A.
Pengertian CPU
CPU merupakan
singkatan dari Central Prosessor Unit yang sering diartikan oleh manusia
sebagai tubuh maupun dari otak sikomputer.
Selain dapat mengolah berbagai hitungan
Aritmatika, CPU juga dapat mengolah data-data yang telah masuk kedalam komputer
dan menyimpannya kedalam hardisk maupun alat penyimpanan lainnya melalui
perintah prosessor yang ada di CPU. CPU sendiri terbuat dari lempengan yang
berbahan silicon yang terdiri atas 10 juta transitor yang biasa disebut “chip”.
Perkembangan CPU dari waktu ke waktu semakin meningkat. Awal munculnya
processor, yakni hadir dengan microprocessornya yang di buat oleh INTEL,
satu-satunya produsen pada masa itu untuk pembuatan processor. Namun, sekarang
ini sudah banyak perusahaan-perusahaan yang membuat processor.
B.
Bagian-bagian
CPU dan Fungsi-funsinya
Perangkat
pengolah atau pemroses data dalam komputer adalah prosesor atau lengkapnya
adalah mikroprosesor, namun umumnya pengguna komputer menyebutnya sebagai CPU
(Central Processor Unit). CPU merupakan otak bagi sebuah system komputer. CPU
memiliki 3 komponen utama yang merupakan bagian tugas utamanya yaitu unit
kendali (Control Unit – CU) , unit aritmetika dan logika (Aritmetic and Logic
Unit – ALU) serta komponen register yang berfungsi membantu melakukan hubungan
(interface) dari dan ke memori. Tugas CPU adalah melaksanakan dan mengawal
keseluruhan operasi komputer sehingga bisa dikatakan hampir keseluruhan
pemikiran dilaksanakan disini, sehingga sering dinamakan sebagai otak komputer.
CPU Tempatnya terletak pada papan induk (motherboard) pada bagian inilah juga
terletak segala pusat perangkat komputer seperti memori, port input –output
(I/O) dan sebagainya.
I.
Control
Unit
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, CU
diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat
penyimpanan kontrol (control store).
Tugas
dari CU adalah sebagai berikut:
a.
Mengatur
dan mengendalikan alat-alat input dan output.
b.
Mengambil
instruksi-instruksi dari memori utama.
c. Mengambil
data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
d. Mengirim
instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta
mengawasi kerja.
e.
Menyimpan
hasil proses ke memori utama.
Proses
tiga langkah karakteristik unit control:
a.
Menentukan
elemen dasar prosesor
b.
Menjelaskan
operasi mikro yang akan dilakukan prosesor
c.
Menentukan
fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan pembentukan
operasi mikro
Masukan-masukan
unit control:
a.
Clock
/ pewaktu
Pewaktu adalah
cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah
operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap
pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.
b.
Register
instruksi
Opcode instruksi
saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan
selama siklus eksekusi.
c.
Flag
Flag ini
diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi
ALU sebelumnya.
d.
Sinyal
control untuk mengontrol bus
Bagian bus
control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti
sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.
Keluaran-keluaran
unit control:
Sinyal control
didalam prosesor: terdiri dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan data
dipindahkan dari register yang satu keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal
yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.
II.
ALU
(Aritmetic and Logic Unit)
ALU (Arithmetic
and Logic Unit), CU (Control Unit), Register, dan interkoneksinya. ALU
merupakan bagian pengolah bilangan biner dari sebuah prosesor. ALU bertugas
melakukan operasi-operasi aritmatika dan logika sesuai dengan instruksi yang
diberikan. ALU juga merupakan salah satu bagian yang terpenting. Unit aritmetik
logika (ALU) terdiri dari sirkuit elektronik yang membuatnya mampu melaksanakan
operasi aritmatika dan logika. Ia mengeksekusi instruksi dan melakukan
perhitungan (tambah, kali, kurang, dan bagi) dan perbandingan. ALU bekerja
dengan register yang berbeda untuk menyimpan data atau informasi tentang
tindakan terakhir yang dilakukan oleh unit logika. ALU mampu membandingkan
huruf, angka, atau karakter khusus. Komponen dari rangkaian logika pada ALU
adalah gerbanggerbang logika AND, OR, XOR, dan NOT yang dihubungkan pada
multiplexer. Selain itu juga terdapat juga operasi shifter yang komponen
dasarnya adalah multiplexer. Komponen ALU mendapatkan masukan data dari
register dan sinyal kontrol dari CU. Untuk operasi ALU dengan dua masukan,
diperlukan dua register 8-bit: ACC (accumulator) untuk masukan pertama dan temp
(register sementara) untuk masukan kedua. Hasil dari operasi ALU ini adalah
data 8-bit yang kemudian diteruskan ke register untuk menyimpan hasil operasi
ini. Selain itu juga dihasilkan flag atau bit status. Flag ini akan diteruskan
ke register yang menyimpan flag hasil dari operasi ALU. Untuk mempercepat
pemrosesan data di dalam prosesor, selain CU dan ALU, prosesor juga membutuhkan
memori dengan kecepatan yang sama dengan prosesor. Memori khusus yang
diimplementasikan pada prosesor ini disebut register. Komponen utama penyusun
register adalah flip-flop.
