BAB 4 SISTEM KOMPUTER KELAS 9 ~ MOH. IZZAN

BAB 4 SISTEM KOMPUTER KELAS 9

Cara Kerja Komputer

1. Pengertian Komputer

Komputer adalah alat elektronik yang dapat menerima, memproses, dan menyimpan data serta menghasilkan output sesuai dengan instruksi yang diberikan melalui perangkat lunak (software). Komputer terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) yang bekerja bersama untuk menjalankan berbagai tugas.

2. Komponen-Komponen Utama Komputer

Untuk memahami cara kerja komputer, kita perlu mengetahui beberapa komponen utama yang ada di dalam komputer:

CPU (Central Processing Unit): Otak dari komputer yang bertugas untuk memproses data dan menjalankan perintah.
RAM (Random Access Memory): Memori utama yang menyimpan data sementara yang sedang diproses oleh CPU.
Hard Disk/SSD (Storage): Tempat penyimpanan data secara permanen, baik itu hard disk (HDD) atau solid state drive (SSD).
Motherboard: Papan sirkuit utama yang menghubungkan semua komponen hardware.
Input Devices: Perangkat yang digunakan untuk memasukkan data ke dalam komputer, seperti keyboard dan mouse.
Output Devices: Perangkat yang digunakan untuk menampilkan hasil atau output dari komputer, seperti monitor dan printer.

3. Proses Kerja Komputer

Komputer bekerja melalui tahapan yang terdiri dari beberapa langkah utama:

Input Data

Proses dimulai ketika pengguna memasukkan data atau perintah melalui perangkat input (misalnya keyboard, mouse, atau sensor lainnya). Data ini kemudian dikirimkan ke CPU untuk diproses.

Proses Data

Setelah data diterima, CPU akan memproses data tersebut. CPU memiliki dua bagian utama dalam memproses data:

ALU (Arithmetic Logic Unit): Bagian yang menangani operasi aritmatika dan logika (misalnya penjumlahan, pengurangan, perbandingan).

CU (Control Unit): Bagian yang mengontrol alur perintah dan memastikan perintah dieksekusi dengan benar.

Pada tahap ini, data yang diproses akan disimpan sementara di dalam RAM sebelum diproses lebih lanjut.

Penyimpanan Data

Hasil dari proses yang telah dilakukan oleh CPU dapat disimpan di dalam Hard Disk atau SSD untuk penggunaan di masa mendatang. Penyimpanan data juga memungkinkan data dipanggil kembali ketika dibutuhkan.

Output Data

Setelah data diproses, hasilnya akan dikirim ke perangkat output, seperti monitor atau printer, agar dapat dilihat atau digunakan oleh pengguna. Proses ini disebut sebagai output data.

4. Cara Kerja Sistem Operasi

Sistem operasi (seperti Windows, macOS, atau Linux) bertanggung jawab untuk mengelola sumber daya komputer dan menjalankan aplikasi. Sistem operasi memastikan bahwa hardware dapat bekerja secara efisien dan memberikan antarmuka bagi pengguna untuk berinteraksi dengan komputer.

a. Manajemen Proses: Mengelola berbagai aplikasi dan tugas yang berjalan di komputer.

b. Manajemen Memori: Mengatur penggunaan RAM oleh aplikasi yang sedang berjalan.

c. Manajemen I/O: Mengatur komunikasi antara perangkat input/output dan komputer.

d. Manajemen File: Mengatur penyimpanan dan pengambilan data dari penyimpanan perangkat keras.

5. Alur Kerja Komputer Secara Sederhana

Secara garis besar, berikut adalah alur kerja komputer:

a. Input: Data dimasukkan melalui perangkat input.

b. Proses: Data diproses oleh CPU.

c. Penyimpanan: Data disimpan sementara di RAM atau secara permanen di hard disk/SSD.

d. Output: Hasil proses ditampilkan melalui perangkat output.

Proses Booting Pada Komputer
1. Power-On Self Test (POST)

Setelah komputer dinyalakan, prosesor akan menjalankan POST. POST adalah serangkaian tes yang dilakukan untuk memeriksa kondisi perangkat keras dasar komputer, seperti RAM, keyboard, layar, dan komponen lainnya. Jika ada masalah perangkat keras yang terdeteksi, biasanya akan ada pesan kesalahan atau suara beep dari speaker internal.

2. Inisialisasi Hardware

Setelah POST, BIOS/UEFI (Basic Input Output System / Unified Extensible Firmware Interface) akan menginisialisasi perangkat keras lainnya seperti hard disk, kartu grafis, dan perangkat lain yang terhubung ke sistem. BIOS/UEFI juga menentukan urutan perangkat untuk boot (Boot Order), yaitu perangkat mana yang akan digunakan pertama kali untuk memuat sistem operasi.

