Tugas Arsitektur Komputer saya kali ini adalah menarik kesimpulan dari artikel yang sudah ada mengenai arsitektur komputer. Pada tugas ini, saya menggu-nakan sebuah artikel dengan judul CPU (Central Processing Unit) yang bersumber dari blog berikut :
Berikut adalah artikelnya :
CPU (Central Processing Unit)
Dalam sistem
komputer, bagian CPU (Central Processing Unit) merupakan komponen
terpenting dalam menjalankan tugas suatu sistem komputer. CPU memiliki fungsi
sebagai komponen utama dalam pengolahan data dengan berdasarkan
perintah-perintah yang diterimanya.
Komponen
Utama CPU
Dalam
mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen,
yaitu Arithmetic and Logic Unit (ALU), Control
Unit, Registers, dan CPU Interconnections.
Gambar
Komponen internal CPU
- Arithmetic 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 arithmetika dan unit logika boolean, yang masing – masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.
- Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan 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.
- Registers, adalah media penyimpan 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
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, seperti
memori utama, piranti masukan/keluaran.
Fungsi CPU
Fungsi CPU
adalah penjalankan program – program yang disimpan dalam memori utama dengan
cara mengambil instruksi – instruksi, menguji
instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur
perintah.
Pengolahan
instruksi dalam CPU terdiri dari dua langkah,
yaitu : operasi pembacaan instruksi (fetch) dan
operasi pelaksanaan instruksi (execute). Siklus
instruksi yang terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi.
Siklus
instruksi dasar
Pada setiap
siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori. Terdapat
register dalam CPU yang berfungsi mengawasi
dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program
Counter (PC). PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU
membaca instruksi.
Siklus Fetch
– Eksekusi
Instruksi
– instruksi yang dibaca akan dibuat dalam
register instruksi (IR). Instruksi – instruksi ini dalam bentuk
kode – kode binner yang dapat diinterpretasikan oleh CPU kemudian dilakukan
aksi yang diperlukan. Aksi – aksi ini dikelompokkan menjadi empat katagori,
yaitu :
- CPU –
Memori,
perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
- CPU
–I/O,
perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
- Pengolahan
Data, CPU
membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.
- Kontrol, merupakan instruksi untuk
pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan
eksekusi.
Diagram
siklus instruksi
Perlu
diketahui bahwa 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 gambar diagram
siklus instruksi di atas .
- Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan
alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
- 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.
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 :
- Program, yaitu
interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa
kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program.
Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi ilegal.
- Timer,
adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini
memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler.
- I/O,
sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan
kondisi error dan penyelesaian suatu operasi.
- Hardware failure, adalah interupsi yang
dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori.
Dengan
adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan
untuk mengeksekusi instruksi-instruksi lain. Saat suatu modul telah
selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini
akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor.
Kemudian prosesor akan
menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk
menghandel routine interupsi.
Setelah
program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya
kembali. Saat sinyal interupsi diterima prosesor
ada dua kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan
dan interupsi ditolak. Apabila interupsi ditangguhkan,
prosesor akan melakukan hal – hal dibawah ini :
- Prosesor menangguhkan eksekusi
program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya. Tindakan ini
adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data
lain yang relevan.
- Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat
awal routine interrupt handler.
DAFTAR
PUSTAKA :
Di bawah ini adalah kesimpulan dari artikel berjudul CPU yang saya jadikan sebagai sumber :
Kesimpulan
CPU (Central Processing Unit)
merupakan komponen terpenting dalam sistem komputer. Komponen ini berfungsi
untuk mengeksekusi sebuah proses berdasarkan instruksi-instruksi yang
diberikan.
Fungsi CPU
Fungsi CPU adalah penjalankan program – program yang
disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil, menguji dan
mengeksekusi instruksi satu persatu sesuai alur perintah. Pengolahannya terdiri
dari dua langkah yaitu operasi pembacaan dan pelaksanaan. Dalam menjalankan
fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen diantaranya :
- Arithmetic
and Logic Unit (ALU)
Komponen
yang berfungsi untuk memproses instruksi yang sudah dikonversi ke bahasa mesin.
Terdiri dari dua bagian yaitu bagian yang memproses instruksi aritmatika dan
instruksi berupa logika
- Control
Unit
Bertugas
mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputer
sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar
komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi operasinya
- Registers
Media
penyimpan internal CPU yang bersifat sementara yang digunakan saat proses
pengolahan data.
- CPU
Interconnection
Sistem koneksi dan bus yang
menghubungkan komponen internal CPU.
Siklus Instruksi
Secara garis besar, siklus instruksi
pada CPU akan saya simpulkan sebagai berikut :
Hal pertama yang dilakukan adalah
PC (Program Counter) akan menunjuk ke alamat instruksi yang akan diproses, kemudian
instruksi tersebut akan diambil dan disimpan di Instruction Register (IR).
Setelah itu baru MAR (Memory Address Register) dan MDR (Memory Data Register)
bekerja. MAR berfungsi untuk menyimpan alamat memori dari data sedangkan MDR
untuk menyimpan data yang akan difetch atau ditulis kembali ke memori.
Kemudian akan dilakukan proses
decoding yaitu merubah instruksi yang dikirim user menjadi bentuk digit biner. Instruksi – instruksi yang
dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).
Instruksi – instruksi yang sudah dalam bentuk kode – kode biner tersebut diinterpretasikan
oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan. Aksi – aksi ini dikelompokkan
menjadi empat katagori, yaitu :
- CPU –
Memori,
perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
- CPU
–I/O,
perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
- Pengolahan
Data, CPU
membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.
- Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi.
Instruksi yang sudah dieksekusi
akan menghasilkan keluaran yang akan ditampilkan oleh media keluaran (output
device). Selain proses-proses tersebut, dalam siklus instruksi juga terdapat
proses interupsi. Yaitu per-mintaan khusus untuk melakukan sesuatu dan akan
menghentikan dahulu apa yang sedang dikerjakan.
Proses ini disebabkan oleh
beberapa hal, salah satu diantaranya adalah hardware failure yaitu adanya
kesalahan daya pada paritas memori. Tujuan dari proses ini adalah agar
pengeksekusian pada CPU berjalan lancar dan terciptanya keadaan yang sinkron
antara CPU dan modul-modul I/O ataupun memori.
