Jawaban Soal Uts Arkom

1. Format data dalam komputer a. Berapa jenis / macam data dalam sistem multimedia? Jelaskan perbedaan dan persamaannya, jika ada, antara jenis yang satu dengan yang lain. Format digital dari multimedia. Format digital tersebut diantaranya adalah :  MIDI (Musical Instrument Digital Interface) Di singkat MIDI. Merupakan standar untuk menghubungkan komputer dengan instrumen musik elektronik dan pemrosesan efek khusus. Format suara instrumen ini di perkenalkan pada tahun 1983 oleh perusahaan musik elektrik seperti Roland, Yamaha dan Korg. Format MIDI bersifat sangat kompak dengan ukurannya yang kecil, suara yang di hasilkan oleh MIDI dengan dukungan sound card yang memilik synthesizer (penghasil suara elektrik) sangatlah mirip dengan organ elektrik yang bisa memainkan berbagai alat musik.  MP3 Disingkat dengan MP3. Sebuah format rekaman audio digital terkompresi. Format MP3 disusun berdasarkan algoritma yang dikembangkan oleh Karlheinz Brandenburg dari Universitas Fraunhover, Jerman. Teknologi ini memungkinkan format rekaman audio digital dengan kualitas mendekati CD memiliki ukuran yang relatif kecil sehingga dapat didistribusikan dan didownload via internet. format suara yang terkenal saat ini berbeda dengan MIDI yang hanya instrument, MP3 merekam seluruh suara termasuk suara penyanyinya. Kualitas suara MP3 akan berbanding dengan ukuran penyimpannya. Kualitas yang banyak di gunakan untuk merekam musik adalah standar CD-ROM (44,2 KHz, 16 bit, stereo), sementara kualitas terendah adalah kualitas seperti telepon (5 KHz, 8 bit, mono).  MPEG (Moving Picture Experts Group) MPEG adalah singkatan dari Moving Picture Expert Group yang digunakan sebagai standar pengkodean citra bergerak. MPEG dikembangkan oleh sebuah group yang bernama Motion Picture Expert Group. MPEG-1 merupakan salah satu dari format standar MPEG yang digunakan dalam pengompresan suara dan gambar dalam video CD. MPEG-1 juga mendukung format audio yang biasa kita ketahui dengan ekstensi mp1, mp2 dan mp3. MPEG-1 didesain dengan tujuan untuk kompresi dan penyimpanan program-program video (1,5 Mbps). Salah satu aplikasinya adalah untuk komputer desktop dengan CD-ROM video (aplikasi-aplikasi video interaktif yang disimpan), namun ia juga digunakan dalam sistem-sistem broadcast satelit digital permulaan. MPEG-2 penggunaannya ditujukan pada transmisi-transmisi TV dan aplikasiaplikasi lainnya yang memiliki kemampuan sampai 6 Mbps. Sementara itu, yang lebih maju lagi yakni MPEG-4 untuk penyandian laju bit yang sangat rendah dijadwalkan tersedia dalam bentuk draft di tahun 1997 ini. MPEG-4 lebih mengacu pada bahasa komunikasi umum untuk mendeskripsikan peralatan-peralatan (tool), algoritma-algoritma, dan profilprofil yang dibutuhkan untuk penyandian obyek-obyek, ketimbang masalah penstandarisasian sebuah algoritma penyandian.  AVI (Audio Video Interleave) AVI (Audio Video Interleave) merupakan format video yang dikembangkan oleh Microsoft. Format AVI didukung oleh semua komputer yang menjalankan Windows, dan oleh semua browser jaringan yang paling populer. Format ini merupakan suatu format yang sangat umum di Internet, tetapi tidak semua

dapat menjalankannya di komputer non-Windows. Video yang disimpan dalam format AVI mempunyai extensi . avi.  Quicktime QuickTime diciptakan untuk melakukan proses authoring (penciptaan) dimana didalamnya termasuk proses compression dan decompression, yang dilakukan dengan bantuan berbagai algoritma kompresi yang dikenal sebagai codec (compression/decompression). Format QuickTime dibangun oleh Apple. Video yang tersimpan dalam QuickTime memiliki extensi .mov. QuickTime adalah format umum dalam Internet, tetapi QuickTime movie tak dapat dimainkan dalam sistem Windows tanpa adanya component QuickTime yang terinstal. Dengan menggunakan elemen object, kode dapat memainkan suatu QuickTime movie lebih mudah dengan menambahkannya ke dalam web page. Object dapat diatur untuk secara otomatis menginstall QuickTime player jika belum terinstal dalam komputer. b. Sebutkan format data dalam komputer dari masing-masing jenis tersebut! Type of Data

