Archive for Oktober 2017

Central Processing Unit

CPU Merupakan bagian utama dari komputer karena processor berfungsi untuk mengatur semua aktifitas yang ada pada komputer. CPU memiliki fungsi untuk menjalankan program yang telah disimpan dalam memori utama, dengan cara mengambil intruksi kemudian menguji intruksi dan mengeksekusinya sesuai alur perintah. CPU dapat disebut sebagai otak komputer karena CPU mengatur semua aktifitas dan jalannya semua program termasuk aplikasi atau software di dalamnya.

A. Sistem Bus

Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai sub sistem. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hirarki sistem komputer.

Suatu Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat Input/Output. setiap computer saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi.

Sistem Bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen computer 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.

Bus system menghubungkan CPU dengan RAM mungkin sebuah buffer memory. Memory penyangga (cache L2 ), Bus system merupakan BUS pusat. Bus – bus yang lain merupakan pencabangan dari BUS ini.

Didalam PC terdapat 2 Bus yaitu :

· Bus sistem, yang menghubungkan CPU dengan RAM, dan

· Bus I/O, yang menghubungkan CPU dengan komponen-kompoonen lain.

Berikut contoh diagramnya

B. JENIS –JENIS SISTEM BUS

1. Data Bus

Saluran bus dapat dipisahkan menjadi dua tipe umum, yaitu dedicated dan multiplexed. Suatu saluran bus dedicated secara permanen diberi sebuah fungsi atau subset fisik komponen- komponen komputer.

Data Bus :

· Berfungsi untuk mentransfer data, membawa data dari dan ke perangkat atau peripheral

· Terdiri atas beberapa jalur penghantar, 8, 16, 32 bahkan 64 bahkan lebih jalur parallel

· Data ditransmisikan dalam dua arah, yaitu dari CPU atau mikroprosesor ke unit memori atau modul I/O dan sebaliknya.

· Semakin lebar bus maka semakin besar data yang dapat ditransfer sekali waktu.

2. Control Bus ( Saluran Control )

Saluran kontrol digunakan untuk mengontrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat unruk mengintrol penggunaanya. Berfungsi untuk mensinkronkan proses penerimaan dan pengiriman data.

· Untuk mengatur memori atau port agar siap ditulis atau dibaca.

· Sinyal Kontrol: RD, WR, IO/M

· Sinyal Read dan write : untuk mengakses data ke dan dari perangkat

3. Address Bus:

· Membawa informasi untuk mengetahui lokasi suatu perangkat atau peripheral

· Untuk memilih lokasi memori atau port yang akan ditulis atau dibaca

· Untuk menentukan rute data, bersumber dari mana, tujuannya ke mana.

· Bersifat searah, cpu memberikan alamat yang bertujuan untuk menentukan peripheral mana yang dituju. Contoh memori mana yang dituju atau I/O mana yang dituju.

· Semakin besar bus alamat, akan semakin banyak range lokasi yang dapat dialamati.

· Jumlah alamat yang dapat dituju pada Bus alamat adalah sebanyak 2n. n jumlah jalur Bus alamat.

C. 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.

D. Pengertian ALU (Arithmatic Logical Unit)

Arithmatic Logical Unit (ALU), adalah komponen dalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi perhitungan aritmatika dan logika (Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. ALU bekerja besama-sama memori, di mana hasil dari perhitungan di dalam ALU di simpan ke dalam memori.

E. 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). Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

· Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

· Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

· Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.

· Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.

· Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Proses tiga langkah karakteristik unit control:

· Menentukan elemen dasar prosesor

· Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor

· Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan pembentukan operasi mikro

F. Register

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di dalam memori utama.

Setiap register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung pada ukurannya. Register-register dapat dibaca dan ditulis dengan kecepatan tinggi karena berada pada CPU. Berikut fungsi register :

Register CPU yang dapat digunakan oleh pemrogram, dengan menggunakan set intsruksi memungkinkan satu buah register atau lebih untuk dispesifikasian sebagai operand atau alamat operand.

a. General Purpose Register

· Digunakan untuk mode pengalamatan dan data.

· Akumulator ( aritmatika, Shift, Rotate)

· Base Register (Rotate,Shift, aritmatika)

· Counter Register ( Looping)

· Data Register (menyimpan alamat I/O device).

b. Register Alamat

· Digunakan untuk mode pengalamatan

· Segment Register (Code Segment, Data Segment, Stack Segment, Extra Segment)

· Register Index (Stack Index, Data Index)

· Stack Pointer

c. Register Data

· Digunakan untuk menampung data

d. Register Kode Status Kondisi (Flag)

· Kode yang menggambarkan hasil operasi sebelumnya

G. 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 di bagi menjadi 2 bagian yaitu:

A. Memory Internal

Memori jenis ini dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Memori internal memiliki fungsi sebagai pengingat. Dalam hal ini yang disimpan di dalam memori utama dapat berupa data atau program. Memori biasa terbagi dibedakan menjadi dua macam: ROM dan RAM. Selain itu, terdapat pula memori yang disebut CACHE MEMORI, CMOS, DRAM, SDRAM, DIMM.

