Upload
vungoc
View
214
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 1/67
Teknologi, danSistem Komputer
Dasar Teknik Elektro (TKE131104)Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Iwan Setiawan <stwn at unsoed.ac.id>
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 2/67
Sains, Rekayasa/Teknik, dan Teknologi
Rishabh Dev/Durofy.com
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 4/67
Bidang Studi (1)
● Ilmu Komputer/Computer Science.
– Informatika/Informatics.● Teknik Elektro/Electrical Engineering.
– Teknik Komputer/Computer Engineering.
– Sistem Komputer/Computer Systems.
– Teknologi Informasi/Information Technology.
– Teknologi Informasi dan Komunikasi/Information and Communication Technology (TIK/ICT).
– Telematika/Telematics.● Teknik Informatika?
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 5/67
Bidang Studi (2)
Computing Curricula 2005: The Overview
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 6/67
Konsentrasi di Teknik Elektro
● Sistem Tenaga Listrik (STL).
● Sistem Instrumentasi dan Kendali (SIK).
● Sistem Telekomunikasi (STK).
● Sistem Komputer dan Informatika (SKI).
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 7/67
Sistem Komputer dan Informatika (1)
● Sistem Komputer/Teknik Komputer: bagaimana merancang dan membangun (sistem) komputer.
– Mendesain cip silikon.
– Mengkombinasikan cip menjadi sebuah sistem.
– Mengkombinasikan sistem menjadi jaringan.
– Bagaimana memulihkan kegagalan sistem?
– Optimasi perangkat lunak untuk meningkatkan unjuk kerja dan efisiensi.
● Informatika di SKI: bagaimana informasi diproses di dalam sistem dan jaringan komputer? Lihat poin sebelumnya.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 8/67
Sistem Komputer dan Informatika (2)
● Teknologi yang menggunakan sistem komputer.
– Perangkat keras dan perangkat lunak sistem, serta perangkat lunak aplikasi yang berkaitan dengan fungsi dan optimasi sistem.
– Sistem komputer tunggal maupun yang terhubung jaringan/tersebar/terdistribusi.
● Topik bahasan: Sistem Operasi, jaringan komputer, rekayasa perangkat lunak, kecerdasan buatan, sistem tertanam atau embedded, sistem terdistribusi, keamanan komputer dan jaringan, dan lain-lain.
Komputer
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 12/67
Komputer
● Komputer saat ini sangat berperan dalam hidup manusia.
● Komputer dapat digunakan untuk menghitung nilai kuliah, bermain gim, mengendalikan reaktor nuklir, mengirimkan peluru kendali, dan juga untuk eksplorasi planet/galaksi.
● Prinsip dasar komputer adalah menerima masukan, memproses, dan mengeluarkan hasil/informasi.
● Komputer terdiri dari perangkat keras (fisik) dan perangkat lunak (instruksi).
Bee
kma
n (2
008)
Perkembangan Komputer
Geni, CC By-SA, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Babbage_Difference_Engine.jpg
Charles Babbage (1791-1871)
15
Hayt, dkk. (2012)
Hai!
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 16/67
17911871: Charles Babbage
● Mesin analitik: mekanik, perlu teknologi yang presisi untuk membuat roda, gir, dan gigi.
● Charles sadar bahwa Ia membutuhkan “perangkat lunak” untuk mesin analitiknya.
● Ada Lovelace berkorespondensi dan mengembangkan algoritma untuk mesin tersebut.
– Ada disebut sebagai pemrogram komputer pertama.
– Algoritma menjadi “perangkat lunak” untuk mesin komputasi mekanis pada saat itu.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 17/67
19451955: Vacuum Tubes
● Bermunculan komputer digital untuk penggunaan umum (general-purpose) dan dapat diprogram (programmable).
– Z3: Konrad Zuse, ~1941, di Jerman. Elektromekanik.
– ABC: Atanasoff dan Berry, ~1942, di Amerika. Elektronik?
– Collosus: Tommy Flowers, Alan Turing, dkk., ~1943, di Inggris. Elektronik?
– Harvard Mark I: Howard Aiken, ~1944, di Amerika. Elektromekanik.
– ENIAC: John Mauchly, Presper Eckert, dkk., ~1946, di Amerika. Elektronik dan modular. Awalnya dipakai untuk kalkulasi tabel peluncuran artileri.
● Belum ada bahasa pemrograman dan Sistem Operasi (SO).
● Menggunakan kabel dan plugboard.
● Komputasi: kalkulasi numerik sederhana.
● Awal 1950: kartu berlubang/punched card.
Francis Miller, http://wired.com/2014/11/eniac-unearthed/ENIAC
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 19/67
19551965: Transistor dan Sistem Batch
● Komputer lebih handal. Digunakan oleh perusahaan besar dan universitas. Mainframe di dalam ruang berpendingin.
