Central Processing Unit
1.
Pndahuluan
CPU atau juga dikenal denga prosesor atau
bila pada computer mikro disebut mikroprosessor adalah otak dari computer,
seperti halnya otak manusia yang terdiri dari berjuta-juta sel berfungsi untuk
sebagai tempatnya proses berpikir, CPU berfungsi sebagai tempat memproses
data-data dan instruksi-instruksi program. sebuah prosesor terbuat dari chip
silikon yang didalamnya mengandung jutaan transistor kecil, transistor ini
menyimpan pulsa elektrik yang memberikan nilai 1 dan 0 dan membentuk system
bahasa binary yang di gunakan computer untuk berkomunikasi, CPU akan memproses
data dan instruksi yang disimpan dalam bentuk byte di dalam memori, data adalah
bentuk biner dari angka dan huruf, dan instruksi akan memberi tahu apa yang
harus dilakukan oleh CPU terhadap data tersebut.
2. Komponen CPU
Komponen CPU terbagi menjadi
beberapa macam, yaitu sebagai berikut.
- Unit kontrol yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini sudah pasti terdapat dalam semua CPU. CPU bertugas mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antarkomponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah:
- Mengatur dan mengendalikan alat-alat masukan (input) dan keluaran (output).
- Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
- Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.
- Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU.
- Menyimpan hasil proses ke memori utama.
- Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. Secara analogi, register ini dapat diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.
- ALU unit yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.
Tugas lain dari ALU adalah melakukan
keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi
logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika
tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (¹ ), kurang dari (<),
kurang atau sama dengan (£ ), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau
sama dengan (³ ).
- CPU Interconnections adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register-register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan /keluaran.
3.
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
tombol,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 (MAA), yang mana setiap
instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori.
Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada MAA 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 MAA. 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 jadi 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.
4. Percabangan
instruksi
Pemrosesan instruksi dalam CPU
dibagi atas dua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap-II
disebut Instruction Execute. Tahap-I berisikan pemrosesan CPU dimana Control
Unit mengambil data dan/atau instruksi dari main-memory ke register, sedangkan
Tahap-II berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit menghantarkan data
dan/atau instruksi dari register ke main-memory untuk ditampung di MAA, setelah
Instruction Fetch dilakukan. Waktu pada tahap-I ditambah dengan waktu pada
tahap-II disebut waktu siklus mesin (machine cycles time).
5. Bilangan
yang dapat ditangani
Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis
bilangan, yaitu fixed-point dan floating-point.
Bilangan fixed-point memiliki nilai digit spesifik pada salah satu titik
desimalnya. Hal ini memang membatasi jangkauan nilai yang mungkin untuk
angka-angka tersebut, tetapi hal ini justru dapat dihitung oleh CPU secara
lebih cepat. Sementara itu, bilangan floating-point merupakan bilangan
yang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di mana sebuah angka direpresentasikan
sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10 (seperti 3,14 x 1057).
Notasi ilmiah seperti ini merupakan cara yang singkat untuk mengekspresikan
bilangan yang sangat besar atau bilangan yang sangat kecil, dan juga
mengizinkan jangkauan nilai yang sangat jauh sebelum dan sesudah titik
desimalnya. Bilangan ini umumnya digunakan dalam merepresentasikan grafik dan
kerja ilmiah, tetapi proses aritmatika terhadap bilangan floating-point
jauh lebih rumit dan dapat diselesaikan dalam waktu yang lebih lama oleh CPU
karena mungkin dapat menggunakan beberapa siklus detak CPU. Beberapa komputer
menggunakan sebuah prosesor sendiri untuk menghitung bilangan floating-point
yang disebut dengan FPU (disebut juga math co-processor) yang dapat
bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat penghitungan bilangan floating-point.
FPU saat ini menjadi standar dalam banyak komputer karena kebanyakan aplikasi
saat ini banyak beroperasi menggunakan bilangan floating-point.
6.
Cara Kerja
CPU
Prinsip kerja
pada CPU adalah dengan memberi penunjuk
instruksi dan mengarahkan fetch
instruksi ke sebuah spot di memori yang menampung sebuah instruksi. Fetch
kemudian menangkap instruksi tersebut dan memberikannya ke dekoder instruksi,
kemudian mengamati instruksi tersebut dan menentukan langkah selanjutnya untuk
melengkapi instruksi tersebut (sebuah instruksi dapat terdiri dari rangkaian
langkah yang harus dilengkapi dalam urutan tertentu).
ALU kemudian
mengerjakan perintah yang diminta instruksi: menambah data, membagi data, atau
memanipulasi data yang ada. Setelah CPU menerjemahkan dan mengerjakan
instruksi, unit kontrol memberitahukan fetch instruksi untuk menangkap
instruksi berikutnya di memori. Proses ini berlangsung terus menerus–dari satu
instruksi ke instruksi berikutnya, dalam suatu langkah yang rumit–untuk
menciptakan hasil yang dapat anda lihat di monitor. Itulah kerjanya sebuah
program seperti pengolah kata: sebuah seri instruksi-instruksi dan data-data.
Refrensi:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar