CPU (Central Prosessor Unit)
a. Pengertian CPU
CPU merupakan singkatan dari Central Prosessor
Unit yang sering diartikan oleh manusia sebagai tubuh maupun dari otak
sikomputer.
Selain dapat mengolah berbagai hitungan Aritmatika, CPU juga dapat mengolah data-data yang telah masuk kedalam komputer dan menyimpannya kedalam hardisk maupun alat penyimpanan lainnya melalui perintah prosessor yang ada di CPU. CPU sendiri terbuat dari lempengan yang berbahan silicon yang terdiri atas 10 juta transitor yang biasa disebut “chip”. Perkembangan CPU dari waktu ke waktu semakin meningkat. Awal munculnya processor, yakni hadir dengan microprocessornya yang di buat oleh INTEL, satu-satunya produsen pada masa itu untuk pembuatan processor. Namun, sekarang ini sudah banyak perusahaan-perusahaan yang membuat processor.
Selain dapat mengolah berbagai hitungan Aritmatika, CPU juga dapat mengolah data-data yang telah masuk kedalam komputer dan menyimpannya kedalam hardisk maupun alat penyimpanan lainnya melalui perintah prosessor yang ada di CPU. CPU sendiri terbuat dari lempengan yang berbahan silicon yang terdiri atas 10 juta transitor yang biasa disebut “chip”. Perkembangan CPU dari waktu ke waktu semakin meningkat. Awal munculnya processor, yakni hadir dengan microprocessornya yang di buat oleh INTEL, satu-satunya produsen pada masa itu untuk pembuatan processor. Namun, sekarang ini sudah banyak perusahaan-perusahaan yang membuat processor.
b. bagian-bagian CPU dan
Fungsi-funsinya
Perangkat pengolah atau pemroses data dalam
komputer adalah prosesor atau lengkapnya adalah mikroprosesor, namun umumnya
pengguna komputer menyebutnya sebagai CPU (Central Processor Unit). CPU
merupakan otak bagi sebuah system komputer. CPU memiliki 3 komponen utama yang
merupakan bagian tugas utamanya yaitu unit kendali (Control Unit – CU) , unit
aritmetika dan logika (Aritmetic and Logic Unit – ALU) serta komponen register
yang berfungsi membantu melakukan hubungan (interface) dari dan ke memori.
Tugas CPU adalah melaksanakan dan mengawal keseluruhan operasi komputer
sehingga bisa dikatakan hampir keseluruhan pemikiran dilaksanakan disini,
sehingga sering dinamakan sebagai otak komputer. CPU Tempatnya terletak pada
papan induk (motherboard) pada bagian inilah juga terletak segala pusat
perangkat komputer seperti memori, port input –output (I/O) dan sebagainya.
I. Control Unit
Unit kontrol (bahasa Inggris: 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).
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:
1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
3. Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan
logika serta mengawasi kerja.
5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.
1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
3. Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan
logika serta mengawasi kerja.
5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.
Proses tiga langkah karakteristik
unit control:
1. Menentukan elemen dasar prosesor
2. Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor
3. Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan
pembentukan operasi mikro
1. Menentukan elemen dasar prosesor
2. Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor
3. Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan
pembentukan operasi mikro
Masukan-masukan unit control:
1. Clock / pewaktu
Pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.
Pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.
2. Register instruksi
Opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.
Opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.
3. Flag
Flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.
Flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.
4. Sinyal control untuk mengontrol
bus
Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.
Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.
Keluaran-keluaran unit control:
• Sinyal control didalam prosesor: terdiri
dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register
yang satu
keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.
keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.
II. ALU (Aritmetic and Logic Unit)
ALU (Arithmetic and Logic Unit), CU (Control
Unit), Register, dan interkoneksinya. ALU merupakan bagian pengolah bilangan
biner dari sebuah prosesor. ALU bertugas melakukan operasi-operasi aritmatika
dan logika sesuai dengan instruksi yang diberikan. ALU juga merupakan salah
satu bagian yang terpenting. Unit aritmetik logika (ALU) terdiri dari sirkuit
elektronik yang membuatnya mampu melaksanakan operasi aritmatika dan logika. Ia
mengeksekusi instruksi dan melakukan perhitungan (tambah, kali, kurang, dan
bagi) dan perbandingan. ALU bekerja dengan register yang berbeda untuk
menyimpan data atau informasi tentang tindakan terakhir yang dilakukan oleh
unit logika. ALU mampu membandingkan huruf, angka, atau karakter khusus.
Komponen dari rangkaian logika pada ALU adalah gerbanggerbang logika AND, OR,
XOR, dan NOT yang dihubungkan pada multiplexer. Selain itu juga terdapat juga
operasi shifter yang komponen dasarnya adalah multiplexer. Komponen ALU
mendapatkan masukan data dari register dan sinyal kontrol dari CU. Untuk
operasi ALU dengan dua masukan, diperlukan dua register 8-bit: ACC
(accumulator) untuk masukan pertama dan temp (register sementara) untuk masukan
kedua. Hasil dari operasi ALU ini adalah data 8-bit yang kemudian diteruskan ke
register untuk menyimpan hasil operasi ini. Selain itu juga dihasilkan flag
atau bit status. Flag ini akan diteruskan ke register yang menyimpan flag hasil
dari operasi ALU. Untuk mempercepat pemrosesan data di dalam prosesor, selain
CU dan ALU, prosesor juga membutuhkan memori dengan kecepatan yang sama dengan
prosesor. Memori khusus yang diimplementasikan pada prosesor ini disebut
register. Komponen utama penyusun register adalah flip-flop.
