(Guided exercises)
Arsitektur Komputer dan Operating System
Kerjakan minimal 20 Soal
1. Apakah yang dimaksud dengan stored program computer?
Stored program komputer yaitu kumpulan instruksi program yang disimpan di suatu tempat atau memori kemudian instruksi-instruksi tersebut dieksekusi. Sasaran yang akan dicapai komputer sesuai atau bergantung program yang disimpan untuk dieksekusi. Penggunaan komputer dapat disesuaikan hanya dengan mengganti program yang disimpan di memori untuk dieksekusi. Konsep ini menghasilkan flesibilitas.
2. Apakah 4 komponen utama dari computer yang berguna secara umum dan jelaskan?
a. Motherboard (papan induk / papan utama) Adalah papan utama yang menampung komponen-komponen utama seperti Mikroprosesor, RAM, ROM (dalam hal ini ROM BIOS atau sering disebut BIOS atau CMOS). PCB motherboard terbuat dari fiberglass dan track tembaga menghubungkan antar komponen. Kemampuan dan kecepatan kerja komputer ditentukan juga oleh motherboard.
b. Mikroprosesor (atau disebut prosesor saja) Dalam hal ini Mikroprosesor akan berfungsi sebagai CPU (Central Processing Unit), yaitu unit pengolah pusat yang merupakan otak dari suatu komputer yang mengatur kinerja komputer secara keseluruhan. CPU ini berupa sebuah chip IC yang sering disebut mikroprosesor atau disebut prosesor saja. Mikroprosesor adalah suatu rangkaian digital yang dirancang sedemikian rupa dengan dimensi yang sangat kecil dan dibuat dalam satu chip (IC : Integrated Circuit)
c. RAM (Random Access Memory = Memori Baca-Tulis) RAM atau sering disebut memori saja, adalah bagian penting dari komputer dimana program yang dijalankan di komputer semua diolah di dalam memori ini. RAM atau memori yang dapat diakses secara acak, merupakan memori yang dapat dibaca dan ditulisi. Data dan Program yang tersimpan di RAM bersifat sementara selama komputer hidup, jika komputer dimatikan data dan program yang ada akan hilang (dikosongkan lain).
d. Hardisk merupakan ruang simpan utama dalam sebuah computer. Di situlah seluruh sistem operasi dan mekanisme kerja kantor dijalankan, setiap data dan informasi disimpan.
3. Pada level sirkuit yang terintegrasi, apakah 3 bagian yang penting dari sistem computer dan jelaskan?
Komponen utama pada sisten komputer :
a. Hardware (perangkat keras)
komponen pada komputer yang dapat terlihat dan disentuh secara fisik. Jadi, rupa secara fisik dari komputer dapat kita sebut sebagai Hardware atau Perangkat Keras.
Contoh : Monitor, Mouse, keyboard, printer dan lain-lain.
b. Software (perangkat lunak)
merupakan komponen yang tidak terlihat secara fisik, tetapi terdapat dalam sebuah computer.
Contoh : Sistem operasi, Aplikasi, data – data dalam bentuk digital dan lain sebagainya.
c. Brainware (user atau pengguna)
orang yang menggunakan atau mengoprasikan komputer. Contoh dari Brainware adalah Programmer, Netter (sebutan bagi orang yang sedang melakukan surfing di Internet), dan orang-orang yang sedang menggunakan komputer.
4. Jelaskan yang dimaksud dengan hukum Moore?
Hukum Moore adalah salah satu hukum yang terkenal dalam industri mikroprosesor yang menjelaskan tingkat pertumbuhan kecepatan mikroprosesor. Diperkenalkan oleh Gordon E. Moore salah satu pendiri Intel bersama dengan Robert Noyce. Ia mengatakan bahwa pertumbuhan kecepatan perhitungan mikroprosesor mengikuti rumusan eksponensial.
5. Sebutkan dan jelaskan karakteristik utama dari computer family?
Karakteristik computer family :
a. Intruksi mirip atau identic set
Dalam banyak kasus, himpunan yang sama persis instruksi mesin didukung pada semua komponen. Jadi, program yang mengeksekusi pada satu mesin juga akan melaksanakan pada yang lain. Dalam beberapa kasus, ujung bawah keluarga memiliki set instruksi yang merupakan subset dari yang dari ujung atas keluarga. Ini berarti bahwa program dapat bergerak ke atas tapi tidak turun.
b. System operasi sama
Sistem operasi dasar yang sama tersedia untuk semua komponen.
c. Peningkatan jumlah port Input Output
Dalam pergi dari rendah ke komponen keluarga yang lebih tinggi.