3. Pencarian Boot Loader

BIOS/UEFI kemudian mencari sektor boot pada perangkat yang ditentukan pada urutan boot. Biasanya, ini adalah hard disk atau SSD tempat sistem operasi terpasang. BIOS/UEFI akan membaca sektor boot (Master Boot Record atau GUID Partition Table) yang berisi informasi untuk melanjutkan proses booting.

4. Memuat Boot Loader

Setelah menemukan boot sector, BIOS/UEFI akan memuat bootloader yang ada pada sistem operasi. Bootloader adalah program kecil yang bertugas untuk memuat sistem operasi ke dalam memori komputer. Contoh bootloader pada sistem Windows adalah Windows Boot Manager, sedangkan di Linux ada GRUB.

5. Memuat Sistem Operasi

Bootloader akan memuat inti sistem operasi (kernel) ke dalam memori. Pada tahap ini, kernel akan mulai mengambil alih kontrol dan menginisialisasi komponen sistem lainnya, seperti mengatur manajemen memori, menangani proses input/output, dan mengonfigurasi sistem file.

6. Inisialisasi Sistem Operasi

Setelah kernel dimuat, proses inisialisasi sistem operasi dimulai. Pada tahap ini, berbagai driver perangkat keras akan dimuat, dan layanan-layanan sistem (seperti jaringan, keamanan, dan lainnya) mulai dijalankan. Pada saat ini, pengguna sudah dapat berinteraksi dengan sistem operasi melalui antarmuka grafis atau terminal.

7. Login dan Penggunaan Sistem

Setelah proses booting selesai, layar login akan muncul (terutama pada sistem operasi seperti Windows atau Linux). Pengguna akan diminta untuk memasukkan kredensial login, setelah itu sistem akan siap digunakan.

Proses Booting: Uraian Visual

Power On → Komputer menyala.
POST → Pemeriksaan perangkat keras.
BIOS/UEFI → Pengaturan perangkat keras dan pencarian boot device.
Boot Loader → Memuat bootloader (misalnya Windows Boot Manager atau GRUB).
Kernel Loading → Memuat inti sistem operasi ke dalam memori.
Inisialisasi Sistem → Menginisialisasi driver dan layanan sistem.
Login → Pengguna dapat masuk dan mulai menggunakan komputer.

Jenis-jenis Proses Booting:

Booting Dingin (Cold Booting): Proses booting yang dilakukan ketika komputer baru pertama kali dinyalakan atau setelah dimatikan sepenuhnya.
Booting Panas (Warm Booting): Proses booting yang dilakukan setelah komputer di-restart tanpa dimatikan terlebih dahulu.

Cara Kerja CPU (Central Processing Unit)

1. Pengertian CPU

CPU (Central Processing Unit) adalah otak dari sebuah komputer. CPU bertanggung jawab untuk menjalankan instruksi-instruksi program dan mengendalikan semua operasi yang terjadi di dalam sistem komputer. Proses ini melibatkan tiga fungsi utama: pengambilan (fetch), dekode (decode), dan eksekusi (execute).

2. Komponen-Komponen dalam CPU

CPU terdiri dari beberapa komponen utama yang mendukung kinerjanya, di antaranya:

ALU (Arithmetic Logic Unit): Bagian yang bertanggung jawab untuk melakukan perhitungan aritmatika dan operasi logika.
CU (Control Unit): Mengatur aliran data dalam CPU dan mengarahkan instruksi kepada ALU, register, dan memori.
Registers: Memori kecil di dalam CPU yang digunakan untuk menyimpan data sementara yang sedang diproses.
Cache: Memori berkecepatan tinggi yang menyimpan data dan instruksi yang sering digunakan untuk mempercepat akses.

3. Proses Kerja CPU

Proses kerja CPU terjadi dalam beberapa tahap utama yang disebut dengan Cycle of Instruction. Ada tiga tahap utama dalam siklus ini:

a. Fetch (Pengambilan Instruksi)

· Pada tahap ini, CPU mengambil instruksi dari RAM (Random Access Memory) yang disimpandalam alamat memori tertentu. Instruksi ini biasanya berupa perintah yang ingin dijalankan oleh komputer, seperti penjumlahan, pengurangan, atau instruksi lainnya.

