BAB 2 Teknologi Komputer by vij11791

VIEWS: 319 PAGES: 9

									BAB 2 : Teknologi Komputer


             Kandungan

               •   Komponen sistem komputer
               •   Rekabentuk Komputer Moden – Mesin Model Von Neumann
               •   Sistem I/O, Pemproses
               •   CPU (Unit Pemprosesan Pusat) dan memori
               •   RAM (Random-access-memory) , ROM
               •   Kelajuan pemindahan data
               •   Stored-Program Concept
               •   Managing the instruction-execution cycle
               •   System Clock ( Jam Sistem )
               •   Bahasa Mesin
               •   Set Arahan
               •   Kelas komputer
               •   Rujukan : Buku Teks – Bab 4




Komponen Sistem Komputer

       Komputer adalah satu mesin yang dapat menyimpan dan memproses data
kepada maklumat yang berdasarkan siri arahan tertentu yang dipanggil aturcara dengan
cepat dan tepat. Sistem komputer mengandungi perkakasan(hardware) dan
perisian(software).


       Perkakasan merupakan sistem yang mempunyai beberapa peranti di mana
pemproses akan menjalankan segala arahan. Contoh perkakasan ialah tetikus,
pencetak, monitor dan sebagainya. Manakala perisian pula merupakan program yang
digunakan untuk menjalankan sesuatu kerja. Perisian terbahagi kepada dua
       1. Perisian sistem (System software)
       2. Perisian aplikasi (Aplication software)


       Sistem software adalah terdiri daripada program yang dapat menguruskan
operasi komputer. Contohnya Operating sistem di mana ia membenarkan pengguna
memulakan dan memberhentikan sistem komputer.
         Aplikasi sistem pula ialah terdiri daripada program yang membenarkan kerja
dijalankan. Contohnya apabila seseorang ingin menulis surat dengan menggunakan
komputer, maka perisian Word Prosessor ataupun editor diperlukan.


                                       Software                  Program
          User                         (Perisian)               (aturcara)
       (Pengguna)
                                         Hardware
                                       (Perkakasan)




                                     Sistem Komputer

Rekabentuk Komputer Moden – Mesin Model Von Neumann

        Model ini direkabentuk oleh John Von Neumann pada tahun 1903 – 1957. Beliau
dilahirkan di Budapest, Hungary. Merupakan organisasi logical komputer.

   •     Senibina Von Neumann
            - Telah mengasingkan rekabentuk logical dari ‘detail’ kejuruteraan
            - Komponen-komponen dibincang berdasarkan fungsi dan bukan
                mekanisma kejuruteraan
            - Menggunakan konsep aturcara tersimpan (stored program concept)
            - Penggunaan kod perduaan bagi arahan dan data
            - Perlaksanaan jujukan arahan satu demi satu
            - Dua subsistem utama
                      1. Pemproses
                      2. Sistem I/O



                    Main memory



                                                          Input /
                                                          Output and
                       CPU                                secondary
                                                          storage
               ALU         Control
                            Unit



                Sistem pemproses                            Sistem I/O
Sistem I/O

    Dua fungsi utama
       - satu koleksi peranti seperti tetikus, papan kekunci, monitor, pencetak
       - juga dikenali sebagai persisian (peripherals)
       - sistem komunikasi antara pengguna dan pemproses iaitu operasi input dan
           output
       - membolehkan pencapaian kepada peranti storan sekunder di mana aturcara
           dan data boleh disimpan bila tidak digunakan oleh pemproses.



Pemproses

    Dua komponen utama
       - CPU
       - Memori

    CPU - mengurus kitaran arahan perlaksanaan
    Memori - peranti storan pantas bagi memegang arahan dan data perduaan
    CPU & Memori dihubung melalui laluan isyarat - bas
    Bila pemproses bekerja, bit-bit bergerak pantas atas bas (biasanya 32 bit)
    Bilangan bit yang dapat bergerak pada masa yang sama (simultaneously) atas bas -
    kelebaran bas (bus width)
        satu faktor utama dalam menentukan kelajuan sistem komputer



CPU (Unit Pemprosesan Pusat)

•    Komponen utama
                − Unit aritmetik dan logik (ALU)
                − Unit kawalan (CU)
                − Alat daftar (Register)
•   Control Unit – menguruskan kitaran arahan perlaksanaan
•   ALU – Litar yang sebenarnya melaksanakan pemprosesan arahan mengikut
    aturcara
•   Alat daftar (registers) - Unit memori khas yang membantu CPU ‘keep track’
    kerjanya. Contoh register yang biasa digunakan
                        − Memory address register (MAR)
                        − Memory data register (MDR)
                        − Program Counter (PC)
                        − Instruction Register (IR)
                        − General Register (GR)
Memori

 fungsi utama memori utama - menyimpan data & arahan untuk digunakan oleh CPU
 lingua franca untuk semua komputer - perduaan ("0-1")
 memori dibahagikan kepada beberapa unit saiz yang seragam - mengandungi
 jujukan bit-bit perduaan
 setiap jujukan bit-bit tersebut dikenali sebagai satu unit maklumat - memory word
 Memory word - unit terkecil yang bermakna bagi mewakili maklumat
 setiap lokasi maklumat diberi alamat
 kebanyakkan memori menggunakan saiz satu word sebagai satu bait

