Central Processing Unit (CPU) · Central Processing Unit (CPU) Gambar Unit Komputer CPU . I....

of 23 /23
Pertemuan 5 Central Processing Unit (CPU)

Embed Size (px)

Transcript of Central Processing Unit (CPU) · Central Processing Unit (CPU) Gambar Unit Komputer CPU . I....

  • Pertemuan 5

    Central Processing Unit

    (CPU)

  • Gambar Unit Komputer

    CPU

  • I. Komponen Utama CPU

    CPU merupakan tempat pemrosesan instruksi program.

    Untuk memahami organisasi CPU ada beberapa hal yang

    dilakukan CPU, antara lain:

    Mengambil instruksi: CPU membawa instruksi dari memori

    Interpret instruksi: Instruksi dikodekan untuk menentukan tindakan apa yang diperlukan

    Mengambil data: Eksekusi suatu instruksi dapat memerlukan pembacaan data dari memori atau modul I/O

    Mengolah data: Eksekusi suatu instruksi dapat memerlukan pembentukan beberapa operasi aritmatika atau operasi logika

    Menulis data: hasil suatu eksekusi dapat memerlukan penulisan data ke memori

  • Gambar Komponen Komputer Von-Neumonn

  • Komponen Utama CPU lanjutan

    Komponen Internal CPU:

    1. Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas melakukan

    perhitungan aktual dan pengolahan data komputer.

    ALU terdiri dari Unit arithmetika dan Unit logika boolean

    2. Control Unit (CU), bertugas mengontrol pergerakan data

    dan instruksi ke dalam dan ke luar CPU, dan megontrol

    operasi ALU.

    3. Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang

    digunakan saat proses pengolahan data, dan bersifat

    sementara.

    4. CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus

    yang menghubungkan komponen internal CPU dan bus-

    bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem

    lainnya, seperti memori utama dan piranti I/O.

  • Gambar Komponen Internal CPU

  • I.1. ALU

    ALU melakukan semua perhitungan aritmatika dengan

    dasar penambahan.

    Selain itu ALU bertugas melakukan keputusan dari operasi

    logika sesuai dengan instruksi program.

    Operasi logika yang dilakukan menggunakan operator

    logika, seperti:

    Sama dengan (=)

    Tidak sama dengan ()

    Kurang dari (=)

  • 1.2. Control Unit (CU)

    Control Unit merupakan bagian CPU yang mengendalikan

    semua peralatan yang ada pada sistem komputer.

    Tugas CU:

    Mengatur dan mengendalikan alat I/O

    Mengambil instruksi-instruksi dari memori

    Mengambil data dari main memory kalau diperlukan oleh

    proses

    Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan

    aritmatika atau logika

    Menyimpan hasil proses ke main memory

  • 1.3. Register

    Register pada CPU membentuk dua peran:

    Register terlihat oleh pengguna

    Register Kontrol dan Status

    A. Register Terlihat oleh Pengguna

    Memungkinkan programmer dengan bahasa mesin atau

    assembly untuk memperkecil acuan memori utama dengan

    mengoptimalkan penggunaan memori.

    Beberapa kategori register ini adalah: Register bertujuan

    Umum, Register Data, Register Alamat, dan Register Kode

    Kondisi.

  • Register Terlihat oleh Pengguna lanjutan

    A.1. Register Bertujuan Umum

    Register ini digunakan untuk berbagai macam fungsi,

    dan dapat juga digunakan untuk fungsi pengalamatan.

    A.2. Register Data

    Register ini hanya dapat digunakan untuk menampung

    data dan tidak dapat digunakan dalam kalkulasi alamat

    operand.

  • Register Terlihat oleh Pengguna lanjutan

    A.3. Register Alamat

    Register ini digunakan untuk menampung

    pengalamatan data, seperti:

    Pointer Segmen untuk menampung alamat segmen

    Register Indeks untuk menampung alamat indeks

    Pointer Stack untuk menyimpan alamat stack yang

    memungkinkan pengalamatan tersembunyi, seperti

    push dan pop.

    A.4. Register Kode Kondisi

    Kode kondisi adalah set bit oleh CPU sebagai hasil

    operasi, atau disebut juga sebagai flag.

  • B. Register Kontrol dan Status

    Digunakan oleh unit kontrol untuk mengontrol operasi CPU

    dan S/O dalam mengontrol eksekusi program.

    Register untuk eksekusi instruksi adalah:

    1. Program Counter (PC): berisi alamat instruksi yang

    diambil

    2. Instruction Register (IR): berisi instruksi yang paling

    akhir diambil

    3. Memory Address Register (MAR): berisi alamat lokasi

    dalam memori

    4. Memory Buffer Register (MBR): berisi data word yang dituliskan ke memori atau word yang terakhir dibaca.

  • Gambar Siklus Instruksi pada Register

  • II. Fungsi CPU

    CPU merupakan komponen terpenting dari sistem

    komputer.

    CPU adalah komponen pengolah data berdasarkan

    instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya.

    Fungsi CPU adalah menjalankan program-program yang

    disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil

    instruksi-instruksi, menguji instruksi tersebut dan

    mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah.

    Pengolahan instruksi pada CPU terdiri dari dua langkah,

    yaitu: operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi

    pelaksanaan instruksi (execute).

  • Gambar Alat-Alat Pemroses

  • Gambar Siklus Instruksi

  • II.1. Siklus Fetch - Eksekusi

    Setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca

    instruksi dari memori.

    Register dalam CPU berfungsi mengawasi dan

    menghitung instruksi selanjutnya, disebut Program

    Counter (PC) yang akan menambah satu hitungannya

    setiap kali CPU membaca instruksi.

    Instruksi yang dibaca akan dibuat dalam Instruction

    Register (IR) yang berbentuk kode-kode biner, kemudian

    dilakukan aksi yang diperlukan.

  • Siklus Fetch – Eksekusi lanjutan

    Aksi-aksi ini dikelompokkan menjadi empat katagori:

    a. Perpindahan data dari CPU ke memori dan

    sebaliknya.

    b. Perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan

    sebaliknya.

    c. Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi

    aritmatika dan logika terhadap data.

    d. Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja.

  • II.2. Fungsi Interupsi

    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 manejemen

    pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien

    antar CPU dan modul-modul I/O maupun memori.

  • Fungsi Interupsi lanjutan

    Macam-macam kelas sinyal interupsi:

    a. Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan

    beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi

    program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian

    nol, operasi ilegal.

    b. Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan

    dalam prosesor.

    c. I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O

    sehubungan pemberitahuan kondisi error dan

    penyelesaian suatu operasi.

    d. Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan

    oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori.

  • Mekanisme interupsi

    Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat

    digunakan untuk mengeksekusi instruksi-instruksi lain.

    Saat modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap

    menerima tugas berikutnya maka modul ini akan

    mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor.

    Prosesor akan menghentikan eksekusi yang

    dijalankannya untuk menjalankan interupsi.

  • Mekanisme interupsi lanjutan

    Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua

    kemungkinan tindakan, yaitu interupsi

    diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak.

    Apabila interupsi ditangguhkan, prosesor akan

    melakukan:

    1. Prosesor menangguhkan eksekusi program yang

    dijalankan dan menyimpan konteksnya (menyimpan

    alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan

    data lain).

    2. Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat

    awal routine interrupt handler.

    Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali.

  • Gambar Prosesor