CPU(Central Processing Unit)

CPU atau Central Processing Unit. Pada PC atau personal computer biasa disebut dengan prosesor atau mikroprosesor. Bagian ini merupakan otak dari sebuah computer. Semua program-program yang terdiri dari instruksi-instruksi akan diproses dan dikerjakan oleh CPU.Satuan kecepatan dari sebuah prosesor adalah Mhz atau GHz. Semakin besar kecepatannya makin bagus pula prosesor itu dan eksekusi dari program- program yang akan dijalankan akan semakin cepat.Ada banyak factor yang mempengaruhi performansi sebuah prosesor, yaitu lebar data bus, kecepatan prosesor atau clock prosesor, arsitektur internal prosesor, kecepatan I/O bus, dan cache memori level 1 maupun level 2.CPU mengendalikan semua proses yang akan dikerjakan oleh computer dengan cara mengambil instruksi biner dari memori, menerjemahkannya menjadi serangkaian aksi dan menjalankannya. Aksi tersebut bisa berupa transfer data dari dan ke memori, operasi aritmatika dan logika, atau pembangkitan sinyal kendali.Secara umum CPU terdiri dari beberapa bagian berbeda. Unit control bertanggung jawab mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi-instruksi tersebut. Unit logika aritmatik (ALU) menjalankan operasi-operasi aritmatika seperti penjumlahan dan Boolean AND.CPU juga berisi sebuah memori kecil berkecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan hasil-hasil sementara dan informasi kontrol tertentu. Memori ini terdiri dari sejumlah register yang masing-masing memiliki ukuran dan fungsi tersendiri. Biasanya seluruh register itu memiliki ukuran yang sama. Setiap register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung pada ukuran register tersebut. Register-register dapat dibaca dan ditulis dengan kecepatan tinggi karena mereka berada dalam CPU.Register yang paling penting adalah Program Counter (PC) yang menunjuk instruksi berikutnya yang harus diambil untuk dijalankan. Nama program counter sebenarnya kurang tepat karena istilah ini tidak ada

hubungannya sama sekali dengan counter namun istilah ini telah digunakan secara luas. Selain itu fungsi penting lain dari register adalah Instruction Register (IR) yang menyimpan instruksi yang sedang dijalankan. Sebagian besar komputer juga memiliki beberapa register lain. Sebagian di antaranya digunakan untuk tujuan umum dan sebagian lagi untuk tujuan-tujuan khusus.CPU menjalankan setiap instruksi dalam beberapa langkah kecil. CPU mengambil instruksi dannmemori dan membawanya ke dalam IR kemudian mengubah PC agar menunjuk ke instruksi selanjutnya. Kemudian CPU menentukan jenis instruksi yang baru saja diambil. Jika instruksi tersebut menggunakan sebuah word dalam memori maka akan ditentukan di mana instruksi tersebut berada. Jika diperlukan word tersebut akan diambil dan dibawa ke dalam register dalam CPU kemudian instrusi tersebut dijalankan. Siklus ini akan berulang untuk instruksi-instruksi selanjutnya.

Register

Register

Register merupakan memory kecil yang mempunyai kecepatan tinggi, lebih cepat lima sampai sepuluh kali lebih cepat jika dibandingkan dengan kecepatan read atau write pada main memory. Register digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses oleh CPU, sedangkan instruksi-instruksi dan data lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di main memory.

Secara analog register ini dapat diibaratkan dengan ingatan otak bila anda melakukan pengolahan data secara manual sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU yang berisi ingatan-ingatan. Satuan kendali yang mengendalikan seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.

Program yang berisi kumpulan dari instruksi-instruksi dan data diletakkan di main memory yang diibaratkan sebagai meja. Anda mengerjakan program tersebut dengan memproses satu per satu instruksi-instruksi yang ada di dalamnya mulai dari instruksi yang pertama. Instruksi ini anda baca dan diingat. Instruksi yang sedang diproses disimpan di register. Misalnya instruksi tersebut berbunyi ”hitung c = a + b” maka anda membutuhkan data nilai a dan b yang masih ada dimeja. Data tersebut anda baca dan masuk ke ingatan anda yaitu a bernlai 2 dan b bernilai 3. sekarang di ingatan otak anda telah tersimpan suatu instruksi dan nilai data a dan b, dengan demikian nilai dari c dapat kita hitung sehingga hasilnya adalah 5. hasil dari perhitungan ini perlu anda tuliskan kembali ke meja. Setelah semua hasil instruksi selesai diproses kemungkinan program, data dan hasil pengolahan ingin anda simpan secara permanen.

