Semua orang akrab dengan komputer, namun belum pasti akrab dengan perangkat keras komputer. Padahal pada komputer desktop, Anda dapat melihat monitor, keyboard, mouse, pc secara intuitif. Sekarang mari kita bicara tentang perangkat kerasnya?
Perangkat keras komputer (Computer hardware ) mengacu pada istilah umum untuk berbagai perangkat fisik yang terdiri dari komponen elektronik, mekanik dan optoelektronik dalam suatu sistem komputer.
Perangkat fisik ini membentuk keseluruhan organik sesuai dengan persyaratan struktur sistem untuk menyediakan dasar material untuk pengoperasian perangkat lunak komputer. Singkatnya, fungsi perangkat keras komputer adalah untuk memasukkan dan menyimpan program dan data dan menjalankan program untuk memproses data menjadi bentuk yang dapat digunakan.
Dari sudut pandang tampilan, mikrokomputer terdiri dari kotak utama/pc (personal computer) dan peralatan eksternal. PC terutama mencakup CPU, memori, hard disk, motherboard, berbagai kartu ekspansi, catu daya dan lain-lain. Peralatan eksternal termasuk mouse, keyboard, dan lain-lain.
Komponen Utama Pada Komputer
1. CPU
Central Processing Unit (CPU) adalah sirkuit terintegrasi berskala sangat besar dan otak dari sebuah komputer. Fungsinya terutama untuk menafsirkan instruksi komputer dan memproses data dalam perangkat lunak komputer.
Unit pemrosesan pusat terutama mencakup unit aritmatika (unit logika aritmatika, ALU, Unit Logika Aritmatika), memori buffer berkecepatan tinggi (Cache) dan bus (Bus) yang mewujudkan data (Data) kontrol dan status koneksi di antara mereka . Itu semua bersama dengan memori internal (Memori) dan peralatan input/output (I/O), disebut tiga komponen inti dari komputer elektronik.
2. Memory Stick
Memori Stick adalah komponen komputer yang dapat ditangani oleh CPU melalui bus dan melakukan operasi baca dan tulis. Memory stick dulunya merupakan perpanjangan dari memori utama dalam sejarah komputer personal/PC. Dengan pembaruan terus menerus dari perangkat lunak komputer dan teknologi perangkat keras, memory stick telah menjadi keseluruhan memori membaca dan menulis. Kami biasanya mengacu pada ukuran memori komputer (RAM), yang mengacu pada total kapasitas memory stick. RAM adalah penyimpanan yang tidak stabil.
3. Hard Disk
Hard disk adalah salah satu media penyimpanan (ROM) utama komputer, hard disk meliputi hard disk solid state (SSD disk), hard disk mekanis (hard disk tradisional HDD), hard disk hibrid (HHD).
SSD menggunakan partikel memori flash untuk penyimpanan dan HDD menggunakan disk magnetik untuk penyimpanan. HHD: Hard Disk Hybrid adalah hard disk yang mengintegrasikan hard disk magnetik dan memori flash. Sebagian besar hard drive adalah hard drive tetap yang disegel secara permanen dan dipasang di hard drive. ROM adalah penyimpanan non-volatile.
Data dalam hard disk disimpan dalam segmen suatu sektor, yaitu lingkaran kecil dari jalur magnetik. Membaca segmen data dari disk memerlukan waktu pencarian dan waktu tunda. Waktu pencarian rata-rata, yaitu waktu lengan robot untuk bergerak secara acak dari silinder ke silinder yang berdekatan menjadi waktu pencarian.
Ketika lintasan ditemukan, diasumsikan bahwa lingkaran tempat data berada diambil. Tetapi lingkaran spesifik data belum diketahui Posisi spesifik lengan robot setelah mencapai lintasan yang benar lengan robot harus menunggu untuk berputar ke sektor tempat data berada. Periode waktu inilah yang menjadi waktu tunda.
4. Motherboard
Motherboard komputer juga disebut mainboard, systemboard atau motherboard. Mereka dibagi menjadi dua jenis yaitu motherboard komersial dan motherboard industri. Itu dipasang di sasis kesing dan merupakan salah satu komponen paling dasar dan penting dari komputer mikro.
Motherboard umumnya adalah papan sirkuit persegi panjang, di mana sistem sirkuit utama yang membentuk komputer dipasang. Dalam motherboard umumnya ada chip BIOS, chip kontrol I/O, antarmuka sakelar kontrol kunci dan panel, colokan indikator, slot ekspansi, motherboard dan kartu plug-in Konektor catu daya DC dan komponen lainnya.
