Struktur Control Processing Unit (Cpu)
Struktur Cpu
Cpu Merupakan Komponen Terpenting Dari Sistem Komputer. Cpu Adalah Komponen Pengolah Data Berdasarkan Instruksi – Instruksi Yang Diberikan Kepadanya. Cpu Terdiri Dari Dua Bagian Utama Yaitu Unit Kendali (Control Unit) Dan Unit Aritmatika Dan Logika (Alu). Cpu Atau Central Processing Unit Dapat Dikatakan Juga Otak Dari Komputer Itu Sendiri Sebuah Komputer Paling Canggih Sekalipun Tidak Akan Berarti Tanpa Adanya Cpu Yang Terpasang Di Dalamnya. Dalam Kesehariannya Cpu Memiliki Tugas Utama Untuk Mengolah Data Berdasarkan Instruksi Yang Ia Peroleh. Cpu Sendiri Sebenarnya Masih Terbagi Atas Beberapa Komponen Yang Saling Bekerja Sama Untuk Membentuk Suatu Unit Pengolahan Disamping Itu, Cpu Mempunyai Beberapa Alat Penyimpan Yang Berukuran Kecil Yang Disebut Register.Terdapat Empat Komponen Utama Penyusun Cpu, Yaitu
1. Arithmetic And Logic Unit (Alu)
2. Control Unit
3. Registers
4. Cpu Interconnections
Arithmetic And Logic Unit (Alu)
Arithmetic And Logic Unit Atau Sering Disingkat Alu Saja Dalam Bahasa Indonesia Kira-Kira Berarti Unit Logika Dan Aritmatika. Bagian Ini Mempunyai Tugas Utama Untuk Membentuk Berbagai Fungsi Pengolahan Data Komputer. Sering Juga Disebut Sebagai Bahasa Mesin, Karena Terdiri Dari Berbagai Instruksi Yang Menggunakan Bahasa Mesin. Alu Sendiri Juga Masih Terbagi Menjadi Dua Komponen Utama, Yaitu
1. Arithmetic Unit (Unit Aritmatika), Bertugas Untuk Menangani Pengolahan Data Yang Berhubungan Dengan Perhitungan, Dan
2. Boolean Logic Unit (Unit Logika Boolean), Bertugas Menangani Berbagai Operasi Logika.
Control Unit Control
Unit Atau Unit Kendali, Mempunyai Tugas Utama Untuk Mengendalikan Operasi Dalam Cpu Dan Juga Mengontrol Komputer Secara Keseluruhan Untuk Menciptakan Sebuah Sinkronisasi Kerja Antar Komponen Dalam Melakukan Fungsinya Masing-Masing. Di Samping Itu, Control Unit Juga Bertugas Untuk Mengambil Instruksi-Instruksi Dari Memori Utama Dan Menentukan Jenis Instruksi Tersebut.
Cpu Interconections
Cpu Interconnections Merupakan Sistem Koneksi Dan Bus Yang Menghubungkan Komponen Internal Cpu Dengan Bus-Bus Eksternal Cpu.
Sedangkan Komponen Eksternal Cpu Diantaranya
- Sistem Memori Utama,
- Sistem Masukan/Keluaran (Input/Output),
- Dan Sistem-Sistem Lainnya.
1. Fungsi Cpu
Cpu Berfungsi Seperti Kalkulator, Hanya Saja Cpu Jauh Lebih Kuat Daya Pemrosesannya. Fungsi Utama Dari Cpu Adalah Melakukan Operasi Aritmatika Dan Logika Terhadap Data Yang Diambil Dari Memori Atau Dari Informasi Yang Dimasukkan Melalui Beberapa Perangkat Keras, Seperti Papan Ketik,Pemindai, Tuas Kontrol, Maupun Tetikus. Cpu Dikontrol Menggunakan Sekumpulan Instruksi Perangkat Lunak Komputer. Perangkat Lunak Tersebut Dapat Dijalankan Oleh Cpu Dengan Membacanya Dari Media Penyimpan, Seperti Cakram Keras, Disket, Cakram Padat, Maupun Pita Perekam. Instruksi-Instruksi Tersebut Kemudian Disimpan Terlebih Dahulu Pada Memori Fisik (Ram), Yang Mana Setiap Instruksi Akan Diberi Alamat Unik Yang Disebut Alamat Memori. Selanjutnya, Cpu Dapat Mengakses Data-Data Pada Ram Dengan Menentukan Alamat Data Yang Dikehendaki.
