6192009

1
CMPD 114 Chapter 1

• Struktur Asas Komputer
• Perbezaan di antara organisasi dan senibina
  komputer.
• Struktur dan Fungsi
• Konsep Operasi Asas
• Struktur Bus
• Multiprocessors multicomputers
• Sejarah Evolusi Komputer

2
Objektif

• Mengetahui perbezaan di antara organisasi
  komputer dan senibina komputer.
• Memahami mengenai struktur sistem komputer.
• Memahami mengenai fungsi sistem komputer.
• Mengetahui evolusi sistem komputer dari generasi
  pertama hingga kini.

3

• Memahami konsep operasi asas komputer.
• Memahami apa yang dimaksudkan dengan struktur
  bus.
• Memahami apa yang dimaksudkan dengan
  multiprocessors dan multicomputers.

4
Senibina Komputer

• Menurut Stallings, senibina komputer merujuk
  kepada
• attribut yang nyata (visible) kepada programmer.
• Attribut yg memberi kesan secara langsung kepada
  perlaksanaan program.

5

• Contoh attribut bagi senibina
• set arahan
• jumlah bit yg mewakili data
• mekanisma I/O
• teknik pengalamatan

6
Organisasi Komputer

• Menurut Stallings, organisasi komputer merujuk
  kepada unit-unit operasi dan hubungan di
  antaranya untuk melaksanakan spesifikasi
  senibina.
• Attribut organisasi termasuklah perkara-perkara
  mengenai perkakasan yang transparent kepada
  programmer seperti
• signal kawalan
• unit antaramuka
• teknologi memori

7
Fungsi dan Struktur Sistem Komputer

• Apakah komputer?
• Peranti elektronik yg berada di bawah arahan dan
  kawalan aturcara, dan ia melaksanakan empat
  operasi asas iaitu
• masukan (input - I)
• memproses (processing - P)
• keluaran (output - O)
• storan/simpanan (storage - S)

8

• IPOS cycle
• input, processing, output, and storage

9
Fungsi dan Struktur Sistem Komputer

• Fungsi
• operasi setiap komponen
• Struktur
• cara bagaimana sesuatu komponen dihubungkan

10
Fungsi

• Secara amnya ada 4 fungsi asas sistem komputer
• Pemprosesan Data (Data Processing)
• Penyimpanan Data (Data Storage)
• Pengaliran Data (Data Movement)
• Kawalan (Control)
• Apabila data diproses, komputer akan menyimpan
  data secara sementara.

11

• Proses untuk menghantar atau mengambil data dari
  komputer yang melibatkan komputer dan peranti
  luaran yg ada sambungan dengannya dikenali
  sebagai input-output.
• Peranti luaran juga dikenali sebagai peripherals.
• Jika data dialirkan dalam jarak yg jauh, proses
  ini dikenali sebagai komunikasi data.
• Fungsi bagi pengaliran data, penyimpanan data dan
  pemprosesan data ini perlulah dikawal.
• Terdapat arahan untuk melakukan kawalan.

12

• Terdapat 4 operasi kawalan asas iaitu
• Operasi penghantaran data
• Operasi tulis/baca
• Operasi proses dan simpan data
• Operasi proses data luaran dan simpan
  (vice-versa)

13
Struktur Komputer

• Struktur peringkat tertinggi sesebuah komputer
  terdiri daripada
• Central Processing Unit (CPU)
• Memori Utama
• Input/Output
• System Interconnection

14

• Central Processing Unit (CPU)
• atau Unit Pemprosesan Pusat
• mengawal operasi komputer dan mengendalikan
  fungsi pemprosesan data.
• Memori Utama
• menyimpan data untuk pemprosesan
• Input/Output
• penghantaran data di antara komputer dan
  persekitaran luaran.
• System Interconnection
• menyediakan hubungan di antara CPU, Memori Utama
  dan I/O.

15
Struktur - Top Level
16
Struktur CPU

• komponen yg kompleks.
• terdiri daripada
• Unit Kawalan (Control Unit)
• Unit Arithmetik dan Logik (ALU)
• Register (Daftar)
• CPU Interconnection

17

• Unit Kawalan
• mengawal operasi CPU
• Unit Arithmetik dan Logik
• melaksanakan fungsi pemprosesan data.
• Register
• menyediakan storan dalaman untuk CPU.
• CPU Interconnection
• mekanisma yg menyediakan hubungan di antara Unit
  Kawalan, ALU dan Register.