● Mulai ada perbedaan yang jelas antara perancang, pembangun, operator, pemrogram, dan personil pemeliharaan.
● Pemrograman dengan bahasa assembly, atau FORTRAN.
● Menggunakan kartu berlubang yang ditumpuk.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 20/67
Sistem Batch (1)
Tanenbaum (2009)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 21/67
Sistem Batch (2)
Batch of jobs
1 2
3 4
5
6
Tanenbaum (2009)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 22/67
Sistem Batch (3)
Tanenbaum (2009)
7
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 23/67
Integrated Circuit (IC)
● Mulai dikembangkan di pertengahan tahun 60an.
● Lebih handal.
● Ukuran yang lebih kecil.
● Kecepatan dan efisiensi yang lebih tinggi.
● Harga yang lebih murah.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
The number of transistors incorporated in a chip will approximately double every 24 months.
– “Moore's Law”
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed
Wgsimon, CC By-SA, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transistor_Count_and_Moore%27s_Law_-_2011.svg
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 26/67
19651980: IC dan Multiprogramming (1)
● Terdapat 2 lini produk.
– Komputer untuk ilmu pengetahuan/rekayasa, berskala besar, seperti 7094.
– Komputer untuk kegiatan komersial, berfungsi untuk menyimpan dan mencetak, seperti 1401.
● IBM System/360 menggabungkan 2 lini produk tersebut. Penggunaan IC. Saat ini ada zSeries, biasanya untuk server aplikasi dengan basis data yang besar.
● Multiprogramming: beberapa program dimuat ke memori dalam satu waktu.
● Spooling, Simultaneous Peripheral Operation On Line. Contoh: pencetak/printer.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 27/67
19651980: IC dan Multiprogramming (2)
● Sistem time-sharing muncul karena kebutuhan respon yang cepat.
– Satu sistem dengan banyak pengguna dengan terminal daring/online. Multi-user.
– Komputer dapat menyediakan layanan yang cepat, dan interaktif untuk banyak pengguna, tetapi juga dapat menjalankan batch job di belakang layar.
● Compatible Time Sharing System (CTSS) di MIT.
● Kebutuhan proteksi perangkat keras.
● Konsep “computer utility”. Muncul MULTiplexed Information and Computing Service (MULTICS), yang dikembangkan oleh MIT, Bell Labs, dan General Electric.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 28/67
19651980: IC dan Multiprogramming (3)
● MULTICS berpengaruh besar terhadap perkembangan SO.
● Muncul minikomputer: DEC PDP-1 sampai PDP-11.
● Ken Thompson menulis versi MULTICS “mini” untuk satu pengguna pada PDP-7 yang kemudian berkembang menjadi UNIX.
– Kode sumber UNIX tersedia, banyak organisasi mengembangkan versinya sendiri. Terdapat masalah kompatibilitas.
– Versi UNIX: System V dari AT&T, dan Berkeley Software Distribution (BSD) dari Universitas California di Berkeley.
– Muncul standar IEEE untuk antarmuka system call pada sistem bergaya UNIX yaitu POSIX.
● MINIX muncul tahun 1987. Sekarang: MINIX 3.
● Terinspirasi oleh MINIX, Linus Torvalds mengembangkan Linux.
Ste
fan
Kög
l, C
C B
y-S
A, h
ttps:
//co
mm
ons.
wik
imed
ia.o
rg/w
iki/F
ile:P
dp-1
1-4
0.jp
g
http
://vi
ntag
ecom
putin
g.co
m/in
dex.
php
/arc
hive
s/11
1
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 31/67
1980sekarang: Personal Computer (PC)
● Rangkaian Large Scale Integration (LSI).
– Mikrokomputer, yang kemudian menjadi PC. Lebih murah.
– 1970: Apple, Commodore, Tandy.
– 1971: mikroprosesor pertama.
– 1974: Intel 8080, CPU 8 bit, general purpose.● Gary Kildall, sistem operasi berbasis diska, Control Program for
Microcomputers (CP/M).● Digital Research: mengembangkan dan menjual CP/M.● Zilog Z80.
● IBM PC. Bill Gates dengan lisensi interpreter BASIC.
– Bill Gates membeli Disk Operating System (DOS) dari Seattle Computer Products seharga 75000 dolar. Memaketkan DOS dan BASIC, menjadi MS-DOS.
● 1983: IBM PC/AT dengan Intel 80286. 80386, 80486. XENIX.
● Doug Engelbart di Stanford Research Institute: GUI. XEROX PARC. Steve Jobs dan Apple. Windows 1.0-3.1.x, 9x, NT, 2000, dst.
