Organisasi dan arsitektur sytem komputer

Organisasi dan arsitektur system komputer

Sistem komputer adalah suatu jaringan elektronik yang terdiri dari perangkat lunak dan perangkat keras yang melakukan tugas tertentu (menerima input, memproses input, menyimpan perintah-perintah, dan menyediakan output dalam bentuk informasi).

Elemen dari sistem komputer terdiri dari manusianya (brainware), perangkat lunak (software), set instruksi (instruction set), dan perangkat keras (hardware). Dengan demikian komponen tersebut merupakan elemen yang terlibat dalam suatu sistem komputer. Tentu saja hardware tidak berarti apa-apa jika tidak ada salah satu dari dua lainnya (software dan brainware).

Sistem operasi (bahasa Inggris: operating system ; OS) adalah seperangkat program yang mengelola sumber daya perangkat keras komputer, dan menyediakan layanan umum untuk aplikasi perangkat lunak. Sistem operasi adalah jenis yang paling penting dari perangkat lunak sistem dalam sistem komputer. Tanpa sistem operasi, pengguna tidak dapat menjalankan program aplikasi pada komputer mereka, kecuali program aplikasi boot diri.
Waktu-berbagi jadwal tugas sistem operasi untuk penggunaan yang efisien dari sistem dan juga dapat mencakup akuntansi untuk alokasi biaya waktu prosesor, penyimpanan massa, cetak, dan sumber daya lainnya.

Untuk fungsi-fungsi perangkat keras seperti sebagai masukan dan keluaran dan alokasi memori, sistem operasi bertindak sebagai perantara antara program aplikasi dan perangkat keras komputer, meskipun kode aplikasi biasanya dieksekusi langsung oleh perangkat keras dan seringkali akan menghubungi OS atau terputus oleh itu. Sistem operasi yang ditemukan pada hampir semua perangkat yang berisi komputer-dari ponsel dan konsol permainan video untuk superkomputer dan server web.
Contoh populer sistem operasi modern termasuk Linux, Android, iOS, Mac OS X, dan Microsoft Windows.

Sejak tahun 1940 – 1950, masih belum ada sistem operasi, program masih berhubungan langsung dengan hardware

Fungsi sistem operasia dalah untuk mempermudah penggunaan komputer dan memberikan fungsi maksimal dari sumber daya komputer

Unsur-unsur sistem komputer 

Komputer yang digunakan saat ini dibangun berdasarkan teknologi elektronika digital, sehingga disebut komputer digital. Pengertian teknologi digital tidak dibahas lebih lanjut pada tingkat SMA. Secara sistematis, komputer harus dipandang sebagai kesatuan dari:

1. Brainware (Pengguna Komputer)

2. Hardware (Perangkat Keras)

3. Software (Perangkat Lunak)

Brainware

Brainware adalah setiap orang yang terlibat dalam kegiatan pemanfaatan komputer/ sistem pengolahan data. Brainware merupakan sumber inspirasi utama bagi terbentuknya suatu sistem komputer.

Menurut tingkat pemanfaatan terhadap komputer, Brainware digolongkan dalam empat tingkatan dimulai dari tingkatan yang tertinggi:

a. System Analyst: Penanggung jawab dan perencana sistem dari sebuah proyek pembangunan sebuah sistem informasi khususnya yang memanfaatkan komputer.

b. Programmer : Pembuat dan petugas yang mempersiapkan program yang dibutuhkan pada system komputerisasi yang dirancang.

c. Administrator : Seseorang yang bertugas mengelola suatu system operasi dan program-program yang berjalan pada sebuah sistem/jaringan komputer.

d. Operator : Pengguna biasa, hanya memanfaatkan system komputer yang sudah ada.

Hardware

Perangkat Keras dapat didefinisikan sebagai peralatan dalam sistem komputer yang dapat dilihat dan dapat dijamah secara fisik. Secara fungsional, perangkat keras dapat digolongkan sebagai berikut:

Perangkat Input

Digunakan untuk memasukkan data ke dalam komputer sesuai dengan

format yang diijinkan komputer untuk kemudian diolah ke dalam media

pemroses. Contoh: Keyboard, mouse, bar-code reader, floppy-disk drive,CD-ROM drive, USB drive dll

Perangkat Output

Digunakan untuk mengeluarkan hasil pengolahan data dari media pemroses

ke dalam bentuk dan format yang bermacam-macam sesuai dengan

keinginan manusia. Contoh: Printer, monitor, plotter, proyektor-LCD dll

Penyimpan Data (Storage Media)

