Computare And Embedded System 1

1.2
Unit fungsional
Sebuah komputer terdiri dari lima bagian utama fungsional independen: input, memori, aritmatika dan logika, output, dan unit kontrol, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.1. Unit masukan menerima kode informasi dari operator manusia menggunakan perangkat seperti keyboard, atau dari computers lain melalui saluran komunikasi digital. Informasi yang diterima disimpan dalam komputer memori, baik untuk digunakan kemudian atau segera diproses oleh unit aritmatika dan logika.

Figure 1.1
Basic functional units of a computer.

Langkah-langkah pengolahan ditentukan oleh program yang juga akan disimpan dalam memori. akhirnya, hasilnya dikirim kembali ke dunia luar melalui unit output. Semua tindakan ini dikoordinasikan oleh unit kontrol. Sebuah jaringan interkoneksi menyediakan sarana untuk unit-unit fungsional untuk bertukar informasi dan mengkoordinasikan tindakan mereka. kemudian bab ini akan memberikan rincian lebih lanjut tentang masing-masing unit dan interkoneksi mereka. Kami mengacu pada aritmatika dan logika sirkuit, dalam hubungannya dengan sirkuit kontrol utama, seperti prosesor . 
Input dan output peralatan sering kolektif disebut sebagai input-output ( I / O ) unit. Kita sekarang melihat lebih dekat pada informasi ditangani oleh komputer. Hal ini convenient untuk mengkategorikan informasi ini baik sebagai instruksi atau data. Instruksi, atau mesininstruksi, adalah perintah eksplisit yang :

• Memerintah transfer informasi dalam komputer serta antara komputer
   dan perangkat I / O yang• Tentukan operasi aritmatika dan logika yang akan dilakukan 
Suatu program adalah daftar instruksi yang melakukan tugas. Program disimpan dalam memori. Prosesor menjemput instruksi program dari memori , satu demi satu , dan melakukan operasi yang diinginkan. Komputer dikendalikan oleh program yang tersimpan, kecuali untuk kemungkinan gangguan eksternal oleh operator atau oleh perangkat I / O terhubung. Data angka dan karakter yang digunakan sebagai operan oleh instruksi. Data juga disimpandalam memori.

Instruksi dan data ditangani oleh komputer harus dikodekan dalam format yang sesuai. Kebanyakan kini mempekerjakan hardware sirkuit digital yang hanya memiliki dua negara yang stabil. masing-masing instruksi, angka, atau karakter dikodekan sebagai string dari digit biner disebut bit, masing-masing memiliki salah satu dari dua nilai yang mungkin, 0 atau 1, yang diwakili oleh dua negara yang stabil. Angka tersebut biasanya diwakili dalam notasi biner posisi, seperti dibahas dalam Bagian 1.4 . Alfanumerikkarakter juga dinyatakan dalam kode biner, seperti dibahas dalam Bagian 1.5.

1.2.1 
Satuan Masukan 
Komputer menerima informasi yang dikodekan melalui unit input. The mostcommon masukan deviceis keyboard. Setiap kali tombol ditekan, huruf atau digit yang sesuai secara otomatis diterjemahkan ke dalam kode biner yang sesuai dan ditransmisikan ke prosesor. Banyak jenis lain dari perangkat input untuk interaksi manusia-komputer yang tersedia, termasuk touchpad, mouse, joystick, dan trackball. Hal ini juga sering digunakan sebagai perangkat input grafis dalam hubungannya dengan display. Mikrofon dapat digunakan untuk menangkap input audio yang kemudian sampel dan diubah menjadi kode digital untuk penyimpanan dan pengolahan. Demikian pula, kamera dapat digunakan untuk menangkap video input. Fasilitas komunikasi digital, seperti Internet, juga dapat memberikan masukan ke komputer dari komputer lain dan server database.

1.2.2 
Unit Memori
Fungsi unit memori adalah untuk menyimpan program dan data. Ada dua kelas penyimpanan, disebut primer dan sekunder.