1. ROM (Read-Only-Memory a.k.a firmware)

Adalah jenis memori yang isinya tidak hilang ketika tidak mendapat aliran listrik dan pada awalnya isinya hanya bisa dibaca. ROM pada komputer disediakan oleh vendor komputer dan berisi program atau data. Di dalam PC, ROM biasa disebut BIOS (Basic Input/Output System) atau ROM-BIOS.

2. CMOS (Compmentary Meta-Oxyde Semiconductor).

Adalah jenis cip yang memerlukan daya listrik dari baterai. Cip ini berisi memori 64-byte yang isinya dapat diganti. Pada CMOS inilah berbagai pengaturan dasar komputer dilakukan, misalnya peranti yang digunakan untuk memuat sistem operasi dan termasuk pula tanggal dan jam sistem. CMOS merupukan bagian dari ROM.

3. RAM (Random-Access Memory).

Adalah jenis memori yang isinya dapat diganti-ganti selama komputer dihidupkan dan bersifat volatile. Selain itu, RAM mempunyai sifat yakni dapat menyimpan dan mengambil data dengan sangat cepat.

4. DRAM (Dynamic RAM).

Adalah jenis RAM yang secara berkala harus disegarkan oleh CPU agar data yang terkandung di dalamnya tidak hilang. DRAM merupakan salah satu tipe RAM yang terdapat dalam PC.

5. SDRAM (Sychronous Dynamic RAM).

Adalah jenis RAM yang merupakan kelanjutan dari DRAM namun telah disnkronisasi oleh clock sistem dan memiliki kecepatan lebih tinggi daripada DRAM. Cocok untuk sistem dengan bus yang memiliki kecepatan sampai 100 MHz.

6. DIMM (dual in-line memory module)

Berkapasitas 168 pin, kedua belah modul memori ini aktif, setiap permukaan adalah 84 pin. Ini berbeda daripada SIMM yang hanya berfungsi pada sebelah modul saja. Mensuport 64 bit penghantaran data. SDRAM (synchronous DRAM) menggunakan DIMM. Merupakan penganti dari DRAM, FPM (fast page memory) dan EDO. SDRAM pengatur (synchronizes) memori supaya sama dengan CPU clock untuk pemindahan data yang lebih cepat. Terdapat dalam dua kecepatan yaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz (PC133). DIMM 168 PIN. DIMM adalah jenis RAM yang terdapat di pasaran.

7. CACHE MEMORY.

Memori berkapasitas terbatas, memori ini berkecepatan tinggi dan lebih mahal dibandingkan memory utama. Berada diantara memori utama dan register pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu kepada memori utama tetapi di cache memory yang kecepatan aksesnya yang lebih tinggi, metode menggunakan cache memory ini akan meningkatkan kinerja sistem. Cache memory adalah tipe RAM tercepat yang ada, dan digunakan oleh CPU, hard drive, dan beberapa komponen lainnya.

B. Memory Eksternal

Merupakan memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program.Contoh: Hardisk, Floppy Disk dll. Hubungan antara Chace Memori, Memori Utama dan Konsep dasar memori eksternal adalah : Menyimpan data bersifat tetap (non volatile), baik pada saat komputer aktif atau tidak. Memori eksternal biasa disebut juga memori eksternal yaitu perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama. Memori eksternal mempunyai dua tujuan utama yaitu sebagai penyimpan permanen untuk membantu fungsi RAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan jangka panjang.

https://id.wikipedia.org/wiki/Unit_Pemroses_Sentral

http://pengayaan.com/pengertian-cpu-dan-fungsinya/

http://www.nesabamedia.com/pengertian-dan-fungsi-cpu/

http://simuk-warrior.blogspot.co.id/2015/06/pengertian-bus-system-sistem-bus.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Register_prosesor

https://id.wikipedia.org/wiki/Memori_(komputer)

http://deffanah.blogspot.co.id/2017/10/cpu-dan-sistem-bus.html

http://eryboy1304.blogspot.co.id/2012/10/pengertian-cpu-alu-cu-dan-register.html

http://orkomp.blogspot.co.id/2012/06/register.html

http://deririyadip.blogspot.co.id/2014/09/macam-macam-register.html

http://blogmekanikkomputer.blogspot.co.id/2013/01/fungsi-memori-dan-bagiannya.html

http://gpratomo7.blogspot.co.id/2017/10/central-processing-unit.html

CPU, dan Sistem BUS

0 Comments

A. Set Instruksi

Set Instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram, atau dengan kata lain Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set). Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Set instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur computer yang dapat dilihat oleh para pemrogram.

Dua bagian utama arsitektur komputer:

1. Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh computer. ISA menentukan sifat komputasional computer.

2. Hardware system architecture (HSA) / arsitektur system hardware

HAS berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.

Pada beberapa mesin, semua instruksi memiliki panjang yang sama, pada mesin-mesin yang lain mungkin terdapat banyak panjang berbeda. Instruksi-instruksi mungkin lebih pendek dari, memiliki panjang yang sama seperti, atau lebih panjang dari panjang word. Membuat semua instruksi memiliki panjang yang sama lebih muda dilakukan dan membuat pengkodean lebih mudah tetapi sering memboroskan ruang, karena semua instruksi dengan demikian harus sama panjang seperti instruksi yang paling panjang.

