1 / 27

Organisasi Sistem Komputer

Organisasi Sistem Komputer. Materi III Binary Digit (Number System). switch bit ini menjadi 0. Test bit ini jika 0, switch bit pertama 0. 100 1 01. 100 0 01. 100 0 01. 10000 0. Komputer Digital. Hanya mengenal dua status (mis. ada / tidak ada tegangan)

brice
Télécharger la présentation

Organisasi Sistem Komputer

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Organisasi Sistem Komputer Materi III Binary Digit (Number System)

  2. switch bit inimenjadi 0 Test bit ini jika 0, switch bit pertama 0 100101 100001 100001 100000 Komputer Digital • Hanya mengenal dua status (mis. ada / tidak ada tegangan) • Sangat sederhana hanya dapat bernilai: 1 atau 0  biner • Operasi hanya dapat dilakukan pada bit; yang dapat bernilai 1 atau 0. • Contoh operasi mengubah (flip, switch) nilai bit, menjadikan bit tertentu 0; test bit jika 0 atau bukan.

  3. Binary Digit (Bit) • Dengan bit, bagaimana komputer dapat merepresentasikan: • Bilangan (numerik)? Alfabet ? Kata? Alamat? Gambar? • Contoh: Bilangan • Manusia lebih mudah menggunakan representasi/ notasi desimal. • Misalkan: 1, 25, 125, 3896754321 • Disebut basis 10, dengan simbol:Digits: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 • Komputer hanya mengenal 2 simbol (0 dan 1)Bagaimana komputer merepresentasikan bilangan yang dikenal manusia?

  4. Representasi Bit • Bits dapat merepresentasikan apapun! • Karakter Latin: • 26 huruf => 5 bits • Huruf besar/kecil + tanda lain => 7 bits, • Logical values : • 0 -> False, 1 => True • Warna ? Berapa banyak warna => berapa bits? • Alamat? (berapa karakter alfabet ..) • Maka N bits  hanya dapat merepresentasikan 2N sesuatu

  5. Bit  Bilangan • Bilangan Basis B  B simbol per digit: • Basis 10 (Decimal): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9Basis 2 (Binary): 0, 1 • Komputer menyimpan dan beroperasi dalam “binary”  Basis 2 • Dapat melakukan konversi (representasi) bilangan dari basis 10 ke basis 2 (dan sebaliknya). • Decimal: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 90 = 9x101 + 0x100 • Binary: 0,1 1011010 = 1x26 + 0x25 + 1x24 + 1x23 + 0x22 + 1x2 + 0x20 = 64 + 16 + 8 + 2 = 90

  6. 1 1 1 0 1 0 + 0 1 1 1 ------------------------- 1 0 0 0 1 Bit  Bilangan • Apa yang dapat dilakukan dengan “bilangan”? • semua operasi (instruksi) yang biasa dilakukan pada bilangan! • Tambahkan, Kurangkan, Kalikan, Bagikan, Bandingkan! • Contoh: 10 + 7 = 17  10 Bagaimana instruksi +, diwakili oleh bits?  7  17

  7. Bit  Instruksi • Instruksi (Operasi). Apakah dapat diwakili oleh bit? • Contoh: • 0 => tepuk tangan • 1 => snap jari jempol dan telunjuk • Eksekusi Instruksi: 1 0 1 1 0 0 • Contoh instruksi operasi bilangan: • Misalkan 3 bit (berapa banyak instruksi?): • 000 => tambahkan 001 => kurangkan • 010 => kalikan 011 => bagikan • 100 => bandingkan dst. • Jadi bit (data) dapat diartikan sebagai instruksi!

  8. n bits Alamat 0 1 i 2k-1 Byte 0 Byte 1 Byte i Byte 2k-1 Bit  Pengalamatan Memori • k menentukan besarnya ruang alamat (address space) memori: • k = 16  ruang alamat = 216 (64536) lokasi • k = 32  ruang alamat = 232 (4 Giga) lokasi • n menentukan besarnya suatu word (jumlah bit) • n = 8, 16, 32, 64 • Umumnya ukuran peng-alamatan terkecil adalah dalam orde byte byte addressable

  9. Kumpulan bit disimpan di memori Alamat • Memori adalah tempat menyimpan kumpulan bit (instruksi/data) • Suatu “word” adalah sejumlah bit data tetap, (mis. 16, atau 32 bit) pada satu lokasi di memori • Byte-addressable memory menyimpan data multi-byte pada lokasi memori yang berurutan • Alamat menunjuk ke lokasi “word” (byte-1) disimpan. • Alamat dapat direpresen-tasikan oleh bit • Alamat juga sebagai “bilangan” (yang dapat dimanipulasikan) 00000 data 01110 101101100110 11111 = 2k - 1