Di atas adalah tentang beberapa perangkat keras komputer. Tentu saja, berbagai kartu ekspansi, catu daya, milik perangkat keras komputer. Labkom99 tidak akan mencantumkannya satu per satu. Nah diatas kita sudah memiliki pengertian dasar tentang hardware atau perangkat keras komputer, mari kita bahas secara detail dibawah ini :
Baca Juga : 3 Cara Memilih Hardware Komputer Rakitan Ketika Anggaran Tidak Cukup
Fungsi Perangkat Keras Komputer
CPU (prosesor) mengambil instruksi dari memori–>decode–>execute dan kemudian mengambil instruksi–>decode–>mengeksekusi instruksi berikutnya, mengulangi siklus sampai seluruh program dieksekusi. Untuk meningkatkan efisiensi operasi prosesor, ada komponen dalam prosesor yang disebut register. Register adalah unit penyimpanan berkecepatan tinggi dengan kapasitas penyimpanan terbatas yang dapat digunakan untuk menyimpan instruksi, data dan alamat sementara.
Baca juga : Perkembangan Dan Sejarah Mikroprosesor Dari Tahun Ke Tahun
Register dibagi menjadi:
- Register data, digunakan untuk menyimpan bilangan bulat (mengacu pada register floating-point). Pada beberapa CPU sederhana/lama, register data khusus adalah akumulator yang digunakan untuk perhitungan matematis.
- Address register menyimpan alamat memori dan digunakan untuk mengakses memori Dalam beberapa CPU sederhana/lama, alamat register khusus adalah register indeks.
- General Purpose Register dapat menyimpan data dan alamat, yang berarti keduanya digabungkan dengan fungsi register data/alamat.
- Register floating point, digunakan untuk menyimpan nomor floating point.
- Register konstan, digunakan untuk menyimpan nilai read-only.
- Register vektor digunakan untuk menyimpan data yang diperoleh oleh prosesor vektor yang menjalankan instruksi SIMD (Single Instruction, Multiple Data).
- Special purpose Register, yang menyimpan data di dalam CPU, seperti penghitung program (atau penunjuk instruksi), register tumpukan dan register status (atau grup kata status mikroprosesor).
- Register instruksi, yang menyimpan instruksi yang sedang dieksekusi.
- Register indeks digunakan untuk mengubah alamat operan saat program dijalankan;
Program status word register, program status register PSW adalah komponen inti dari sistem komputer-bagian dari unit aritmatika PSW digunakan untuk menyimpan dua jenis informasi: satu jenis adalah berbagai informasi status yang mencerminkan hasil eksekusi instruksi saat ini, jika ada carry (CY Bit), apakah ada overflow (OV bit), hasilnya positif atau negatif (SF bit), apakah hasilnya nol (ZF bit), parity flag bit (P bit) dan lain-lain. Jenis lainnya adalah untuk menyimpan informasi kontrol. Seperti mengaktifkan interupsi (IF Bit), bendera pelacakan (TF bit).
Untuk pemeliharaan register, sistem operasi harus mengetahui semua register. Dalam CPU time-multiplexed, sistem operasi akan sering menghentikan program yang sedang berjalan dan memulai atau memulai ulang program lain. Setiap kali program yang sedang berjalan dihentikan, sistem operasi harus menyimpan semua register agar dapat dimuat ulang nanti saat program dijalankan kembali.
Mode Kernel Dan Mode Pengguna
Selain CPU yang sangat sederhana dalam sistem tertanam, kebanyakan CPU memiliki dua mode, yaitu mode kernel dan mode pengguna. Biasanya, ada bit biner di PSW untuk mengontrol dua mode ini. Jadi, apa itu mode kernel? Keadaan kernel adalah keadaan dengan banyak sumber daya, atau keadaan dengan banyak sumber daya akses, kami juga menyebutnya keadaan istimewa.
Secara relatif, status pengguna adalah status yang tidak memiliki hak istimewa dan akses ke sumber daya dalam status ini akan dibatasi. Jika sebuah program berjalan dalam status yang diistimewakan, program tersebut dapat mengakses sumber daya komputer apa pun, yaitu, otoritas akses sumber dayanya tidak dibatasi. Jika sebuah program berjalan dalam mode pengguna, persyaratan sumber dayanya akan tunduk pada berbagai batasan.
