LKPD Informatika Kelas 10: Menyimulasikan Dinamika Siklus Input-Process-Output pada Komputer Von Neumann

INFORMASI UMUM

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Menyimulasikan dinamika Input-Process-Output dalam sebuah komputer Von Neumann serta peran sistem operasi

PETUNJUK UMUM

• Bacalah instruksi pada setiap kegiatan dengan cermat.
• Lakukan simulasi alur data dan eksekusi instruksi secara berkelompok sesuai peran yang dibagikan.
• Catat setiap perpindahan data pada lembar penelusuran siklus instruksi yang telah disediakan.
• Gunakan waktu secara efektif sesuai durasi yang ditentukan untuk setiap kegiatan.

KEGIATAN

Kegiatan 1: Simulasi Peran Komponen Arsitektur Von Neumann

Estimasi: 25 menit

Alat & Bahan:

• Kertas label nama peran (Input/Output, RAM, CPU, Sistem Operasi)
• Kartu data bertuliskan angka/instruksi

Petunjuk Pengerjaan:

1. Bentuk kelompok beranggotakan 4 orang dan tentukan peran masing-masing: Perangkat Input/Output, Memori Utama (RAM), Unit Pemroses/CPU (ALU & Control Unit), dan Sistem Operasi.
2. Amati skenario instruksi berikut: 'Input nilai A = 15, input nilai B = 25, lakukan proses penjumlahan A + B, dan tampilkan hasilnya ke layar'.
3. Sistem Operasi mengantarkan program dan data dari input ke memori, kemudian memberikan sinyal ke CPU untuk menjalankan siklus.
4. Tuliskan peran dan rute pertukaran data yang dilalui dalam tabel siklus komponen.

Pertanyaan:

1. Isilah tabel alur simulasi komponen Von Neumann berdasarkan pembagian peran kelompokmu untuk skenario A + B di atas.

2. Berdasarkan jalannya simulasi, apa peran krusial Sistem Operasi saat mengatur jalannya data dari perangkat masukan hingga siap diproses oleh CPU di dalam memori?

Format tabel 4 kolom: [Langkah ke-] | [Komponen Terlibat] | [Aktivitas Data/Sinyal] | [Status Memori/Register], diikuti kolom esai singkat untuk jawaban nomor 2.

Kegiatan 2: Simulasi Siklus Eksekusi Mesin (Fetch-Decode-Execute)

Estimasi: 35 menit

Alat & Bahan:

• Lembar kerja tabel penelusuran trace table
• Kartu register simulasi

Petunjuk Pengerjaan:

1. Jalankan simulasi detail siklus CPU Von Neumann dengan tabel instruksi berikut: Baris 1: LOAD [Alamat 10], Baris 2: ADD [Alamat 11], Baris 3: STORE [Alamat 12], Baris 4: OUTPUT [Alamat 12].
2. Kondisi awal data di RAM: Alamat 10 berisi angka 8; Alamat 11 berisi angka 12; Alamat 12 berisi angka 0.
3. Simulasikan langkah penjemputan instruksi (Fetch), penerjemahan oleh Control Unit (Decode), eksekusi oleh ALU (Execute), dan penulisan kembali (Write-back/Output) secara berurutan.
4. Isi tabel penelusuran status register akumulator dan memori pada setiap siklus langkah.

Pertanyaan:

1. Lengkapi tabel pelacakan register dan memori selama 4 tahapan eksekusi instruksi simulasi mesin!

2. Simulasikan apa yang terjadi pada antrean eksekusi di CPU apabila Sistem Operasi menerima sinyal interupsi perangkat masukan saat CPU sedang menyelesaikan tahap Execute?

Tabel pelacakan dengan kolom: [Tahap Siklus] | [Instruksi Aktif] | [Isi Akumulator] | [Kondisi Alamat 12 RAM] | [Keluaran Port], dan 1 kotak isian uraian respon interupsi.

Kegiatan 3: Simulasi Dinamika Input-Process-Output Multitasking Sederhana

Estimasi: 30 menit

Alat & Bahan:

• Papan/lembar matriks giliran waktu (Time Slice Chart)

Petunjuk Pengerjaan:

1. Simulasikan penanganan dua tugas sekaligus oleh Sistem Operasi pada model Von Neumann menggunakan pembagian waktu (time slice/Round Robin): Tugas A (Hitung 30 + 10) dan Tugas B (Hitung 50 - 20).
2. Aturan: CPU hanya mengeksekusi 1 instruksi per giliran sebelum Sistem Operasi mengganti konteks (Context Switching) ke tugas berikutnya.
3. Petakan giliran langkah kerja dari Tugas A (Langkah A1: Load 30 -> Langkah B1: Load 50 -> Langkah A2: Add 10 -> Langkah B2: Sub 20 -> Langkah A3: Output hasil -> Langkah B3: Output hasil).
4. Diskusikan hasil dinamika jalannya simulasi serta tuntaskan refleksi pembelajaran.

Pertanyaan:

1. Tuliskan urutan runtut perpindahan eksekusi antara Tugas A dan Tugas B hasil simulasi giliran waktu (time-slice) yang dikendalikan oleh Sistem Operasi hingga kedua tugas menghasilkan output!

Tabel linier waktu: [Urutan Waktu t1 - t6] | [Tugas Terpilih] | [Operasi CPU] | [Hasil Sementara/Akhir], dilanjutkan kolom refleksi penutup.

REFLEKSI

1. Bagian mana dari alur Input-Process-Output pada mesin Von Neumann yang menurutmu paling menantang untuk disimulasikan bersama kelompok?

2. Bagaimana peran Sistem Operasi yang kamu amati dalam simulasi tadi membantumu menyadari cara komputer menjalankan banyak program secara teratur di kehidupan sehari-hari?