secara acak, tapi ia tidak digolongkan ke dalam Random Access Memory.

e.      VGA: Sebuah antarmuka analog pada kartu grafis yang umumnya digunakan untuk menghubungkan antara komputer dengan monitor yang menggunakan plug 15-pin dan soket. Standar VGA awalnya dikembangkan oleh IBM pada tahun 1987 dan memungkinkan untuk resolusi layar 640×480 piksel. Sejak itu, banyak revisi dari standar telah diperkenalkan. Yang paling umum adalah Super VGA (SVGA), yang memungkinkan untuk resolusi yang lebih besar dari 640×480, 800×600 atau seperti 1024×768. Sebuah koneksi VGA standar memiliki 15 pin dan berbentuk seperti sebuah trapesium.

3.      Ada definisi dari organisasi computer dan arsitektur computer ? Sebutkan perbedaan utamanya !

a.      Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturnya.

b.      Arsitektur komputer  adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistemkomputer.

c.       Perbedaan utama Organisasi dengan Arsitektur Komputer adalah, organisasi komputer merupakan sekumpulan  unit unit operasional pada komputer yang bekerja bersama-sama demi satu tujuan, sedangkan arsitektur komputer merupakan teknik yang digunakan dalam perancangan suatu organisasi komputer agar dapat berjalan sebagai mana mestinya.

Contoh, misalkan ada pernyataan “Apakah kompatibel dengan system 64Bit ?” (Arsitektur Komputer)

dan “Apakah akan menggunakan intel x86 atau x64 ?” (Organisasi Komputer).

4.      Gambar dan jelaskan masing-masing struktur internal computer !

5.      Sebut dan jelaskan fungsi computer, kemudian gambarkan struktur aliran datanya !

a.      Komputer pada bidang keamanan

Pada bidang keamanan dan pertahanan, komputer merupakan suatu bagian yang sangat penting, karena lewat komputer suatu negara dapat memperkuat pertahanannya dari serangan luar, dengan peralatan-peralatan yang canggih suatu negara cukup menyerang dan bertahan dengan mengendalikan computer

b.      Komputer untuk bidang kesehatan

Pada jaman yang canggih seperti sekarang ini, pada bidang kesehatan pun telah mulai memanfaatkan teknologi untuk meningkatkan efektivitas dan efisiensi, diantaranya adalah penggunaan alat kedokteran yang menggunakan aplikasi komputer yaitu Ultra Sonografi (USG).

c.       Komputer sebagai sarana pengontrolan

Komputer sebagai alat control bagi pemantauan CCTV, tata lampu traffic light, maupun escalator. Dalam hal ini komputer sebagai alat control jarak dekat maupun jarak jauh.

d.      Komputer sebagai sarana usaha

Dengan adanya komputer, kita dapat membuka usaha misalnya usaha percetakan atau sablon, usaha video editing, usaha desain arsitektur, dan warnet.

e.      Komputer sebagai sarana informasi

Komputer yang terhubung ke internet akan membuat kita akan lebih mudah mencari informasi, mulai dari berita politik, perdagangan, travel, referensi bagi pelajar, dan lain sebagainya.

BAB II Evolusi dan Kinerja Komputer

1.      Komputer memiliki perkembangan dalam pembuatan serta teknologinya, jelaskan secara singkat sejarah computer beserta ciri-cirinya !

2.      Peningkatan kinerja mikroprosesor terus berlanjut, ada beberapa teknik yang telah dikembangkan di antaranya adalah:

a.      Branch Prediction

b.      Data Flow Analysis

c.       Speculative Execution

3.      Terdapat beberapa metode untuk mengatasi masalah perbedaan kecepatan operasi mikroprosesor dengan komponen lainnya, yaitu

4.      Jelaskan perkembangan dari Pentium !

5.      Jelaskan perkembangan Power PC !

1.      Gambar dan jelaskan struktur detail internal CPU !

2.      Sebutkan fungsi CPU !

Melakukan berbagai operasi, termasuk operasi aritmatika dan logika terhadap data yang datang dari memori atau informasi yang dimasukkan melalui perangkat keras, seperti papan ketik (Keyboard), pemindai, tuas kontrol, maupun tetikus.Menjalankan program – program yang disimpan dalam memori utama dengan cara  mengambil  instruksi  – instruksi, menguji  instruksi  tersebut  dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah

3.      Jelaskan siklus Fetch-Eksekusi !

a.      di awal setiap siklus, CPU akan membaca dari memori utama

b.      sebuah register, yang disebut Program Counter (PC), akan mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya

c.       ketika CPU membaca sebuah instruksi, Program Counter akan menambah satu hitungannya

d.      lalu instruksi-instruksi yang dibaca tersebut akan dimuat dalam suatu register yang disebut register instruksi (IR), dan akhirnya

e.      CPU akan melakukan interpretasi terhadap instruksi yang disimpan dalam bentuk kode binari, dan melakukan aksi yang sesuai dengan instruksi tersebut.

f.        Sebutkan fungsi interrupt !