Konversi Antara Mode Pengguna Dan Mode Kernel
1) 3 Cara Untuk Beralih Dari Mode Pengguna Ke Mode Kernel
- Panggilan sistem
Ini adalah cara bagi proses mode pengguna untuk secara aktif meminta untuk beralih ke mode kernel. Proses mode pengguna meminta untuk menggunakan program layanan yang disediakan oleh sistem operasi untuk menyelesaikan pekerjaan melalui panggilan sistem. Misalnya, fork() di contoh sebelumnya benar-benar mengeksekusi sistem yang menciptakan transfer proses baru. Inti dari mekanisme panggilan sistem diimplementasikan dengan menggunakan interupsi yang sistem operasinya sangat terbuka untuk pengguna, seperti interupsi int 80h dari Linux.
- Abnormal
Ketika CPU menjalankan program yang berjalan dalam mode pengguna, beberapa pengecualian yang tidak dapat diketahui terjadi yang akan memicu peralihan dari proses yang sedang berjalan ke program terkait kernel yang menangani pengecualian ini dan itu akan beralih ke mode kernel. Seperti Kesalahan halaman tidak normal.
- Gangguan Perangkat Periferal
Ketika perangkat periferal menyelesaikan operasi yang diminta oleh pengguna, mak akan mengirim sinyal interupsi yang sesuai ke CPU. Pada saat ini, CPU akan menunda eksekusi instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan kemudian menjalankan program pemrosesan yang sesuai dengan interupsi sinyal. Jika instruksi yang dieksekusi sebelumnya adalah Untuk program dalam mode pengguna, proses konversi ini secara alami akan beralih dari mode pengguna ke mode kernel. Misalnya, ketika operasi baca dan tulis hard disk selesai. Sistem akan beralih ke pengendali interupsi untuk membaca dan menulis hard disk untuk melakukan operasi berikutnya.
2) Operasi Switching Khusus
Dari sudut pandang metode pemicuan, dapat dianggap bahwa ada tiga jenis berbeda yang disebutkan di atas. Tetapi dalam hal penyelesaian sebenarnya dari operasi peralihan dari mode pengguna ke mode kernel, langkah-langkah kunci yang terlibat sepenuhnya sama. Tidak ada perbedaan dan semuanya setara dengan eksekusi. Ini adalah proses respons interupsi, karena panggilan sistem sebenarnya akhirnya direalisasikan oleh mekanisme interupsi dan mekanisme penanganan eksepsi dan interupsi pada dasarnya sama. Perbedaan spesifik di antara mereka tidak akan terulang di sini. Rincian dan langkah-langkah mekanisme penanganan interupsi tidak dianalisis di sini.Langkah-langkah yang terlibat dalam beralih dari mode pengguna ke mode kernel terutama meliputi:
- Ekstrak informasi ss0 dan esp0 dari tumpukan kernel dari deskriptor proses saat ini.
- Gunakan kernel stack yang ditunjuk oleh ss0 dan esp0 untuk menyimpan informasi cs, eip, eflags, ss, dan esp dari proses saat ini. Proses ini juga melengkapi proses switching dari user stack ke kernel stack, dan menyimpan program ditangguhkan pada saat yang sama Instruksi berikutnya.
- Muat informasi cs dan eip dari pengendali interupsi yang sebelumnya diambil oleh vektor interupsi ke dalam register yang sesuai dan mulailah mengeksekusi pengendali interupsi. Pada saat ini, eksekusi program dalam mode kernel ditransfer.
Multi-Threaded Dan Multi-Core Chips
Multithreading mengacu pada teknologi yang mengimplementasikan eksekusi beberapa thread secara bersamaan dari perangkat lunak atau perangkat keras. Komputer dengan kemampuan multi-threading dapat mengeksekusi lebih dari satu thread pada saat yang sama karena dukungan perangkat keras, sehingga meningkatkan kinerja pemrosesan secara keseluruhan. Sistem dengan kemampuan ini termasuk multiprosesor simetris, prosesor multi-inti, dan prosesor multithreading tingkat chip atau multithreading Simultan. Chip multicore mengacu pada integrasi dua atau lebih mesin komputasi (core) lengkap dalam satu prosesor (chip).
Memory
Kecepatan kerja memori diatur dari cepat ke lambat sebagai: register adalah L1 cache> cache adalah L2 cache> memori (RAM)> disk (ROM)> tape.
