Membahas CPU dan sistem Bus

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.