Rangkuman Materi Orakom hingga Tengah Semester

Arsitektur Komputer :
Arsitektur komputer ini paling tidak mengandung 3 sub-kategori:
1. Set instruksi (ISA)
2. Arsitektur mikro dari ISA, dan
3. Sistem desain dari seluruh komponen dalam perangkat keras komputer ini.

Arsitektur Processor :
CPU (Central Processing Unit) atau seringkali disederhanakan secara bahasa menjadi prosesor, merupakan komponen digital dari komputer yang menterjemahkan instruksi dari program komputer dan bertugas memproses data. CPU memperlengkapi komputer digital sehingga mereka dapat diprogram, dan CPU (bersamaan dengan media penyimpanan utama dan fasilitas input/output) merupakan komponen penting disemua masa perkembangan komputer. Sebuah CPU yang dibangun sebagai satu komponen terintergrasi dikenal dengan mikroprosessor (microprocessor).

Sebuah CPU dapat dibagi menjadi beberapa bagian yang berbeda yang tidak akan melakukan hal yang operasi sama. Ada 2 unit dasar yang paling umum untuk CPU modern (misalnya Core 2 atau Athlon X2 atau Phenom x4). Patut diingat bahwa biasanya terdapat banyak jenis unit dalam satu CPU:
– ALU (Arithmetic Logic Unit): tugas utama unit ini adalah dasar untuk melakukan operasi aritmatika dan logika, seperti penambahan, perbandingan, pergeseran, operator boolean, dll. Ini adalah unit tertua yang ada dalam CPU dan ia hanya dapat bekerja pada integers. Unit ini tidak banyak digunakan dalam FAH, namun ia digunakan dalam kriptografi atau algoritma kompresi.
– FPU (Floating Point Unit): unit ini telah ditambahkan (pertama sebagai coprocessor) di 286 (287 coprocessor) dan 386 CPU (387 coprocessor) dan diintegrasikan kedalam CPU sejak 486. Unit ini melakukan operasi matematika lanjutan dan logika seperti perkalian, power, divisi, dll. Unit ini bekerja dengan angka floating point (yang paling biasa di dunia), dan dapat menggunakan single atau presisi ganda. Unit ini digunakan di berbagai aplikasi, seperti game (3D rendering) atau aplikasi multimedia misalnya. Dalam FAH, unit ini digunakan oleh Core Tinker, dan kini digunakan dalam Core Amber, atau Gromacs ketika pesan (yang menggunakan standar loops) dicetak.
CONTOH
32-bit dan 64-bit mengacu pada arsitektur processor.
Processor 32-bit artinya register-registernya (unit penyimpanan data terkecil di dalamnya) berukuran 32 bit.
Processor 64-bit artinya register-registernya berukuran 64 bit.
( Register-register inilah yang digunakan untuk melakukan macam-macam operasi. Misalnya c = a + b, maka register “eax” akan me-load nilai dari “a” (di memory), kemudian pada register “eax” ditambahkan nilai dari “b”, lalu “eax” ditulis ke memory pada posisi variabel “c” )

Komponen CPU :
  • Register : memori kecil yang mempunyai kecepatan akses tinggi dan digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara
  • Control Unit : untuk mengatur jalannya program. Kontrol unit mengambil instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. serta menyimpan hasil instruksi ke memori utama.
  • ALU (Arithmetic Logic Unit)  : Melakukan operasi aritmatik dan logika sesuai instruksi yang ditentukan.
  • CPU Interconnection : sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU (ALU, Register, dan Control Unit) dan Eksternal CPU( ke sistem lain  seperti memori utama dan input/output )

Gerbang Logika Flip-Flop :
Flip-flop adalah rangkaian arus listrik yang bekerja berdasarkan arus listrik dari bebagai macam gerbang sederhana dari arus listrik yang berhubungan saling menyilang. flip-flop biasa digunakan sebagai pengolahan data digital yang di terapkan ke perangkat elektronik.
Flip-flop disebut juga sebagai latch karena flip-flop jika diberi suatu informasi atau siny6al maka informasi atau sinyal tersebut akan terkunci di dalamnya.
Flip-flop juga termasuk keluarga multivibrator bistabil, yaitu rangkaian elektronik yang memiliki dua keadaan stabil dan pada keluarannya dihubungkan kembali pada salah satu masukannya sebagai umpan balik.

