Evolusi dan Kinerja Komputer

Pustaka : Stallings William, 2002, “ Computer Organization and Architecture”, Prentice Hall

ENIAC

Electronic Numerical Integrator And Computer, Eckert and Mauchly, University of Pennsylvania, Tabel lintasan peluru, Mulai dibuat tahun1943, Selesai tahun 1946, Terlambat digunakan dalam perang dunia II- Maybe in World War Part III, Dipakai sampai 1955 

Detail dari ENIAC

Menggunakan sistem Decimal (bukan binary), Memiliki 20 accumulators untuk 10 digits, Diprogram secara manual melalui saklat ( switches ), Berisi 18,000 vacuum tubes, Berat 30 tons, Luas 15,000 square feet, 140 kW power consumption, 5,000 additions per second.

Von Neumann/Turing

Konsep : Stored Program concept, Main memory : menyimpan program dan data, ALU : mengerjakan operasi binary data, Control unit : interpretasi instruksi dari memory dan mengeksekusi, Peralatan Input dan output dikendalikan oleh control unit, Princeton Institute for Advanced Studies, IAS, Diselesaikan tahun 1952 

Structure of von Nuemann machine.

Detail - IAS

Kapasitas memori : 1000 x 40 bit words, Menggunakan sistem bilangan Binary, Panjang instruksi 20 bit 

Register-register dalam CPU, Memory Buffer Register = MBR, Memory Address Register = MAR, Instruction Register = IR, Instruction Buffer Register = IBR, Program Counter = PC, Accumulator = AC, Multiplier Quotient = MQ

Struktur dari IAS - detail

Commercial Computers

1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation, UNIVAC I (Universal Automatic Computer), Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau, Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation, Dipasarkan akhir tahun 1950 - UNIVAC II, Lebih cepat, Kapasitas memory lebih besar 

IBM

Pabrik peralatan Punched-card, 1953 - IBM 701, Komputer pertama IBM ( stored program computer ) 

Untuk keperluan aplikasi Scientific, 1955 - IBM 702, Untuk aplikasi Business, Merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat IBM menjadi pabrik komputer yang dominan.

Transistors

Menggantikan vacuum tubes, Lebih kecil, Lebih murah, Disipasi panas sedikit, Merupakan komponen Solid State, Dibuat dari Silicon (Sand), Ditemukan pada tahun 1947 di laboratorium Bell 

Oleh William Shockley dkk. 

Transistor Based Computers

Mesin generasi II, NCR & RCA menghasilkan small transistor machines, IBM 7000, DEC - 1957, Membuat PDP-1 

Microelectronics

Secara harafiah berarti “ elektronika kecil”, Sebuah komputer dibuat dari gerbang logika (gate), memory cells and interconnections, Sejunlah gate dikemas dalam satu keping semi konduktor, Misal silicon wafer.

Generasi Computer

Vacuum tube - 1946-1957, Transistor - 1958-1964, Small scale integration - 1965 on, Up to 100 devices on a chip, Medium scale integration - to 1971, 100-3,000 devices on a chip, Large scale integration - 1971-1977, 3,000 - 100,000 devices on a chip, Very large scale integration - 1978 to date, 100,000 - 100,000,000 devices on a chip, Ultra large scale integration, Over 100,000,000 devices on a chip

Moore’s Law

Meningkatkan kerapatan komponen dalam chip, Gordon Moore - cofounder of Intel, Jumlah transistor/ chip meningkat 2x lipet per tahun, Sejak tahun 1970 pengembangan sedikit agak lambat, Jumlah transistor 2x lipat setiap 18 bulan, Harga suatu chip tetap/ hampir tidak berubah, Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkat, Ukuran semakin kecil, fleksibilitas meningkat, Daya listrik lebih hemat, panas menurun Sambungan sedikit berarti semakin handal.

IBM Seri 360

1964, Pengganti (& not compatible with) seri 7000, Rancangan awal suatu “family” computer, Memiliki set instruksi yang sama atau identik, Menggunakan O/S yang sama atau identik, Kecepatan meningkat, Jumlah port I/O meningkat (i.e. Terminal banyak), Kapasitas memory bertambah besar, Harga meningkat Struktur pensaklarannya Multiplexed

DEC PDP-8

1964, Minicomputer pertama (after miniskirt!), Tidak mengharuskan ruangan ber-AC, Ukurannya kecil, Harga $16,000, $100k+ untuk IBM 360, Embedded applications & OEM, Menggunakan struktur BUS

DEC - PDP-8 Bus Structure

Semiconductor Memory

1970, Fairchild, Ukuran kecil sebesar 1 sel core memory, Dapat menyimpan 256 bits, Non-destructive read, Lebih cepat dari core memory, Kapasitas meningkat 2x lipat setiap tahun 

Intel

1971 - 4004, First microprocessor, All CPU components on a single chip, 4 bit, Followed in 1972 by 8008, 8 bit, Digunakan untuk aplikasi khusus, 1974 – 8080 , Mikroprosesor pertama Inte, 1978 – 8086, 80286, 1985- 80386, 1989 - 80486

Speeding it up

Pipelining, On board cache, On board L1 & L2 cache, Branch prediction, Data flow analysis Speculative execution

Performance Mismatch

Kecepatan Processor meningkat, Kapasitas Memory meningkat, Kecepatan Memory tertinggal dari kecepatan processor

Solusi

Meningkatkan jumlah bit per akses, Make DRAM “wider” rather than “deeper”, Mengubah interface DRAM 

Cache, mengurangia frequency akses memory, cache yang lebih komplek dan cache on chip, Meningkatkan interkoneksi bandwidth, Bus kecepatan tinggi - High speed buses, Hierarchy of busesInternet 

Resources

http://www.intel.com/ 

Search for the Intel Museum 

http://www.ibm.com 

http://www.dec.com 

Charles Babbage Institute 

PowerPC :Intel Developer Home