Peningkatan Ukuran Memori dalam pergi dari rendah ke komponen keluarga yang lebih tinggi
Meningkatkan Biaya dalam pergi dari rendah ke komponen keluarga yang lebih tinggi.
d. Peningkatan ukuran atau jumlah memori
6. Apakah fitur kunci yang membedakan dari sebuah mikroprosesor?
faktor pembeda utama adalah desainer saldo terus berusaha untuk menyeimbangkan tuntutan throughput dan pengolahan komponen prosesor, memori utama, perangkat I / O dan struktur interkoneksi.
7. Apakah kategori fungsi umum yang dikhususkan oleh instruksi computer?
a. Operasi pembacaan instruksi dan Operasi pelaksanaan instruksi (execute).
b. Meningkatkan kehandalan program.
c. Program mudah dibaca dan ditelusuri.
d. Menyederhanakan kerumitan program.
8. Sebutkan dan jelaskan dengan singkat keadaan yang memungkinkan yang menjelaskan perintah eksekusi?
Komputer harus tahu dulu program mana yang akan dijalankan dengan cara : PC (Program Counter) akan menunjukan alamat ke MAR ( Memory Address Register) dan MAR akan mengirimnya ke memori utama, kemudian disimpan di MBR ( Memory Buffer Register ) , alamat (data) yang akan dieksekusi sekarang akan disimpan di IR ( Instruction Register ) sedangkan eksekusi yang belakangan akan disimpan di IBR (Instruction Buffer Register ).
9. Sebutkan dan jelaskan dengan singkat 2 pendekatan yang berhubungan dengan multiple interrupt?
a. Sequential Interrupt Process
Pada satu saat hanya boleh terjadi 1 interrupt, jika lebih dari 1 interrupt terjadi maka interrupt yang pertama kali masuk yang akan dilayani. Tidak ada sistem prioritas. Setiap I/O mempunyai derajat yang sama. Sistem pada SP adalah FIFO ( First In First Out ).
b. Nested Interrupt Process
Pada satu saat boleh terjadi lebih dari satu interupsi. Setiap I/O mempunyai derajat yang berbeda beda. Setiap I/O mempunyai tingkat prioritasnya masing masing. Jika terjadi lebih dari satu interupsi pada satu saat maka akan diperiksa terlebih dahulu prioritas dari setiap interupsi yang masuk tersebut. Interupsi yang mempunyai hierarkhi yang lebih tinggi yang akan dieksekusi terlebih dahulu. Sistem Pada SP : LIFO ( Last In First Out ).
10. Jenis transfer apa yang harus menunjang sebuah struktur interkoneksi computer (misalnya Bus)?
a. Data BUS
• Sebagai sarana pengangkut data antara CPU dan komponen pendukungnya.
• Jumlah Data Bus menyatakan lebar jejak data pada CPU atau jumlah data bit instruksi yang mampu diambil persatuan waktu.
• Data Bus biasanya digunakan sebagai taksonomi dari microprocessor yang bersangkutan.
b. Address BUS
• Sebagai sarana pembawa alamat dari microprocessor ke komponen pendukungnya.
• Setiap komponen pendukung didalam sistem komputer harus mempunyai alamat yang UNIQUE.
• Jumlah dari Address Bus menyatakan jumlah komponen pendukung yang mampu dialamati oleh microprocessor yang bersankutan.
c. Control BUS
• Sebagai sarana pembawa signal kontrol antara microprocessor dan peralatan pendukung didalam kesinambungan komunikasi antara bagian pada sistem komputer tersebut.
11. Apakah manfaat menggunakan arsitektur multiple-bus dibandingkan dengan arsitektur single-bus?
Penggunaan multi-arsitektur bus memiliki keuntungan besar dalam kecepatan dan tentu saja, akan mempengaruhi kinerja juga. Alih-alih menggunakan arsitektur bus tunggal, akan lebih mudah untuk menggunakan beberapa-arsitektur bus. Menggunakan arsitektur bus ganda akan membuat masing-masing perangkat untuk terhubung ke bus sendiri, yang berarti bahwa setiap perangkat akan memiliki bus sendiri. Dengan cara ini, maka akan lebih cepat untuk mentransfer data dari setiap perangkat.