 Contoh :-

Arahan dan data bagi aturcara puratakan 2
nombor

             a=b+c
             a=a/2                arahan

              b=5
              c=6                 data


                                              Memori
                    00                        a=b+c
                    01                        a=a/2
                    10                          b=5
                    11                          c=6

 Arahan dan data mesti dikodkan dalam sistem perduaan dan dibawa masuk ke
 memori supaya pemproses utama (CPU) dapat memproses arahan dan data
 tersebut.
 Jadi, arahan tersebut dikodkan kepada bahasa mesin iaitu sistem pengekodan yang
 ditetapkan bagi sesuatu model pemproses.

                                              Memori


                    00                        101000
                    01                        011000
                    10                        001111
                    11                        010110
Bit, bait & nombor perduaan

  untuk mengendalikan pemprosesan dan storan, cip komputer mengandungi suiz
  mikroskopik bertransistor yang samada on atau off
  maka, sistem perduaan digunakan bagi pemprosesan dan storan
  setiap suiz bertransistor bersamaan dengan 1 bit storan
  komputer mewakili semua maklumat digit, abjad, tanda dan data multimedia dengan
  dua perwakilan iaitu on atau off (1 atau 0)
  1 Kbait - 1024 bait
  K - Kilo dalam greek - 1000
  Maka walaupun 1024 ( 210) tidak tepat 1000, Kbait atau K telah menjadi ukuran
  piawai storan yang bermakna lebih kurang 1000.
  Contoh : 64 K bermakna 64 x 1024 = 65,535 bait
  unit storan Mbait (Megabait) = lebih kurang 1 juta (220) bait storan
  bait (Gigabait) = 1024 Mbait @ lebih kurang 1 billin (230) bait storan
  oleh itu, di bawah adalah ringkasan perwakilan yang dibuat untuk penyimpanan data,
  arahan dan maklumat
                - 1 bit - 1 on/off switch
                - 1 bait - 8 bits
                - 1 Kbait - 1024 bait (210)
                - 1 Mbait - 1024 Kbait (1,048,576 bait)
                - 1 Gbait - 1024 Mbait (1,073,741,824 bait)


Bentuk Memori

  2 jenis memori utama :-
       - RAM - jumlah biasanya antara 16 hingga 64 megabait
       - ROM - biasanya antara 4 - 8 megabait
  membaca dari memori bermakna merujuk kepada kandungannya
       - data yang terkandung dilokasi tersebut tidak diubah
  menulis bermakna menyimpan sesuatu dalam kandungan di lokasi alamat memori
  yang dinyatakan
       - kandungan asal akan termusnah


RAM (Random-access-memory)

  memori capaian rawak
  rawak kerana setiap word memori boleh dicapai secara terus melalui alamatnya
  volatile - maklumat hilang bila dipadamkan
  jenis RAM yang biasa digunakan dalam sistem komputer desktop ialah DRAM
  (Dynamic RAM)
       - satu bekalan yang tetap diperlukan untuk menyimpan maklumat
  oleh itu adalah penting untuk menggunakan memori utama yang nonvolatile


Kelajuan pemindahan data
  memori utama direkabentuk bagi pencapaian data dan arahan secepat mungkin bagi
  pemproses
  3 faktor yang menentukan kelajuan pemindahan data antara CPU & memori :-
  1. peranti memori mempunyai kadar pemindahan datanya sendiri
           - DRAM biasanya 80 nanosaat (1 billion per saat) atau lebih - masa
              tindakbalas adalah 80 billion per saat
           - masa tindakbalas ialah kelambatan (delay) antara unit memori menerima
              alamat dan samada menghantar balik data tersebut ke CPU atau
              menyimpan data baru ke dalam memori
  2. kelajuan sistem komputer
           - walaupun kelajuan RAM cepat tetapi ia perlu tunggu jam sistem untuk
              penyelarasan pergerakan data
  3. kelebaran bas
           - jumlah data yang dapat dipindah pada satu masa antara memori & CPU

ROM

  juga boleh dicapai secara rawak
  tidak boleh ditulis
  tidak volatile
       - kandungan tidak akan hilang bila bekalan elektrik dipadamkan
       - biasanya menyimpan arahan yang disimpan oleh pembekal berdasarkan
           model komputer bagi melakukan operasi-operasi asas seperti memulakan
           sistem komputer, operasi I/I dsb



Stored-Program Concept

       Arahan dan data di simpan di dalam ingatan(memori) apabila program
dilaksanakan. Setiap arahan tersebut perlu di ‘fetch’(diangkut) satu persatu daripada
ingatan. Kemudian didecodekan(nyahkod) dan seterusnya diexecute (laksanakan).
Proses interpretasi ini berterusan satu demi satu sehinggalah arahan terakhir program
tersebut dilaksanakan. Proses yang berterusan ini dipanggil kitaran perlaksanaan
arahan (instruction-execution cycle). Rujuk gambarajah di bawah :