Standard(s)

Alphanumeric

Unicode, ASCII, EDCDIC

Image (bitmapped)

  

GIF (graphical image format) TIF (tagged image file format) PNG (portable network graphics)

Image (object)

PostScript, JPEG, SWF (Macromedia Flash), SVG

Outline graphics and fonts

PostScript, TrueType

Sound

WAV, AVI, MP3, MIDI, WMA

Page description

PDF (Adobe Portable Document Format), HTML, XML

Video

Quicktime, MPEG-2, RealVideo, WMV

2. “Standar” IEEE 754 a. Jelaskan perbedaan format pada soal diatas dengan format IEEE754! b. Nyatakan bilangan 171.625D dalam format IEEE 754! 3. Peningkatan kinerja/performance komputer diusahakan dari masa ke masa a. Ceritakan usaha ini dalam arsitektur CISC dan RISC, buatlah perbandingannya! Beberapa elemen penting pada arsitektur RISC :  Set instruksi yang terbatas dan sederhana

 Register general-purpose yang berjumlah banyak, atau penggunaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian registernya.  Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi. Ditinjau dari jenis set instruksinya, ada 2 jenis arsitektur komputer, yaitu: 11. Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang rumit (Complex Instruction Set Computer = CISC) 12. Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang sederhana (Reduced Instruction Set Computer = RISC) 1 CISC dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit) Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan, tetapi konsep ini menyulitkan dalam penyusunan kompiler bahasa pemrograman tingkat tinggi. Dalam CISC banyak terdapat perintah bahasa mesin. 1 RISC menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam penyusunan kompiler yang pada akhirnya dapat memaksimumkan kinerja program yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi. Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline. Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit. Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar. IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC. Lebih lanjut untuk memahami RISC, diawali dengan tinjauan singkat tentang karakteristik eksekusi instruksi. Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb.: 1 Operasi-operasi yang dilakukan: Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori. 1 Operand-operand yang digunakan: Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya. 1 Pengurutan eksekusi: Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline. Tabel 4.1 Karakteristik dari beberapa Prosesor CISC, RISC, dan Superskalar

CISC

RISC

Superskala r

Karakteritik

IBM 370/168

VAX 11/780

Tahun dibuat

Intel 80486

Motorola 88000

MIPS R4000

IBM RS/System 6000

Intel 80960

1973

1978

7989

1988

7991

1 990

1989

Jumlah instruksi

208

303

235

51

94

184

62

Instruksi (Bytes)

2-6

2-57

1-11

4

32

4

4,8

4

22

11

3

1

2

11

16

16

8

32

32

32

23256

Ukuran memori kontrol (Kbits)

420

480

246

-

-

-

-

Ukuran Cache (Kbytes)