Jenis memori lain adalah CMOS yang bersifat volatil. Banyak komputer menggunakan memori CMOS untuk menyimpan waktu dan tanggal saat ini. Memori CMOS dan rangkaian untuk menambah waktu digerakkan oleh baterai kecil. Sehingga meskipun komputer tidak dihidupkan, waktu masih dapat diperbarui dengan benar. Selain itu, CMOS juga dapat menyimpan parameter konfigurasi. Tetapi ketika baterai gagal atau rusak, Konfigurasi yang relevan dan waktu akan hilang.
Memori virtual adalah teknologi manajemen memori sistem komputer. Hal ini memungkinkan aplikasi untuk memiliki memori yang tersedia terus menerus (ruang alamat yang lengkap dan berkelanjutan) untuk itu. Bahkan, biasanya dibagi menjadi beberapa fragmen memori fisik dan beberapa disimpan sementara di penyimpanan disk eksternal. Pertukaran data pada saat itu. Saat ini, sebagian besar sistem operasi menggunakan memori virtual, seperti “memori virtual” dari keluarga Windows; “ruang swap” dari Linux.
Tape memiliki kapasitas penyimpanan yang lebih tinggi dari hard disk dengan harga yang sama. Meskipun kecepatannya lebih rendah dari disk, itu sering digunakan untuk cadangan karena kapasitasnya yang besar dan mobilitas yang kuat.
Perangkat I/O umumnya mencakup dua bagian: pengontrol perangkat dan perangkat itu sendiri.
Controller: Ini adalah untuk menemukan chip atau sekelompok chip pada motherboard (hard disk, kartu jaringan, kartu suara, dll perlu dimasukkan ke dalam port, port ini terhubung ke controller), controller bertanggung jawab untuk mengontrol perangkat yang terhubung, itu dari sistem operasi Menerima perintah, seperti membaca data hard disk, dan kemudian memulai permintaan baca ke perangkat hard disk untuk membaca konten.
Fungsi pengontrol: dalam keadaan normal, kontrol perangkat sangat rumit dan spesifik. Tugas pengontrol adalah melindungi tugas-tugas kompleks dan spesifik ini untuk sistem operasi dan menyediakan antarmuka yang sederhana dan jelas ke sistem operasi.
Perangkat itu sendiri: Ada antarmuka dan standar yang relatif sederhana. Sehingga semua orang dapat menulis driver untuknya. Jika Anda ingin memanggil perangkat, Anda harus menulis program yang kompleks dan spesifik berdasarkan antarmuka. sehingga pengontrol menyediakan antarmuka driver perangkat ke sistem operasi. Driver perangkat harus diinstal di sistem operasi.
BUS
Bus adalah jalur komunikasi umum yang mentransmisikan informasi antara berbagai komponen fungsional komputer. Ini adalah harness transmisi yang terdiri dari kabel. Menurut jenis informasi yang dikirimkan oleh komputer. Bus komputer dapat dibagi menjadi data bus, bus alamat dan kontrol Bus digunakan untuk mengirimkan data, alamat data dan sinyal kontrol masing-masing.
North Bridge atau PCI Bridge: Hubungkan perangkat berkecepatan tinggi
South Bridge adalah ISA Bridge: sambungkan perangkat yang lambat
Cara Kerja Perangkat Keras Komputer
Setelah menekan tombol daya komputer, respons pertama adalah BIOS (BIOS setara dengan sistem operasi kecil. Ia memiliki perangkat lunak I/O yang mendasarinya, termasuk membaca keyboard, menulis layar dan menjalankan I/O disk. Program disimpan dalam flash RAM Non-volatile).
BIOS mulai berjalan, mendeteksi perangkat keras: cpu, memori, hard disk dan membaca parameter dalam memori CMOS, memilih perangkat boot, dan membaca konten sektor tempat sistem berada. Baca ke bootloader untuk memulai modul pemuatan sesuai dengan informasi partisi dan mulai sistem operasi.
Sistem operasi kemudian meminta BIOS untuk mendapatkan informasi konfigurasi. Untuk setiap perangkat, sistem akan memeriksa apakah driver perangkat ada. Jika tidak, sistem akan meminta pengguna untuk mengikuti driver perangkat. Setelah Anda memiliki semua driver perangkat, sistem operasi akan memanggil mereka ke dalam kernel. Kemudian inisialisasi formulir yang relevan (seperti tabel kemajuan), pakai proses yang diperlukan dan mulai program login atau GUI di setiap terminal. Akhirnya, selamat, komputer berhasil booting dan siap digunakan.
