Struktur, Komponen dan Fungsi CPU – Central Processing Unit Merupakan komponen terpenting dari sistem komputer, Komponen pengolah data berdasarkan instruksi yang diberikan kepadanya. Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen. Komponen Utama CPUArithmetic 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 aritmetika dan unit logika boolean, yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Control UnitBertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya.Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. RegistersMedia penyimpanan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. CPU InterconnectionsSistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal dan bus-bus eksternal CPU. Komponen internal CPU yaitu ALU, unit kontrol dan register-register. Komponen eksternal CPU : sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran. Komponen Internal CPU dan Struktur detail CPUBerikut ini adalah gambar Komponen internal CPU dan Struktur detail dari CPU. Struktur Dasar Control UnitCU (Control Unit ) 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). 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. STRUKTUR CPU CPU merupakan komponen terpenting dari sistem 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). CPU atau Central Processing Unit dapat dikatakan juga otak dari komputer itu sendiri. Sebuah komputer paling canggih sekalipun tidak akan berarti tanpa adanya CPU yang terpasang di dalamnya. Dalam kesehariannya CPU memiliki tugas utama untuk mengolah data berdasarkan instruksi yang ia peroleh. CPU sendiri sebenarnya masih terbagi atas beberapa komponen yang saling bekerja sama untuk membentuk suatu unit pengolahan Disamping itu, CPU mempunyai beberapa alat penyimpan yang berukuran kecil yang disebut register. Terdapat empat komponen utama penyusun CPU, yaitu: Komponen Internal CPU 1. Arithmetic and Logic Unit (ALU) Arithmetic and Logic Unit atau sering disingkat ALU saja dalam bahasa Indonesia kira-kira berarti Unit Logika dan Aritmatika. Bagian ini mempunyai tugas utama untuk membentuk berbagai fungsi pengolahan data komputer. Sering juga disebut sebagai bahasa mesin, karena terdiri dari berbagai instruksi yang menggunakan bahasa mesin. ALU sendiri juga masih terbagi menjadi dua komponen utama, yaitu : 1) arithmetic unit (unit aritmatika), bertugas untuk menangani pengolahan data yang berhubungan dengan perhitungan, dan 2) boolean logic unit (unit logika boolean), bertugas menangani berbagai operasi logika. 2. Control Unit Control Unit atau Unit Kendali, mempunyai tugas utama untuk mengendalikan operasi dalam CPU dan juga mengontrol komputer secara keseluruhan untuk menciptakan sebuah sinkronisasi kerja antar komponen dalam melakukan fungsinya masing-masing. Di samping itu, control unit juga bertugas untuk mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. 3. Registers [Top Level Memory] 1) Media penyimpanan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data. 2) Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. 4. CPU Interconections CPU Interconnections merupakan sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU dengan bus-bus eksternal CPU. Sedangkan komponen eksternal CPU diantaranya · sistem memori utama, · sistem masukan/keluaran (input/output), · dan sistem-sistem lainnya. Struktur Detail Internal CPU 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 keyboard, scanner, joystick, maupun mouse. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan instruksi perangkat lunak komputer. Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU dengan membacanya dari media penyimpan, seperti Harddisk, Flashdisk, CD, maupun pita perekam. Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada memori fisik (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 dieksekusi, 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 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. Selain itu, Fungsi CPU juga untuk menjalankan program — program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi — instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah. 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). Aksi CPU
SIKLUS INSTRUKSI Siklus instruksi terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi. Siklus fetch-eksekusi bisa dijelaskan sebagai berikut :
Siklus Eksekusi Siklus eksekusi untuk suatu instruksi dapat melibatkan lebih dari sebuah referensi ke memori. Disamping itu juga, suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O. Perhatikan pada Gambar Diagram siklus intruksi. Siklus instruksi
FUNGSI INTERRUPT Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi. Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU. Tujuan interupsi secara umum untuk menejemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul — modul I/O maupun memori. Setiap komponen — komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi masing — masing modul berbeda sehingga dengan adanya fungsi interupsi ini dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul. Macam — macam kelas sinyal interupsi :
TUJUAN INTERUPSI
KELAS SINYAL INTERUPSI
PROSES INTERUPSI
|