18
Struktur - The CPU
CPU
Arithmetic and Login Unit
Computer
Registers
I/O
System Bus
CPU
Internal CPU Interconnection
Memory
Control Unit
19

• Struktur Unit Kawalan (Control Unit)
• Pendekatan Microprogrammed membahagikan Unit
  Kawalan kepada tiga bahagian iaitu
• Sequencing Logic
• Control Unit Register and Decoder
• Control Memory

20
Struktur - The Control Unit
21
Hirarki Struktur Komputer
22
Evolusi Komputer

• Pembangunan komputer boleh diterangkan dengan
  menggunakan generasi di bawah
• Generasi Pertama - Teknologi Tiub Vakum
• Generasi Kedua - Teknologi Transistor
• Generasi Ketiga - Teknologi Litar Bersepadu
• Generasi Keempat - Teknologi Pemproses Mikro

23
Generasi Pertama (1940an hingga awal 1950an)

• John Mauchly dan John Presper Eckert dari
  University Pennyslvania telah mencipta
• ENIAC pada tahun 1946
• komputer digital pertama
• dibina untuk kemudahan tentera
• memerlukan ruang yg luas (15,000 kaki persegi)
  untuk 18,000 tiub vakum yg menggunakan 140
  kilowatts
• susah untuk diprogramkan memerlukan pendawaian
  semula

24

• IAS dicipta oleh Von Neumann
• wujud akibat daripada masalah yg dihadapi oleh
  ENIAC.
• Menyelesaikan masalah ini dengan menyimpan
  program dalam memori (stored program concept)
• senibina ini digunakan di kebanyakan komputer.

25
The first generation of computers used vacuum
tubes. Vacuum tubes failed frequently so first
generation computers did not work most of the
time.
26
ENIAC, created by Dr. John Mauchly J. Presper
Eckert, for use in the war but was not completed
in time. It was mainly used to solve math
problems
27
Eckert and Mauchly delivered the first UNIVAC to
the U.S. Census Bureau in 1951. UNIVAC gained
fame when it predicted Eisenhower as the winner
of the 1952 U.S. presidential election.
28
(No Transcript)
29
Generasi Kedua(akhir 50an hingga awal 60an)

• menggunakan transistor sebagai pengganti tiub
  vakum
• kebaikan
• lebih kecil dan murah
• menggunakan sumber kuasa yg rendah dari tiub
  vakum
• Solid-State Device kerana ia diperbuat daripada
  silikon

30
The transistor heralded the second generation of
computers
31
(No Transcript)
32
Generasi Ketiga (1965 - 1970)

• pakej
• beribu-ribu transistor dikumpulkan ke dalam satu
  cip
• pencantuman transistor-transistor menjadi lebih
  solid
• Kelebihan
• berkelajuan tinggi
• kos, saiz dan kuasa adalah lebih rendah

33
(No Transcript)
34
Generasi Keempat (Sejak awal 1970an)

• Menggunakan teknologi yang dikenali sbg Very
  Large Scale Integration (VLSI)
• Iaitu beribu-ribu transistor ditempatkan dalam
  satu chip sahaja
• Teknologi VLSI ini membolehkan pemproses dibina
  menggunakan satu chip, dan kaedah ini dikenali
  sbg pemproses mikro (microprocessor)
• PC IBM pertama dilancarkan pada 1981. Intel
  menyediakan cip mikro pemproses Microsoft
  Corporation menyediakan operating system (OS)

35
Tetingkap, ikon, tetikus, peranti tunjuk (Window,
icon, mouse, pointing device (WIMP))
36
Generasi Kelima?

• Teknologi terkini yang sudah mendapat perhatian
  ramai
• Menuju ke arah Artificial Intelligence (AI), di
  mana komputer mempunyai ciri-ciri kepandaian
  manusia
• Tugasan Pertama Huraikan lebih terperinci
  tentang ciri-ciri komputer generasi kelima,
  kelebihan serta kekurangan yang ada. Berikan
  contoh yang bersesuaian serta huraikan aplikasi
  yang ada dalam kehidupan harian.
• Tarikh serahan

37
Generasi Kelima Komputer Cerdas
38
Komputer sbg Pemproses Maklumat

• Pada hari ini, komputer adalah istimewa kerana ia
  adalah general-purpose.
• Boleh digunakan utk melakukan pelbagai tugas.
• Komputer Perkakasan (Hardware) Perisian
  (Software).
• Perkakasan komponen fizikal (seperti bhgn
  mekanikal/litar elektronik) utk pemprosesan/
  perhitungan sepatutnya mudah, cepat, boleh
  dipercayai dan ia boleh disentuh.
• Perisian terdiri drpd set2 arahan/algoritma utk
  melaksanakan tugas tertentu sepatutnya mudah
  alih, mesra-pengguna, sofisikated dan ia tidak
  boleh disentuh.