4.      Sebutkan fungsi interrupt !

Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi. Hampir semua modul (memori dan I/0) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU

5.      Apabila interupsi ditangguhkan, prosesor akan melakukan apa ?

a.      Prosesor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan.

b.      Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt

BAB 4

1.      Sebutkan sifat-sifat sel memori, beserta fungsinya !

a.      Sel memory memiliki dua keadaan stabil atau tidak stabil yang dapat digunakan untuk merepresentasikan bilangan biner 0 dan 1.

b.       Sel memory mempunyai kemampuan untuk ditulisi → untuk menyetel keadaan

c.       Sel memory mempunyai kemampuan untuk dibaca → untuk merasakan keadaan

2.      Sebutkan karakteristik memori computer dan berikan penjelasan !

a.      Lokasi memori berada pada 3 lokasi, yaitu:

Memori Local atau sering disebut dengan register. Built-in berada dalam CPU, diperlukan untuk semua kegitan CPU.

Memori Internal atau sering disebut dengan memory primer atau memory utama. Berada diluar CPU bersifat internal pada system computer, diperlukan oleh CPU dalam proses eksekusi (operasi) program sehingga dapat diakses secara langsung oleh CPU tanpa melalui perantara.

Memori Eksternal atau sering disebut dengan memori sekunder. Bersifat eksternal dan berada di luar CPU, diperlukan dlam menyimpan data atau instruksi secara permanen, terdiri atas perangkat storage seperti: disk, pita magnetik, dll

b.       Kapasitas Memory

Kapasitas register dinyatakan dalam bit.

Kapasitas memory internal dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.

Kapasitas memori eksternal dinyatakan dalam byte.

c.       Satuan Transfer

Memory Internal. Satuan transfer merupakan jumlah bit yang dibaca atau ditulis ke dalam memori pada suatu saat.

Memory Eksternal. Data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar dari word, yang dikenal dengan block.

d.      Metode Akses Memory

Ada 4 jenis pengaksesan data satuan, yaitu:

·         Sequentaial Access. Diorganisasikan menjadi unit-unit data yang disebut record, dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Contoh sequential access adalah akses pada pita magnetic.

·         Direct Access. Menggunakan shared read/write mechanism tetapi setiap blok dan record memliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik. Contoh direct access adalah akses pada disk.

·         Random Access. Dapat dipilih secara random, waktu mengakses lokasi tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan bersifat konstan. Contoh random access adalah system memori utama.

·         Associative Access. Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan alamatnya, waktu pencariannya tidak bergantung secara konstan terhadap lokasi atau pola access sebelumnya. Contoh associative access adalah memory cache.

e.      Kinerja memory

3 buah parameter untuk kinerja system memory, yaitu:

Access Time. Bagi RAM waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Bagi non RAM waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada lokasi tertentu.

Cycle Time. Waktu akses ditambah dengan waktu transien hingga sinyal hilang dari saluran sinyal untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif.

Transfer Rate. Merupakan kecepatan pemindahan data ke unit memori atau ditransfer dari unit memory. Bagi RAM, transfer rate sama dengan  . Bagi non-RAM, transfer rate sama dengan , dimana  Waktu rata-rata untuk membaca atau menulis sejumlah N bit,  waktu akses rata-rata,  Jumlah bit,  kecepatan transfer dalam bit per detik.

f.        Tipe Fisik Memory

Ada dua tipe fisk memory, yaitu:

Memory Semikonduktor. Memory ini memakai teknologi LSI atau VLI, memory ini banyak digunakan untuk memory internal misalnya RAM. Memory Permukaan Magnetik. Banyak digunaakan untuk memory eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetic.

g.      Karakteristik Fisik

Volatile dan Non-volatile. Pada memory volatile informasi akan hilang bila listrik dimatika. Pada memory Non-volatile informasi akan tetap berada tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan, memory ini daya listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut. Erasable dan Non Erasable. Erasable artiny isi memory dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain.

h.      Organisasi

Organisasi dalah pengaturan bit dalam menyusun word secara fisik. Hirarki Memory : Semakin kecil waktu access, semakin besar harga per bit. Semakin besar kapasitas, semakin keci harga per bit. Semakin besar kapasitas, semakin besar waktu access untuk kinerja yang optimal, diperlukan kombinasi teknologi komponen memori.