64

64

8

16

128

3264

0,5

Mode Pengalamatan Jumlah register general-purpose

Ditinjau dari perancangan perangkat instruksinya, ada dua arsitektur prosesor yang menonjol saat ini, yakni arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) dan CISC (Complex Instruction Set Computer). Prosesor CISC memiliki instruksiinstruksi kompleks untuk memudahkan penulisan program bahasa assembly, sedangkan prosesor RISC memiliki instruksi-instruksi sederhana yang dapat dieksekusi dengan cepat untuk menyederhanakan implementasi rangkaian kontrol internal prosesor. Karenanya, prosesor RISC dapat dibuat dalam luasan keping semikonduktor yang relatif lebih sempit dengan jumlah komponen yang lebih sedikit dibanding prosesor CISC. Perbedaan orientasi di antara kedua prosesor ini menyebabkan adanya perbedaan sistem secara keseluruhan, termasuk juga perancangan kompilatornya. Sistem mikrokontroler selalu terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perangkat lunak ini merupakan deretan perintah atau instruksi yang dijalankan oleh prosesor secara sekuensial. Instruksi itu sendiri sebenarnya adalah bit-bit logik 1 atau 0 (biner) yang ada di memori program. Angka-angka biner ini jika lebarnya 8 bit disebut byte dan jika 16 bit disebut word. Deretan logik biner inilah yang dibaca oleh prosesor sebagai perintah atau instruksi. Supaya lebih singkat, angka biner itu biasanya direpresentasikan dengan bilangan hexa (HEX). Tetapi bagi manusia, menulis program dengan angka biner atau hexa sungguh merepotkan. Sehingga dibuatlah bahasa assembler yang direpresentasikan dengan penyingkatan kata-kata yang cukup dimengerti oleh manusia. Bahasa assembler ini biasanya diambil dari bahasa Inggris dan presentasinya itu disebut dengan Mnemonic. Masing-masing pabrik mikroprosesor melengkapi

chip buatannya program. Biner Hexa 10110110 B6 10010111 97 01001010 4A 10001010 8A 00100110 26 00000001 01 01111110 7E *) Sebagian set

dengan set instruksi yang akan dipakai untuk membuat Mnemonic LDAA ... STAA ... DECA ... ORAA ... BNE ... NOP... JMP ... instruksi 68HC11

Pada awalnya, instruksi yang tersedia amat sederhana dan sedikit. Kemudian desainer mikroprosesor berlomba-lomba untuk melengkapi set instruksi itu selengkap-lengkapnya. Jumlah instruksi itu berkembang seiring dengan perkembangan desain mikroprosesor yang semakin lengkap dengan mode pengalamatan yang bermacam-macam. Mikroprosesor lalu memiliki banyak instruksi manipulasi bit dan seterusnya dilengkapi dengan instruksi-instruksi aritmatik seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian. Seperti contohnya 68HC11 banyak sekali memiliki set instruksi untuk percabangan seperti BNE, BLO, BLS, BMI, BRCLR, BRSET dan sebagainya. Perancang mikroprosesor juga memperkaya ragam instruksi tersebut dengan membuat satu instruksi tunggal untuk program yang biasanya dijalankan dengan beberapa intruksi. Misalnya pada 80C51 untuk contoh program berikut ini: LABEL:

... ... DEC R0 MOV A,R0 JNZ LABEL *) Program 'decrement' 80C51 Program ini adalah program pengulangan yang mengurangi isi register R0 sampai register R0 menjadi kosong (nol). Intel menambah set instruksinya dengan membuat satu instruksi khusus untuk keperluan seperti ini: LABEL: .... DJNZ R0,LABEL *) Instruksi 'decrement jump not zero' 80C51 Kedua contoh program ini hasilnya tidak berbeda. Namun demikian, instruksi kompleks seperti DJNZ mempermudah pembuat program. Set instruksi yang lengkap diharapkan akan semakin membuat pengguna mikroprosesor leluasa menulis program dalam bahasa assembler yang mendekati bahasa pemrograman level tinggi. Intel 80C51 yang dikembangkan dari basis prosesor 8048 dirilis pada tahun 1976 memiliki tidak kurang dari 111 instruksi. Tidak ketinggalan, 68HC11 dari Motorola yang populer di tahun 1984 dilengkapi dengan 145 instruksi. Karena banyak dan kompleksnya instruksi yang dimiliki 68HC11 dan 80C51, kedua contoh mikrokontroler ini disebut sebagai prosesor CISC. Untuk melihat bagaimana perbedaan instruksi RISC dan CISC, mari kita lihat bagaimana keduanya melakukan perkalian misalnya c = a x b. Mikrokontroler 68HC11 melakukannya dengan program sebagai berikut:

LDAA #$5 LDAB #$10 MUL *) Program 5x10 dengan 68HC11 Cukup tiga baris saja dan setelah ini accumulator D pada 68HC11 akan berisi hasil perkalian dari accumulator A dan B, yakni 5 x 10 = 50. Program yang sama dengan PIC16CXX, adalah seperti berikut ini: MOVLW 0x10 MOVWF Reg1 MOVLW 0x05 MOVWF Reg2 CLRW LOOP: ADDWF Reg1,0 CFSZ Reg2,1 GOTO LOOP … … *) Program 5x10 dengan PIC16CXX Prosesor PIC16CXX yang RISC ini, tidak memiliki instruksi perkalian yang khusus. Tetapi perkalian 5x10 itu sama saja dengan penjumlahan nilai 10 sebanyak 5 kali. Kelihatannya membuat program assembly dengan prosesor RISC menjadi lebih kompleks dibandingkan dengan prosesor CISC. Tetapi perlu diingat, untuk membuat instruksi yang kompleks seperti instruksi MUL dan instruksi lain yang rumit pada prosesor CISC, diperlukan hardware yang kompleks juga. Dibutuhkan ribuan gerbang logik (logic gates) transistor untuk membuat prosesor yang demikian. Instruksi yang kompleks juga membutuhkan jumlah siklus mesin (machine cycle) yang lebih panjang untuk dapat menyelesaikan eksekusinya. Instruksi perkalian MUL pada 68HC11 memerlukan 10 siklus mesin dan instruksi pembagiannya memerlukan 41 siklus mesin. Sebagai perbandingan jumlah instruksi pada prosesor RISC, COP8 hanya dilengkapi dengan 58 instruksi dan PIC12/16CXX hanya memiliki 33 instruksi saja. Untuk merealisasikan instruksi dasar yang jumlah tidak banyak ini, mikroprosesor RISC tidak memerlukan gerbang logik yang banyak. Karena itu dimensi dice IC dan konsumsi daya prosesor RISC umumnya lebih kecil dibanding prosesor CISC. Bukan karena kebetulan, keluarga mikrokontroler PICXX banyak yang dirilis ke pasar dengan ukuran mini. Misalnya PIC16C54s adalah mikrokontroler DIP 18 pin. Sekarang kita akan membandingkan lamanya eksekusi program persamaan y=ax2 + bx + c dengan memperlihatkan proses-proses yang terjadi didalamnya. Dibawah ini akan ditampilkan program dengan intruksi RISC dan CISC: Program CISC dengan 80C51: MOV A, VAR_a IF De DF E MOV B, VAR_x IF De DF E MUL AB IF De E MOV B, VAR_x IF De DF E MUL AB IF De E MOV R0, A IF De E MOV A, VAR_b IF De DF E MOV B, VAR_x IF De DF E MUL AB IF De E

ADD A, R0 IF De E ADD A, VAR_c IF De DF E MOV VAR_y, A IF De E S *) Program diatas diasumsikan nilai y-nya tidak akan lebih dari 1 byte. Program RISC dengan PIC16CXX: MOVF VAR_x, 0 IF De E MOVWF VAR_temp IF De E S MOVWF VAR_temp2 IF De E S CLRW IF De E LOOP: ADDWF VAR_a,0 IF De E CFSZ VAR_temp,1 IF De E CFSZ VAR_temp2,1 IF De E GOTO LOOP IF De E MOVWF VAR_ax2 IF De E S CLRW IF De E (1) (2) (1) (2) LOOP2:ADDWF VAR_b, 0 IF De E CFSZ VAR_temp,1 IF De E GOTO LOOP2 IF De E ADDWF VAR_ax2, 0 IF De E ADDWF VAR_c, 0 IF De E MOVWF VAR_y IF De E S *) Prosesor RISC ini mempunyai RAM yang sebenarnya adalah merupakan register. Jadi, tidak memerlukan Data Fetch (DF) untuk proses pengambilan data dalam prosesor ini. Asumsi VAR_temp dan VAR_temp2 adalah 1 sehingga tidak terjadi looping. Dengan beranggapan bahwa Instruction Fetch (IF), Data Fetch (DF), dan Store (S) membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari Decode (De) dan Execute (E) maka dapat diperhitungkan waktu yang dibutuhkan tiap prosesor jika x=1: CISC dengan 8051: 12(IF) + 12(De) + 6(DF) + 12(E) + 1(S) (parameter waktu: A >>> B) maka waktu yang dibutuhkan, A(12+6+1) + B(12+12) ≈ 19A + 24B RISC dengan PIC16CXX: Dengan mengambil waktu terlama dari tiap cycle-nya maka waktu yang dibutuhkan, misal jika dalam suatu cycle (menurun dalam satu kolom) terdapat IF, De, E, S; yang dalam waktu dapat ditulis A, B, B, A maka yang diambil adalah A (waktu terlama). Kedua A tidak dijumlah karena bekerja dalam sistem pipeline, yang dapat dilakukan secara bersamaan dalam satu cycle (syarat: dalam sistem ini tidak boleh ada proses yang sama pada satu cycle). Sehingga waktu yang dibutuhkan, A(16+1) + B(1+1) ≈ 17A + 2B Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa walaupun program dengan instruksi RISC lebih panjang daripada program dengan instruksi CISC. Namun lama waktu yang dibutuhkan RISC untuk menjalankan program dan mendapatkan hasil akhir yang diinginkan, jauh lebih singkat dibandingkan dengan CISC. Dengan begitu, terbukti sudah bahwa prosesor RISC mampu beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan prosesor CISC.