Digunakan untuk menyimpan data hasil pengolahan, Secara umum media

penyimpan atau memori dapat dibagi menjadi dua;

1. Random Access Memory (RAM)

Adalah media penyimpan yang bersifat non-permanen, data dan

proses yang sedang dikerjakan akan disimpan ke dalam RAM selama

komputer aktif (hidup), setelah komputer dimatikan (daya listrik

dicabut), data dan proses akan terhapus. Kapasitas RAM harus

mampu mengimbangi kinerja prosesor, bila kapasitas RAM kecil

sedangkan proses yang dikerjakan banyak, maka RAM akan cepat

penuh, prosesor akan berhenti bekerja dan tidak dapat melakukan

proses apa pun, keadaan ini biasa dikenal dengan istilah hang.

Terdapat macam-macam jenis RAM, di antaranya EDO RAM, SDRAM,

DDR-SDRAM dan RD-RAM.

1. Read-Only Memory (ROM)

Pada awalnya, istilah ROM hanya digunakan untuk media yang dapat menyimpan data secara permanen dan tidak dapat diubahubah lagi, contohnya adalah EE-PROM yang tersimpan pada sirkuit CMOS pada rangkaian motherboard di dalam CPU dan bertugas menyimpan instruksi input-output dasar yang dikenal sebagai BIOS. Dalam perkembangannya,istilah ROM digunakan untuk setiap media yang dapat menyimpandata secara permanen pada saat tidak menyimpan daya listrik. Pada pengertian yang kedua ini, ROM dibagi menjadi dua,yaitu

a. Removable-Disk

Merupakan media penyimpan yang tidak mempengaruhi kerja sistem secara langsung, artinya, pada saat media ini dipasang maupun dilepas secara langsung (plug ‘n play) saat komputer menyala, tidak menyebabkan kerusakan pada sistem komputer secara keseluruhan, contoh; floppydisk (disket), CD-ROM, DVD, USB Flash-disk, MMC dll

b. CU (Control Unit)

Merupakan unit pengendalian atas suatu proses yang sedang dikerjakan. Merk yang beredar di pasaran bermacam-macam, antara lain: Intel,Motorola, AMD, Transmeta dll. Kecepatan kinerja prosesor dinyatakan dalam satuan Hertz, yang menunjukkan banyaknya proses yang mampu dikerjakan oleh proses dalam satu detik.Secara sederhana, bila terdapat sebuah prosesor AMD Athlon 2 GHz, maka prosesor tersebut mampu mengerjakan 2 x 109 proses dalam satu detik.

Prosedur Baku Menghidupkan dan Mematikan Komputer

Booting

Istilah booting berarti suatu proses kerja komputer, dari tidak

bisa digunakan, menjadi bisa digunakan. Secara umum terdapat dua

macam booting, yaitu:

● Cold booting: Booting yang dilakukan sejak komputer dalamkeadaan mati.Setelah seluruh perangkat di rangkai dengan sempurna, dan perangkat komputer telah tersambung dengan arus listrik,
proses booting dapat dimulai dengan menekan tombol power pada casing PC yang akan dihidupkan.
● Warm Booting: Booting yang dilakukan sejak komputer dalam keadaan hidup. Setelah seluruh program aplikasi dimatikan, proses warm-booting dapat dilakukan melalui menu Restart.Pada Sistem Operasi MS Windows dapat dilakukan dengan memilih menu Start >Turn Off Computer... > Restart.Dalam keadaan darurat (misal; komputer mengalami keadaan hang)Warm-booting dapat dilakukan dengan menekan ombol Reset pada casing

Prosedur mematikan komputer

Untuk menjaga keamanan file dan hard-disk, computer harus dimatikan dengan prosedur yang benar. Berikut ini adalah prosedur baku untuk mematikan komputer pada Sistem Operasi Linux (desktop KDE).

● Pastikan semua program aplikasi telah tertutup

● Klik tombol di pojok kiri bawah

● Klik “Log Out...”

● Untuk mematikan komputer, pilih “Turn Off Computer”

Kemudian komputer akan mulai mematikan perangkat-perangkat

yang sedang bekerja, tunggu beberapa saat hingga komputer

benar-benar mati sebelum perangkat-perangkat listrik dilepas

Perangkat Lunak yang Digunakan pada Sistem Informasi

Identifikasi Perangkat Lunak

Secara sederhana, perangkat lunak (software) didefinisikan sebagai perangkat di dalam komputer yang tidak dapat dijamah secara fisik dan hanya dapat dimanfaatkan dengan bantuan sebuah alat, yaitu kumpulan perangkat keras komputer. Secara kompleks, Perangkat Lunak merupakan kumpulan perintah-perintah yang tersimpan di dalam perangkat keras, khususnya media penyimpan, yang tersusun secara terstruktur dan menjadi panduan bagi komputer untuk melakukan proses pengolahan data.