39
Konsep Operasi Asas

• Operasi sesebuah komputer adalah berdasarkan
  arahan
• untuk melaksanakan sesuatu tugas, satu
  aturcara/program yg mengandungi suatu set arahan
  disimpan dalam memori utama
• setiap arahan akan dibawa dari memori utama ke
  pemproses untuk diproses
• Data yg digunakan sebagai operand juga disimpan
  dalam memori utama

40

• Cth
• ADD LOCA, R0
• 1. Tambahkan operand yg berada di lokasi LOCA
  kepada operand yg terdapat di register dalam
  pemproses iaitu R0 dan kemudian letakkan hasil
  penambahan kedalam register R0.
• 2. Kandungan asal LOCA kekal tetapi kandungan R0
  digantikan dengan satu nilai baru.
• 2 langkah yg terlibat dalam operasi ini ialah
• 1. Arahan tersebut diambil dari memori utama dan
  dibawa ke pemproses.
• 2. Operand di lokasi LOCA diambil dan ditambahkan
  dengan kandungan register R0. Hasil operasi
  disimpan di register R0

41

• Terdapat 2 jenis capaian kepada memori utama
  iaitu
• 1. READ
• 2. WRITE
• Register yang penting dalam CPU ada 5 jenis dan
  setiap satu berbeza mengikut fungsi masing-masing
  dalam pemproses, iaitu
• 1. Akumulator
• untuk menyimpan hasil operasi dari ALU selepas
  operasi dijalankan ie data semasa
• 2. Daftar Arahan
• menyimpan arahan (arahan yg akan dilaksanakan)
  dalam unit kawalan sebelum ia diterjemahkan ie
  arahan semasa

42

• 3. Daftar Alamat
• menyimpan lokasi memori utama bagai data yg
  hendak dilaksanakan ie alamat utk baca/tulis
• 4. Daftar Storan
• menyimpan data yg akan diambil atau yg akan
  dihantar ke memori utama ie data utk baca/tulis
• 5. Pembilang Program
• menyimpan lokasi/alamat arahan yg akan
  dilaksanakan seterusnya

43
Struktur Bus

• Komponen-komponen bagi sesebuah komputer perlu
  dihubungkan untuk beroperasi.
• Penghantaran data atau komunikasi antara komponen
  komputer menggunakan bus.
• Bus
• laluan elektronik yg membawa signal-signal/isyarat
  dari satu tempat ke tempat yg lain dalam litar
  komputer (dari CPU ke tempat-tempat lain)

44

• Sistem bus terdiri dari wayar-wayar atau line (50
  - 100 line) yg akan menghubungkan beberapa
  peranti dalam sesebuah komputer.
• Satu line dalam satu bus akan membawa satu bit
  dalam satu masa.
• Apabila satu perkataan data dihantar antara
  unit-unit, semua bit akan bergerak secara selari.
• Semakin lebar bus (bil. line), semakin bayak bit
  boleh dibawa dan semakin laju.

45

• Terdapat 3 jenis line dalam sesebuah sistem bus,
  iaitu
• 1. Line Data
• laluan dua hala yg membawa data-data yg
  diperlukan untuk perlaksanaan arahan.
• 2. Line Alamat
• laluan satu hala yg membawa isyarat lokasi memori
  utama bagi arahan yg akan dilaksanakan
  seterusnya.
• 3. Line Kawalan
• laluan satu hala yg membawa isyarat-isyarat
  kawalan dari unit kawalan ke unit-unit lain
  termasuk isyarat kawalan masa dan isyarat
  arahan.

46

• Terdapat 2 jenis struktur bus, iaitu
• 1. Single bus
• semua komponen disambungkan ke satu bus yg sama.
• Kurang cekap
• jimat dan mudah untuk tambah peranti baru
• 2. Multiple bus
• laju tetapi kos tinggi

47
Kelebihan Bus

• Versatility (Serba Guna/Boleh)
• Peranti baru boleh ditambah dgn mudah
• Peripherals boleh dipindahkan diantara komputer
  yg menggunakan piawai bus yg sama

48
Kelebihan Bus

• Jimat kos
• Satu set wayar dikongsi bersama dlm pelbagai cara
• Mengurus kekompleksan dgn membahagi-bahagikan
  rekabentuk

49
Keburukan Bus

• Ia mewujudkan bottleneck komunikasi
• Bus bandwidth boleh menghadkan kemampuan
  maksiam throughput I/O
• Kemampuan maksima kelajuan bus dihadkan oleh
• Panjang bus
• Bilangan peranti pd bus
• Keperluan menampung perlbagai peranti yg
• Berbaza pendaman (latency)
• Berbeza kadar perpindahan data

50
Multiprocessors Multicomputers

• Multiprocessors Satu sistem komputer yang
  mengandungi beberapa unit pemproses (processor).
• Istilah perkongsian ruang ingatan
  (shared-memory) digunakan dalam konteks
  multiprocessors.
• Multicomputers Interconnected group of complete
  computers to achieve high total computational
  power.
• Setiap komputer hanya boleh capai ruang ingatan
  komputer itu sendiri.