CPU merupakan komponen terpenting dari
system 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). Disampingitu, CPU
mempunyai beberapa alat penyimpan yang berukuran kecil yang disebut register.
·
Unit Kendali (Control Unit),
Bertugas
mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrolkomputer sehingga terjadi
sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. Termasuk
dalam tanggung jawab unit control adalah mengambil instruksi-instruksi dari memori
utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.
·
Arithmetic and Logic Unit (ALU),
Bertugas membentuk fungsi-fungsi pengolahan
data komputer. ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian
ini mengerjakan instruksi-instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya.
Seperti istilahnya, ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan
unit logika boolean, yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.
·
Register
Adalah media penyimpan internal CPU
yang digunakansaat proses pengolahan data. Memori ini bersifat sementara,
biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan
selanjutnya.·
CPU Interconnections
Adalah system koneksi dan bus yang
menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit control dan register-register
dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan system lainnya,
seperti memori utama, piranti masukan/keluaran.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, tuaskontrol, maupuntetikus. 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 memorifisik (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 di eksekusi, 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 pendek oderinstruksi yang sanggup menerjemahkan instruksi. Data
kemudian berjalan ke unit aritmatika dan logika (ALU) yang melakukan kalkulasi dan
perbandingan. Data bias 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.Fungsi CPU adalah penjalankan program-program
yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi-instruksi,
menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alurperintah.
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).Definisi
CU (Control Unit)Control Unit (CU) adalah salah satu bagian
dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ control 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, CU
diimplementasikan sebagai sebuah micro program yang disimpan di dalam tempat penyimpanan
kontrol (control store). Beberapa word dari micro program dipilih oleh micro sequencer
dan bit yang dating 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 :
A.
Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
B.
Mengambilinstruksi-instruksidarimemoriutama.C.
Mengambil data darimemoriutamakalaudiperlukanoleh proses.
D. Mengirim instruksi
ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi
kerja. E. Menyimpan hasil proses kememoriutama.Macam-macam
CU :
·
Single-Cycle CU
·
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 control tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya.
Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU;
bukan instruksi cycle selanjutnya.·
Definisi ALU (Aritmethic and Logic
Unit)
ALU, singkatan dari Arithmetic And
Logic Unit ( unit aritmatika dan logika), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah
mikro prosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika.
Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan
contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. Tugas utama dari ALU
(Arithmetic And Logic Unit) adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika
yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika
yang lainnya. Seperti pengurangan-pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar
penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan
operasi aritmatika ini disebut adder. ALU melakukan operasi aritmatika dengan dasar
pertambahan, sedang operasi aritmatika yang lainnya, seperti pengurangan, perkalian,
dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik
di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder.
Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan
instruksi program. logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen
logika dengan menggunakan operator logika, yaitu:A.
Sama dengan (=)
B. Tidak sama
dengan (<>)
B. Kurang dari
(<)
D. Kurang atau
sama dengan dari (<=)
E. Lebih
besar dari (>) f. lebih besar atau sama dengan dari (>=)
Fungsi-fungsi
yang didefinisikan pada ALU adalah Add (penjumlahan), Addu (penjumlahan tidak bertanda),
Sub (pengurangan), Subu (pengurangan tidak bertanda), and, or, xor, sll (shift
left logical), srl (shift right logical), sra (shift right arithmetic), dan
lain-lain. x
x
Proses di CUl ini hanya terjadi dalam satu
clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka darii tu 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 control ini, yaitu proses men-decode
opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang
AND), dan pemberian sinyal control 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 control ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat
bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.
Emoticon