1
. Pengertian Arsitektur von Neumann
Arsitektur von Neumann (Mesin Von Neumann) adalah arsitektur yang diciptakan
oleh John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua
komputer saat ini. Dengan unit sederhana ini, sebuah software yang rumit,
seperti software pengolah kata Dapat dibuat. Arsitektur Von Neumann menyediakan
fitur penyimpanan dan modifikasi program secara mudah.
Mesin von Neumann mempunyai program dan data daerah memory
yang sama. Model ini membutuhkan berbagai pengumpulan program dan data untuk
membentuk instruksi.Pengumpulan program
dan data diselesaikan menggunakan time division multiplexing yang akan berpengaruh
pada performa mikrokontroler itu sendiri
2. Diagram Blok Model Von Neuman
Arsitektur Von
Neumann terdiri dari 3 elemen sebagai berikut :
o Prosesor, merupakan pusat dari kontrol dan
pemrosesan instruksi pada komputer.
o Memori, digunakan untuk menyimpan
informasi baik program maupun data.
o Perangkat input-output, berfungsi sebagai
media yang menangkap respon dari luar serta menyajikan informasi keluar sistem
komputer.
Cara kerja arsitektur Model Von Neumann dapat kita
lihat pada gambar Diagram Blok. Pada Diagaram Blok prosesor terdiri atas
Unit Kontrol (CU) dan Unit Logika dan Aritmatik (ALU). Memori berfungsi sebagai
tempat menyimpan instruksi yang sedang dijalankan oleh prosesor, lalu hasilnya
dapat disajikan melalui perangkat input/output.
1. Memori
o Memory digunakan untuk menyimpan
informasi baik program maupun data. Peran memori sangat penting supaya program
maupun data dapat disimpan pada sistem komputer, sehingga lebih memudahkan
dalam pengoperasian komputer. Terdapat dua jenis memori dalam sistem komputer,
yaitu memori utama dan memori sekunder.
a. Memori utama
memori utama berfungsi untuk menyimpan program yang sedang
atau akan dijalankan dalam prosesor. Untuk mengimbangi kinerja prosesor yang
cenderung sangat cepat, kecepatan akses memori juga harus relatif cepat,
meskipun tidak secepat prosesor. Besar kapasitas memori diukur dengan satuan
bit atau byte. Satu alamat memori dapat menyimpan 8-32 bit bilangan biner
tergantung dari jenis memori.
o Random Access Memory (RAM)
Random Access Memory (RAM) memiliki karakteristik
akses alamat secara acak untuk menyimpan data dan instruksi program. Struktur
RAM terbagi menjadi empat bagian utama, yaitu:
o Read Only Memory (ROM)
Read Only Memory (ROM) hanya dapat dibaca saja
sehingga program tidak dapat menulis dalam memori ini. Biasanya memori jenis
ini sudah terisi dari pabriknya berisi program-program ataupun data. Biasanya
program berupa sistem operasi ataupun program bios untuk sebuah sistem komputer
yang spesifik.
o Cache Memory
Cache memory digunakan untuk tujuan mengatasi perbedaan
kecepatan antara prosesor dan memori.
b. Memori Sekunder
Memori sekunder berfungsi untuk menyimpan program maupun data
dalam bentuk file dalam ukuran yang cukup besar.
o Floppy Disk
Floppy Disk merupakan
media penyimpanan eksternal yang bersifat mobile atau dapat dipindah-pindahkan
ke tiap komputer. Bentuk fisik floppy disk adalah berbentuk piringan magnetik
dan untuk mengoperasikan
o Hard Disk
Hard disk merupakan media penyimpanan eksternal yang
dikhususkan untuk penggunakan tidak mobile atau tidak dapat dipindah-pindahkan.
Kecepatan operasi hard disk relatif lebih cepat dibandingkan dengan floppy.
Ukuran kecepatan sebuah hard disk tergantung dari kecepatan maksimum bus dan
kecepatan putar piringannya yang diukur dengan satuan RPM (Rotation Per
Minute).
o Optical Disk
Optical disk digunakan media penyimpanan.
o Magnetic Tape
Magnetic tape merupakan media penyimpanan yang digunakan
pada awal munculnya komputer.
o Smart Card
Smart Card merupakan sistem komputer dengan ukuran kartu
nama.
o Flash Memory
Flash memory merupakan jenis memori utama yang bersifat
non-volatile dimana data maupun instruksi dapat disimpan secara permanen
meskipun aliran listrik terputus.
o Online Storage
Online storage merupakan tempat penyimpanan berbasis
jaringan komputer, dimana dari sebuah komputer bisa menyimpan data di tempat
lain.