3.      Tiga konsep yang berhubungan dengan satuan transfer adalah

•  Word. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.

• Addressable units, pada sejumlah sistem, adressable units adalah word. Hubungan antara panjang A suatu alamat dan jumlah N adressable unit adalah 2A =N.

• Unit of tranfer, adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebut dengan block.

4.      Empat macam metode access memori adalah

a.      Sequential Access

merupakan metode yang paling sederhana. Informasi yang disimpan dalam berkas diproses berdasarkan urutan.

b.      Direct Access

merupakan metode yang membiarkan program membaca dan menulis dengan cepat pada berkas yang dibuat dengan fixed-length logical order tanpa adanya urutan.

c.       Random Access

Setiap lokasi dapat dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung.

d.      Associative Access

Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan alamatnya.

5.      Berdasarkan karakteristik untuk kerja, memori memiliki 3 parameter yaitu

a.      Access Time.(Bagi RAM)

Access time merupakan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Bagi non RAM, access time adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada lokasi tertentu.

b.      Memory Cycle Time.

Terdiri dari access time ditambah dengan waktu tambahan yang diperlukan transient agar hilang pada saluran signal atau untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif.

c.       Transfer Rate. Transfer rate adalah kecepatan data agar dapat ditransfer ke unit memori atau ditransfer dari unit memori

6.      Tuliskan rumus dari random access memory beserta keterangan, berikan contohnya !

a.      Transfer rate(Bandwidth)

Bandwidth(MB/s) = FSB (MHz) X Lebar data (Byte)

Contoh sebuah DDR2 PC800, berarti memiliki bus sebesar 800 MHz.

Lebar data (width) sebuah RAM adalah 64-bit, atau dikonversikan kedalam satuan byte sama dengan 8 byte. [1 byte = 8 bit]

Transfer Rate = Bus (MHz) x Lebar Data (Byte)

Transfer Rate = 800 MHz x 8 Byte = 6.400 MB/s. Itu artinya transfer rate RAM DDR2 PC800 adalah sebesar 6.400 MB/s.

b.      Bus Speed

Bus Speed(MB/s) = Clock speed(Mhz) x 2 Cycle per clock

contoh menghitung bus speed dari "Dual Channel DDR" perhitungan dasar untuk dual channel adalah bila 1 keping memory memiliki lebar data 64 bits, maka untuk dua keping yg "identik" akan menghasilkan 2 x 64 bits = 128 bits bandwidth. Maka dari 128 bits itu sama dengan 16 bytes. Kita ambil contoh untuk yg memory clocknya 100 MHz maka perhitungannya menjadi:

200 MHz x 16 bytes (128 bits) = 3.200 MBps.

7.      Sebutkan keandalan memori !

a.      Berapa Banyak ?

Sesuatu Yang Sulit Dijawab Karena Berapapun Kapasitas Memory Tentu Aplikasi Akan Menggunakan - Nya

b.      Berapa Cepat ?

Memory Harus Mampu Mengikuti Kecepatan CPU Agar Terjadi Sinkonisasi Kerja Agar Tidak Ada Waktu Tunggu Karena Komponen Lain Belum Selesai Proses - Nya

c.       Berapa Mahal ?

Kalau Masalah Harga Tergantung Produsen ( Relatif ) Yang Mencari Harga Murah Tanpa Mengorbankan Kualitas – Nya

8.      Jelaskan hubungan harga, kapasitas dan waktu akses memori !

Semakin Kecil Waktu Akses, Maka Semakin Kecil Harga Per - Bit - Nya

Semakin Besar Kapasitas, Maka Semakin Kecil Harga Per - Bit - Nya

Semakin Besar Kapasitas, Maka Semakin Besar Waktu Akses – Nya

9.      Lengkapilah spesifikasi table memori berikut ini :

Tipe Memori	Teknologi	Ukuran	Waktu Akses
Chache Memory
Memori Utama
Disk Magnetik
Disk Optik
Pita Magnetik

10.  Sebutkan jenis memori random akses !

a.      SDRAM = Synchronous Dynamic Random-Access Memory

b.      DDR SDRAM = Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access-Memory

c.       DDR2 SDRAM = Double Data Rate Type Two Synchronous Dynamic Random-Access Memory

d.      SDRAM = Double Data Rate Type Three Synchronous Dynamic Random-Access Memory

e.      DDR4 SDRAM = Double Data Rate Type Four Synchronous Dynamic Random-Access Memory

f.        DRDRAM = Direct Rambus Dynamic Random-Access Memory

g.      PSRAM = Pseudostatic Random-Access Memory

h.      RLDRAM = Reduced-Latency Dynamic Random-Access Memory

i.        EDO DRAM = Extended Data Out Dynamic Random-Access Memory

j.        SGRAM = Synchronous Graphics Random-Access Memory

k.       FPM DRAM = Fast Page Mode Dynamic Random-Access Memory

11.  Fungsi dari cache memori adalah

a.      Mempercepat Akses data pada komputer 

b.      Meringankan kerja prosessor 

c.       Menjembatani perbedaan kecepatan antara cpu dan memory utama. 

d.      Mempercepat kinerja memory.

e.      Mengontrol data yang masuk dari masing-masing inti prosesor.

