Mesin Von Neumann dalam hal ini mewakili mesin komputer generasi pertama yang bersifat stored program. John Von Neumann adalah seorang ahli matematika dan anggota Institute of Advance Study di Princention New Jersey yang bekerja sama dengan H.H. Goldstine dan A.W. Binks mengajukan suatu makalah yang menyarankan bahwa dalam pembuatan komputer sebaiknya menggunakan angka binary. Konsep tersebut pada akhirnya menjadi tonggak sejarah dalam terciptanya komputer digital yang akhirnya membawa Neumann pada julukan “promoter of the stored program (software) concept”.
Rancangan dasar mesin yang diberi nama IAS ini adalah konsep Neumann yang menyatakan bahwa pemrograman komputer secara langsung dengan menggunakan banyak tombol dan kabel adalah sesuatu yang melelahkan, lambat dan tidak fleksibel.
Untuk itu dia berpikiran bahwa sebuah program dapat diwakili dalam bentuk digital dan
tersimpan secara tetap dalam memori komputer secara bersama-sama. Sketsa arsitektur dari
rancangan tersebut adalah seperti pada gambar 3.4 di bawah ini.
Dari gambar di atas, dapat diketahui bahwa mesin Neumann memiliki lima bagian utama
sebagai berikut :
Unit Input untuk membaca data dan instruksi yang diberikan.
Main Memory terdiri dari 4096 Word satu word memuat 40 bit biner.
Arithmetic Logic sebagai bagian yang berfungsi sebagai unit pemrosesan.
Control Unit sebagai pengendali kerja antar komponen arsitektur.
Unit Output untuk menampilkan hasil pengolahan data yang dilakukan ALU dan CU.
Dari arsitektur mesin tersebut terlihat bahwa mesin ini sudah memiliki bagian-bagian yang
menjadi prototipe komputer modern yaitu Arithmetic Logic dan Control Unit yang merupakan
bagian dari Central Processing Unit.
Arsitektur Mesin Komputer Modern (1980 …)
Arsitektur CPU komputer modern, secara umum dapat dilihat seperti pada gambar berikut :
Pada gambar 3.5 di atas, dapat dilihat bagian-bagian CPU yang lebih lengkap seperti Register,
Control Unit, Kendali I/O (Interconection) dan Arithmetic Logic Unit.
Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk fungsi - fungsi
pengolahan data komputer :
- Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi - fungsi operasinya
- Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data
- CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register - register dan juga dengan bus - bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya
FUNGSI CPU
- Fungsi CPU adalah penjalankan program - program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi - instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah
- Proses Eksekusi Program adalah dengan mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute).
- Siklus Fetch Eksekusi Program :
1. CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori.
2. Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC).
3. PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi.
4. Instruksi - instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).
AKSI AKSI DI DALAM CPU
- CPU - Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya
- CPU - I/0, perpindahan data dari CPU ke modul I/0 dan sebaliknya
- Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data
- Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urutan eksekusi
SIKLUS INSTRUKSI DALAM CPU
- Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya
- Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU
- Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan
- Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori
- Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul i/o
- Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi
- Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori
TENTANG INTERUPT
- 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.
- Tujuan interupsi secara umum untuk manajemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul - modul I/0 maupun memori.
- Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi masing -masing modul berbeda sehingga dengan adanya fungsi interupsi ini dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul.
Source : http://agustintril12.blogspot.com/2014/10/arsitektur-von-neuman.html
Arsitektur Komputer IAS
Tahun 1946 komputer dengan stored-program
concept dipublikasikasikan, yang
kemudian di kenal dengan Komputer IAS (Computer of
Institute for Advanced Studies). Struktur
komputer IAS terlihat pada gambar 2.1. Komputer ini terdiri :
• Memori Utama, untuk menyimpan data maupun instruksi.
• Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data
binner.
• Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi – instruksi di
dalam memori
sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut.
• I/O, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar.
Memori IAS terdiri atas 1.000 lokasi penyimpanan yang
disebut word. Word terdiri atas
40 binary digit (bit). Data maupun instruksi disimpan
dalam memori ini, sehingga data maupun
instruksi harus dikodekan dalam bentuk biner. Format memori
terlihat pada gambar 2.2. Setiap
bilangan terdiri atas sebuah bit tanda dan 39 bit nilai. Sebuah
word terdiri atas 20 bit instruksi
dengan masing – masing 8 bit kode operasi (op code) dan 12 bit
alamat.
Struktur detail komputer IAS disajikan dalam gambar 2.3. Gambar
ini menjelaskan
bahwa baik unit kontrol maupun ALU berisi lokasi – lokasi
penyimpanan, yang disebut register,
yaitu :
• Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word
yang akan disimpan di dalam memori atau
digunakan untuk menerima word dari memori.
• Memory Address Register (MAR), untuk menentukan
alamat word di memori untuk dituliskan
dari MBR atau dibaca oleh MBR.
• Instruction Register (IR), berisi instruksi 8 bit kode operasi
yang akan dieksekusi.
• Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk
penyimpanan sementara instruksi sebelah
kanan word di dalam memori.
• Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi
berikutnya yang akan diambil dari
memori.
• Accumulator (AC) dan Multiplier Quotient
(MQ), digunakan untuk penyimpanan sementara
operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan
40 bit adalah sebuah
bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant
bit) disimpan dalam AC dan 40 bit
lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ.
IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS
memiliki 21
instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini :
• Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register –
register ALU atau antara
dua register ALU sendiri.
• Unconditional branch, perintah – perintah eksekusi
percabangan tanpa syarat tertentu.
• Conditional branch, perintah – perintah eksekusi
percabangan yang memerlukan syarat tertentu
agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.
• Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang
dibentuk oleh ALU.
• Address Modify, instruksi – instruksi yang
memungkinkan pengubahan alamat saat di komputasi
sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada
program.
Source: http://mahasiswalugu.blogspot.co.id/2012/02/struktur-komputer-ias.html