2. Pemrosesan
Unit Pengolah Pusat atau CPU berperanan untuk memproses
arahan, melaksanakan pengiraan dan menguruskan laluan informasi menerusi system
komputer. Unit atau peranti pemprosesan juga akan berkomunikasi dengan peranti
input , output dan storan bagi melaksanakan arahan-arahan .
o Unit Aritmatika dan Logika, atau Arithmetic
Logic Unit (ALU), adalah alat yang melakukan pelaksanaan dasar seperti
pelaksanaan aritmatika (tambahan, pengurangan, dan semacamnya), pelaksanaan
logis (AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan (misalnya, membandingkan isi
sebanyak dua slot untuk kesetaraan).
o Unit kontrol menyimpan perintah sekarang yang
dilakukan oleh komputer, memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapat
kembali informasi (dari memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah
itu, dan memindahkan kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai.
3. Masukan dan hasil
I/O membolehkan komputer mendapatkan informasi dari dunia
luar, dan menaruh hasil kerjanya di sana, dapat berbentuk fisik (hardcopy) atau
non fisik (softcopy). Ada berbagai macam alat I/O, dari yang akrab keyboard, monitor
dan disk drive, ke yang lebih tidak biasa seperti webcam (kamera web, pencetak,
pemindai, dan sebagainya).
4. Instruksi
Perintah komputer hanya mempunyai dalam jumlah
terbatas perintah sederhana yang dirumuskan dengan baik. Perintah biasa yang
dipahami kebanyakan komputer ialah "menyalin isi sel 123, dan tempat
tiruan di sel 456", "menambahkan isi sel 666 ke sel 042, dan tempat
akibat di sel 013", dan "jika isi sel 999 adalah 0, perintah
berikutnya anda di sel 345".
5. Arsitektur
Komputer kontemporer menaruh ALU dan unit kontrol ke dalam
satu sirkuit terpadu yang dikenal sebagai Unit Pemroses Sentral atau CPU.
Biasanya, memori komputer ditempatkan di atas beberapa sirkuit terpadu yang
kecil dekat UPS. Alat yang menempati sebagian besar ruangan dalam komputer
adalah ancilliary sistem (misalnya, untuk menyediakan tenaga listrik) atau alat
I/O..
6. Program
Program komputer adalah daftar besar perintah untuk
dilakukan oleh computer . Banyak program komputer berisi jutaan perintah, dan
banyak dari perintah itu dilakukan berulang kali. pemrogram. "Programmer
Baik memperkembangkan set-set perintah untuk melakukan tugas biasa (misalnya,
menggambar titik di layar) dan lalu membuat set-set perintah itu tersedia
kepada programmer lain.
7. Sistem operasi
Sistem operasi ialah semacam gabungan dari potongan kode
yang berguna. Ketika semacam kode komputer dapat dipakai secara bersama oleh
beraneka macam program computer. Sistem operasi, menentukan program yang mana
dijalankan, kapan, dan alat yang mana (seperti memori atau I/O) yang digunakan.
3. Keunggulan dan Kekurangan Model Von Neuman
3. Keunggulan dan Kekurangan Model Von Neuman
a. Keuntungan dari Von-Neumann Model
1.
Garis fabrikasi dapat disesuaikan dengan perangkat
2. Paket ini dirancang untuk
pinout dan kekuatan perangkat
3. Jumlah chip memori di
komputer adalah independen dari jumlah prosesor
b. Kekurangan
Von-Neumann Model
1. Kinerja kesenjangan: CPU
(60% setiap tahun) vs DRAM (7% setiap tahun)
2. Memori Gap Penalti: cache
lebih besar (60% on-chip daerah, transistor 90%)
3. Cache adalah murni mekanisme
peningkatan kinerja Kebenaran tidak tergantung pada mereka
4. Jumlah chip DRAM menyusut
untuk konfigurasi PC
5. Min diperlukan. ukuran
memori, berarti aplikasi dan menggunakan OS memori, tumbuh hanya 50 ~ 75% dari tingkat kapasitas DRAM.
4. Contoh Implentasi
Contoh: LC-2 Instruksi ADD :
- LC-2 memiliki 16-bit instruksi.
Setiap instruksi memiliki opcode
empat-bit, bit [15:12].
- LC-2 memiliki delapan register (R0-R7) untuk penyimpanan sementara.
Sumber dan tujuan ADD yang
register.
Contoh: LC-2 LDR
Instruksi :
Instruksi load - membaca data dari
memori
Basis + offset modus:
menambahkan offset ke base register
- hasilnya adalah alamat memori
beban dari alamat memori ke
tujuan mendaftar