UNIT CONTROL

UNIT CONTROL

Unit kontrol (bahasa Inggris: Control Unit - CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor).

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

1.     Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

2.     Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

3.     Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.

4.     Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.

5.     Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Macam-macam CU:

 1.Single-Cycle CU

Proses di CUl ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

2.Multi-Cycle CU

Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya.

ALU (Arithmetic and Logic Unit)

ALU (Arithmetic and Logic Unit)

ALU adalah Arithmetic and Logic Unit yang dalam bahasa Inggris kamus adalah Unit logika dan Aritmatematika. ALU ini terletak di microprocessor (processor) baik yang bermerek Intel, Power PC, atau AMD. Sesuai dengan namanya, ALU bertindak untuk .

sebagai berikut:

1.     Melakukan kalkulasi: tambah, kurang, bagi, kali.

2.     Melakukan operasi logika

3.     Terletak pada CPU (microprocessor)

4.     Melakukan kalkulasi terhadap bilangan integer (bulat) dan floating point (pecahan)

5.     Khusus pada floating point, ALU terpisah dengan microprocessor (CPU) dengan nama FPU (Floating Point Unit) namun pada saat ini sudah terintegrasi dengan CPU

Proses penjumlahan seperti 5+2  memiliki dua komponen utama, yaitu operan dan operator. Operator pada persamaan tersebut  adalah ‘+’ dan yang bertindak sebagai operand adalah ’5′ dan ’2′. Hal ini penting saya upas karena akan digunakan untuk pembahasan selanjutnya.

ALU akan bekerja setelah mendapat perintah dari Control Unit yang terletak pada processor. Contorl Unit akan memberi perintah sesuai dengan komando yang tertulis(terdapat) pada register. Jika isi register memberi perintah untuk melakukan proses penjumlahan, maka PC akan menyuruh ALU untuk melakukan proses penjumlahan. Selain perintah, register pun berisikan operand-operand. Setelah proses ALU selesai, hasil yang terbentuk adalah sebuah register yang berisi hasil atau suatu perintah lainnya. Selain register, ALU pun mengeluarkan suatu flag yang berfungsi untuk memberi tahu kepada kita tentang kondisi suatu processor seperti apakah processor mengalami overflow atau tidak.

Mikroelektronika

Mikroelektronika

            Mikroelektronika secara harfiah berarti “elektronika kecil.”Sejak awal elektronika digital dan indiustri computer,terdapat trend yang kuat dan konsisten ke arah pengurangan ukuran rangkaian elektronika digital.Sebelum membahas implikasi dan keuntungan-keuntungan dari trend ini,kita perlu mengetahui sifat elektronika digital.Pembahasan lebbih terperinci dapat ditemukan pada lampiran A.

            Unsur-unsur dasar sebuah computer digital,seperti yang telah diketahui,harus bias melakukan penyimpanan,pemindahan,pengolahan,dan fungsi-fungsi control.Hanya 2 jenis kompoonen pokok yang diperlukan,gerbang logika dan sel memori.Sebuah gerbang logika adalah suatu perangkat yang mengimplementasikan suatu Boolean atau fungsi logika yang sederhana,seperti JIKA A DAN B ADALAH BENAR MAKA C ADALAH BENAR(gerbang logika AND).Perangkat tersebut disebut gerbang logika sebab perangkat-perangkat tersebut mengontrol alairan data yang hamper sama dengan yagn dilakukan oleh gerbang saluranSel memori adalah perangkat yang dapat menyimpan satu bit data,yaitu perangkat dapat berbeda pada salah satu dari dua keadaan stabil pada saat tertentu.Dengan kesaling terhubungan sejumlah besar perangkt pokok ini,kita dapat membangun sebuah computer.Kita dapat mengubungkan hal ini dengan empat fungsi dasar berikut:

·        Penyimpanan data:dilakukan oleh sel-sel memori.

·        Pengolahan data:dilakukan oleh gerbang-gerbang logika.

·        Pemindahan data:lintasan antara komponen digunakan untuk memindahkan data dari memori ke memori lainya.

·        Kontrol:lintasan antara komponen dapat membawa sinyal control.

Jadi,sebuah computer terdiri dari gerbang logika,sel memori,dan interkoneksi antara unsure-unsur tersebut.gerbang logika dan sel memori,pada giliranya,dibangun oleh komponen-komponen elektronika digital sederhana.