 Memori utama
Memori utama, juga disebut memori utama, adalah memori cepat yang beroperasi pada kecepatan elektronik. Program harus disimpan dalam memori ini saat mereka sedang dieksekusi. Memori terdiri dari sejumlah besar sel penyimpanan semikonduktor, masing-masing mampu menyimpan satu bit informasi. Sel-sel ini jarang dibaca atau ditulis secara individual. Sebaliknya, mereka ditangani dalam kelompok sof ukuran tepat disebut kata-kata. Memori diatur sehingga satu kata dapat disimpan atau diambil dalam satu operasi dasar. Jumlah bit dalam setiap kata ini disebut sebagai kata panjang komputer, biasanya 16, 32, atau 64 bit.

 Untuk menyediakan akses mudah ke setiap kata dalam memori, alamat yang berbeda dikaitkan dengan masing-masing lokasi kata. Alamat adalah nomor berturut-turut, dimulai dari 0, yang mengidentifikasi lokasi berturut-turut. Sebuah kata tertentu diakses dengan menentukan alamat dan mengeluarkan perintah kontrol ke memori yang dimulai penyimpanan atau proses pengambilan.

Instruksi dan data dapat ditulis ke atau dibaca dari memori di bawah kontrol prosesor. Hal ini penting untuk dapat mengakses lokasi setiap kata dalam memori secepat mungkin. Sebuah memori di mana setiap lokasi dapat diakses dalam waktu singkat dan waktu yang tetap setelah menentukan alamat yang disebut random-access memory ( RAM ). Waktu yang diperlukan untuk mengakses satu kata disebut waktu akses memori. Kali ini tidak tergantung pada lokasi kata sedang diakses. Ini biasanya berkisar dari beberapa detik nano ( ns ) hingga sekitar 100 ns untuk unit RAM saat ini.

 Cache Memory
Sebagai tambahan untuk memori utama, yang lebih kecil, satuan RAM yang lebih cepat, yang disebut cache, digunakan untuk menyimpan bagian dari sebuah program yang saat ini sedang dilaksanakan, bersama dengan data yang terkait. Cache erat dengan prosesor dan biasanya terdapat pada chip terpadu-sirkuit yang sama. Tujuan dari cache adalah untuk memfasilitasi tingkat eksekusi instruksi yang tinggi.

Pada awal pelaksanaan program, cache kosong. Semua instruksi program dan data yang diperlukan disimpan dalam memori utama. Sebagai hasil eksekusi, instruksi yang diambil ke dalam chip prosesor, dan salinan dari masing-masing ditempatkan dalam cache. 
Ketika eksekusi instruksi memerlukan data yang terletak di memori utama, data yang diambil dan salinan juga ditempatkan dalam cache.
Sekarang, misalkan sejumlah instruksi dieksekusi berulang-ulang seperti yang terjadi di loop program tersebut. Jika ini dalam sikannya tersedia dalam cache, mereka dapat diambil dengan cepat selama periode penggunaan berulang. Demikian pula, jika lokasi data yang sama diakses berulang kali sementara salinan isinya tersedia dalam cache, mereka dapat diambil dengan cepat.

 Penyimpanan sekunder
  Meskipun memori utama sangat penting, cenderung mahal dan tidak menyimpan informasi ketika daya dimatikan. Dengan demikian tambahan, lebih murah, penyimpanan sekunder permanen digunakan ketika sejumlah besar data dan banyak program harus disimpan, terutama untuk informasi yang diakses jarang. Waktu akses untuk penyimpanan sekunder lebih panjang daripada memori utama. 

Berbagai pilihan perangkat penyimpanan sekunder tersedia, termasuk disk magnetik, disk optik ( DVD dan CD ), dan perangkat memori flash.

Simber  : Buku Computare And Embedded System. Karangan Hamacher, Vranesic, Zaky, Manjikian, 6Ed, Mgh, 2012.

Computer And Embedded System

 CHAPTER
  1 • Basic Structure of Computers
 

      Basic Structure of Computers ini adalah tentang organisasi komputer. Ini menjelaskan fungsi dan desain berbagai unit digital komputer yang menyimpan dan memproses informasi. Hal ini juga berkaitan dengan unit input komputer yang menerima informasi dari sumber eksternal dan unit-unit output yang mengirimkan hasil dihitung untuk tujuan eksternal. 

      Operasi input, penyimpanan, pengolahan, dan output diatur oleh sebuah daftar instruksi yang merupakan Program.  

