CPU, SISTEM BUS, ALU
Pengertian CPU
Central processing unit (CPU) adalah otak dari komputer Anda. CPU menangani semua instruksi yang Anda berikan pada komputer Anda, dan semakin cepat ia melakukan hal ini, semakin baik. Pelajari tentang bagaimana proses instruksi CPU dan bagaimana insinyur komputer terus akan datang dengan cara untuk membuatnya berjalan lebih cepat.
Central processing unit (CPU) dari sebuah komputer adalah bagian dari hardware yang melaksanakan instruksi dari program komputer. Ia melakukan aritmatika, logis, dan operasi input / output dasar dari sebuah sistem komputer. CPU adalah seperti otak dari komputer – setiap instruksi, tidak peduli seberapa sederhana, harus melalui CPU. Jadi katakanlah Anda menekan huruf ‘k’ pada keyboard Anda dan muncul di layar – CPU komputer Anda adalah apa yang membuat ini mungkin. CPU kadang-kadang disebut sebagai unit pusat prosesor, atau prosesor untuk singkatnya. Jadi, ketika Anda melihat spesifikasi komputer di toko elektronik lokal Anda, biasanya mengacu pada CPU sebagai prosesor.
Ketika kita mulai melihat berbagai komponen CPU dan bagaimana mereka berfungsi, ingat bahwa itu adalah semua tentang kecepatan. Ketika kita menggunakan komputer kita ingin perintah yang dilakukan sangat cepat. Ketika perintah menjadi lebih rumit (misalnya, menciptakan animasi 3D atau mengedit file video), kita menuntut lebih banyak dari CPU. Dengan demikian, kemajuan teknologi yang telah kita lihat dalam teknologi prosesor sebagian besar telah didorong oleh kebutuhan untuk kecepatan.
Komponen CPU
Sebuah CPU umumnya memiliki sejumlah komponen. Pertama adalah unit aritmatika logika (ALU) yang melakukan aritmatika sederhana dan operasi logis. Kedua adalah unit kontrol (CU) yang mengelola berbagai komponen komputer. Ini membaca dan menafsirkan instruksi dari memori dan mengubahnya menjadi serangkaian sinyal untuk mengaktifkan bagian-bagian lain dari komputer. Unit kontrol menyerukan kepada unit aritmatika logika untuk melakukan perhitungan yang diperlukan. Ketiga adalah cache, yang berfungsi sebagai memori berkecepatan tinggi di mana instruksi dapat disalin ke dan diambil. CPU lama terdiri dari banyak komponen yang terpisah, namun sejak tahun 1970 mereka telah dibangun sebagai unit terpadu yang disebut mikroprosesor. Dengan demikian, CPU adalah jenis tertentu dari mikroprosesor. Masing-masing komponen CPU telah menjadi begitu terintegrasi yang Anda bahkan bisa mengenali mereka dari luar. CPU yang ditampilkan di bawah ini adalah berukuran sekitar 2 inci kali 2 inci.
Bagian atas CPU Intel – karena merupakan komponen unit terpadu sehingga tidak terlihat dari luar
CPU terletak di motherboard. Motherboard memiliki soket untuk ini, yang spesifik untuk jenis prosesor tertentu. Sebuah CPU akan sangat panas sehingga membutuhkan sistem pendingin sendiri dalam bentuk heatsink dan / atau kipas.
Bagian bawah CPU Intel – pin berlapis emas menyediakan koneksi ke motherboard
ALU adalah tempat perhitungan terjadi. Bagaimana perhitungan ini benar-benar bisa dilakukan? Untuk dunia komputer, terdiri dari nol (0) dan yang (1). Di dalam prosesor kita dapat menyimpan 0s dan 1s menggunakan transistor. Ini adalah switch mikroskopis yang mengontrol aliran listrik tergantung pada apakah saklar on atau off. Jadi transistor berisi informasi biner: 1 jika arus melewati dan 0 jika arus tidak melewati. Transistor terletak pada sepotong silikon yang sangat tipis. Sebuah chip silikon tunggal dapat berisi ribuan transistor. Sebuah CPU tunggal berisi sejumlah besar chip. Gabungan ini hanya mencakup sekitar satu inci persegi atau lebih. Dalam CPU modern, bagaimanapun, bahwa tiap inci persegi dapat menampung beberapa ratus juta transistor – CPU high-end sangat terbaru memiliki lebih dari satu miliar! Penghitungan dilakukan oleh sinyal dengan menyalakan atau mematikan kombinasi yang berbeda dari transistor. Dan lebih banyak transistor berarti perhitungan yang lebih besar.