Jenis Flip-flop :
JK Flip-flop (Master Slave JK Flip-flop)

JK Flip-flop terdiri dari 3 Inputan yaitu :

  • J
  • K
  • Clock

Kelebihan JK Flip-flop adalah tidak adanya kondisi terlarang atau yang berarti di beri berapapun inputan asalkan terdapat clock maka akan terjadi perubahan pada keluarannya / outputnya.
Suatu flip-flop JK (Master-Slave JK flip-flop disusun dari dua flip-flop RS, yang satu bertindak sebagai induk/tuan sedangkan yang lain bertindak sebagai budak/pengikut yang mengikuti keadaan keluaran flip-flop induk sesaat sesudah berlalunya perubahan keluaran itu. Perbedaan waktu perubahan keadaan induk dan budak ini terjadi karena adanya inverter antara pulsa penabuh.
Timing Flip-flop JK
flipflop

RS Flip-flop :
RS Flip-flop adalah dasar dari semua flip-flop yang memiliki 2 gerbang inputan / masukan yaitu R dan S. R artinya “reset” dan S artinya “SET”. Flip-flop yang satu ini mempunyai 2 keluaran / output yaitu Q dan Q’. Bila  S diberi logika 1 dan R diberi logika 0, maka output Q akan berada pada logika 0 dan Q not pada logika 1. Bila R diberi logika 1 dan S diberi ogika 0 maka keadaan output akan berubah menjadi Q berada pada logik 1 dan Q not pada logika 0. Sifat paling penting dari flip-flop adalah bahwa sistem ini dapat menempati salah satu dari dua keadaan stabil yaitu stabil I diperoleh saat Q = 1 dan Q not = 0, stabil ke II diperoleh saat Q=0 dan Q not.
Berikut adalah simbol dan Tabel Kebenaran dari RS flip-flop:
flipflop
D Flip-flop :
D Flip-flop merupakan salah satu jenis Flip-flop yang dibangun dengan menggunakan flip-flop RS. Perbedaan dengan flip-flop RS terletak ada inputan R, pada D flip-flop inputan R terlebih dahulu diberi gerbang NOT. maka setiap masukan ke D flip-flop akan memberi keadaan yang berbeda pada input RS, dengan demikian hanya terdapat 2 keadaan “SET” dan “RESET” S=0 dan R=1 atau S=1 dan R=0, jadi dapat diisi. Berikut adalah gambar dari simbol dan data sheet D Flip-floop.

flipflop1

flipflop2

CRS Flip-flop :
CRS flip-flop adalah clocked RS flip-flop yang dilengkapi dengan sebuah terminal pulsa clock. Pulsa clock ini berfungsi untuk mengatur keadaan Set dan Reset. Bila pulsa clock berlogik 0, maka perubahan logik pada inputan R dan S tidak akan mengakibatkan perubahan pada Output Q dan Q not. Akan tetapi apabila pulsa clock berlogik 1, maka perubahan pada input R dan S dapat mengakibatkan perubahan pada output Q dan Q not. Berikut adalah gabar dari simbol dan tabel kebenaran dari RS Flip-flop.
flipflop3

T Flip-flop :
T flip-flop merupakan rangkaian flip-flop yang telah dibuat dengan menggukanan JK flip-flop yang kedua inputnya dihubungkan menjadi satu maka akan diperoleh flip-flop yang memiliki watak membalik output sebelumnya jika inputannya tinggi dan outputnya akan tetap jika inputanya rendah. Berikut adalah gambar tabel kebenaran gerbang logika dan simbol dari T flip-flop
flipflop4

flipflop5

Rangkaian Sekuensial :
Rangkaian sekuensial merupakan rangkaian dasar pad flip-flop Outputnya tidak bergantung pada nilai input saat itu, tetapi juga input-input sebelumnya. Karena itu dikatakan mempunyai karakteristik memori.
Piranti sekuensial : Flip-flop, register dan counter.