III. Register
Bagian CPU berikutnya adalah register.
Register merupakan perangkat memori sementara yang menyimpan data. Register
membantu CPU dalam melaksanakan instruksi. Mereka dikelola oleh unit kontrol.
Register berfungsi untuk tempat penyimpanan yang berisi data dan informasi
lainnya yang sering dibutuhkan ketika sebuah program sedang berjalan. Register
dimaksudkan untuk dapat diakses dengan sangat cepat. Yang termasuk register di
antaranya adalah register uji dan instruksi. Register instruksi berisi
instruksi CPU sedangkan register uji dimaksudkan untuk menyimpan hasil kerja
yang dilakukan oleh CPU.
IV. 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 program merupakan ruang memori yang
digunakan untuk menyimpan program yang akan dijalankan oleh prosesor. Memori
program bersifat read only memory (ROM). Prosesor hanya bisa membaca isi dari
memori program tetapi tidak bisa mengubah isinya. Memori data pada prosesor
digunakan untuk menyimpan data-data hasil pemrosesan dari instruksi-instruksi
yang dijalankan oleh prosesor. Pada mikrokontroler 8051, memori data internal
sebesar 128 byte. Didalamnya terdapat bank register, Spesial Function Register
(SFR), dan general-purpose register.
V. Input output
Terdapat dua jenis interface input dan output
pada FPGA untuk komunikasi dengan device di luar FPGA: data port serial dan
data port paralel. Interface komunikasi serial biasa disebut UART (Universal
Asynchronous Receiver- Transmitter). Sedangkan untuk interface komunikasi
parallel disebut PIO (Parallel Input-Output).
VI. UART
UART merupakan suatu piranti asinkron yang
memerlukan bit awal dan bit akhir untuk setiap kata digital yang dikirimkan
dari dan ke CPU. UART dapat deprogram untuk menentukan mode operasinya.
UART memiliki dua mode operasi:
1.Mode pengiriman, dimana UART akan mengambil data paralel dan mengubahnya dalam aliran data seri yang berisi karakter start, stop,
dan karakter yang sama.
1.Mode pengiriman, dimana UART akan mengambil data paralel dan mengubahnya dalam aliran data seri yang berisi karakter start, stop,
dan karakter yang sama.
2.Mode penerimaan, dimana UART akan mengambil
aliran bit seri dan mengubahnya ke dalam data paralel.
VII. Bus
Suatu sistem digital pada umumnya memiliki
banyak komponen register. Interkoneksi antar komponen diperlukan untuk transfer
data dari satu komponen ke komponen yang lainnya. Untuk efesiensi dalam
transfer data tersebut digunakan suatu sistem untuk berbagi saluran yang
disebut bus. Bus adalah sekelompok kawat penghubung yang digunakan sebagai
jalur untuk menyalurkan bit-bit biner. Ada tiga jenis bus pada sistem prosesor
: bus data, bus alamat, dan bus kontrol.
1. Bus data digunakan untuk mentransfer data
antara CPU dengan elemen elemen lain di dalam sistem. Bus data bersifat
bidirectional, bisa
menerima data dan juga mengirimkan data. Juga terdapat internal data bus untuk transfer data sesama elemen CPU, yang dihubungkan
ke bus data sistem melalui Memory Buffer Register (MBR). MBR merupakan buffer dua arah.
menerima data dan juga mengirimkan data. Juga terdapat internal data bus untuk transfer data sesama elemen CPU, yang dihubungkan
ke bus data sistem melalui Memory Buffer Register (MBR). MBR merupakan buffer dua arah.
2. Bus alamat membawa alamat dari lokasi
memori, untuk mengambil data agar dapat dibaca atau untuk menyimpan agar dapat
ditulis. Bus
alamat dapat juga mengalamati elemen elemen lain di dalam sistem seperti unit antarmuka masukan/keluaran. Bus alamat dapat
membawa 16 bit informasi digital secara serempak.
alamat dapat juga mengalamati elemen elemen lain di dalam sistem seperti unit antarmuka masukan/keluaran. Bus alamat dapat
membawa 16 bit informasi digital secara serempak.
3.Bus kontrol membawa semua isyarat kontrol
dari CPU. Fungsi utama bus kontrol adalah: sinkronisasi memori dan I/O,
penjadwalan CPU
(misalnya interupsi), dan tugas lain seperti reset dan clock. Sebelum memasuki address bus sistem maupun control bus sistem, informasi
terlebih dahulu melewati Memory Address Register (MAR), yang merupakan buffer satu arah.
(misalnya interupsi), dan tugas lain seperti reset dan clock. Sebelum memasuki address bus sistem maupun control bus sistem, informasi
terlebih dahulu melewati Memory Address Register (MAR), yang merupakan buffer satu arah.
VIII. Clock
Bagian CPU yang lain adalah sistem waktu.
Sistem terbuat dari sirkuit waktu untuk mengukur tugas yang dilakukan oleh CPU.
Kinerja prosesor umumnya diukur dalam “hertz.”
Demikianlah penjelasan tentang CPU, semoga
dapat bermanfaat bagi anda. Apabila ada kata-kata yang salah mohon dimaafkan
akhir kata saya ucapkan “Terima Kasih”……….
akhir kata saya ucapkan “Terima Kasih”……….
sumber: google.com