  10. 0 4 0 5 0 1 lsb msb msb 0 lsb 0 5 1 0 4 Pengalamatan Data: Endianess Pengalamatan data multi-byte adalah: • Big Endian: alamat dari most significant byte • IBM 360/370, Motorola 68k, MIPS, Sparc, HP PA • Little Endian: alamat dari least significant byte • Intel 80x86, DEC Vax, DEC Alpha

  11. Alamat 0 1 2 3 i 2k-1 0 0 5 1 Pengalamatan Data: Endianess 1500 Big Endian Little Endian Alamat 0 1 2 3 4 5 6 7 i 2k-1 1 5 0 0 2 6 0 0

  12. Apa saja yang dapat disimpan? 00000 • Apa yang dapat disimpan? • Bilangan • Karakter • Alamat data • Representasi “sesuatu” di dunia luar • .. 01110 101101100110 11111 = 2k - 1 anything Big Idea: Komputer dapat menyimpan apapun.

  13. The Stored Program Computer 0 0 8 4 6 2 1 6 8 6 40 0 6 1 6 0 0 1 7 8 0 0 0 0 10 0 0 0 0 12 0 0 0 0 14 0 0 0 0 16 0 0 0 0 18 0 0 0 0 • Memori menyimpan instruksi dan data sebagai bit. • Instruksi diambil oleh prosesor dari memori, diartikan, dan, dieksekusi (operands/data diambil, diolah, dan disimpan ke memori). • Contoh Instruksi 4-digit (á 4 bit)  16 bit (2 byte) ≈ 2 lokasi memori digit-1: Operasi: 0 => add, 1 => sub, ... digit-2: Alamat hasil digit-3: Alamat op1 digit-4: Alamat op2 data instruksi 0: 0846 0=add (jenis instruksi), 8=addr. result, 4=addr op1, 6=addr op2

  14. 0 0 8 4 6 2 1 6 8 6 4 0 0 6 1 6 0 0 1 7 8 0 0 0 0 10 0 0 0 0 12 0 0 0 0 14 0 0 0 0 16 0 0 0 0 18 0 0 0 0 0 0 8 4 6 2 1 6 8 6 4 0 0 6 1 6 0 0 1 7 8 0 0 7 8 10 0 0 0 0 12 0 0 0 0 14 0 0 0 0 16 0 0 0 0 18 0 0 0 0 0 0 8 4 6 2 1 6 8 6 4 0 0 6 1 6 0 0 1 7 8 0 0 7 8 10 0 0 0 0 12 0 0 0 0 14 0 0 0 0 16 0 0 0 0 18 0 0 0 0 Processor (active) Control (“brain”) Datapath (“brawn”) Stored-program Computer • operasi yang dilakukan oleh komputer ditentukan oleh instruksi & data yang tersimpan di memori 0846 IP 1686 IP 0061 IP 0017 0078 • komputer dapat diprogram untuk memenuhi kebutuhan pengguna dengan jalan mengisi memori dengan instruksi & data yang sesuai

  15. Representasi Data : Bilangan Biner • Harga/Nilai suatu bilangan biner: 1011010 = 1x26 + 0x25 + 1x24 + 1x23 + 0x22 + 1x21 + 0x20 = 64 + 16 + 8 + 2 = 90 Penulisan: 1011010b • Konversi: Desimal  Biner 90 / 2 = 45 sisa 0 45 / 2 = 22 sisa 1 22 / 2 = 11 sisa 0 11 / 2 = 5 sisa 1 5 / 2 = 2 sisa 1 2 / 2 = 1 sisa 0 1 / 2 = 0 sisa 1

  16. Bilangan Heksa-Desimal • Simbol: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F • Harga/Nilai suatu bilangan heksa-desimal: 5A = 5x161 + 10x160 = 80 + 10 = 90 Penulisan: 5Ah atau 0x5A • Konversi: Desimal  Heksa-desimal 90 / 16 = 5 sisa 10 (A) 5 / 16 = 0 sisa 5 • Konversi: Heksa-desimal  Biner 5A = 101 1010 • Konversi: Biner  Heksa-desimal 1011010 = 101 1010 = 5 A = 5A