CPU terletak di motherboard dengan heatsink dan kipas langsung di atasnya
CPU Awal yang cukup besar dan tidak mengandung banyak transistor tidak seperti yang sekarang. Produsen chip seperti Intel dan AMD telah menginvestasikan banyak penelitian untuk membuat segalanya lebih kecil dan muat lebih banyak transistor di dalam prosesor tunggal. Jadi, ketika ada generasi baru dari chip, biasanya berarti mereka telah datang dengan cara yang lebih cerdas yang dikemas dengan kekuatan pemrosesan yang lebih ke dalam CPU tunggal. Nama umum dari prosesor (misalnya Intel Pentium 4, Intel i7, AMD Athlon, AMD 870) mengacu pada arsitektur yang mendasari dari CPU. Ada begitu banyak orang yang akan sulit untuk mencari tahu apa yang benar-benar Anda butuhkan dalam komputer baru. Cara terbaik adalah harus memilih jenis prosesor terbaru yang masuk dalam anggaran Anda.
Tingkat Clock
Tingkat clock prosesor adalah kecepatan di mana instruksi akan dieksekusi. Kecepatan ini diatur menggunakan jam internal dan dinyatakan sebagai jumlah jam siklus per detik. CPU modern dapat memproses miliaran kalkulasi per detik. Satuan yang digunakan untuk menyatakan tingkat clock adalah hertz, disingkat Hz. Jadi ketika prosesor memiliki kecepatan clock 3,5 GHz yang berarti 3,5 gigahertz, atau 3,5 miliar jam siklus per detik. Lebih cepat lebih baik, tapi kecepatan yang lebih tinggi artinya biaya yang lebih tinggi.
Komputer Paralel Dan CPU Multi-Core
Produsen komputer selalu mencari untuk meningkatkan kinerja keseluruhan sistem komputer, dan CPU yang lebih cepat adalah bagian besar dari itu. Ada batas-batas fisik dengan kecepatan clock dan seberapa dekat bersama-sama Anda dapat menempatkan transistor pada sebuah chip silikon. Salah satu solusinya adalah dengan menempatkan beberapa prosesor dalam sebuah CPU tunggal. Menggunakan dua prosesor disebut duo-core dan menggunakan empat prosesor disebut sebagai quad-core. Kebanyakan sistem komputer baru di pasar saat ini adalah quad-core, namun CPU dengan prosesor lebih banyak cenderung untuk keluar dalam waktu dekat. Core lebih banyak akan lebih mahal.
Foto prosesor quad-core Intel terletak pada motherboard
Menggunakan beberapa core tidak semudah kedengarannya. Hal ini membutuhkan bentuk baru komputasi yang dikenal sebagai komputasi paralel. Ini berarti bahwa instruksi harus dibagi menjadi potongan-potongan terpisah yang dapat ditangani oleh prosesor terpisah. Setelah selesai, hasilnya harus dikombinasikan lagi untuk dimengerti. Pendekatan yang kuat untuk komputasi paralel telah dikembangkan, dan sebagai hasilnya, CPU multi-core kini telah menjadi standar dalam sistem komputer biasa.
Ringkasan
Singkatnya, CPU adalah otak dari sebuah komputer, pengolahan semua instruksi yang Anda berikan. Sebuah CPU memiliki berbagai komponen untuk menerima instruksi, mengolahnya dan kemudian mengubah mereka menjadi sinyal untuk mengaktifkan bagian lain dari komputer. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan switch mikroskopis yang dikenal sebagai transistor yang terletak di chip silikon.
Untuk membuat pekerjaan lebih cepat CPU, sejumlah inovasi teknologi telah dilaksanakan: 1) dikemas lebih banyak transistor ke dalam CPU tunggal, 2) meningkatkan kecepatan clock CPU, 3) meningkatkan jangkauan bilangan bulat yang digunakan untuk mewakili angka, dan 4) mempekerjakan beberapa core dalam CPU tunggal
PENGERTIAN BUS SYSTEM
system bus atau bus system dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur –jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.
BUS
Pengertian bus adalah bagian dari sistem komputer yang berfungsi untuk memindahkan data antar bagian- bagian d lam sistem komputer. Data dipindahkan dari piranti masukan ke CPU, CPU ke memori, atau dari memori ke piranti keluaran. Bus meruppakan jalur komunikasi yang dibagi pemakai suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem. Sistem bus adalah sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen utama komputer (CPU, Memori, I/O). Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya.
- Bus System dapat dibedakan ats :
1. Data Bus ( Saluran Data )
2. Address Bus ( Saluran Alamat )
3. Control Bus ( Saluran Kendali )
JENIS –JENIS SISTEM 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.
Sebagai contoh dedikasi fungsi adalah penggunaan alamat dedicated terpisah dan saluran data yang merupakan suatu hal yang umum bagi bus. Namun, hal ini bukanlah hal yang penting. Misalnya, alamat dan informasi data dapat ditransmisikan melalui sejumlah saluran yang sama dengan mengggunakan saluran address valid control.