· Program Counter (PC) digunakan untuk menunjukkan alamat instruksi berikutnya yang harus diambil.

b. Decode (Dekode Instruksi)

· Setelah instruksi diambil, CPU akan memecahnya menjadi bagian-bagian yang lebih kecil agar bisa dipahami oleh ALU atau unit lainnya. Proses ini disebut dekode. Instruksi yang diambil akan diproses oleh Control Unit (CU), yang mengidentifikasi jenis operasi yang harus dilakukan.

· Jika instruksi itu memerlukan data tambahan, CPU akan mencarikannya di memori atau di register yang ada.

c. Execute (Eksekusi Instruksi)

Setelah instruksi didekode, tahap selanjutnya adalah eksekusi. Pada tahap ini, CPU melakukan perhitungan atau operasi yang diinginkan, baik itu aritmatika (penjumlahan, pengurangan), logika (AND, OR), atau operasi pengambilan data (load, store).

· Jika instruksi melibatkan perhitungan, ALU akan menangani operasi ini.

· Setelah eksekusi selesai, hasilnya akan disimpan kembali di register atau RAM, tergantung pada jenis instruksi.

4. Contoh Siklus Kerja CPU

Misalnya, kita memiliki instruksi sederhana: "A = B + C".

Fetch: CPU mengambil instruksi dari memori yang berisi perintah untuk menjumlahkan B dan C, lalu menyimpan hasilnya di A.
Decode: CPU mengidentifikasi bahwa instruksi tersebut adalah operasi penjumlahan antara dua nilai (B dan C).
Execute: CPU melakukan penjumlahan nilai B dan C, kemudian menyimpan hasilnya di lokasi A.

5. Pentingnya Clock pada CPU

CPU bekerja dengan bantuan clock. Clock berfungsi untuk memberikan sinyal waktu yang teratur (dalam satuan detik atau hertz). Setiap tick dari clock menandakan satu siklus instruksi dalam CPU. Kecepatan CPU diukur dalam GHz (Gigahertz), yang mengindikasikan berapa banyak siklus instruksi yang dapat diproses dalam satu detik.

6. Pipeline dan Paralelisme

Untuk meningkatkan kinerja, beberapa CPU modern menggunakan konsep pipeline, di mana beberapa instruksi diproses secara bersamaan dalam tahap yang berbeda. Sebagai contoh, sementara CPU sedang meng-eksekusi instruksi pertama, instruksi kedua sudah berada dalam tahap pengambilan, dan instruksi ketiga sudah dalam tahap dekode. Dengan cara ini, kinerja CPU menjadi lebih efisien.

Beberapa CPU juga mendukung paralelisme, yaitu kemampuan untuk memproses beberapa instruksi sekaligus, baik dengan beberapa inti (core) dalam CPU atau dengan menggunakan beberapa CPU secara bersamaan.

Jenis-Jenis Sistem Bilangan

1. Sistem Bilangan Desimal (Basis 10)

Ini adalah sistem bilangan yang paling umum digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Sistem bilangan ini menggunakan angka 0 hingga 9 sebagai simbolnya, dan setiap posisi angka memiliki nilai yang kelipatan dari 10. Misalnya, dalam angka 258, angka 2 berada di tempat ratusan, 5 di tempat puluhan, dan 8 di tempat satuan.

Contoh:

258 = 2 × 10² + 5 × 10¹ + 8 × 10⁰

2. Sistem Bilangan Biner (Basis 2)

Sistem ini menggunakan hanya dua angka yaitu 0 dan 1. Sistem biner digunakan dalam komputer untuk menyimpan data dan melakukan operasi. Dalam sistem biner, setiap posisi angka merupakan kelipatan dari 2.

Contoh:

1011₂ = 1 × 2³ + 0 × 2² + 1 × 2¹ + 1 × 2⁰ = 8 + 0 + 2 + 1 = 11 (dalam desimal

3. Sistem Bilangan Oktal (Basis 8)

Sistem bilangan oktal menggunakan angka dari 0 hingga 7. Dalam sistem ini, setiap posisi angka merupakan kelipatan dari 8. Sistem ini sering digunakan dalam bidang teknologi, terutama dalam pemrograman.

Contoh:

17₈ = 1 × 8¹ + 7 × 8⁰ = 8 + 7 = 15 (dalam desimal)

4. 4. Sistem Bilangan Hexadesimal (Basis 16)

Sistem bilangan hexadesimal menggunakan angka dari 0 hingga 9 dan huruf A hingga F (untuk nilai 10 hingga 15). Sistem ini sering digunakan dalam pemrograman dan representasi data komputer.