Saat Sebuah Program Dieksekusi, Data Mengalir Dari Ram Ke Sebuah Unit Yang Disebut Dengan Bus, Yang Menghubungkan Antara Cpu Dengan Ram. Data Kemudian Didekode Dengan Menggunakan Unit Proses Yang Disebut Sebagai Pendekoder Instruksi Yang Sanggup Menerjemahkan Instruksi. Data Kemudian Berjalan Ke Unit Aritmatika Dan Logika (Alu) Yang Melakukan Kalkulasi Dan Perbandingan. Data Bisa Makara Disimpan Sementara Oleh Alu Dalam Sebuah Lokasi Memori Yang Disebut Dengan Register Supaya Dapat Diambil Kembali Dengan Cepat Untuk Diolah.
Alu Dapat Melakukan Operasi-Operasi Tertentu, Meliputi Penjumlahan, Perkalian, Pengurangan, Pengujian Kondisi Terhadap Data Dalam Register, Hingga Mengirimkan Hasil Pemrosesannya Kembali Ke Memori Fisik, Media Penyimpan, Atau Register Apabila Akan Mengolah Hasil Pemrosesan Lagi. Selama Proses Ini Terjadi, Sebuah Unit Dalam Cpu Yang Disebut Dengan Penghitung Program Akan Memantau Instruksi Yang Sukses Dijalankan Supaya Instruksi Tersebut Dapat Dieksekusi Dengan Urutan Yang Benar Dan Sesuai. Selain Itu, Fungsi Cpu Juga Untuk Penjalankan Program – Program Yang Disimpan Dalam Memori Utama Dengan Cara Mengambil Instruksi – Instruksi, Menguji Instruksi Tersebut Dan Mengeksekusinya Satu Persatu Sesuai Alur Perintah. Untuk Memahami Fungsi Cpu Dan Caranya Berinteraksi Dengan Komponen Lain, Perlu Kita Tinjau Lebih Jauh Proses Eksekusi Program. Pandangan Paling Sederhana Proses Eksekusi Program Adalah Dengan Mengambil Pengolahan Instruksi Yang Terdiri Dari Dua Langkah, Yaitu : Operasi Pembacaan Instruksi (Fetch) Dan Operasi Pelaksanaan Instruksi (Execute).
A. Aksi Cpu
- Cpu – Memori, Perpindahan Data Dari Cpu Ke Memori Dan Sebaliknya.
- Cpu – I/O, Perpindahan Data Dari Cpu Ke Modul I/O Dan Sebaliknya.
- Pengolahan Data, Cpu Membentuk Sejumlah Operasi Aritmatika Dan Logika Terhadap Data.
- Kontrol, Merupakan Instruksi Untuk Pengontrolan Fungsi Atau Kerja. Misalnya Instruksi Pengubahan Urusan Eksekusi.
Siklus Fetch-Eksekusi Bisa Dijelaskan Sebagai Berikut :
1. Di Awal Setiap Siklus, Cpu Akan Membaca Dari Memori Utama,
2. Sebuah Register, Yang Disebut Program Counter (Pc), Akan Mengawasi Dan Menghitung Instruksi Selanjutnya,
3. Ketika Cpu Membaca Sebuah Instruksi, Program Counter Akan Menambah Satu Hitungannya,
4. Alu Instruksi-Instruksi Yang Dibaca Tersebut Akan Dimuat Dalam Suatu Register Yang Disebut Register Instruksi (Ir), Dan Akhirnya
5. Cpu Akan Melakukan Interpretasi Terhadap Instruksi Yang Disimpan Dalam Bentuk Kode Binari, Dan Melakukan Aksi Yang Sesuai Dengan Instruksi Tersebut..
B. Siklus Eksekusi
Siklus Eksekusi Untuk Suatu Instruksi Dapat Melibatkan Lebih Dari Sebuah Referensi Ke Memori. Disamping Itu Juga, Suatu Instruksi Dapat Menentukan Suatu Operasi I/O. Perhatikan Pada Gambar Diagram Siklus Intruksi.
