Model Arsitektur Modern, Sistem Bus, dan Sistem Input/Output - Hafizh Hilman Asyhari 202331206

 Model Arsitektur Modern, Sistem Bus, dan Sistem Input/Output

Halo, Sobat Teknologi! 👋

Pernah nggak sih kamu bertanya-tanya, bagaimana sebuah komputer bisa “ngobrol” antara otaknya (CPU) dengan memori, lalu mengirim hasilnya ke layar atau printer tanpa salah paham? 🤔

Nah, di dunia teknologi, semua itu diatur oleh sesuatu yang disebut arsitektur komputer. Ibaratnya, arsitektur komputer adalah blueprint yang menentukan siapa berbicara apa, lewat jalur mana, dan kapan waktunya.

Nama : Hafizh Hilman Asyhari

NIM : 202331206

Kelas : A

Mata Kuliah : Organisasi dan Arsitektur Komputer

Prodi : S1 Teknik Informatika

Minggu ke 6

Tanggal 04 Agustus 2025

Di postingan ini, kita bakal bareng-bareng membedah model arsitektur modern, mengupas rahasia jalur komunikasi alias sistem bus, dan mengulik cara komputer berinteraksi dengan dunia luar lewat sistem input/output (I/O).

Tenang, bahasanya nggak akan ribet kayak buku teks kuliah. Kita bakal santai, tapi tetap padat informasi.

Siapkan kopi atau teh kamu ☕, duduk santai, dan yuk mulai perjalanan ini! 🚀

Arsitektur komputer merupakan fondasi utama dalam perancangan sistem komputer. Ia menjelaskan bagaimana komponen perangkat keras dan perangkat lunak saling berinteraksi untuk menjalankan instruksi, memproses data, serta menghasilkan informasi. Perkembangan arsitektur komputer, dari model awal seperti Von Neumann hingga sistem multiprosesor modern, terus berfokus pada peningkatan kecepatan, efisiensi, dan skalabilitas.

Secara umum, sistem komputer terdiri dari tiga komponen utama:

Hardware (perangkat keras) – CPU, memori, perangkat input/output, perangkat penyimpanan, dan komponen fisik lainnya.

Software (perangkat lunak) – sistem operasi, program aplikasi, bahasa pemrograman.

Brainware (pengguna) – analis sistem, programmer, operator, hingga pengguna akhir.

1. Model Arsitektur Komputer

Arsitektur komputer mendeskripsikan hubungan antar komponen seperti CPU, memori, perangkat input/output, dan media penyimpanan. Model klasik Von Neumann adalah salah satu yang paling terkenal. Dalam model ini, instruksi dan data disimpan pada memori yang sama, dan CPU mengambil instruksi secara berurutan.

Seiring perkembangan teknologi, model arsitektur berkembang menjadi sistem paralel yang diklasifikasikan oleh Flynn’s Taxonomy:

SISD (Single Instruction, Single Data)

Menggunakan satu prosesor untuk mengeksekusi satu instruksi pada satu data. Contoh: UNIVAC1, IBM 360, CDC 7600.

SIMD (Single Instruction, Multiple Data)

Satu instruksi dijalankan serentak pada banyak data, cocok untuk operasi vektor dan grafis. Contoh: ILLIAC IV, GPU modern.

MISD (Multiple Instruction, Single Data)

Beberapa instruksi berbeda dijalankan pada data yang sama. Jarang digunakan di komputer umum, lebih banyak untuk aplikasi khusus.

MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data)

Banyak prosesor mengeksekusi instruksi yang berbeda pada data yang berbeda. Contoh: IBM POWER5, AMD Opteron.

Arsitektur Lanjut

Multicore Computers: Satu chip prosesor memiliki lebih dari satu core, meningkatkan kinerja tanpa menaikkan clock speed secara signifikan.

Multiprocessor Systems: Sistem dengan lebih dari satu CPU, yang dapat dikombinasikan dengan teknologi multicore untuk menciptakan sistem dengan banyak core total.

UMA (Uniform Memory Access): Semua prosesor mengakses memori dengan kecepatan yang sama.

NUMA (Non-Uniform Memory Access): Waktu akses memori bergantung pada lokasi memori terhadap prosesor.

NORMA (No Remote Memory Access): Sistem terdistribusi di mana tiap prosesor memiliki memori sendiri dan tidak langsung mengakses memori prosesor lain.

2. Sistem Bus

Bus adalah jalur komunikasi yang menghubungkan dan memindahkan data antar komponen utama komputer, seperti CPU, memori, dan perangkat I/O. Bus bekerja sebagai media transmisi yang membawa sinyal data, alamat, dan kontrol.

Jenis Saluran dalam Bus

Data Bus – Jalur yang membawa data antara modul sistem.

Address Bus – Jalur untuk mengidentifikasi sumber atau tujuan data.

Control Bus – Jalur yang mengatur kontrol dan timing, termasuk sinyal read/write, interrupt request, dan sinyal clock.

Jenis Desain Bus

Dedicated Bus: Jalur alamat dan data terpisah, throughput tinggi, tetapi biaya dan ukuran meningkat.

Multiplexed Bus: Jalur yang sama digunakan untuk fungsi berbeda, lebih hemat ruang dan biaya, namun memerlukan rangkaian kontrol yang lebih kompleks.

Metode Arbitrasi Bus

Tersentralisasi: Pengontrol bus pusat mengatur alokasi penggunaan bus.

Terdistribusi: Modul-modul bekerja sama mengatur penggunaan bus.

Jenis Timing pada Bus

Synchronous: Semua peristiwa diatur oleh clock.

Asynchronous: Peristiwa diatur berdasarkan urutan kejadian, tidak bergantung pada clock global.

Contoh Bus dalam Sejarah dan Modern

Omnibus (PDP-8)

Unibus (PDP-11)

ISA (Industry Standard Architecture) – 8 atau 16 bit.

PCI (Peripheral Component Interconnect) – hingga 64 bit, kecepatan tinggi.

USB (Universal Serial Bus) – Standar modern untuk menghubungkan periferal.

FireWire – Transfer cepat, mendukung hot-plugging.

SCSI (Small Computer System Interface) – Umum untuk perangkat penyimpanan.

NuBus – Memisahkan CPU/memori dari perangkat keras lainnya melalui bus controller.

3. Sistem Input/Output (I/O)

Sistem I/O bertanggung jawab menghubungkan komputer dengan dunia luar, mengatur bagaimana data masuk dan keluar dari sistem.

Perangkat I/O

Input Device: Memasukkan data ke sistem (keyboard, mouse, mic).

Output Device: Menyajikan hasil pengolahan data (monitor, printer, speaker).

I/O Port: Titik koneksi untuk mengirim/ menerima data dari perangkat eksternal.

Jenis Transfer Data

Input → Memori

Memori → Output

Teknik Pelaksanaan I/O

Programmed I/O

CPU mengatur langsung transfer data. Kekurangannya adalah CPU menunggu hingga proses selesai.

Interrupt Driven I/O

CPU mengirim perintah I/O lalu melanjutkan tugas lain. Perangkat akan memberi sinyal interrupt ketika siap.

Direct Memory Access (DMA)

Perangkat memindahkan data langsung ke/dari memori tanpa melibatkan CPU secara penuh. CPU hanya menginisialisasi dan menyelesaikan proses.

Mode Pengalamatan I/O

Memory-Mapped I/O: Perangkat I/O memiliki alamat dalam ruang memori utama, memudahkan pemrograman.

Isolated I/O: Memisahkan ruang alamat memori dan I/O.