Arsitektur-bus tunggal meiliki banyak perangkat yang terhubung ke bus tunggal, yang pada akhirnya akan mencapai kapasitas bus dan dengan demikian akan membuat data “antrian”. Tentu saja, biaya akan lebih untuk memiliki beberapa bus, tetapi biaya tidak akan cocok dengan kebutuhan kecepatan lebih cepat, dibandingkan dengan salah satu dari yang arsitektur tunggal-bus.
12. Sebutkan dan jelaskan dengan singkat mengenai kelompok garis sinyal fungsional bagi PCI?
PCI dapat dikonfigurasikan sabgai bus 32-bit atau 64-bit. Tebel 3.3 mendefinisikan 50 saluran sinyal yang diharuskan bagi PCI. Sinyal-sinyal ini dibagi menjadi kelompok-kelompok fungsional sebagai berikut;
• System pins
• Address and Data Pins
• Interface Control Pins
• Arbitration Pins
• Error Reporting Pins
13. What are the diference among sequential access, and random access?
a. Sequential access
merupakan metode yang paling sederhana. Informasi yang disimpan dalam berkas diproses berdasarkan urutan. Operasi dasar pada suatu berkas adalah tulis dan baca. Operasi baca membaca berkas dan meningkatkan pointer berkas selama di jalur lokasi I/O. Operasi tulis menambahkan ke akhir berkas dan meningkatkan ke akhir berkas yang baru. Metode ini didasarkan pada tape model sebuah berkas, dan dapat bekerja pada kedua jenis device akses (urut mau pun acak).
b. Random access
• Setiap lokasi dapat dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung.
• Waktu untuk mengakses lokasi tertentu tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan bersifat konstan.
• Contoh random access adalah sistem memori utama.
14. What is the general relationship among access time, memory cost, and capacity?
Sebagai teknologi memori berkembang, masing-masing berubah, sehingga desain keputusan utama dalam mengorganisir harus ditinjau kembali dengan masing-masing implementasi. Sifat dan organisasi memori utama semikonduktor adalah diperiksa, organisasi memori DRAM canggih maka baru dieksplorasi.
15. How does the principle of locality relate to the use of multiple memory levels?
• Memiliki dua stabil (atau semi-stabil) yang digunakan untuk mewakili biner 1 atau 0.
• Memiliki kemampuan untuk menulis (setidaknya sekali) untuk mengatur / menginisialisasi Negara.
• Memiliki kemampuan untuk membaca.
16. What are the differences among direct mapping. Associative mapping. And set associative mapping?
a. Direct mapping
Pemetaan ini memetakan masing-masing blok memori utama hanya ke satu saluran cache saja. Jika suatu blok ada di cache, maka tempatnya sudah tertentu. Keuntungan dari direct mapping adalah sederhana dan murah. Sedangkan kerugian dari direct mapping adalah suatu blok memiliki lokasi yang tetap (Jika program mengakses 2 block yang di map ke line yang sama secara berulang-ulang, maka cache-miss sangat tinggi).
b. Associate mapping
Pemetaan ini mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache. Dengan pemetaan asosiatif, terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika blok baru dibaca ke dalam cache. Kekurangan pemetaan asosiatif yang utama adalah kompleksitas rangkaian yang diperlukan untuk menguji tag seluruh saluran cache secara paralel, sehingga pencarian data di cache menjadi lama
c. Set associative mapping
Pada pemetaan ini, cache dibagi dalam sejumlah sets. Setiap set berisi sejumlah line. Pemetaan asosiatif set memanfaatkan kelebihan-kelebihan pendekatan pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif Jumlah Cache.
17. For a direct-mapped cache, amian memory address is viewed as consisting of two fields. List and define the two fields.
a. Cache Satu Tingkat (First level cache)
Memori yang bernama L1 Cache ini adalah memori yang terletak paling dekat dengan prosesor (lebih spesifik lagi: dekat dengan blok CU [Control Unit]). Penempatan Cache di prosesor dikembangkan sejak PC i486. Memori di tingkat ini memiliki kapasitas yang paling kecil (hanya 16KB), tetapi memiliki kecepatan akses dalam hitungan nanodetik (sepermilyar detik). Data yang berada di memori ini adalah data yang paling penting dan paling sering diakses. Biasanya data di sini adalah data yang telah diatur melalui OS (Operating System) menjadi Prioritas Tertinggi (High Priority).
b. Cache dua tingkat (Second level cache)
Memori L2 Cache ini terletak terletak di MotherBoard (lebih spesifik lagi: modul COAST : Cache On A STick. Bentuk khusus dari L2 yang mirip seperti Memory Module yang dapat diganti-ganti tergantung motherboardnya). Akan tetapi ada juga yang terintegrasi langsung dengan MotherBoard, atau juga ada yang terintergrasi dengan Processor Module. Di L2 Cache ini, kapasitasnya lebih besar dari pada L1 Cache. Ukurannya berkisar antara 256 KB—2MB. Biasanya , L2 Cache yang besar diperlukan di MotherBoard untuk Server. Kecepatan akses sekitar 10ns (nano second).