C. Siklus Instruksi
· Instruction Addess Calculation (Iac), Yaitu Mengkalkulasi Atau Menentukan Alamat Instruksi Berikutnya Yang Akan Dieksekusi. Biasanya Melibatkan Penambahan Bilangan Tetap Ke Alamat Instruksi Sebelumnya. Misalnya, Bila Panjang Setiap Instruksi 16 Bit Padahal Memori Memiliki Panjang 8 Bit, Maka Tambahkan 2 Ke Alamat Sebelumnya.
- Instruction Fetch (If), Yaitu Membaca Atau Pengambil Instruksi Dari Lokasi Memorinya Ke Cpu.
- Instruction Operation Decoding (Iod), Yaitu Menganalisa Instruksi Untuk Menentukan Jenis Operasi Yang Akan Dibentuk Dan Operand Yang Akan Digunakan.
- Operand Address Calculation (Oac), Yaitu Menentukan Alamat Operand, Hal Ini Dilakukan Apabila Melibatkan Referensi Operand Pada Memori.
- Operand Fetch (Of), Adalah Mengambil Operand Dari Memori Atau Dari Modul I/O.
- Data Operation (Do), Yaitu Membentuk Operasi Yang Diperintahkan Dalam Instruksi.
- Operand Store (Os), Yaitu Menyimpan Hasil Eksekusi Ke Dalam Memori.
2. Fungsi Interrupt
Fungsi Interupsi Adalah Mekanisme Penghentian Atau Pengalihan Pengolahan Instruksi Dalam Cpu Kepada Routine Interupsi. Hampir Semua Modul (Memori Dan I/O) Memiliki Mekanisme Yang Dapat Menginterupsi Kerja Cpu. Tujuan Interupsi Secara Umum Untuk Menejemen Pengeksekusian Routine Instruksi Agar Efektif Dan Efisien Antar Cpu Dan Modul – Modul I/O Maupun Memori. Setiap Komponen – Komputer Dapat Menjalankan Tugasnya Secara Bersamaan, Tetapi Kendali Terletak Pada Cpu Disamping Itu Kecepatan Eksekusi Masing – Masing Modul Berbeda Sehingga Dengan Adanya Fungsi Interupsi Ini Dapat Sebagai Sinkronisasi Kerja Antar Modul. Macam – Macam Kelas Sinyal Interupsi :
- Program, Yaitu Interupsi Yang Dibangkitkan Dengan Beberapa Kondisi Yang Terjadi Pada Hasil Eksekusi Program. Contohnya: Arimatika Overflow, Pembagian Nol, Oparasi Ilegal.
- Timer, Adalah Interupsi Yang Dibangkitkan Pewaktuan Dalam Procesor. Sinyal Ini Memungkinkan Sistem Operasi Menjalankan Fungsi Tertentu Secara Reguler.
- I/O, Sinyal Interupsi Yang Dibangkitkan Oleh Modul I/O Sehubungan Pemberitahuan Kondisi Error Dan Penyelesaian Suatu Operasi.
- Hardware Failure, Adalah Interupsi Yang Dibangkitkan Oleh Kegagalan Daya Atau Kesalahan Paritas Memori.
3. Tujuan Interupsi
- Secara Umum Untuk Manajemen Pengeksekusian Routine Instruksi Agar Efektif Dan Efisien Antar Cpu Dan Modul-Modul I/O Maupun Memori.
- Setiap Komponen Computer Dapat Menjalankan Tugasnya Secara Bersamaan, Tetapi Kendali Terletak Pada Cpu Disamping Itu Kecepatan Eksekusi Masing-Masing Modul Berbeda.
- Dapat Sebagai Sinkronisasi Kerja Antar Modul
4. Kelas Sinyal Interupsi
- Program, Yaitu Interupsi Yang Dibangkitkan Dengan Beberapa Kondisi Yang Terjadi Pada Hasil Eksekusi Program. Contohnya : Aritmatika Overflow, Pembagian Nol, Operasi Ilegal.
- Timer, Adalah Interupsi Yang Dibangkitkan Perwaktuan Dalam Processor. Sinyal Ini Memungkinkan Sistem Operasi Menjalankan Fungsi Tertentu Secara Reguler.
- I/O, Sinyal Interupsi Yang Dibangkitkan Oleh Modul I/O Sehubungan Pemberitahuan Kondisi Error Dan Penyelesaian Suatu Operasi.