Ada 2 jenis klasifikasi set instruksi yang utama yaitu :

1. CISC (Complex Instruction Set of Computing)

2. RISC (Reduced Instruction Set of Computing)

Perbandingan set instruksi CISC dan RISC antara lain :

1. CISC (Complex Instruction Set of Computing)

CISC (Complex Instruction Set of Computing) adalah desain prosesor dimana instruksi tunggal dapat menjalankan beberapa operasi tingkat rendah (seperti beban dari memori, operasi aritmatika, dan penyimpanan memori) atau mampu menjalankan operasi multi-langkah atau mode pengalamatan dalam instruksi tunggal. Istilah ini surut diciptakan berbeda dengan Reduced Instruction Set of Computing (RISC) dan karena itu telah menjadi sesuatu dari istilah umum untuk segala sesuatu yang bukan RISC, dari komputer mainframe yang besar dan kompleks untuk mikrokontroler sederhana di mana beban memori dan operasional penyimpanan tidak lepas dari instruksi aritmatika.

2. RISC(Reduced Instruction Set of Computing)

RISC (Reduced Instruction Set of Computing) adalah strategi desain CPU berdasarkan ide bahwa set instruksi yang disederhanakan memberikan kinerja yang lebih tinggi bila dikombinasikan dengan arsitektur mikroprosesor mampu melaksanakan instruksi tersebut menggunakan siklus mikroprosesor yang lebih sedikit per instruksi. Sebuah komputer berdasarkan strategi ini adalah set instruksi komputer berkurang, juga disebut RISC. Arsitektur menentang disebut kompleks set instruksi komputasi (CISC).

Karakteristik dan Fungsi Set Instruksi

B. Karakteristik dan Fungsi set instruksi

• Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer instruction).

• Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set instruksi (instruction set)

C. Jenis-jenis Instruksi

1. Data Processing / Pengolahan Data : instruksi-instruksi aritmetika dan logika. Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolahdata numeric, sedangkan instruksi logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan terutama untuk data di register CPU.

2. Data Storage / Penyimpanan Data : instruksi-instruksi memori. Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.

3. Data Movement / Perpindahan Data : instruksi I/O. Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data ke dalam memori dan mengembalikan hasil komputansi kepada pengguna.

4. Control / Kontrol : instruksi pemeriksaan dan percabangan. Instruksi-instruksi kontrol digunakan untuk memeriksa nilai data, status komputansi dan mencabangkan ke set instruksi lain.

Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan teutama untuk data di register CPU. Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register. Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna.

D. Elemen - Elemen Dari Set Instruksi

a. Operation Code (opcode) adalah menentukan operasi yang akan dilaksanakan.

b. Source Operand Reference adalah input bagi operasi yang akan dilaksanakan.

c. Result Operand Reference adalah hasil dari operasi yang dilaksanakan.

d. Next Instruction Reference adalah memberitahukan CPU untuk mengambil instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.

E. Teknik Pengalamatan

1. Immediate Addressing

Immediate Addressing (Pengalamatan Segera) Adalah bentuk pengalamatan yang paling sederhana.

Penjelasan :

· Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari intsruksi.

· Operand sama dengan field alamat.

· Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk complement dua.

· Bit paling kiri sebagai bit tanda.

· Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data.

Keuntungan :

· Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand.

· Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat.

Kekurangan :

Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field.

Contoh :

ADD 7 ; tambahkan 7 pada akumulator.

2. Direct Addressing

· Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer kecil.

· Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus.

Kelebihan :

· Field alamat berisi efektif address sebuah operand.

Kekurangan :

· Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word.

Contoh :

ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator.

3. Indirect Addressing

· Merupakan mode pengalamatan tak langsung.

· Field alamat mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamatoperand yang panjang.

Kelebihan :

· Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi.

Kekurangan :

· Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi.

Contoh :

ADD (A) ; tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator.

4. Register addressing

Penjelasan :

· Metode pengalamatan register mirip dengan mode pengalamatan langsung.

· Perbedaanya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama.

· Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose.

Keuntungan :

· Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori.

· Akses ke register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat.

Kerugian :

· Ruang alamat menjadi terbatas.

5. Register indirect addressing

· Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung.

· Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register.

· Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register.

· Keuntungan dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung.

· Keterbatasan field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak.

· Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung.

6. Displacement addressing

Penjelasan :

· Menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung.

· Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buahfield alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit.

· Operand berada pada alamat A ditambahkan isi register.

· Tiga model displacement : - Relative addressing : register yang direferensi secara implisit adalah Program Counter (PC)-Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya.

· Base register addressing : Register yang direferensi berisi sebuah alamat memori dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu : - Referensi register dapat eksplisit maupun implisit memanfaatkan konsep lokalitas memori.

· Indexing : field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut

o Merupakan kebalikan dari mode base register.

o Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing.

o Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-program iteratif.

Contoh :

Field eksplisit bernilai A dan field implisit mengarah pada register