b. Ceritakan pula usaha tersebut dalam arsitektur VLIW dan EPIC, buatlah pula perbandingannya! Arsitektur EPIC memungkinkan processor mengeksekusi beberapa instruksi pada setiap clock cycle. EPIC mengimplementasikan arsiteksur VLIW, dimana sebuah word

instruksi

memuat

beberapa

instruksi.

Dengan

EPIC,

compiler

dapat

menentukan instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi pada waktu yang bersamaan, sehingga

mciroprecessor

dapat

mengeksekusi

instruksi

tanpa

melibatkan

mekanisme yang rumit untuk menentukan instruksi-instruksi yang dieksekusi secara paralel. Pendekatan ini memiliki dua tujuan, yaitu memungkinkan pemeriksaan kode yang mendalam untuk mengidentifikasi kemungkinan tambahan untuk eksekusi paralel dan menyederhanakan rancangan prosesor serta mengurangi konsumsi daya dengan menghilangkan runtime scheduling circuitry. Memproses instruksi secara paralel melibatkan tiga tugas utama, yaitu: 1. Memeriksa keergantungan (dependency) diantara instruksi untuk mengumpulkan (grouping) instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi secara parallel 2. Memberikan instruksi pada unit fungsional dari perangkat keras 3. Menentukan waktu inisiasi instruksi Empat kelas dari arsitektur ILP (Instruction Level Parallelism) yang melaksanakan tiga tugas utama untuk memproses instruksi secara paralel dengan menggunakan perangkat keras atau perangkat lunak disajikan dalam tabel sebagai berikut:

Kunci untuk mendapatkan mikroprosesor dengan performance yang lebih tinggi untuk aplikasi dengan range yang luas adalah kemampuan untuk memanipulasi instruksi paralel. Beberapa metode yang digunakan dalam paralelisme antara lain: 1. Pipelining 2. Multiple processors 3. Implementasi superscalar 4. Menentukan banyak operasi independen per instruksi

Pipeline banyak diimplementasikan dalam prosesor dengan performance tinggi, dan tidak banyak lagi yang dapat dikembangkan dari implementasi pipeline tunggal. Multiple processor dapat meningkatkan performance, akan tetapi terbatas pada beberapa aplikasi saja. Implementasi superscalar dapat meningkatkan performance dari semua tipe aplikasi. Superscalar berarti kemampuan untuk mengambil (fetch), mengeluarkan unit eksekusi, dan menyelesaikan lebih dari satu instruksi pada saat yang sama. Implementasi superscalar diperlukan ketika kompatibilitas arsitektur harus dijaga, misalnya dengan arsitektur x86. Untuk membuat banyak operasi per instruksi

maka diciptakanlah

arsitektur VLIW (Very

Long Instruction

Word).

