CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU)

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU)

Komponen Utama Didalam CPU

CPU memiliki arti sebagi tempat pemrosesan intruksi program.

Beberapa hal yang dilakukan oleh CPU, sebagai berikut :

a.       Mengambil instruksi    : CPU membawa instruksi dari memori

b.      Interpret instruksi         : Instruksi dikodekan untuk menentukan tindakan apa yang diperlukan

  oleh CPU.                                                                      

c.       Mengambil data           : Eksekusi suatu instruksi memerlukan pembacaan data dari memori

  atau modul I/O.

d.       Mengolah data                        : Eksekusi suatu instruksi dapat memerlukan pembentukan bebrapa

                                              operasi aritmatika atau operasi logika

e.       Menulis data                : Hasil dari suatu eksekusi dapat juga memerlukan penulisan data

                                              kememori.

Gambar komponen CPU

Komponen Internal CPU, antara lain sebagai berikut :

1.      Arithmetic and Logic Unit (ALU)

Tugas dari ALU sendiri untuk perhitungan actual dan pengolahan data computer. ALU juga terdiri dari 2 bagian yaitu Unit arithmetika dan Unit Logika Boolean.

Selain itu Alu juga bertugas untuk melakukan keputusan dari operasi sesuai dengan instruksi program.

Operasi Logika yang dilakukan menggunakan operator Logika, antara lain :

-          Sama dengan (=)

-          Tidak sama dengan (<>)

-          Kurang dari(<)

-          Kurang dari atau sama dengan (<=)

-          Lebih besar dari (>)

-          Lebih besar dari atau sama dengan (>=)

2.      Control Unit (CU)

Control Unit (CU) merupakan bagian dari CPU yang mengendalikan semua peralatan yang ada pada system computer.

CU mempunyai tugas untuk mengontrol pergerakan data dan instruksi ke dalam dan keluar CPU, dan juga untuk mengotrol ALU.

Tugas Control Unit yang lainnya, antara lain sebagi berikut :

Ø  Mengatur dan mengendalikan alat I/O

Ø  Mengambil instruksi-instruksi dari memori

Ø  Mengambil data dari main memory kalau diperlukan oleh proses

Ø  Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau logika

Ø  Menyimpan hasil proses ke main memory

3.      Registers merupakan sebuah media penyimpanan internal CPU yang dipergunakan pada saat proses pengolahan data, dan sifatnya sementara.

Register didalam CPU mempunyai dua peran, yaitu :

A.     Register terlihat oleh pengguna

Dengan bahasa mesin memungkinkan programmer untuk memperkecil acuan memori utama dengan mengoptimalkan penggunaan memori.

Ada bebrerapa kategori didalam register adalah :

-          Register bertujan umum

Register ini digunakan untuk berbagai macam fungsi, dan dapat juga digunakan untuk fungsi pengalamatan.

-          Register Data

Register data hanya dapat digunakan untuk menampung data dan tidak dapat digunakan dalam kalkulasi alamat operand.

-          Register Alamat

Digunakan untuk pengalamatan data, seperti :

v  Pointer Segmen untuk menampung alamat segmen

v  Register Indeks untuk menampung alamat indeks

v  Pointer Stack untuk menyimpan alamat stack yang memungkinkan pengalamatan tersembunyi, seperti push & pop.

-          Register Kode Kondisi

                      Kode kondisi adalah set bit oleh CPU sebagai hasil operasi, atau bisa disebut sebagai flag.

B.     Register Kontrol dan Status

Biasa digunakan oleh unit control untuk mengontrol operasi CPU dan S/O dalam mengontrol eksekusi program.

Register ini untuk eksekusi instruksi adalah :

·         Program Counter (PC) : berisi alamat instruksi yang diambil

·         Intruction Register (IR) : berisi instruksi yang paling akhir diambil

·         Memory Addre Register (MAR) : berisi alamat lokasi dalam memori

·         Memory Buffer Register (MBR) : berisi data word yang dituliskan ke memori atau word yang terakhir dibaca.

4.      CPU Interconnections yaitu suatu system koneksi dan bus yang menghubungkan antara komponen internal CPU dan bus eksternal CPU yang berhubungan dengan system lainnya, seperti memori utama dan piranti I/O.

Gambar komponen internal CPU

Fungsi Didalam CPU

Fungsinya adalah menjalankan program-program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi-instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah.

Pengolahn instruksi didalam CPU terdiri dari dua langkah yaitu :

ü  Operasi pembacaan instruksi (fetch)

ü  Operasi pelaksanaan instruksi ( execute)

A.     Siklus Fetch – Eksekusi

-          Setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori.

-          Register dalam CPU mempunyai fungsi sebagai pengawas dan penghitung instruksi, disebut Program Counter (PC) yang akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi.

-          Instruksi yang dibaca akan dibuat dalam Instruction Register (IR) yang berbentuk kode-kode biner, kemudian diperlukan aksi yang dilakukan.

-          Aksi-aksi ini dikelompokkan menjadi empat katagori :

a.       Perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya

b.      Perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya

c.       Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap  data.

d.      Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fumgsi atau kerja.

Gambar siklus intruksi

B.     Fungsi Interupsi

w  Fungsi interupsi yaitu mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan inatruksi dalam CPU kepada routine interupsi

w  Hamper semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU

w  Tujuan interupsi secara umum muntuk manajemen pengeksekusian routine intruksi agar efektis dan efesien antar CPU dan modul-modul I/O maupun memori.

w  Beberapa macam kelas sinyal interupsi :

1. Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan bebrapa kondisi yang terjadi pada          hasil eksekusi program. Mempunyai contoh, antara lain : aritmatika overflow, pembagian nol, operasi ilegal.

2. Timer merupakan interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor.

3. I/O sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan untuk          memberitahukan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi.

4. Hardware failure yaitu interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan daya atau kesalahan paritas memori.

           

Mekanisme Interupsi :

Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi instruksi-instruksi lain.

v  Saat modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor.

v  Prosesor akan menghentikan eksekusi myang dijalankan untuk menjalankan interupsi.

v  Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan tindakan, yaiutu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak

v  Apabila interupsi ditangguhkan, prosesor akan melakukan :

-          Prosesor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya (menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain)

-          Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler.

v  Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali.

Bapak Angga Ardiansyah S.Kom