Sistem Komputer
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 33/67
Arsitektur Von Neumann (1)
● 1944: pengembangan EDVAC. Penyimpanan program di memori.
● 1945: John von Neumann menulis konsep program yang disimpan di memori dalam laporan “First Draft of a Report on EDVAC”.
● “Mesin Von Neumann”/Arsitektur Von Neumann/Model Von Neumann/Arsitektur Princeton.
– Memori untuk menyimpan instruksi dan data.
– Unit pemroses untuk melakukan operasi aritmatika dan logika.
– Unit kontrol untuk menerjemahkan instruksi.● Desain arsitektur komputer digital elektronik.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 34/67
Arsitektur Von Neumann (2)
M E M O R Y
C O N T R O L U N I T
M A R M D R
I R
P R O C E S S I N G U N I T
A L U T E M P
P C
O U T P U TM o n i t o rP r i n t e rL E DD i s k
I N P U TK e y b o a r dM o u s eS c a n n e rD i s k
Patt (2002)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 35/67
Arsitektur Von Neumann (3)
Kapooht, CC By-SA, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Von_Neumann_Architecture.svg
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 36/67
Booyabazooka, CC By-SA, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Von_Neumann_architecture.svg
Arsitektur Von Neumann (4)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 37/67
Elemen Sistem Komputer
Stallings (2011)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 38/67
Prosesor
● Mengendalikan operasi komputer dan menjalankan fungsi pemrosesan data.
● Disebut sebagai Central Processing Unit (CPU), pada sistem komputer dengan prosesor tunggal/uniprosesor.
● Terdapat register di dalam prosesor.
– Register alamat memori (MAR): menentukan alamat memori untuk pembacaan dan penulisan selanjutnya.
– Register bufer memori (MBR): berisi data yang akan dibaca atau dituliskan dari/ke memori.
– Register alamat I/O (I/O AR): menentukan perangkat I/O.
– Register bufer I/O (I/O BR): digunakan untuk pertukaran data antara modul I/O dan prosesor.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 39/67
Memori Utama
● Berfungsi untuk menyimpan data dan program.
● Secara umum bersifat volatil/volatile/“sementara”. Informasi yang ada di dalam memori akan hilang ketika komputer dimatikan.
● Berbeda dengan memori diska yang akan tetap menyimpan informasi walaupun komputer dimatikan.
● Disebut dengan memori nyata/memori utama (real memory atau primary memory).
● Modul memori terdiri dari banyak lokasi yang didefinisikan dengan alamat berupa urutan angka.
● Setiap lokasi berisi pola bit tertentu yang dapat diinterpretasikan sebagai instruksi atau data.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 40/67
Modul I/O
● Masukan dan keluaran. Input/Output (I/O).
● Untuk memindahkan data antara komputer (prosesor/memori) dan lingkungan eksternalnya.
● Lingkungan eksternal terdiri dari bermacam perangkat termasuk perangkat memori sekunder seperti diska atau harddrive, perangkat komunikasi, dan terminal.
● Memiliki bufer internal untuk menyimpan data sementara.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 41/67
Bus Sistem
● Menyediakan jalur komunikasi antar komponen di dalam sebuah sistem komputer.
Tane
nba
um (
2009
)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 42/67
Bus Sistem
● Menyediakan jalur komunikasi antar komponen di dalam sebuah sistem komputer.
Tane
nba
um (
2009
)
Aku sudahjarang dipakai :(
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 43/67
Bus Sistem
● Menyediakan jalur komunikasi antar komponen di dalam sebuah sistem komputer.
Tane
nba
um (
2009
)
Aku sudahjarang dipakai :(
Pindah ke USB ah.. Aku juga! Aku juga!
Mari sini..
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 44/67
Stallings (2011)
Komponen Komputer: Toplevel View
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 45/67
Mikroprosesor
● Revolusi perangkat keras, sehingga muncul komputasi destop dan bergerak.
● Prosesor dalam cip tunggal.
● Prosesor yang semakin cepat untuk komputasi bertujuan umum (general purpose).
● Sekarang muncul multiprosesor dan multiinti. Bedanya?
● Setiap cip/soket berisi lebih dari satu prosesor (inti/core).● Ukuran memori cache yang besar (bertingkat, L1/L2/L3).● Setiap inti memiliki prosesor logikal yang berbagi unit
eksekusi. Umumnya terdapat 2 (hardware) thread untuk masing-masing inti. Cek spesifikasi prosesor.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 46/67
Graphical Processing Unit (GPU)
● Menyediakan komputasi yang efisien pada sederetan (array) data dengan menggunakan teknik Single-Instruction Multiple Data (SIMD).
● Saat ini GPU sudah memiliki banyak inti untuk melakukan teknik tersebut.