Pengelompokan Perangkat Lunak berdasarkan Fungsinya

Pembagian kelompok Software berdasarkan fungsinya:

a) Sistem Operasi

Merupakan sebuah program yang berfungsi untuk mengolah segala

proses dan mengelola program-program di dalam computer.

contoh Sistem Operasi:

1. Seluruh turunan UNIX; Linux, BSD, Solaris, MacOS, Belenix dll.

a) Linux, dengan distro-distro; RedHat, Knoppix, SuSE, Ubuntu dll.

b) BSD, dengan variasi-variasi; FreeBSD, OpenBSD, NetBSD dll.

2. Produk-produk Microsoft; MS-DOS, MS Windows

(1.0, 2.0, 3.0, 3.11, 95, 98, 98SE, ME, 2000, XP, Longhorn, Vista dst), dll.

b) Utility Program

Merupakan Program yang berfungsi untuk meningkatkan kinerja

komputer seperti Antivirus (Norton family, McAfee, Norman dll),

pembagi partisi (FDISK, Partition Magic), peringkas file (WinRAR,

WinZIP dll) dll.

c) Programming Language

Merupakan sebuah program yang berguna untuk menghasilkan program

aplikasi lainnya, Terdapat dua macam programming software;

· Low-Level Language: Bahasa biner, Bahasa Assembly.

· High-Level Language: C++, Java, Visual Basic, Pascal, dll.

d) Application Program

Merupakan program yang dipakai untuk keperluan sehari-hari.

Sistem dalam komputer

Service pada Sistem Operasi :

• Program creation
• Program execution
• Access to I/O devices
• Controlled access to files
• System access
• Error detection and response
• Accounting

Tipe Sistem Operasi :

• Interactive
• Batch
• Single program
• Multi Program

Sistem dengan metode simple batch :

• Menggunakan $ dalam penulisan intruksi
• Intruksi ditampilkan di monitor
• Metode :
• Resident Monitor program
• Users submit jobs to operator
• Operator batches jobs
• Monitor controls sequence of events to process batch
• When one job is finished, control returns to Monitor which reads next job 
• Monitor handles scheduling

Empat komponen dalam sistem komputer, yaitu :
1. Pemproses
Berfungsi untuk mengendalikan operasi komputer dan melakukan fungsi pemrosesan data.
Pemroses melakukan operasi logika dan mengelola aliran data dengan membaca instruksi dari memori dan mengeksekusinya.
Langkah kerja pemroses :
a. Mengembil instruksi biner dari memori
b. Mendekode instruksi menjadi aksi sederhana
c. Melakukan aksi
3 tipe operasi komputer :
a. Operasi aritmatika (ADD, SUBSTRACT, MULTIPLY, DIVIDE)
b. Operasi logika (OR, AND, XOR, INVERTION)
c. Operasi pengendalian (LOOP, JUMP)
Pemroses terdiri :
a. ALU (Aritmatic Logic Unit)
Berfungsi untuk melakukan operasi aritmatika dan logika.
b. CU (Control Unit)
Berfungsi untuk mengendalikan operasi yang dilaksanakan sistem komputer.
c. Register-register
Berfungsi untuk :
Membantu pelaksanaan operasi yang dilakukan pemroses Sebagai memori yang bekerja secara cepat, biasanya untuk tempat operand-operand dari operasi yang akan dilakukan.

Terbagi menjadi register data dan register alamat.
Register data terdiri dari general dan special purpose register.
Register alamat berisi :
a. Alamat data di memori utama
b. Alamat instruksi
c. Alamat untuk perhitungan alamat lengkap
Contoh : register indeks, register penunjuk segmen, register penunjuk
stack, register penanda (flag)
Pemroses melakukan tugasnya dengan mengeksekusi instruksi-instruksi di program dengan mekanisme instruksi sebagai berikut :
a. Pemroses membaca instruksi dari memori (fetch)
b. Pemroses mengeksekusi instruksi (execute)
Eksekusi program berisi pengulangan fetch dan execute. Pemrosesan satu instruksi disebut satu siklus instruksi (instruction cycle).

2. Memori
Berfungsi untuk menyimpan data dan program Biasanya volatile, tidak dapat mempertahankan data dan program yang
disimpan bila sumber daya energi (listrik) dihentikan.