Contoh:

1F₁₆ = 1 × 16¹ + 15 × 16⁰ = 16 + 15 = 31 (dalam desimal)

Contoh Konversi Antar Sistem Bilangan

1. Konversi dari Desimal ke Biner

Misalnya kita ingin mengonversi angka 13 (desimal) ke dalam sistem biner:

13 ÷ 2 = 6 sisa 1

6 ÷ 2 = 3 sisa 0

3 ÷ 2 = 1 sisa 1

1 ÷ 2 = 0 sisa 1

Jadi, 13 dalam biner adalah 1101₂.

2. Konversi dari Biner ke Desimal

Misalnya kita ingin mengonversi angka 1101₂ ke dalam sistem desimal:

1101₂ = 1 × 2³ + 1 × 2² + 0 × 2¹ + 1 × 2⁰ = 8 + 4 + 0 + 1 = 13 (dalam desimal).

3. Konversi dari Desimal ke Oktal

Misalnya kita ingin mengonversi angka 45 (desimal) ke dalam sistem oktal:

45 ÷ 8 = 5 sisa 5

5 ÷ 8 = 0 sisa 5

Jadi, 45 dalam oktal adalah 55₈.

4. Konversi dari Oktal ke Desimal

Misalnya kita ingin mengonversi angka 55₈ ke dalam sistem desimal:

55₈ = 5 × 8¹ + 5 × 8⁰ = 40 + 5 = 45 (dalam desimal).

5. Konversi dari Hexadesimal ke Desimal

Misalnya kita ingin mengonversi angka 2A₁₆ ke dalam sistem desimal:

2A₁₆ = 2 × 16¹ + 10 × 16⁰ = 32 + 10 = 42 (dalam desimal).

Gerbang Logika

Jenis Gerbang Logika

Jenis-jenis gerbang logika bisa dikatakan sebagai cara kerja dari gerbang logika itu sendiri. Gerbang logika memiliki tujuh jenis cara kerja, yaitu gerbang logika AND, gerbang logika OR, gerbang logika NAND, gerbang logika NOR, gerbang logika X-OR (Exclusive OR), dan Gerbang logika X-Nor (ekuskive NOR) dan gerbang logika NOT

1. Gerbang Logika AND

Gerbang logika AND adalah gerbang logika yang mempunyai masukan dua atau lebih serta mempunyai satu keluaran. Pada gerbang logika AND, masukan logikanya tinggi jika semua keluaran logikanya juga tinggi. Begitu pun sebaliknya, jika masukan logikanya rendah, maka keluaran logikanya akan rendah. Gerbang logika ini bisa kamu temui pada salah satu komponen listrik yaitu IC 7208.

A	B	Y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Seperti yang sudah dikatakan sebelumnya bahwa setiap gerbang logika pasti memiliki tabel kebenaran. Tabel kebenaran menunjukkan bahwa gerbang logika bisa diaktifkan atau tidak. Oleh karena itu, berdasarkan tabel kebenaran di atas, maka bisa dikatakan bahwa setiap hasil keluaran berupa angka 0 berarti gerbang logika AND tidak bisa diaktifkan.

Dari tabel kebenaran itu juga dapat disimpulkan bahwa gerbang logika hanya bisa terjadi jika masukan sama-sama angka “1”. Jika masukan berupa angka “0” dan “0”, gerbang logika AND tidak bisa diaktifkan dan jika masukan berupa angka “1” dan “0”, gerbang logika tidak bisa diaktifkan juga.

2. Gerbang Logika OR

Gerbang logika OR adalah gerbang logika yang sangat sederhana karena hanya memakai resistor dan transistor. Cara kerja pada gerbang logika OR berupa dua masukan daya listrik. Jika salah satu masukan diaktifkan, maka akan menghasilkan keluaran akan aktif juga. Gerbang logika OR bisa ditemukan pada komponen listrik IC 7432.

A	B	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Tabel kebenaran logika OR di atas menjelaskan bahwa setiap dua masukan yang memiliki angka “1” akan menghasilkan keluaran angka “1” juga. Angka “1” itu menandakan bahwa gerbang logika OR benar dan bisa diaktifkan.

Namun, gerbang logika OR menjadi tidak aktif ketika salah satu masukannya berupa angka “0”. Dengan kata lain, angka “0” pada gerbang logika OR akan menghasilkan keluaran yang tidak aktif atau tidak benar.

3. Gerbang Logika NAND

Gerbang logika NAND adalah gabungan dari gerbang logika AND dan gerbang logika NOT. Dari kedua gabungan logika itu, maka dapat dibaca menjadi NOT AND atau bisa disingkat menjadi NAND. Gerbang logika NAND dapat ditemukan pada komponen elektronika IC 7400.