Struktur sistem bus
a) Data bus ( Saluran Data )
Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umunya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran.
b) Address Bus ( Saluran Alamat )
1. Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya , bila CPU akan membaca sebuah word dat adari memroi, maka CPU akan menaruh alamt word yang dimaksud pada saluran alamat.
2. Digunakan untuk mengirinkan alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
3. Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPUmengakses suatu modul.
4. Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.
Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardwarenya.
c) 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.
A. Berikut ini dalah fingsi-fungsi yang terdapat pada control bus ( saluran control ):
1. Digunkan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
2. Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
3. Digunakan untuk saluran almat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
4. Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agak dapat diakses harus memiliki alamat. Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamt hardware-nya.
Di sistem komputer berbasis mikroprosesor, terdapat 3 jalur yang menjadi tempat mengalirnya proses.
1. Bus Data yang berfungsi mengalirkan data dari/ke mikroprosesor
2. Bus Alamat/ Address yang berfungsi mengalamati suatu proses dari/ke memori atau I/O
3. Bus Kontrol yang berfungsi mengatur intruksi yang terjadi dari/ ke mikroprosesor.
Pengertian ALU
Arithmatic Logical Unit (ALU), adalah salah satu bagian/komponen dalam sistem di 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.
Perhitungan dalam ALU menggunakan kode biner, yang merepresentasikan instruksi yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang diolah (operand). ALU biasanya menggunakan sistem bilangan biner two’s complement. ALU mendapat data dari register. Kemudian data tersebut diproses dan hasilnya akan disimpan dalam register tersendiri yaitu ALU output register, sebelum disimpan dalam memori.
Pada saat sekarang ini sebuah chip/IC dapat mempunyai beberapa ALU sekaligus yang memungkinkan untuk melakukan kalkulasi secara paralel. Salah satu chip ALU yang sederhana (terdiri dari 1 buah ALU) adalah IC 74LS382/HC382ALU (TTL). IC ini terdiri dari 20 kaki dan beroperasi dengan 4×2 pin data input (pinA dan pinB) dengan 4 pin keluaran (pinF).
Arithmatic Logical Unit (ALU), fungsi unit ini adalah untuk melakukan suatu proses data yang berbentuk angka dan logika, seperti data matematika dan statistika. ALU terdiri dari register-register untuk menyimpan informasi.Tugas utama dari ALU adalah melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. Rangkaian pada ALU (Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangan dinamakan dengan Adder. Adder digunakan untuk memproses operasi aritmetika, Adder juga disebut rangkaian kombinasional aritmatika.
Ada 3 jenis adder:
1) Rangkaian Adder dengan menjumlahkan dua bit disebut Half Adder.
2) Rangkaian Adder dengan menjumlahkan tiga bit disebut Full Adder.
3) Rangkain Adder dengan menjumlahkan banyak bit disebut Paralel Adder
1. HALF ADDER
Rangkaian Half Adder merupakan dasar penjumlahan bilangan Biner yang terdiri dari satu bit, oleh karena itu dinamai Penjumlah Tak Lengkap.
1. jika A = 0 dan B = 0 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 0.
2. jika A = 0 dan B = 1 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 1.
3. jika A = 1 dan B = 1 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 0
4. jika A = 1 dan B =1 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 0. dengan nilai pindahan cy(Carry Out) = 1
Dengan demikian, half adder memiliki 2 masukan ( A dan B ) dan dua keluaran (S dan Cy).
2. FULL ADDER
Pada saat sekarang ini sebuah chip/IC dapat mempunyai beberapa ALU sekaligus yang memungkinkan untuk melakukan kalkulasi secara paralel. Salah satu chip ALU yang sederhana (terdiri dari 1 buah ALU) adalah IC 74LS382/HC382ALU (TTL). IC ini terdiri dari 20 kaki dan beroperasi dengan 4×2 pin data input (pinA dan pinB) dengan 4 pin keluaran (pinF).
Arithmatic Logical Unit (ALU), fungsi unit ini adalah untuk melakukan suatu proses data yang berbentuk angka dan logika, seperti data matematika dan statistika. ALU terdiri dari register-register untuk menyimpan informasi.Tugas utama dari ALU adalah melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. Rangkaian pada ALU (Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangan dinamakan deACE=”Verdana, sans-serif”>Sebuah Full Adder menjumlahkan dua bilangan yang telah dikonversikan menjadi bilangan-bilangan biner. Masing-masing bit pada posisi yang sama saling dijumlahkan. Full Adder sebagai penjumlah pada bit-bit selain yang terendah. Full Adder menjumlahkan dua bit input ditambah dengan nilai Carry-Out dari penjumlahan bit sebelumnya. Output dari Full Adder adalah hasil penjumlahan (Sum) dan bit kelebihannya (carry-out).
