TOP LEVEL COMPUTER dan SISTEM INTERKONEKSI

Komponen Computer

n  Central Processing Unit (CPU)

n  Control Unit (CU)

n  Interface Unit (IU)

n  Arithmetic and Logic Unit (ALU)

n  Data dan instruksi harus diberikan ke sistem dan dikeluarkan dari sistem

n  Input/output

n  Diperlukan tempat untuk menyimpan sementara kode instruksi dan hasil operasi.

n  Main memory

Komputer Komponen :
Top Level View

Siklus Intruksi

n  Two steps:

n  Fetch (ambil)

n  Execute (eksekusi)

Fetch Cycle

n  Program Counter (PC) berisi  address instruksi berikutnya yang akan diambil

n  Processor mengambil instruksi dari memory pada lokasi yang ditunjuk oleh PC

n  Naikkan PC

n  Instruksi dimasukkan ke Instruction Register (IR)

n  Processor meng-interpret dan melakukan tindakan yang diperlukan

Execute Cycle

n  Processor-memory

n  Transfer data antara CPU dengan main memory

n  Processor I/O

n  Transfer data antara CPU dengan I/O module

n  Data processing

n  Operasi arithmetic dan logical pada data tertentu

n  Control

n  Mengubah urutan operasi

n  Contoh: jump

n  Kombinasi diatas

Format Instruksi

0001 = Isi AC (accumulator) dengan data dari memory

0010 = Simpan isi AC ke memory

0101 = Jumlahkan data dari memory dengan data dari AC

Interrupt

n  Suatu mekanisme yang disediakan bagi modul-modul lain (mis. I/O) untuk dapat meng-interupsi operasi normal CPU

n  Sebagai cara utk mengefisienkan kerja CPU dgn memanfaatkan waktu tunggu

Program Flow Control

Siklus Interupsi

n  Ditambahkan ke siklus instruksi

n  Processor memeriksa adanya interrupt

n  Diberitahukan lewat interrupt signal

n  Jika tidak ada interrupt, fetch next instruction

n  Jika ada interrupt:

n  Tunda eksekusi dari  program saat itu

n  Simpan context

n  Set PC ke awal address dari  routine interrupt handler

n  Proses interrupt

n  Kembalikan context  dan lanjutkan program yang terhenti.

Siklus Intruksi Dgn Interupt

Program Timing
Short I/O Wait

Multiple Interupt

n  Disable interrupts

n  Processor akan mengabaikan interrupt berikutnya

n  Interrupts tetap akan diperiksa setelah interrupt ynag pertama selesai dilayani

n  Interrupts ditangani dalam urutan sesuai datangnya

n  Define priorities

n  Low priority interrupts dapat di interrupt oleh higher priority interrupts

n  Setelah higher priority interrupt selesai dilayani, akan kembali ke interrupt sebelumnya

Multiple Interupt - Sequential

Multiple Interupt - Nested

Time Sequence of Multiple Interrupts

Koneksi

n  Semua unit harus tersambung

n  Unit yang beda memiliki sambungan yang beda

n  Memory

n  Input/Output

n  CPU

Modul Komputer

Koneksi Memori

n  Menerima dan mengirim data

n  Menerima addresses

n  Menerima sinyal kendali

n  Read

n  Write

n  Timing

Koneksi Input Output (1)

n  Serupa dengan sambungan memori

n  Output

n  Menerima data dari computer

n  Mengirimkan data ke peripheral

n  Input

n  Menerima data dari peripheral

n  Mengirimkan data ke computer

Koneksi Input Output (2)

n  Menerima sinyal kendali dari computer

n  Mengirimkan sinyal kendali ke peripherals

n  Menerima address dari computer

n  Mengirimkan sinyal interrupt

CPU koneksi

n  Membaca  instruksi dan data

n  Menuliskan data (setelah  diproses)

n  Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit lain

n  Menerima (& menanggapi) interrupt

What is BUS ?

n  Jalur komunikasi yang menghubungkan beberapa device

n  Biasanya menggunakan cara broadcast

n  Seringkali  dikelompokkan

n  Satu bus berisi sejumlah kanal (jalur)

n  Contoh  bus data 32-bit berisi 32 jalur

n  Jalur sumber tegangan biasanya tidak diperlihatkan

BUS

Keterangan gambar

n  Back side bus menghubungkan CPU with L2 cache,

n  Memori bus menghubungkan northbridge ke memori.

n  IDE atau ATA bus menghubungkan southbridge ke disk drives.

n  AGP bus hubungkan video card ke memori dan CPU. Speed dari AGP bus sekitar 66 MHz.

n  PCI bus hubungkan PCI slots ke southbridge. Speed PCI bus sekitar 33 MHz.

n  PCI Express, lebih cepat dari PCI. PCI Express ditujukan untuk mengganti PCI dan AGP bus

Sistem Bus

n  PC terdiri dari 2 jenis BUS:

n  1. Sistem bus atau local bus, konek microprocessor (central processing unit) dan memori. Bus tercepat.

n  2.  Bus yg lebih lambat, untuk komunikasi spt hard disks atau sound cards.  Tipe yg umum: PCI bus. Bus yg lain: USB.

Data Bus

n  Membawa data

n  Tidak dibedakan antara “data” dan “instruksi”

n  Lebar jalur menentukan performance

n  8, 16, 32, 64 bit

Address Bus

n  Menentukan asal atau tujuan dari data

n  Misalkan CPU perlu membaca instruksi (data) dari memori pada lokasi tertentu

n  Lebar jalur menentukan kapasitas memori maksimum dari sistem

Control Bus

n  Control bus mengatur penggunaan data bus dan adress bus krn pengguna bus tersebut banyak

n  Control bus mengirimkan informasi kendali dan timing.

n  Informasi timing mengindikasikan validitas data dan informasi alamat.

n  Informasi kendali menentukan jenis operasi.

n  Jenis2 kendali antara lain:

n  Memori write: data di bus dituliskan ke lokasi memori beralamat

n  Memori read: data dari lokasi memori beralamat ditempatkan di bus

n  I/O write: data di bus dioutputkan ke port I/O beralamat

n  I/O read: data dari port I/O beralamat dituliskan ke bus

n  Transfer ACK: tanda bahwa data sudah ditempatkan atau diterima di bus

n  Bus request:

Skema Interkoneksi Bus

Bentuk Fisik Bus

n  Bagaimana bentuk fisik bus?

n  Jalur-jalur parallel PCB

n  Ribbon cables

n  Strip connectors pada mother boards

n  contoh PCI

n  Kumpulan kabel

Keunggulan Sistem Bus

n  Komponen mudah dipertukarkan.

   contoh :

               - ganti VGA yg lebih baru ?

                                  Ambil dan tukar

         - satu komputer dua monitor?

                                  Tambah satu graphic card lagi

Bus Speed

Bus speed usually refers to the speed of the front side bus (FSB), which connects the CPU to the northbridge. FSB speeds can range from 66 MHz to over 800 MHz. Since the CPU reaches the memory controller though the northbridge, FSB speed can dramatically affect a computer's performance.

Pewaktuan (Timing)

n  Koordinasi  event pada bus

n  Synchronous

n  Event ditentukan oleh  sinyal clock

n  Control Bus termasuk jalur clock

n  Siklus bus ( bus cycle) transmisi 1 ke 0

n  Semua devices dpt membaca jalur clock

n  Biasanya sinkronisasi terjadi pada tepi naik (leading edge)

n  Suatu event biasanya dimulai pada awal siklus

Synchronous Timing Diagram

Asynchronous Timing Diagram- Read

Asynchronous Timing Diagram- Write