Berdasarkan waktu sinyal, dapat dibedakan menjadi :
Rangkaian sekuensial sinkron : Operasinya disinkronkan dengan pulsa waktu yang dihasislkan oleh pembangkit pulsa yang merupakan masukan bagi rangkaian. Sehingga keluaran akan berubah hanya setiap adanya masukan pulsa waktu, meskipun inputnya tidak berubah.
Rangkaian sekuensial asinkron : Operasinya hanya bergantung pada input, dan dapat dipengaruhi setiap waktu

Ada beberapa fungsis flip-flop antara lain :

  • Penyimban data informasi 1 bit biner
  • Mencacah pulsa
  • Menahan atau mengingat pulsa trigger
  • menyerempakkan operasi aritmatika
  • menghitung detak dan untuk mengsinkronisasikan input sinyal waktu variabel untuk beberapa sinyal waktu yang dereferensi

Prinsip Kerja Flip-flop
Bila pulsa penabuh flip-flop induk berkeadaan 1, maka keluaranya akan berubah menurut keadaan masukan J dan K pada saat itu, sesuai dengan tabel, tetapi pada saat penabuh induk kembali 0, yang berarti keluaran inverter menjadi 1, maka keluaran budak berubah menurut keadaan keluaran induk saat itu, yaitu keadaanya sesudah ditabuh.
Perhatikan bahwa bila penabuh berkeadaan  0 (CP = 0, dan CP = 1), maka gerbang-gerbang AND pada masukan budak menjadi aktif dan keluaran Q akan mengikuti keadaan P karena adanya dua kemungkinan kombinasi RS untuk budak, yaitu :
“RS =10 atau RS=01. Bila P=1 maka RS=01 dan Q menjadi 1 sedangkan bila P=0, maka RS=10 dan Q menjadi 0. Dengan susunan ini, dapat dijamin bawa persamaan flip-flop Q=QK+Q J akan tetap terpenuhi sejauh keadaan J dan K hanya berubah diantara dua pulsa penabuh positif (selagi CP=1). Bila J dan J berubah selagi CP=0, maka apa yang dipindahkan ke flip-flop budak adalah keadaan P akibat perubahan terakhir sebelum CP berubah.”

Sistem Bilangan :
Sistem Bilangan Desimal

Contoh :

Angka 321 dengan dasar 10 maka :

(3 * 102) + (2 * 101) + (1 * 100) = 321

Angka 4532 dengan dasar 10 maka :

(4 * 103) + (5 * 102) + (3 * 101) + (2 * 100) = 4532

Sistem Bilangan Biner

Contoh :

1110 bilangan desimalnya adalah :

(1 * 23) + (1 * 22) + (1 * 21) + (0 * 20) =

8      +     4       +      2      +      0   =  14

110111 bilangan desimalnya adalah :

(1 * 25) + (1 * 24) + (0 * 23) + (1 * 22) + (1 * 21) + (1 * 20) =

32     +      16    +      0      +     4       +      2      +      1  =  55

Konversi dari 50 desimal ke biner :

50 / 2  = 25 sisa 0

25 / 2  = 12 sisa 1

12 / 2  =  6  sisa 0                 cara membaca hasil dari bawah keatas :

6 / 2  =  3  sisa 0                                  1 1 0 0 1 0

3 / 2  =  1  sisa 1

1 / 2  =  0  sisa 1

Sistem Bilangan Oktal :

Bilangan oktal merupakan bilangan berdasar 8,

jadi bilangan ini hanya terdiri dari angka 0 hingga 7.

Contoh :

355 bilangan oktal ke desimal :

355 oktal = (3 * 82) + (5 * 81) + (5 * 80)

=     192   +     40     +     5

=   237 Desimal

204 bilangan oktal ke desimal :

204 oktal = (2 * 82) + (0 * 81) + (4 * 80)

=     128   +      0      +      4

=    132 Desimal

Konversikan 96 desimal menjadi bilangan oktal :

96 / 8  =  12  sisa  0

12 / 8  =    1  sisa  4        hasil : 140 oktal

1 /  8  =    0  sisa  1

Konversikan 1011101 bilangan biner ke bilangan oktal :