III.
Register
Bagian CPU
berikutnya adalah register. Register merupakan perangkat memori sementara yang
menyimpan data. Register membantu CPU dalam melaksanakan instruksi. Mereka
dikelola oleh unit kontrol. Register berfungsi untuk tempat penyimpanan yang
berisi data dan informasi lainnya yang sering dibutuhkan ketika sebuah program
sedang berjalan. Register dimaksudkan untuk dapat diakses dengan sangat cepat.
Yang termasuk register di antaranya adalah register uji dan instruksi. Register
instruksi berisi instruksi CPU sedangkan register uji dimaksudkan untuk
menyimpan hasil kerja yang dilakukan oleh CPU.
IV.
Memory
Memori merupakan
media penyimpanan program maupun data. Memori semikonduktor dapat dibedakan
menjadi Read Only Memory (ROM) dan Random Access Memory (RAM). ROM adalah
memori non-volatil yang digunakan untuk menyimpan data secara permanen. Data
yang disimpan hanya dapat dibaca, tidak dapat diubah, dan isinya tidak hilang
ketika catuan dimatikan. Sedangkan RAM adalah tempat penyimpanan sementara yang
berisi alamat yang isinya dapat dibaca dan dimodifikasi. Memori ini bersifat
volatil, isinya akan hilang ketika catuan dimatikan.
Memori program
merupakan ruang memori yang digunakan untuk menyimpan program yang akan
dijalankan oleh prosesor. Memori program bersifat read only memory (ROM).
Prosesor hanya bisa membaca isi dari memori program tetapi tidak bisa mengubah
isinya. Memori data pada prosesor digunakan untuk menyimpan data-data hasil
pemrosesan dari instruksi-instruksi yang dijalankan oleh prosesor. Pada
mikrokontroler 8051, memori data internal sebesar 128 byte. Didalamnya terdapat
bank register, Spesial Function Register (SFR), dan general-purpose register.
V.
Input
output
Terdapat dua
jenis interface input dan output pada FPGA untuk komunikasi dengan device di
luar FPGA: data port serial dan data port paralel. Interface komunikasi serial
biasa disebut UART (Universal Asynchronous Receiver- Transmitter). Sedangkan
untuk interface komunikasi parallel disebut PIO (Parallel Input-Output).
VI.
UART
UART merupakan
suatu piranti asinkron yang memerlukan bit awal dan bit akhir untuk setiap kata
digital yang dikirimkan dari dan ke CPU. UART dapat deprogram untuk menentukan
mode operasinya.
UART memiliki dua mode operasi:
- Mode pengiriman, dimana UART akan mengambil data paralel dan mengubahnya dalam aliran data seri yang berisi karakter start, stop, dan karakter yang sama.
- Mode penerimaan, dimana UART akan mengambil aliran bit seri dan mengubahnya ke dalam data paralel.
VII.
VII.
Bus
Suatu sistem
digital pada umumnya memiliki banyak komponen register. Interkoneksi antar
komponen diperlukan untuk transfer data dari satu komponen ke komponen yang
lainnya. Untuk efesiensi dalam transfer data tersebut digunakan suatu sistem
untuk berbagi saluran yang disebut bus. Bus adalah sekelompok kawat penghubung
yang digunakan sebagai jalur untuk menyalurkan bit-bit biner. Ada tiga jenis
bus pada sistem prosesor : bus data, bus alamat, dan bus kontrol.
- Bus data digunakan untuk mentransfer data antara CPU dengan elemen elemen lain di dalam sistem. Bus data bersifat bidirectional, bias menerima data dan juga mengirimkan data. Juga terdapat internal data bus untuk transfer data sesama elemen CPU, yang dihubungkan ke bus data sistem melalui Memory Buffer Register (MBR). MBR merupakan buffer dua arah.
- Bus alamat membawa alamat dari lokasi memori, untuk mengambil data agar dapat dibaca atau untuk menyimpan agar dapat ditulis. Bus alamat dapat juga mengalamati elemen elemen lain di dalam sistem seperti unit antarmuka masukan/keluaran. Bus alamat dapat membawa 16 bit informasi digital secara serempak.
- Bus kontrol membawa semua isyarat kontrol dari CPU. Fungsi utama bus kontrol adalah: sinkronisasi memori dan I/O, penjadwalan CPU (misalnya interupsi), dan tugas lain seperti reset dan clock. Sebelum memasuki address bus sistem maupun control bus sistem, informasi terlebih dahulu melewati Memory Address Register (MAR), yang merupakan buffer satu arah.
VIII.
Clock
Bagian CPU yang
lain adalah sistem waktu. Sistem terbuat dari sirkuit waktu untuk mengukur
tugas yang dilakukan oleh CPU. Kinerja prosesor umumnya diukur dalam “hertz.”
Semoga saja dapat
dimengerti Penjelasannya.
0 komentar:
Posting Komentar