3. PARALEL ADDER
Rangkaian Parallel Adder adalah rangkaian penjumlah dari dua bilangan yang telah dikonversikan ke dalam bentuk biner. Anggap ada dua buah register A dan B, masing-masing register terdiri dari 4 bit biner : A3A2A1A0 dan B3B2B1B0.
Rangkaian Parallel Adder terdiri dari Sebuah Half Adder (HA) pada Least Significant Bit (LSB) dari masing-masing input dan beberapa Full Adder pada bit-bit berikutnya. Prinsip kerja dari Parallel Adder adalah sebagai berikut : penjumlahan dilakukan mulai dari LSB-nya. Jika hasil penjumlahan adalah bilangan desimal “2” atau lebih, maka bit kelebihannya disimpan pada Cout, sedangkan bit di bawahnya akan dikeluarkan pada Σ. Begitu seterusnya menuju ke Most Significant Bit (MSB)nya.
Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi sesuai dengan instruksi program yaitu operasi logika (logical operation). Operasi logika meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika.
§ Arithmatic Logical 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%”> .
Pada saat sekarang ini sebuah chip/IC dapat mempunyai beberapa ALU sekaligus yang memungkinkan untuk melakukan kalkulasi secara paralel. Salah satu chip ALU yang sederhana (terdiri dari 1 buah ALU) adalah IC 74LS382/HC382ALU (TTL). IC ini terdiri dari 20 kaki dan beroperasi dengan 4×2 pin data input (pinA dan pinB) dengan 4 pin keluaran (pinF).
Arithmatic Logical Unit (ALU), fungsi unit ini adalah untuk melakukan suatu proses data yang berbentuk angka dan logika, seperti data matematika dan statistika. ALU terdiri dari register-register untuk menyimpan informasi.Tugas utama dari ALU adalah melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. Rangkaian pada ALU (Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangan dinamakan de padanya.
ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing – masing memiliki spesifikasi dan tugas tersendiri. Fungsi-fungsi yang didefinisikan pada ALU adalah Add (penjumlahan), Addu (penjumlahan tidak bertanda), Sub (pengurangan), Subu(pengurangan tidak bertanda), and, or,xor, sll (shift left logical), srl (shift right logical), sra (shift right arithmetic), dan lain-lain.
Arithmetic Logical Unit (ALU) merupakan unit penalaran secara logic. ALU ini merupakan Sirkuit CPU berkecepatan tinggi yang bertugas menghitung dan membandingkan. Angka-angka dikirim dari memori ke ALU untuk dikalkulasi dan kemudian dikirim kembali ke memori. Jika CPU diasumsikan sebagai otaknya komputer, maka ada suatu alat lain di dalam CPU tersebut yang kenal dengan nama Arithmetic Logical Unit (ALU), ALU inilah yang berfikir untuk menjalankan perintah yang diberikan kepada CPU tersebut.
ALU sendiri merupakan suatu kesatuan alat yang terdiri dari berbagai komponen perangkat elektronika termasuk di dalamnya sekelompok transistor, yang dikenal dengan nama logic gate, dimana logic gate ini berfungsi untuk melaksanakan perintah dasar matematika dan operasi logika. Kumpulan susunan dari logic gate inilah yang dapat melakukan perintah perhitungan matematika yang lebih komplit seperti perintah “add” untuk menambahkan bilangan, atau “devide” atau pembagian dari suatu bilangan. Selain perintah matematika yang lebih komplit, kumpulan dari logic gate ini juga mampu untuk melaksanakan perintah yang berhubungan dengan logika, seperti hasil perbandingan dua buah bilangan.
Instruksi yang dapat dilaksanakan oleh ALU disebut dengan instruction set. Perintah yang ada pada masing-masing CPU belum tentu sama, terutama CPU yang dibuat oleh pembuat yang berbeda, katakanlah misalnya perintah yang dilaksanakan oleh CPU buatan Intel belum tentu sama dengan CPU yang dibuat oleh Sun atau perusahaan pembuat mikroprosesor lainnya. Jika perintah yang dijalankan oleh suatu CPU dengan CPU lainnya adalah sama, maka pada level inilah suatu sistem dikatakan compatible. Sehingga sebuah program atau perangkat lunak atau software yang dibuat berdasarkan perintah yang ada pada Intel tidak akan bisa dijalankan untuk semua jenis prosesor,kecuali untuk prosesor yang compatible dengannya.
Seperti halnya dalam bahasa yang digunakan oleh manusia, instruction set ini juga memiliki aturan bahasa yang bisa saja berbeda satu dengan lainnya. Bandingkanlah beda struktur bahasa Inggris dengan Indonesia, atau dengan bahasa lainnya, begitu juga dengan instruction set yang ada pada mesin, tergantung dimana lingkungan instruction set itu digunakan.