18. For an associative cache. A main memory address is viewed as consisting of two fields. List and define the three fields.
• Tag
• Slot
• Offset
19. What is the distinction between spatial locality and temporal locality?
Lokalitas Temporal; artinya bahwa suatu instruksi yang baru saja diolah memiliki peluang untuk diolah lagi. Contoh kasusnya adalah pada perintah perulangan (looping).
Lokalitas Spatial; artinya bahwa instruksi yang akan diolah cenderung berada pada lokasi memori yang berdekatan. Contoh kasusnya pada pengaksesan array.
20. In general, what are strategies for exploiting spatial and temporal locality?
Cache dengan lokalitas temporal dirancang untuk menggunakan data instruksi yang sama secara berulang-ulang. Sementara itu, lokalitas spasial dirancang untuk mengantisipasi program-program yang membutuhkan pengaksesan secara berurutan. Saat CPU mengolah suatu instruksi program, maka instruksi akan diambil dari cache memori. Instruksi yang akan diambil tersebut boleh jadi berada dalam cache memori, boleh jadi tidak ada. Bila instruksi tersebut ada dalam cache memori, maka kondisi ini disebut sebagai cache hit. Bila instruksi tidak ditemukan, maka disebut sebagai cache miss, sehingga instruksi harus diambil dari tingkatan yang lebih tinggi (biasanya memori utama). Secara umum, semakin besar ukuran memori, maka peluang untuk cache hit semakin besar.
21. What are the key properties of semiconductor memory?
The key properties of semiconductor memory is a device for storing digital information that is fabricated by using integrated circuit technology. Also known as integrated-circuit memory; large-scale integrated memory; memory chip; semiconductor storage; transistor memory.
22. What are two senses in which the term random-access memory in used?
Computer main memory in which specific contents can be accessed (read or written) directly by the CPU in a very short time regardless of the sequence (and hence the location) where they are recorded. Two types of memory are possible with a series of random-access, static RAM (SRAM) and dynamic RAM (DRAM). A memory chip consists of several million memory cells. In an SRAM chip, each memory cell stores binary digit strength (1 or 0) for granted.
23. What is the difference between DRAM and SRAM in terms of aplication?
DRAM is the most common types of RAM on a PC (Personal Computer), workstations, playstation, and the like because the price is cheap (economically), while much was applied to the SRAM cache memory within a processor chip and to buffer the data on a hard drive.
24. What is the difference between DRAM and SRAM in terms of characteristic such as speed, size and cost?
DRAM :
• is a type of RAM that stores each bit of data in a separate capacitor within an IC
• every bit requires a transistor and a capacitor capable of storing data with a very
• high density of the cheap price (economic)
SRAM :
• Requires six transistors for every bit, is quite volatile memory
• Easy to lose data if they do not get the endorsement power or when the computer is switched off (off).
• Prices are slightly expensive.
25. Explain why one type of RAM is considered to be analog and the other digital.
Bagian memori pada computer merupakan suatu tempat dimana data digital dalam bentuk binary ( 1 dan 0) disimpan. Memori terdiri dari sel-sel yang diatur dalam kelompok-kelompok 8-bit. Masing-masing byte diberikan suatu alamat (address) numeric (angka) yang khusus, untuk penentuan lokasinya. Hal ini mirip dengan alamat jalan yang menentukan lokasi rumah. Data ditulis ke dalam memori dan dibaca (diambil) kembali, berdasarkan petunjuk alamatnya. Pada rangkaian memori yang biasanya digunakan, alamat dapat dimulai dari 1000 dan beranjak membesar hingga 2000. Gambar 2.3. menunjukkan pembagian segemen memori. Perhatikan bahwa byte pertama dari data memiliki nilai decimal 2 (00000010 = 2 decimal) dan memiliki alamat sebesar 1000.
