Harvard Architecture ~ Arsitektur Komputer B 19

HARVARD ARCHITECTURE

1. Pengertian Arsitektur Harvard

Arsitektur Harvard adalah istilah untuk sistem komputer yang berisi dua area terpisah untuk perintah atau instruksi dan data. Dan karena arsitektur ini memiliki dua memori terpisah untuk mengakses instruksi dan data, maka terdapat dua bus data yang digunakan untuk mengakses dua ruang memori dengan dua alamat yang berbeda. Karena kode dan data berada di bus yang terpisah, hal ini memungkinkan kode dan data diambil secara bersamaan, sehingga menghasilkan peningkatan kinerja.

Dalam beberapa sistem, instruksi dapat disimpan dalam read-only memory sementara memori data umumnya memerlukan read-write memory. Dalam beberapa sistem, ada lebih banyak memori instruksi dari memori data sehingga alamat instruksi lebih luas dari alamat data.

2. Sejarak Arsitektur Dalam Komputer

Sejak Intel mengeluarkan seri 4004 sekitar tahun 1970 dikenal ada dua jenis arsitektur mikroprosesor dilihat dari cara penggunaan memorinya. Jauh sebelum ini, pada tahun 1944 Howard Aiken dari Harvard University bekerja sama dengan engineer IBM membuat mesin electromechanical yang terbuat dari banyak sekali transistor tabung dan relay. Mesin ini dikenal sebagai komputer pertama di dunia yang diberi nama Harvard Mark I. Belakangan baru diketahui bahwa sebelumnya pada tahun 1941 Konrad Zuse dari Jerman sudah membuat mesin yang dapat diprogram dan bekerja dengan sistem biner. Namun karena Jerman kala itu terisolasi saat perang dunia ke-II, Harvard Mark I diyakini sebagai komputer pertama yang memakai prinsip digital.

Mesin Harvard ini tidak lain adalah mesin kalkulator yang dikendalikan oleh pita kertas yang berisi instruksi. Waktu itu belum terpikirkan konsep komputer yang memakai memori. Hanya sebelumnya Alan Turing seorang ahli matematika Inggris pada tahun 1939 mengemukanan konsep mesin universal (universal machine). Hampir satu dekade kemudian pada tahun 1945, Dr. John von Neumann ahli matematika yang lahir di Budapest Hongaria, membuat tulisan mengenai konsep komputer yang menurutnya penting untuk menyimpan instruksi dan data pada memori. Sehingga mesin komputer ini dapat bekerja untuk berbagai keperluan.

3. Perbedaan Arsitektur Harvard dengan Aristektur Von Neumann

Dalam sistem dengan Aristektur Von Neumann, instruksi dan data disimpan dalam memori yang sama, jadi instruksi diambil di jalur data yang sama dengan yang digunakan untuk mengambil data. Ini berarti bahwa CPU tidak dapat secara bersamaan membaca instruksi dan membaca atau menulis data dari/ke memori. Di komputer yang menggunakan Arsitektur Harvard , CPU dapat membaca instruksi dan sekaligus melakukan akses memori data.

Source[1] : https ://www.sharetechnote.com/image/EmbeddedSystem_Harvard_VonNeuman_01.png

4. Kelebihan Arsitektur Harvard

• Bandwith program tidak harus sama dengan bandwith data

• Instruksi dapat dilakukan lebih singkat dan cepat

• Opcode dan Operand dapat dijadikan dalam satu word instruksi saja

• Memiliki area memori terpisah untuk instruksi dan data program.

• Ada dua atau lebih bus data internal yang memungkinkan akses simultan ke instruksi dan data.

• Waktu untuk pelaksanaan program rendah.

• Waktu eksekusi kecepatan tinggi dengan biaya lebih banyak kompleksitas perangkat keras.

5. Kekurangan Arsitektur Harvard

• Tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada pada RAM

• Arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM. Kedengarannya aneh, tetapi arsitektur ini memang tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM. Namun hal ini bisa diatasi dengan cara membuat instruksi dan mekanisme khusus untuk pengalamatan data di ROM. Mikroprosesor yang memiliki instruksi seperti ini biasanya disebut Arsitektur Harvard yang Dimodifikasi.

6. Penggunaan Arsitektur Harvard Modern

Keuntungan utama dari Harvard murni adalah Akses arsitektur-simultan lebih dari satu memori sistem-telah dikurangi oleh prosesor Harvard dimodifikasi menggunakan cache CPU sistem. Mesin arsitektur harvard murni relatif digunakan terutama dalam aplikasi di mana pengorbanan, seperti penghematan biaya dan tenaga dari menghilangkan cache, melebihi kesalahan pemrograman dari menampilkan kode dan data alamat ruang yang berbeda.

1) Prosesor sinyal digital (DSP) umumnya mengeksekusi kecil, audio atau video algoritma pengolahan yang sangat optimal. Mereka menghindari cache karena perilaku mereka harus sangat direproduksi. Kesulitan mengatasi beberapa ruang alamat menjadi perhatian sekunder untuk kecepatan eksekusi. Akibatnya, beberapa DSP memiliki beberapa tinggalan data dalam ruang alamat yang berbeda untuk memfasilitasi pengolahan SIMD dan VLIW . Texas Instruments TMS320 prosesor C55x, adalah salah satu contoh yang memiliki beberapa bus data paralel (dua menulis, membaca tiga) dan satu instruksi bus.

2) Mikrokontroler ditandai dengan memiliki sejumlah kecil program ( flash memory ) dan data ( SRAM ) memori, tanpa cache, dan mengambil keuntungan dari arsitektur Harvard untuk kecepatan pemrosesan instruksi oleh bersamaan dan akses data. Penyimpanan terpisah berarti program dan memori data mungkin memiliki lebar bit yang berbeda, misalnya menggunakan 16-bit instruksi lebar dan 8-bit data yang lebar.

Referensi :

Source[1] : https ://www.sharetechnote.com/image/EmbeddedSystem_Harvard_VonNeuman_01.png

Source[2] : https ://www.quora.com/Computer-Science-What-are-the-advantages-and-disadvantages-of-von-Neumann-architecture-vs-Harvard-architecture

Source[3] : https://www.techopedia.com/definition/19737/harvard-architecture

Source[4] : https://en.wikipedia.org/wiki/Harvard_architecture

Source[5] : https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/harvard-architecture

Source[6] : https ://tdck.weebly.com/uploads/7/7/0/5/77052163/03_-_harvard_architecture_comparison.pdf

Source[7] : http://mawanfki.blogspot.com/2014/09/arsitektur-harvard.html

Source[8] : http://gurinyuudai.blogspot.com/2015/09/arsitektur-von-neumann-vs-arsitektur.html

Group 6

[ Harvard Architecture ]

- Zerisa Brenda Ratu Ayu ( 192406051 )