A	B	Y
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Tabel kebenaran gerbang logika NAND menjelaskan bahwa masukan berupa angka “1” dengan angka “1” akan menghasilkan keluaran angka “0”. Sedangkan masukan angka “0” dengan angka “0” akan menghasilkan keluaran angka “1”.

Dari tabel kebenaran gerbang logika NAND di atas dapat dikatakan bahwa setiap hasil keluaran merupakan kebalikan dari hasil keluaran gerbang logika AND. Oleh karena itu, gerbang logika NAND bisa dikatakan sebagai keluaran dari gerbang logika dari gerbang logika AND yang dibalik atau dinegasi.

4. Gerbang Logika NOR

Gerbang logika NOR adalah gerbang logika gabungan dari gerbang logika OR dan gerbang logika NOT. Gerbang logika NOR bisa kamu temukan pada komponen listrik yang bernama IC 7436.

A	B	Y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

Berdasarkan tabel kebenaran di atas gerbang logika NOR memiliki dua masukan dan satu keluaran. Masukan yang berupa angka “0” bertemu dengan angka “0” akan menghasilkan angka “1”. Sedangkan angka “1” bertemu dengan angka “1” akan menghasilkan keluaran angka “0”.

Jika dilihat dari tabel kebenaran, hasil keluaran gerbang logika NOR berupa kebalikan dari keluaran yang berasal dari gerbang logika OR. Maka dari itu, gerbang logika NOR bisa dikatakan sebagai keluaran dari gerbang logika OR yang dibalik.

5. Gerbang Logika XOR

Gerbang XOR adalah gabungan dari gerbang NOT, AND, dan OR. Selain dari ketiga gabungan tersebut, gerbang logika XOR juga bisa menggunakan gabungan gerbang logika yang lain. Karena bisa bergabung oleh banyak gerbang logika, maka gerbang logika XOR disebut juga dengan gerbang eksklusif. Gerbang XOR dapat ditemukan di komponen elektronika IC 7486.

A	B	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Gerbang logika XOR memiliki tabel kebenaran yang yang menghasilkan keluaran berupa angka “1” sebanyak dua kali dan keluaran angka “0” sebanyak dua kali juga. Jika masukan berupa angka yang sama, maka akan menghasilkan “0”. Sedangkan jika masukan berupa angka yang beda, maka hasil keluaran berupa “1”.

Oleh sebab itu, gerbang logika XOR akan mengeluarkan logika rendah jika kedua masukan memiliki karakteristik yang sama. Sementara itu, gerbang logika XOR akan mengeluarkan logika tinggi jika kedua masukan memiliki karakteristik yang berbeda.

6. Gerbang Logika XNOR

Gerbang logika XNOR adalah gabungan dari gerbang logika XOR dan gerbang logika NOT. Dari gabungan logika tersebut, maka disingkat menjadi XNOR atau Exclusive NOR. Gerbang logika XNOR dapat ditemukan pada komponen elektronika IC 7266.

A	B	Y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Tabel kebenaran gerbang logika XNOR menjelaskan bahwa masukan yang sama akan menghasilkan keluaran angka “1”. Sedangkan, masukan yang berbeda akan menghasilkan keluaran berupa angka “0”. Jadi, bisa dikatakan bahwa tabel kebenaran XNOR kebalikan dari tabel XOR.

Gerbang logika XNOR akan menghasilkan keluaran dengan logika tinggi jika kedua karakteristiknya sama. Sementara itu, keluaran logika akan rendah jika masukan pada gerbang logika XNOR memiliki karakteristik yang berbeda.

7. Gerbang Logika NOT

Gerbang logika NOT adalah gerbang logika yang bisa melakukan operasi peniadaan logika atau pembalik keadaan logika. Karena hal itulah, maka gerbang logika ini dinamakan gerbang logika NOT. Gerbang logika NOT juga dikenal sebagai rangkaian inverter. Gerbang logika NOT bisa ditemukan pada komponen listrik IC 7404.

A	Y
0	1
1	0

Tabel kebenaran gerbang logika NOT menggambarkan bahwa masukan berupa angka “0” akan menghasilkan keluaran berupa angka “1” dan jika masukan berupa angka “1” akan menghasilkan keluaran angka “1”.

Berdasarkan dari tabel kebenaran di atas, maka dapat dikatakan bahwa gerbang logika NOT cara pengoperasiannya terbalik. Meskipun pengoperasiannya terbalik, tetapi bentuk dan tingkat biner dalam operasi sinyal masukan dapat dipertahankan dengan baik.

Rabu, 02 April 2025