Implementasi dari VLIW memiliki kemampuan yang sama dengan prosesor superscalar, yaitu mengeluarkan dan menyelesaikan lebih dari satu operasi pada saat yang sama, dengan satu perbedaan yang mendasar yaitu perangkat keras VLIW tidak bertanggung jawab untuk mencari kemungkinan untuk mengeksekusi beberapa operasi secara kongkuren. Untuk implementasi VLIW, long instruction word

sudah

mengkodekan

operasi-operasi

yang

kongkuren.

Pengkodean

ini

mengurangi kompleksitas perangkat keras jika dibanddingkan dengan implementasi dari high-degree superscalar dari RISC atau CISC. Keuntungan utama dari VLIW adalah implementasi operasi yang kongkuren yang lebih sederhana dan lebih murah jika dibandingkan dengan chip RISC atau CISC yang kongkuren. VLIW merupakan cara mudah untuk menciptakan microprocessor superscalar. Dari sudut pandang yang lebih luas, arsitektur RISC, CISA, dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan daripada perbedaan. Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing arsitektur. RISC, CISC, dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional, dimana masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori, register) dari komputer, dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol. Perbedaan antara RISC, CISC, dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya, yang ditmpilkan dalam tabel sebagai berikut:

Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi, biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi, dan dapat memerlukan alogoritma decoding yang lambat. CISC cenderung memiliki sedikit register, dan register dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya. Referensi memori biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register). Instruksi-instruksi CISC dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode. Instruksi RISC merupakan operasi sederhana, dengn ukuran yang tetap, dan mudah (cepat) didekodekan. Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register. Instruksi dapat menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-register-to-memory. Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk memudahkan pipelining. Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC, kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun

dari

operasi-operasi

independen

sederhana.

Instruksi

VLIW

dapat

dipandang sebagai beberapa instruksi RISC yang digabungkan. Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak atribut. 4. Peningkatan kinerja/performance komputer dengan cara lain. a. Ceritakan tentang PAGE/PAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebut! PAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual. Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut page.Masing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistem. Sistem Paging Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan. Program yang berjalan harus dimuat di memori utama. Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia.

Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi, yaitu: Konsep Overlay Dimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay). Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk, dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya. Konsep Memori Maya (virtual Memory) Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia. Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester, Inggris. Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program, data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia. Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk. Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan. b. Seperti soal tersebut untuk PIPELINE/PIPELINING Teknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU. merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch, decode, execute, store dan hal lainnya. Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini, setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut. Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer. Secara sederhana, pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemroses selalu bekerja. Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor. Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor, dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus. Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini. Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline, satu instruksi dilakukan sampai selesai, baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan. Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline, ketika satu instruksi sedangkan diproses, maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan. Tetapi, instruksi yang diproses secara bersamaan ini, ada dalam tahap proses yang berbeda. Jadi, ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi. Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah. Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2, maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut. Begitu seterusnya, ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3, instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1. Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor. Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan. Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor

yang tidak menggunakan pipeline, apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap. Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik. Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah : Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan, Ketergantungan terhadap data, Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori. Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama, sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar. Sedangkan ketergantungan terhadap data, bisa muncul, misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya. Kasus Jump, juga perlu perhatian, karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu, akan terjadi perubahan program counter, sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter. Dengan menerapkan teknik pipeline ini, akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas, tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor. Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini, dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline. 5. CACHE a. Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerja/performance komputer Cache: Agar Kecepatan Komputer Optimal Perbedaan kecepatan harddisk, Random Access Memory (RAM), dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck. Akibat lebih lanjut, kinerja komputer tidak maksimal. Makanya dibutuhkan cache. Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer, beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori. Kemudian, sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache. Selanjutnya, beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache. Kenapa operoperan begitu? Begini ceritanya Di antara harddisk, RAM, dan prosesor, harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat. Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data, kinerja komputer akan buruk. Bottle neck pasti terjadi. Yang terasa, komputer lambat merespon input. Oleh karena itu, ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesor. Prosesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik. Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat, sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck. Pasalnya, waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik. Makanya prosesor memiliki cache lagi. Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache; yang tadi telah disebut, yaitu L1 cache dan L2 cache. Jaman dulu, prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache. Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama. Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel Pentium. L2 cache menyimpan sebagian data, yang sering digunakan prosesor, dari RAM. Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM, yaitu sekitar 20-30 nanodetik. Bahkan L1

cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor, kurang lebih 10 nanodetik. L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor. Cache memang bisa berlapis. Cache yang paling jauh dengan komputer, biasanya berukuran lebih besar, namun kecepatannya lebih lambat. Lihat saja, harddisk, yang juga bisa bertindak sebagai cache, ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte. Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte. Ukuran cache pada prasesor lebih rendah. Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB, milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme Edition. Lho ada L3 cache? Cache memang bisa dibuat di mana saja, terserah pemilik produk. Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB. Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini. Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnya. Nah, begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal. Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor, namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi. RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data. Biasa digunakan sebagai "Working Storage", tempat dimana komputer menjalankan program. Disini program/data dapat ditulis, dibaca, dan dihapus dari RAM, dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang. ROM (Read Only Memory) adalah "Storage Memory" yang berisi data/program yang ditulis oleh pabriknya, dimana komputer/user hanya bisa membaca saja, tidak bisa menulisi maupun menghapus. Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer. Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan. Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa. Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakan/dibaca, sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache. Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms, apabila data yang sama itu ingin diambil/digunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms. Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms, milidetik), namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan, hasilnya akan terasa. Seperti disebutkan, Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja, sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory). Juga sama dengan nama 'RAM' yang disebutkan diatas, nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory). Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah, saat digunakan DRAM membutuhkan 'refresh' sementara SRAM tidak perlu. Oleh sebab itu, SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM, namun juga jadinya lebih mahal. Untuk ROM, selain yang isinya ditulis dari pabrik, ada juga yang bisa ditulis oleh user. PROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi, namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM. Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R, dimana chip hanya bisa ditulis satu kali saja. EPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM, namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang. Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet. Cukup

sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit, maka isi dari PROM tadi akan hilang. EEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM, namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus. Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW, dimana apabila diperlukan, isi dari PROM nya bisa di 'format' dulu dan ditulis ulang. RAM, ROM, dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer. Khusus untuk Cache RAM, pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat. Namun pada teknologi yang lalu, Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga. Cache : Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer, beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori. Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache. Kemudian, dari L2 dilempar ke L1 cache. Ok, mari optimalkan kecepatan komputer kita. Memory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan data/memori. Ini terjadi ketika prosesor, misalnya menjalankan aplikasi Photoshop, mengolah data, menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk, yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya. Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol), yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor, harddisk dan memori. Untuk meningkatkan waktu akses (access time), dimanfaatkanlah sistem cache, dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input, yakni L1 cache dan L2 cache. Yup, disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM, ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa. Jadi, data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat. Inilah yang dinamakan dengan memory caching . Pada awal-awal pembuatannya, cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor. Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah core. Contohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB. Dengan dukungan cache L3 ini, maniak game/gamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game, atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MB. Dalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan, penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses. Istilahnya proxy. Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP, misalnya http://fundigy.com, sehingga akan mempercepat proses akses data yang sama. Jadi, secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut : 1. Cache pada mikroprosessor, dengan ukuran yang paling kecil

2. Cache pada prosessor, dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor, diistilahkan dengan (Level) L1, L2, L3 dan seterusnya. L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern, sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor. 3. Cache pada Memori Utama, ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor. 4. Cache pada Harddisk, ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data. Nah, jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk, memori dan prosesor, lihat juga dari clock speed, FSB, dan cache memorinya. b. Pada masa kini Cache disusun bertingkat, jelaskan tentang hal ini ! Cache memang bertingkat-tingkat. Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar, namun kecepatannya makin menurun. Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache, jauh dari prosesor, dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte. Kecepatannyapun tergolong lambat. Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4 Extreme Edition. Untuk meningkatkan kinerjanya, prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB. Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputer.Tanpa adanya cache ini, secepat apapun clock prosesor yang kita miliki, tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file. Makin berat aplikasi yang dijalankan, makin tinggi peranan cache tersebut. Sebagai bahan perbandingan, silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks, dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache). Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan. Begitulah asas kerja cache, termasuk cache pada proseso