                                     fetch




                   execute                         decode


                          Stored-program concept
Managing the instruction-execution cycle

•   1. Fetching
    • Langkah 1
           - Kitaran sebelumnya telah meninggalkan alamat arahan yang perlu
              dilaksana seterusnya dalam alatdaftar PC
           - CU memberi isyarat bahawa salinan alamat tersebut perlu dibawa ke
              MAR melalui bas CPU
    • Langkah 2
           - Nilai alamat di PC diubah kepada alamat arahan seterusnya yang perlu
              dilaksana
    • Langkah 3
           - Arahan yang terkandung di lokasi memori alamat yang ditunjuk di MAR
              disalin ke dalam MDR


•   2. Decoding
     • Langkah 4
           - Arahan akan disalin dari MDR kepada IR untuk dinyahkod


•   3. Executing

    •   Langkah 5
            - Bila arahan difahami dalam IR, CU akan menghantar isyarat kepada
               ALU untuk melaksanakan pemprosesan jika pemprosesan diperlukan
            - ALU biasanya akan menggunakan beberapa GR untuk membantu
               dalam pemprosesan

    •   Langkah 6
            - Bila perlaksanaan tamat, CPU akan balik kepada Langkah 1 dan
               seluruh proses akan berulang


System Clock ( Jam Sistem )

    •   Keseluruhan kitaran arahan-perlaksanaan (instruction-execution cycle)
        berhubung rapat dengan jam sistem

    •   Jam sistem digunakan supaya seluruh sistem bekerja dalam keadaan teratur

    •   Jam bekerja berdasarkan denyutan/kitaran yang diukur menggunakan unit
        megahertz (MHz) iaitu 1 juta denyutan/kitaran sesaat

    •   Kelajuan pemproses kini adalah lebih kurang 200, 300, 400, 500 MHz dan ke
        atas

    •   Pemproses 400 Mhz mempunyai kelajuan 400 juta denyutan/kitaran sesaat
  •   Satu arahan mungkin memerlukam beberapa kitaran jam untuk selesai
      dilaksanakan



                                     PEMPROSES

                            00                              101000
                            01                              011000
                            10                              001111
                            11                              010110
                                                              BAS
                            MAR                                00
                            MDR                             101000
                            PC                                 01
                            IR                              101000
                            GR(1)
                            GR(2)
                            GR(3)


                                    ALU                                    CU




Bahasa Mesin

  •   Set arahan - Set operasi ‘built-in’ bagi sesuatu model komputer

  •   Bahasa mesin merupakan satu set kod yang diguna bagi mengekod operasi-
      operasi set arahan bagi model komputer tersebut

  •   Set arahan dan bahasa mesin berlainan bagi satu model komputer ke model
      komputer yang lain maka perisian perlu dipadankan kepada mesin yang
      digunakan
      Cth : Perisian yang dibina untuk pemproses Intel tidak boleh digunakan ke atas
      Macintosh.
Set Arahan

    •   Kelas-kelas operasi yang dijalankan oleh pemproses ialah

             1)    Operasi pemindahan Data
                  • Penghantaran data dari memory ke CPU
                  • Penghantaran data dari memori ke memori
                  • Perlaksanaan operasi input dan output

             2)       Operasi arithmetik dan logikal
                      • +,-,x,/
                      • Perbandingan 2 nombor ( =, <..)
                      • Pengujian dan pertukaran bits

             3)       Operasi kawalan aturcara
                  •    Memulakan perlaksanaan program
                  •    Memberhentikan perlaksanaan program
                  •    Melangkah arahan dalam program
                  •    Pengujian data


Kelas Komputer

•   Superkomputer
       − Komputer yang mempunyai keupayaan yang sangat tinggi dan mampu
          memproses data serta memberi perkhidmatan kepada sejumlah pengguna
          yang terbesar samada pada masa yang sama atau berlainan
       − Most expensive, process trilion of intsruction per second
       − Usage for stock analysis, special effects for movies
•   Komputer kerangka utama (MAINFRAME)
       − Komputer yang mempunyai kuasa @ keupayaan yang tinggi dalam membuat
          pemprosesan dan berupaya memberi perkhidmatan kepada pengguna yang
          ramai pada masa yang sama
       − Usage for processing amount of data quickly (customer bank, insurance
          company, airlines)
•   Komputer mini (MINICOMPUTER)
       − Komputer yang mempunyai kemampuan atau keupayaan yang sederhana
          berbanding komputer mikro dan jenis lain dalam kelas komputer
       − Usage colleges
•   Komputer mikro (MIKROCOMPUTER)
       − Komputer yang mempunyai kuasa @ keupayaan yang terendah dalam kelas
          komputer(Con: PC)

								
To top