Konsep program tersimpan (stored program concept), yaitu program (kumpulan instruksi) yang disimpan di suatu tempat (memori) dimana kemudian instruksi tersebut dieksekusi. Setiap kali pemroses melakukan eksekusi, pemroses harus membaca instruksi dari memori utama. Agar eksekusi dilakukan secara cepat maka harus diusahakan instruksi tersedia di memori pada lapisan berkecepatan akses lebih tinggi. Kecepatan eksekusi ini akan meningkatkan kinerja sistem.
Hirarki memori berdasarkan kecepatan akses :
-Register (tercepat)
-Chace memory
Memori berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi yang lebih mahal dibanding memori utama. Chace memory adalah diantara memori utama dan register, sehingga pemroses tidak langsung mengacu memori utama tetapi di cache
memory yang kecepatan aksesnya lebih tinggi.
-Main memory
-Disk chace (buffering)
Bagian memori utama untuk menampung data yang akan ditransfer dari/ke perangkat masukan/keluaran dan penyimpan sekunder. Buffering dapat mengurangi frekuensi pengaksesan dari/ke perangkat masukan/keluaran dan penyimpan sekunder sehingga meningkatkan kinerja sistem.
-Magnetic disk
-Magnetic tape, optical disk (terlambat)

3. Perangkat masukan dan keluaran (I/O)
Adalah perangkat nyata yang dikendalikan chip controller di board sistem atau card. Controller dihubungkan dengan pemroses dan komponen lainnya melalui bus. Controller mempunyai register-register untuk pengendaliannya yang berisi status kendali.

Tiap controller dibuat agar dapat dialamati secara individu oleh pemroses sehingga perangkat lunak device driver dapat menulis ke register-registernya sehingga dapat mengendalikannya. Sistem operasi lebih berkepentingan dengan pengendali dibanding dengan perangkat fisik mekanis. Perangkat I/O juga memindahkan data antara komputer dan lingkungan eksternal.
Lingkungan eksternal dapat diantarmuka (interface) dengan beragam perangkat, seperti :
a. Perangkat penyimpan sekunder
b. Perangkat komunikasi
c. Terminal
4. Interkoneksi antar komponen
Adalah struktur dan mekanisme untuk menghubungkan antar komponen dalam sistem komputer yang disebut bus.

Secara umum sistem komputer terdiri atas CPU dan sejumlah device controller yang terhubung melalui sebuah bus yang menyediakan akses ke memori. Device Atau yang sering disebut dengan Hardware / Peripheral berfungsi sebagai Penyedia sumber daya untuk komputasi dasar. Umumnya, setiap device controller bertanggung jawab atas sebuah hardware spesisfik. Setiap device dan CPU dapat beroperasi secara konkuren untuk mendapatkan akses ke Memory. Adanya beberapa hardware ini dapat menyebabkan masalah sinkronisasi. Karena itu untuk mencegahnya sebuah memory controller ditambahkan untuk sinkronisasi akses memori.

Tanggung jawab sinkronisasi bus yang secara tak langsung juga mempengaruhi sinkronisasi memori dilakukan oleh sebuah bus controller atau dikenal sebagai bus master . Bus master akan mengendalikan aliran data hingga pada satu waktu, bus hanya berisi data dari satu buah device .

Pada prakteknya bridge dan bus master ini disatukan dalam sebuah chipset

a. Memory

Memori merupakan bagian dari komputer yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang harus diatur dan dijaga sebaik-baiknya. Memori biasanya disebut juga dengan istilah : computer storage, computer memory atau memory, merupakan piranti komputer yang digunakan sebagai media penyimpan data dan informasi saat menggunakan komputer. Memory merupakan bagian yang penting dalam komputer modern dan letaknya di dalam CPU (Central Processing Unit).
Sebagian besar komputer memiliki hirarki memori yang terdiri atas tiga level, yaitu:

· physical Register di CPU, berada di level teratas. Informasi yang berada di register dapat diakses dalam satu clock cycle CPU.

· Primary Memory (executable memory), berada di level tengah. Contohnya, RAM. Primary Memory diukur dengan satu byte dalam satu waktu, secara relatif dapat diakses dengan cepat, dan bersifat volatile (informasi bisa hilang ketika komputer dimatikan). CPU mengakses memori ini dengan instruksi single load dan store dalam beberapa clock cycle.