12.  Kapasitas dari cache memori adalah

Level 1 : 8Kb, 64Kb dan 128Kb.

Level 2 : 256Kb sampai dengan 2Mb.

13.  Apabila blok berukuran besar ditransfer ke dalam cache, maka akan terjadi penurunan hit ratio karena banyaknya data yang dikirim di sekitar referensi.Blok-blok yang berukuran lebih besar mengurangi jumlah blok yang menempati cache. Karena setiap pengambilan blok menindih isi cache yang lama, maka sejumlah kecil blok akan menyebabkan data menjadi tertindih setelah blok itu diambil.

14.  Fungsi pemetaan diimplementasikan dengan menggunakan alamat, yang terdiri dari 3 field(tag, line, world). Jelaskan yang dimaksud dengan tag, line, dan word !

a.      Tag  =

15.  Jelaskan yang dimaksud assosiatif set dan hubungan yang terjadi di dalamnya !

Pemetaan asosiatif set menggabungkan kelebihan yang ada pada pemetaan langsung danpemetaan asosiatif. Memori cache dibagi dalam bentuk set – set.Pemetaan asosiatif set prinsipnya adalah penggabungan kedua pemetaan sebelumnya.Alamat memori utama diinterpretasikan dalam tiga field, yaitu: field tag, field set, dan field word.Hal ini mirip dalam pemetaan langsung. Setiap blok memori utama dapat imuat dalamsembarang saluran cache.  Dalam pemetaan asosiatif set, cache dibagi dalam v buah set, yang masing –masingterdiri dari k saluran. Hubungan yang terjadi adalah :

m = v x k

i = j modulus v dan v = 2d dimana :

i = nomer set cache

j = nomer blok memori utama

m = jumlah saluran pada cache 46

16.  Definisi dari algoritma penggantian adalah mekanisme pergantian blok-blok dalam memori cache yang lama dengan data baru. Algoritma penggantian digunakan untuk menentukan blok mana yang harus dikeluarkan dari cache untuk menyiapkan tempat bagi blok baru. Ada 2 metode algoritma penggantian yaitu Write-through dan Write-back.Write-through adalah Cache dan memori utama diupdate secara bersamaan waktunya. Sedangkan Write-back melakukan update data di memori utama hanya pada saat word memori telah dimodifikasi dari cache.

17.  Jelaskan yang dimaksud dengan algoritma First in First Out (FIFO) dan Least Frequently Used(LFU), berikan contohnya !

a.      Firs in First Out (FIFO)

Algoritma ini adalah algoritma yang paling sederhana. Prinsip dari algoritma ini adalah seperti prinsip antrian (antrian tak berprioritas), halaman yang masuk lebih dulu maka akan keluar lebih dulu juga. Algoritma ini menggunakan struktur data stack. Apabila tidak ada frame kosong saat terjadi page fault, maka korban yang dipilih adalah frame yang berada di stack paling bawah, yaitu halaman yang berada paling lama berada di memori. Dengan hanya informasi mengenai lama berada di memori, maka algoritma ini dapat memindahkan page yang sering digunakan. Boleh jadi page itu berada terus di memori karena selalu digunakan. Page itu karena mengikuti pola antrian berdasar lamanya berada di memori menjadi elemen terdepan, diganti, dan segera harus masuk kembali ke memori sehingga terjadi page fault kembali

b.      Least Frequently Used(LFU)

Algoritma ini mengasumsikan kelas-kelas bernomor lebih rendah akan baru akan digunakan kembali dalam waktu relatif lama.Algoritma ini mudah dipahami dan diimplementasikan. Implementasi algoritma ini sangat efisien karena tak banyak langkah dalam pemilihan page. Algoritma ini memang tidak optimal, tapi dalam kondisi-kondisi normal telah memadai.

Mekanisme algoritmanya

18.  Sebutkan keuntungan unified cache !

a.      Memiliki hit rate yang tinggi karena telah dibedakan antara informasi data dan informasi instruksi.

b.      Selain itu hanya sebuah cache saja yang perlu dirancang dan diimplementasikan.