Modul Ajar Informatika Kelas 11 SMA: Sistem Komputer: Arsitektur Multi-Core dan Sistem Operasi (Bab 3)

Arsitektur Von Neumann modern, prosesor multi-core, pemrosesan paralel (multiprocessing vs multithreading), mekanisme kerja sistem operasi (penjadwalan CPU, manajemen memori virtual, dan sistem berkas).

Capaian dan tujuan pembelajaran

Peserta didik mampu menganalisis arsitektur sistem komputer Von Neumann dan siklus eksekusi instruksi CPU.
Peserta didik mampu membedakan konsep multiprocessing, multithreading, dan arsitektur inti prosesor multi-core.
Peserta didik mampu menganalisis fungsi sistem operasi dalam penjadwalan proses dan manajemen memori virtual.

Materi pokok & uraian konsep pembelajaran

Sistem komputer modern tersusun atas integrasi perangkat keras berkecepatan tinggi dan sistem operasi yang mengorkestrasi alokasi sumber daya. Arsitektur Von Neumann tetap menjadi fondasi komputasi dengan komponen Unit Pemroses Sentral (CPU: ALU, CU, Register), Memori Utama (RAM), dan Antarmuka I/O yang dihubungkan melalui *System Bus*.

Evolusi prosesor mengarah pada arsitektur multi-core (*Multi-Core Processors*) yang memungkinkan eksekusi komputasi paralel secara nyata (*Multiprocessing*). Sistem operasi mengelola jalannya ribuan proses melalui teknik *Multithreading*, pembagian waktu CPU (*Time-Sharing*), dan algoritma penjadwalan seperti FCFS, Round Robin, dan Shortest Job First (SJF).

Manajemen memori menggunakan konsep Memori Virtual (*Paging* dan *Segmentation*) yang memperluas kapasitas RAM fisik dengan memanfaatkan media penyimpanan sekunder (SSD/HDD), memastikan stabilitas sistem saat mengeksekusi aplikasi berat.

Peta subtopik bahasan

Arsitektur Von Neumann Modern dan Siklus Instruksi Mesin
Menganalisis siklus Fetch, Decode, Execute, dan peran register Program Counter (PC) serta ALU.
Arsitektur Multi-Core, Multiprocessing, dan Multithreading
Membedakan konkurensi alur eksekusi (threads) dengan komputasi paralel pada inti CPU fisik ganda.
Manajemen Proses dan Algoritma Penjadwalan CPU
Menghitung rata-rata waiting time pada algoritma First Come First Served (FCFS) dan Round Robin.
Manajemen Memori Virtual dan Struktur Sistem Berkas (File System)
Menelaah mekanisme Paging, Page Fault, swap memory, dan sistem partisi berkas (NTFS, EXT4, FAT32).

Istilah kunci dan glosarium

Arsitektur Von Neumann: Desain arsitektur komputer teoritis di mana data instruksi program dan data operan disimpan bersama dalam satu memori utama (RAM).
Multi-Core Processor: Satu keping sirkuit terpadu prosesor (CPU) yang memiliki dua atau lebih inti pemroses (core) independen yang dapat bekerja serempak.
Multithreading: Kemampuan sistem operasi atau prosesor untuk mengeksekusi beberapa untaian instruksi (thread) secara simultan dalam satu proses program.
Memori Virtual (Virtual Memory): Teknik manajemen memori di mana sistem operasi memperluas kapasitas RAM fisik dengan menggunakan ruang penyimpanan sekunder (*swap space/paging file*).
Round Robin Scheduling: Algoritma penjadwalan CPU di mana setiap proses yang siap dieksekusi diberi jatah waktu kuantum CPU yang sama secara bergiliran.

Instrumen asesmen formatif & contoh soal pembelajaran

5 butir instrumen soal pilihan ganda berbasis HOTS untuk mengukur pemahaman konsep pada bab ini. Dilengkapi kunci jawaban dan uraian pembahasan analitis.

Soal 1

Urutan siklus instruksi dasar yang dilakukan oleh CPU dalam mengeksekusi setiap instruksi mesin adalah...

A. Fetch (Ambil) -> Decode (Terjemahkan) -> Execute (Eksekusi)
B. Execute -> Decode -> Fetch
C. Compile -> Link -> Build
D. Save -> Print -> Delete