- Hardware Failure, Adalah Interupsi Yang Dibangkitkan Oleh Kegagalan Daya Atau Kesalahan Paritas Memori.
5. Proses Interupsi
- Dengan Adanya Mekanisme Interupsi, Procesor Dapat Digunakan Untuk Mengeksekusi Instruksi-Instruksi Lain.
- Saat Suatu Modul Telah Selesai Menjalankan Tugasnya Dan Siap Menerima Tugas Berikutnya, Maka Modul Ini Akan Mengirimkan Permintaan Interupsi Ke Procesor.
- Kemudian Procesor Akan Menghentikan Eksekusi Yang Dijalankannya Untuk Menghandle Routine Interupsi.
- Setelah Program Interupsi Selesai, Maka Procesor Akan Melanjutkan Eksekusi Programnya.
- Saat Sinyal Interupsi Diterima Procesor Ada Dua Kemungkinan Tindakan, Yaitu Interupsi Diterima/Ditolak Dan Interupsi Ditolak.
Register Procesor
Register Procesor, Dalam Arsitektur Komputer, Adalah Sejumlah Kecil Memori Komputer Yang Bekerja Dengan Kecepatan Sangat Tinggi Yang Digunakan Untuk Melakukan Eksekusi Terhadap Program-Program Komputer Dengan Menyediakan Akses Yang Cepat Terhadap Nilai-Nilai Yang Umum Digunakan. Umumnya Nilai-Nilai Yang Umum Digunakan Adalah Nilai Yang Sedang Dieksekusi Dalam Waktu Tertentu.
Register Procesor Berdiri Pada Tingkat Tertinggi Dalam Hierarki Memori: Ini Berarti Bahwa Kecepatannya Adalah Yang Paling Cepat; Kapasitasnya Adalah Paling Kecil; Dan Harga Tiap Bitnya Adalah Paling Tinggi. Register Juga Digunakan Sebagai Cara Yang Paling Cepat Dalam Sistem Komputer Untuk Melakukan Manipulasi Data. Register Umumnya Diukur Dengan Satuan Bit Yang Dapat Ditampung Olehnya, Seperti “Register 8-Bit”, “Register 16-Bit”, “Register 32-Bit”, Atau “Register 64-Bit” Dan Lain-Lain. Istilah Register Saat Ini Dapat Merujuk Kepada Kumpulan Register Yang Dapat Diindeks Secara Langsung Untuk Melakukan Input/Output Terhadap Sebuah Instruksi Yang Didefinisikan Oleh Set Instruksi. Untuk Istilah Ini, Digunakanlah Kata “Register Arsitektur”. Sebagai Contoh Set Instruksi Intel X86 Mendefinisikan Sekumpulan Delapan Buah Register Dengan Ukuran 32-Bit, Tapi Cpu Yang Mengimplementasikan Set Instruksi X86 Dapat Mengandung Lebih Dari Delapan Register 32-Bit.
1. Jenis Register
Register Terbagi Menjadi Beberapa Kelas:
- Register Data, Yang Digunakan Untuk Menyimpan Angka-Angka Dalam Bilangan Bulat (Integer).
- Register Alamat, Yang Digunakan Untuk Menyimpan Alamat-Alamat Memori Dan Juga Untuk Mengakses Memori.
- Register General Purpose, Yang Dapat Digunakan Untuk Menyimpan Angka Dan Alamat Secara Sekaligus.
- Register Floating-Point, Yang Digunakan Untuk Menyimpan Angka-Angka Bilangan Titik Mengambang (Floating-Point).
- Register Konstanta (Constant Register), Yang Digunakan Untuk Menyimpan Angka-Angka Tetap Yang Hanya Dapat Dibaca (Bersifat Read-Only), Semacam Phi, Null, True, False Dan Lainnya.
- Register Vektor, Yang Digunakan Untuk Menyimpan Hasil Pemrosesan Vektor Yang Dilakukan Oleh Procesor Simd.
- Register Special Purpose Yang Dapat Digunakan Untuk Menyimpan Data Internal Procesor, Seperti Halnya Instruction Pointer, Stack Pointer, Dan Status Register.