  17. Tabel Bilangan

  18. Pengelompokkan Bit • Bit String: INTELMIPS • 4 bit nibble nibble • 8 bit byte byte • 16 bit word half-word • 32 bit double-word word • 64 bit quad-word double-word • Alamat lokasi memori • umumnya dinyatakan dengan bilangan heksa desimal • contoh: • lokasi memori 90 pada memori dengan ruang memori sebesar 64K (65536 = 216) dinyatakan dengan alamat: 0x005A • jika ruang memori sebesar 232 (4G) : 0x0000005A

  19. Penyimpanan data multi-byte (Little Endian) i 00000000 00000001 00000002 00000003 00000004 00000005 00000006 00000007 FFFFFFFF int i = 90; 90 = 0x5A = 0000 00000000 00000000 00000101 1010 0101 1010 0000 0000 0000 0000 0000 0000 j 0011 0100 0001 0010 0000 1111 int j = 987700; 987700 = 0x000F1234 = 0000 00000000 11110001 00100011 0100 0000 0000 Kapasitas Memori (8 bit) Alamat Memori (32 bit)

  20. a: 0 0 1 1 b: 0 1 0 1 Sum: 1 0 0 0 One-Bit Full Adder • Example Binary Addition: Carries • Thus for any bit of addition: • The inputs are ai, bi, CarryIni • The outputs are Sumi, CarryOuti • Note: CarryIni+1 = CarryOuti

  21. CarryIn A + Sum B CarryOut One-Bit Full Adder • To create one-bit full adder: • implement gates for Sum • implement gates for CarryOut • connect all inputs with same name

  22. Ripple-Carry Adders: adding n-bits numbers CarryIn0 • Kinerja operasi penjumlahan (dan juga operasi-operasi aritmatika lainnya) akan bergantung pada “besar” unit data dan konfigurasi Adder (Arithmetic & Logical Unit) yang digunakan A0 1-bit FA Sum0 B0 CarryOut0 CarryIn1 A1 1-bit FA Sum1 B1 CarryOut1 CarryIn2 A2 1-bit FA Sum2 B2 CarryOut2 CarryIn3 A3 1-bit FA Sum3 B3 CarryOut3

  23. How to Represent Negative Numbers? • So far, unsigned numbers • Obvious solution: define leftmost bit to be sign! • 0 => +, 1 => - • Rest of bits can be numerical value of number • Representation called sign and magnitude 0000 0011 = + 3 1000 0011 = - 3

  24. 00000 00001 ... 01111 11111 10000 ... 11110 Another try: complement the bits • Example: 710 = 001112 -710 = 110002 • Called one’s Complement • Note: positive numbers have leading 0s, negative numbers have leadings 1s. • What is -00000 ? • How many positive numbers in N bits? • How many negative ones?

  25. Two’s Complement Number line 00000 11111 • 2N-1 non-negatives • 2N-1 negatives • one zero • how many positives? • comparison? • overflow? 00001 11110 00010 0 -1 1 2 -2 . . . . . . 15 -15 -16 01111 10001 10000

  26. Addition & Subtraction Operations • Subtraction: • Form 2’s complement of the subtrahend • Add the two numbers as in Addition • Addition: • Just add the two numbers • Ignore the Carry-out from MSB • Result will be correct, provided there’s no overflow 0 1 0 1 (+5)+0 0 1 0 (+2) 0 1 1 1 (+7) 0 1 0 1 (+5)+1 0 1 0 (-6) 1 1 1 1 (-1) 0 0 1 0 (+2) 0 0 1 00 1 0 0 (+4) +1 1 0 0 (-4) 1 1 1 0 (-2) 1 0 1 1 (-5)+1 1 1 0 (-2)11 0 0 1 (-7) 0 1 1 1 (+7)+1 1 0 1 (-3)10 1 0 0 (+4) 1 1 1 0 (-2) 1 1 1 01 0 1 1 (-5) +0 1 0 1 (+5)10 0 1 1 (+3)

  27. Decimal Binary Decimal 2’s Complement 0 0000 0 0000 1 0001 -1 1111 2 0010 -2 1110 3 0011 -3 1101 4 0100 -4 1100 5 0101 -5 1011 6 0110 -6 1010 7 0111 -7 1001 -8 1000 Overflow • Examples: 7 + 3 = 10 but ... • - 4 – 5 = - 9 but ... 0 1 1 1 1 0 1 1 1 7 1 1 0 0 – 4 3 – 5 + 0 0 1 1 + 1 0 1 1 1 0 1 0 – 6 0 1 1 1 7

More Related