1011101 =

1   011   101

1     3      5

Dengan demikian 1011101 (biner) = 135 (oktal)

Sistem Bilangan Hexa Desimal :

Bilangan Hexadesimal merupakan bilangan berdasar 16,

jadi bilangan ini terdiri dari angka 0 hingga 9 dan A, B, C, D, E, F

Contoh :

3A bilangan desimalnya adalah :

3A Hexa  =  (3 * 161) + (10 * 160)

=      48        +      10

=    58 desimal

A341 bilangan desimalnya adalah :

A341 Hexa  =  (10 * 163) + (3 * 162) + (4 * 161) + (1 * 160)

=      40960   +    768      +      64       +      1

=     41793 desimal

Konversikan bilangan desimal 400 menjadi bilangan hexadesimal :

400 /  16  =  25  sisa  0
25  /  16  =    1  sisa  9        hasil = 190 hexadesimal
1  /  16  =    0  sisa  1

Konversikan 11011001101 (biner) menjadi bilangan hexa desimal :

0110   1100   1101

11011001101  =

6          C       D

Jadi hasilnya adalah  6CD Hexa.

Bilangan Integer :
Unsign Integer

Type No. of bytes No. of bits Range
unsigned char 1 8 0 … 255
unsigned short 2 16 0 … 65,535
unsigned int 4 32 0 … 4,294,967,295
unsigned long 4 32 0 … 4,294,967,295

 

Signed Integer
Sign Magnitude (SM):

Penjumlahan, aturan:

  • sign tidak dijumlahkan, hanya magnitude
  • buang carry out dari msb magnitude
  • jumlahkan yang sign-nya sama (+ ke +   atau – ke – )
  • sign hasil = sign penambah

Pengurangan, aturan:

lakukan jika sign sama, jika sign berbeda, ubah soal ke penjumlahan

perbandingkan magnitude, lakukan:

a –  b menjadi   a + (-b)

a + b menjadi   a  – (-b)

Signed Data Types

Type No. of bytes No. of bits Range
char 1 8 -128 … 127
short 2 16 -32,768 … 32,767
int 4 32 -2,147,483,648 .. 2,147,483,647
long 4 32 -2,147,483,648 .. 2,147,483,647

Bilangan Floating-Point
Representasi bilangan floating point memiliki 3 bagian :

  • Mantisa
  • Basis
  • Eksponen
Bilangan Mantissa Basis Eksponen
3 x 106 3 10 6
110 x 28 110 2 8
6132.784 0.6132784 10 4
34.58 0.3458 10 2

Normalisasi Floating-Point

  • Bilangan floating-point dapat direpresentasikan dgn banyak cara seperti yg ditunjukkan untuk bilangan desimal 140 x 28:

140 x 28,           14 x 29,           1400 x 27,

1.4 x 210,    0.14 x 211,      .014 x 212   ….  dst.

  • Suatu bilangan floating-point berada dalam bentuk ternormalisasi jika Most Significant Digit dari mantissa bukan-nol (non-zero).
  • Untuk mengubah menjadi bilangan yg ternormalisasi, mantissa harus digeser ke kanan atau ke kiri dgn tepat, menaikkan atau menurunkan eksponen. Jika semua bilangan floating-point direpresentasikan dalam komputer dgn bentuk ternormalisasi, maka posisi bit satu dapat disimpan dengan mengabaikan MSB (selalu 1). Ini disebut hidden 1 principle.

Contoh: Tuliskan +0.0010110… x 29 dalam format single precision standar IEEE 754

Solusi:

Setelah dinormalisasi :  +1.0110… x 26

E’ = 6 + 127 = 133 = 10000101

Contoh: Tuliskan (0.75)10 dalam format single precision standar IEEE

Solusi:

Sign bit, S = 1 (negatip)

0.75 x 2 = 1.5   → 1

0.5 x 2 = 1.0     → 1

0.0 x 2 = 0.0      0

0.11000000 = 0.11000000 x 20

dinormalisasi = 1.100… x 21

M = 10000000000000000000000000

E = 1

E’ = E + 127 = 1 + 127 = 126 = 01111110

Sehingga representasi single precision (0.75)10  :

 

Skip to toolbar