- Register Yang Spesifik Terhadap Model Mesin (Machine-Specific Register), Dalam Beberapa Arsitektur Tertentu, Digunakan Untuk Menyimpan Data Atau Pengaturan Yang Berkaitan Dengan Procesor Itu Sendiri. Karena Arti Dari Setiap Register Langsung Dimasukkan Ke Dalam Desain Procesor Tertentu Saja, Mungkin Register Jenis Ini Tidak Menjadi Standar Antara Generasi Procesor.
2. Register Procesor
| 4-Bit | |
| 8-Bit | |
| 16-Bit | |
| 32-Bit | |
| 64-Bit |
Intel 4004 Adalah Sebuah Cpu 4-Bit Yang Merupakan Mikroprocesor Chip Tunggal Pertama Di Dunia. Pada Waktu Itu, Desain Cpu Lainnya Seperti F14 Cadc Pada Tahun 1970 Merupakan Implementasi Dari Chip-Chip Gabungan (Multi-Chip). 4004 Dirilis Dalam Kemasan Cerdip 16-Kaki Pada Tanggal 15 November 1971. 4004 Merupakan Procesorkomputer Pertama Yang Dirancang Dan Diproduksi Oleh Produsen Chip Intel. Orang Yang Merancang Chip Tersebut Adalah Ted Hoff Dan Federico Faggin Dari Intel Dan Masatoshi Shima Dari Busicom.
Rancangan Aslinya Berasal Dari Perusahaan Jepang Yang Bernama Busicom, Untuk Digunakan Pada Kalkulatorproduksinya. 4004 Juga Disediakan Dengan Sebuah Chip Pendukung (Misal, Rom Program Digabung Bersama Untuk Menggunakan Alamat Program 12-Bit 4004, Yang Mengijinkan Akses Memori 4 Kilobyte Dari Bus Alamat 4-Bit Bila Semua 16 Rom Dipasang). Sirkuit 4004 Dibuat Dari 2.300 Transistor, Dan Pada Tahun Berikutnya Diikuti Oleh Microprocesor 8-Bit Pertama, Intel 8008 Dengan 3.300 Transistor (Dan Intel 4040, Perbaikan Dari 4004).
Pada Masukan Ke-Empatnya Ke Pasar Mikroprocesor, Intel Melepas Cpu Yang Memulai Revolusi Mikrokomputer; Intel 8080.
- Maximum Clock Speed – Nya Adalah 740 Khz
- Program Dan Penyimpanan Data Yang Terpisah (Yaitu, Sebuah Arsitektur Harvard). Berlainan Dengan Rancangan Arsitektur Harvard Lainnya Yang Menggunakan Bus Yang Terpisah, 4004, Karena Ingin Mengurangi Jumlah Pin, Menggunakan Sebuah Bus 4-Bit Tunggal Dimultiplex Untuk Mentransfer:
- Alamat 12-Bit
- Instruksi 8-Bit, Tidak Ditaruh Di Memori Yang Sama Dengan
- Data Word 4-Bit
- Set Instruksi Yang Terdiri Dari 46 Instruksi (Di Mana 41 Diantaranya Memiliki Lebar 8 Bit Dan 5 Lebar 16 Bit)
- Set Register Terdiri Dari 16 Register Masing-Masing 4 Bit
- Tumpukan Subroutine Internal Memiliki Kedalaman 3 Tingkat
- Intel Core 2 Adalah Sebuah Mikroprocesor Yang Dirilis Oleh Intel Corporation Pada Tanggal 27 Juli 2006. Pada Saat Pengembangannya, Procesor Ini Memiliki Nama Kode Conroe Dan Allendale.
- Registers (Jamak, Dalam Bahasa Indonesia Menjadi Register-Register Atau Banyak Register) Merupakan Media Penyimpanan Internal Cpu Yang Digunakan Saat Pengolahan Data. Registers Merupakan Media Penyimpanan Yang Bersifat Sementara, Artinya Data Hanya Akan Berada Dalam Registers Saat Data Tersebut Dibutuhkan Selama Komputer Masih Hidup, Ketika Suatu Data Tidak Diperlukan Lagi Maka Ia Tidak Berhak Lagi Berada Di Dalam Registers, Dan Ketika Komputer Dimatikan Maka Semua Data Yang Berada Di Dalamnya Akan Hilang.
