Membahas sistem CPU
dan sistem Bus
1. CPU ( Central
Processsing Unit )
1)
Pengertian dan fungsi CPU
CPU, singkatan dari Central Processing
Unit adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menerima,
melaksanakan perintah dan mengolah data dari perangkat lunak.
Fungsi CPU adalah sebagai pemroses
dan pengolah data yang selanjutnya dapat menghasilkan
suatu informasi yang diperlukan. Pada komputer mikro
unit pemrosesan ini disebut dengan micro-processor
(pemroses mikro) atau processor yang berbentuk chip
yang terdiri dari ribuan sampai jutaan IC.
Fungsi utama dari CPU bekerja dengan
aritmatika dan logika terhadap data yang terdapat dalam memori atau yang
dimasukkan melalui unit masukkan seperti
keyboard, scanner, atau joystick.
2)
Bagian – bagian pada CPU
A) Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk
fungsi – fungsi pengolahan data computer
B) Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan
secara keseluruhan mengontrol
komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan
fungsi - fungsi operasinya
C) Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang
digunakan saat proses pengolahan data
D) 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
Setelah kita mengetahui
bagian-bagian dari CPU , sekarang kita akan membahas satu-satu apa fungsi dari
bagian- bagian itu
a)
ALU (Arithmetic and
Logic Unit)
§ Bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan
operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan.
§ Terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmatika dan
unit logika boolean
§ Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua
perhitungan aritmatika (matematika) 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 mengambil 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 (!= ), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (<= ), lebih besar
dari (>), dan lebih besar atau sama dengan (>= ).
b) Control Unit
§ Bagian dari prosesor yang mampu mengatur jalannya
program.
§ Terdapat dalam semua CPU
§ bertugas mengontrol komputer sehingga terjadi
sinkronisasi kerja antar komponen 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 kontrol akan mengirim instruksi tersebut ke ALU
(Aritmathic Logic Unit).
§ Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kontrol
ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat
output.
§ Dengan demikian tugas dari unit kontrol ini adalah:
-
Mengatur dan
mengontrol alat-alat input dan 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.
-
Mengawasi kerja
dari ALU.
-
Menyimpan hasil
proses ke memori utama.
c)
Register
§ Alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan
akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang
sedang diproses.
§ Bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk
menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.
§ jika dianalogikan, 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.
3)
Siklus Instruksi
Dalam CPU
§ Instruction
Addess Calculation (IAC), yaitu
mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya
§ Instruction
Fetch (IF), yaitu membaca
atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU
§ Instruction
Operation Decoding (IOD), yaitu
menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan
operand yang akan digunakan
§ Operand Address
Calculation (OAC), yaitu menentukan
alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada
memori
§ Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau
dari modul i/o
§ Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan
dalam instruksi
§ Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi
ke dalam memori
4)
Memori
a.
Hirarki Memori
Memori
adalah bagian dari komputer tempat berbagai program dan data-data disimpan. Memori
utama adalah tempat penyimpanan sementara dimana dibutuhkan oleh prosesor yang akan
mengoperasikan program atau data tertentu.
Memori
dalam komputer dapat dibedakan sebagai berikut :
-
Register
-
Cache memory
(Static RAM) : internal cache dan external cache
-
Memori utama
(Dynamic RAM)
-
Memori sekunder
: magnetic disk, optical disk, magnetic tape
Memori
yang memiliki hirarki paling atas memiliki kecepatan paling tinggi tetapi
kapasitas penyimpanan data paling rendah.
b.
Memori utama
Jenis Memori Utama
Memori bisa
dikategorikan menjadi 2 :
a.
memori internal
adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor, yaitu :register yang
terdapat di dalam prosesor, cache memori dan memori utama yang berada di luar
prosesor.
b.
memori eksternal
adalah memori yang diakses prosesor melalui piranti I/O, yaitu disket dan hardisk, optical
disk, magnetic tape
Untuk
memori utama pada dasarnya dikategorikan menjadi 2, yaitu : ROM dan RAM
A.
ROM (Read Only
Memory)
ROM biasa digunakan oleh komputer untuk menyimpan
data utama selamanya, artinya data yang telah tersimpan dalam
ROM tidak akan terhapus apabila komputer dimatikan (bersifat non
volatile). ROM diisi oleh pabrik pembuatnya berupa
program-program pokok yang diperlukan sistem komputer misal
program bootstrap. Isi dari ROM tidak boleh hilang atau rusak karena
bias menyebabkan komputer tidak berfungsi, sehingga untuk pencegahannya
ROM dirancang hanya bisa dibaca. Namun pada kasus lain
memungkinkan untuk merubah isi ROM, dengan cara
memprogram kembali instruksi-instruksi didalamnya.
B.
RAM, (Random
Access Memory)
Memory berfungsi sebagai tempat penyimpanan data sementara.
Memory bekerja dengan menyimpan & menyuplai data-data
penting yg dibutuhkan Processor dengan cepat untuk diolah menjadi
informasi. Karena itulah, fungsi kapasitas merupakan hal
terpenting pada memory. Dimana semakin besar kapasitasnya, maka semakin
banyak data yang dapat disimpan dan disuplai, yang akhirnya
membuat Processor bekerja lebih cepat. Suplai data ke
RAM berasal dari Hard Disk, suatu peralatan yang
dapat menyimpan data secara permanen.
2. Sistem Bus
a.
Pengertian sistem Bus
§ Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai
Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem.
§ Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan
komponen Komputer dalam menjalankan tugasnya.
§ Transfer data antar komponen komputer sangatlah
mendominasi kerja suatu computer. Data atau program yang tersimpan dalam memori
dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat
melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan system bus.
b.
Cara Kerja Sistem Bus
§ Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitektur
komputernya akan lebih kompleks, sehingga untuk meningkatkan performa,
digunakan beberapa buah bus.
§ Tiap bus merupakan jalur data antara beberapa device
yang berbeda. Dengan cara ini RAM, Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus
utama berkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus) .
§ Sementara perangkat lain yang lebih lambat
dihubungkan oleh bus yang berkecepatan lebih rendah yang terhubung dengan bus
lain yang lebih cepat sampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini
digunakan sebuah bridge.
c.
Jenis-jenis Bus
§ Dedicated Bus : bus yang khusus menyalurkan data
tertentu, contohnya paket data saja, atau alamat saja.
§ Multiplexed Bus : bus yang dilalui informasi yang
berbeda baik data, alamat, dan sinyal kontrol dengan metode multipleks data.
-
Kekurangan
multiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga menghemat
tempat tapi kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang
komplek untuk mengurai data yang telah dimultipleks.
d.
Fungsi saluran Bus
fungsi saluran bus
dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu :
1)
Saluran data
§ Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan
data antara dua modul sistem, saluran ini secara kolektif disebut bus data.
§ Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran,
jumlah saluran diartikan dengan lebar bus data.
§ Lebar bus data merupakan faktor penting dalam
menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus data lebarnya
8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali
mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.
2)
Saluran alamat
§ Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber
atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word
data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran
alamat.
§ Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori
maksimum sistem.
§ Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai
untuk mengalamati port-port input/outoput. Biasanya, bit-bit berorde lebih
tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.
3)
Saluran kontrol
§ Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh
seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya.
§ Saluran kontrol digunakan untuk mengontrol akses ke
saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat.
§ Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik
perintah maupun informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem.
Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan
validitas data dan informasi alamat.
Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan
operasi-operasi yang akan dibentuk.
§ Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write,
memory read, I/O write, I/O read, transfer ACK, bus request, bus grant,
interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.