● Digunakan pula pada “superkomputer” dan komputasi paralel.● Sebagian CPU memiliki kemampuan SIMD.
● Umumnya digunakan untuk melakukan pengolahan dan rendering grafis. Multimedia.
● Digunakan pula untuk pemrosesan numerik, simulasi fisik pada gim/permainan, atau tabel/spreadsheet yang besar.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 47/67
Digital Signal Processor (DSP)
● Menangani sinyal streaming seperti audio dan video.
● Umumnya ditanamkan pada perangkat (embedded).
● Contoh pada modem dan perangkat portabel.● Pada perangkat-perangkat khusus dapat memberikan:
– dukungan enkoding/dekoding suara dan video (codec);
– dukungan enkripsi dan keamanan.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 48/67
System on a Chip (SoC)
● Kebutuhan untuk perangkat bergerak/portabel.
● CPU dan cache terintegrasi ke dalam sebuah cip, bersama dengan GPU, DSP, memori utama, serta perangkat I/O seperti radio dan codec.
● Umumnya paling tidak terdapat CPU dan GPU yang terintegrasi ke dalam satu cip.
● SoC pada Raspberry Pi 2: CPU, GPU, DSP, I/O.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 49/67
SingleBoard Computer (SBC)
Lucasbosch, CC By-SA, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Raspberry_Pi_B%2B_top.jpg
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 50/67
SingleBoard Computer (SBC)
TimGremalm, CC By-SA, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Raspberrypi_pcb_overview_v04.svg
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 51/67
Memindah, menyimpan,dan memproses informasi.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 52/67
Organisasi Sistem (1)
Perangkat keras
Sistem Operasi
Perangkat lunak aplikasi
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 53/67
Tanenbaum, A. 2008. Modern Operating Systems, Second Edition
Organisasi Sistem (2)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 54/67
Organisasi Sistem (3)
Tanenbaum, 2009.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 55/67
Struktur Mesin Virtual (1)
Tanenbaum, 2009.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 56/67
Struktur Mesin Virtual (2)
Stallings, 2011.
Jaringan
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 58/67
Komunikasi
● Bertukar informasi.
● Yang dibutuhkan dalam komunikasi.
– Sumber.
– Tujuan.
– Medium.
– Protokol.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 59/67
Jaringan
● Jaringan adalah interkoneksi perangkat atau komputer untuk tujuan komunikasi.
● Peningkatan jumlah dan daya perangkat atau komputer memunculkan kebutuhan interkoneksi baru.
● Perangkat yang terhubung ke jaringan dapat kita sebut sebagai hos atau host dan dapat berupa komputer destop, laptop, ponsel.
– Terhubung melalui media transmisi kabel atau nirkabel.● Informasi yang dilewatkan dapat berupa data teks, suara,
gambar, dan video.
● Dua kategori besar jaringan (komputer): LAN dan WAN.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 60/67
Jaringan Berdasarkan Lingkup Area
● Personal Area Network (PAN): jaringan dengan lingkup kecil, umumnya untuk komunikasi antar perangkat. Teknologi: IrDA, USB, Bluetooth, ZigBee, dll.
● Local Area Network (LAN): jaringan dengan lingkup gedung, perkantoran, atau kampus. Teknologi: Ethernet, WiFi.
● Metropolitan Area Network (MAN): jaringan dengan lingkup kota.
● Wide Area Network (WAN): jaringan dengan lingkup geografis yang besar misal untuk menghubungkan kantor di kota, propinsi, atau negara yang berbeda.
● Internet: jaringan dengan lingkup dunia/global. Jaringan yang menghubungkan banyak jaringan. Internetwork.
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 61/67
Jaringan dengan 2 Klien dan 1 Server
Tanenbaum (2003)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 62/67
Jaringan dengan 2 Klien dan 1 Server
Tanenbaum (2003)
Komputer ini bisajadi server juga?
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 63/67
Jaringan Peertopeer
Tanenbaum (2003)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 64/67
Contoh Internetwork
Stallings (2007)
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 65/67
Contoh Internetwork
Stallings (2007)
Apa fungsiku?
Apa fungsiku?
Dasar Teknik Elektro (TKE131104) - Program Studi Teknik Elektro, Unsoed 67/67
Daftar Bacaan
● Stallings, W. 2012. Operating Systems: Internals and Design Principles, Seventh Edition, Prentice Hall.
● Stallings, W. 2011. Operating Systems: Internals and Design Principles, Seventh Edition, salindia presentasi.
● Stallings, W. 2007. Data and Computer Communications, Eighth Edition, Prentice Hall.
● Tanenbaum, A. 2009. Modern Operating Systems, Third Edition, Prentice Hall.