Sebagian besar materi dalam buku ini dikhususkan untuk perangkat keras komputer dan arsitektur komputer. Komputer hardware terdiri dari sirkuit elektronik, magnetik dan perangkat penyimpanan optik, display, elektromekanik perangkat, dan fasilitas komunikasi. Arsitektur komputer meliputi spesifikasi dari instruksi mengatur dan perilaku fungsional dari unit hardware yang melaksanakan instruksi. 

      Banyak aspek pemrograman dan komponen software dalam sistem komputer juga dibahas dalam buku. Hal ini penting untuk mempertimbangkan kedua aspek hardware dan software dari desain berbagai komputer. Komponen dalam rangka untuk mendapatkan pemahaman yang baik tentang sistem komputer.

 1.1 Jenis komputer 

      Sejak diperkenalkan pada 1940-an, komputer digital telah berkembang menjadi banyak berbeda jenis yang sangat bervariasi dalam ukuran, biaya, daya komputasi, dan tujuan penggunaan. Modern komputer dapat dibagi secara kasar menjadi empat kategori umum:  

     • Komputer tertanam diintegrasikan ke dalam perangkat yang lebih besar atau sistem untuk otomatically memantau dan mengendalikan proses fisik atau lingkungan. Mereka digunakan untuk spesifik tujuan bukan untuk tugas-tugas pengolahan umum. Aplikasi yang umum termasuk industri dan otomatisasi rumah, peralatan, produk telekomunikasi, dan kendaraan. Pengguna dapat bahkan tidak menyadari peran yang komputer bermain dalam sistem tersebut.

     • Komputer pribadi telah dicapai digunakan secara luas di rumah, institusi pendidikan pengaturan tions, dan bisnis dan kantor engineering, terutama untuk penggunaan individu yang berdedikasi. Mereka mendukung berbagai aplikasi seperti komputasi umum, persiapan dokumedesain dibantu komputer, hiburan audiovisual, komunikasi interpersonal, dan Internet browsing. Sejumlah klasifikasi yang digunakan untuk komputer pribadi. Desktop komputer melayani kebutuhan umum dan cocok dalam ruang kerja pribadi yang khas. Workstation komputer menawarkan kapasitas komputasi yang lebih tinggi dan tampilan grafis yang lebih kuat ca- pabilities untuk rekayasa dan karya ilmiah. Akhirnya, Portable dan Notebook komputer menyediakan fitur dasar dari sebuah komputer pribadi dalam paket ringan yang lebih kecil. Mereka dapat beroperasi pada baterai untuk menyediakan mobilitas.  

     • Server dan sistem Enterprise adalah komputer besar yang dimaksudkan untuk dibagikan oleh jumlah berpotensi besar pengguna yang mengakses mereka dari beberapa bentuk komputer pribadi melalui jaringan publik atau swasta. Komputer tersebut dapat menjadi tuan rumah database besar dan memberikan pengolahan informasi untuk instansi pemerintah atau organisasi komersial.

  

     • Superkomputer dan komputer Grid biasanya menawarkan kinerja tertinggi. Mereka adalah yang paling mahal dan secara fisik kategori terbesar komputer. Superkomputer adalah digunakan untuk perhitungan yang sangat menuntut dibutuhkan dalam peramalan cuaca, teknik desain dan simulasi, dan karya ilmiah. Mereka memiliki biaya tinggi. Komputer Grid menyediakan lebih hemat biaya alternatif. Mereka menggabungkan sejumlah besar komputer pribadi dan unit penyimpanan disk dalam jaringan berkecepatan tinggi didistribusikan secara fisik, yang disebut grid, yang
dikelola sebagai sumber daya komputasi yang terkoordinasi. Dengan merata mendistribusikan komputasi yang beban kerja di seluruh grid, adalah mungkin untuk mencapai performa tinggi pada aplikasi besar mulai dari perhitungan numerik informasi pencarian.
 

       Ada tren yang sedang berkembang di akses ke fasilitas komputasi, dikenal sebagai awan computing. Pengguna komputer pribadi akses komputasi dan penyimpanan server yang didistribusikan secara luas sumber daya untuk individu, independen, kebutuhan komputasi. Internet menyediakan iden-the fasilitas komunikasi sary. Penyedia hardware dan software Cloud layanan beroperasi sebagai utilitas, pengisian pada pay-as-you-use dasar.

Sumber : Buku Computer And Embedded System. Karangan Hamacher, Vranesic, Zaky, Manjikian, 6Ed, Mgh, 2012