· Secondary Memory, berada di level bawah. Contohnya, disk atau tape. Secondary Memory diukur sebagai kumpulan dari bytes (block of bytes), waktu aksesnya lambat, dan bersifat non-volatile (informasi tetap tersimpan ketika komputer dimatikan). Memori ini diterapkan di storage device, jadi akses meliputi aksi oleh driver dan device.

b. CPU

Perangkat pengolah atau pemroses data dalam komputer adalah prosesor atau lengkapnya adalah mikroprosesor, namun umumnya pengguna komputer menyebutnya sebagai CPU (Central Processor Unit). CPU merupakan otak bagi sebuah system komputer. CPU memiliki 3 komponen utama yang merupakan bagian tugas utamanya yaitu unit kendali (Control Unit – CU) , unit aritmetika dan logika (Aritmetic and Logic Unit – ALU) serta komponen register yang berfungsi membantu melakukan hubungan (interface) dari dan ke memori. Tugas CPU adalah melaksanakan dan mengawal keseluruhan operasi komputer sehingga bisa dikatakan hampir keseluruhan pemikiran dilaksanakan disini, sehingga sering dinamakan sebagai otak komputer. CPU Tempatnya terletak pada papan induk (motherboard) pada bagian inilah juga terletak segala pusat perangkat komputer seperti memori, port input –output (I/O) dan sebagainya.

c. CPU, I/O

Ada dua macam tindakan jika ada operasi I/O . Kedua macam tindakan itu adalah:

· Setelah proses I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program saat proses I/O selesai (Synchronous). Instruksi wait menyebabkan CPU idle sampai interrupt berikutnya. Akan terjadi Wait loop (untuk menunggu akses berikutnya). Paling banyak satu proses I/O yang berjalan dalam satu waktu.

· Setelah proses I/O dimulai, kendali akan kembali ke user program tanpa menunggu proses I/O selesai (Asynchronous). System call permintaan pada sistem operasi untuk mengizinkan user menunggu sampai I/O selesai.Device-status table mengandung data masukkan untuk tiap I/O device yang menjelaskan tipe, alamat, dan keadaannya. Sistem operasi memeriksa I/O device untuk mengetahui keadaan device dan mengubah tabel untuk memasukkan interrupt. Jika I/O device mengirim/mengambil data ke/dari memory hal ini dikenal dengan nama (Direct Memory Access) DMA.

d. Software

· Operating system

Sistem Operasi disebut juga Platform Software yang terdiri dari program utama dan program Low-Level yang mengatur operasi dasar komputer. Kumpulan program ini menyediakan layanan kontrol terhadap sumber daya komputer.

Secara khusus, sistem operasi menangai kontrol dan penggunaan sumber daya perangkat keras, seperti Disc-room, memmory, prosessor, dan perangkat tambahan lain, seperti mouse, printer dan lain-lain

Secara lebih detail, fungsi-fungsi dari OS meliputi:

1. Pengaturan Processor, yaitu mengatur processor untuk dapat dijalankan oleh sistem komputer.2. Pengaturan Memori, yaitu mengatur pembagian dan mengirimkan instruksi dari memori utama dan tempat penyimpanan lain ke sistem komputer.

3. Pengaturan Input/Output, yaitu koordinasi dan penugasan dari berbagai perangkat input/output ketika satu atau lebih program sedang dieksekusi atau dijalankan.

4. Pengaturan File, yaitu mengatur penyimpanan file dari berbagai tempat ke perangkat penyimpanan lainnya. Juga memungkinkan semua file dapat dengan mudah diubah dan dimodifikasi dengan menggunakan text editor atau dengan lainnya.

5. Menjalankan sistem prioritas, yaitu menentukan urutan pekerjaan yang harus dilaksanakan dalam sistem komputer, mulai dari yang paling utama, lalu yang kedua, dan seterusnya.

6. Interpretasi atau penerjemahan perintah-perintah dan instruksi-instruksi.

7. Sebagai fasilitas komunikasi yang mudah antara sistem komputer dan komputer operator (manusia).

8. Bertanggung jawab atas keamanan data.

aplikasi

Software aplikasi atau software aplikasi adalah software program yang memiliki aktivitas pemrosesan perintah yang diperlukan untuk melaksanakan permintaan pengguna dengan tujuan tertentu. Software aplikasi terdiri dari :
1.Bahasapemrograman (programming language)
2. Program aplikasi (Application Program)
3. Program paket / paket aplikasi (packet program)
4. Program utilitas (utility program)
5. Games dan entertainment dan lain-lain
Application programs – mendefinisikan cara penggunaan sumber dayasistem dan persoalan komputasi yang dialami pengguna