alat pemroses

Pengantar Informatika

ALAT PEMROSES

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU)Merupakan tempat pemrosesan instruksi-instruksi program. Padakomputer mikro, processor ini disebut dengan microprocessor. CPUterdiri dari dua bagian utama, yaitu control unit dan arithmetic and logicunit. Disamping dua bagian utama tersebut, CPU juga mempunyai beberapasimpanan yang berukuran kecil yang disebut register.

CONTROL UNIT (CU)Tugas Control Unit adalah :1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output2. Mengambil instruksi-instruksi dari main memory3. Mengambil data dari main memory kalau diperlukan oleh proses4. Mengirim instruksi ke Arithmetic and Logic Unit bila ada

perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasikerja Arithmetic and Logic Unit

5. Menyimpan hasil proses ke main memory

ARITHMETIC AND LOGIC UNIT (ALU)Tugas Arithmetic and Logic Unit adalah :1. Melakukan semua perhitungan aritmatika seperti +, -, /, * 2. Melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi

program seperti =, <>, <, <=, >, >=

REGISTERMerupakan simpanan kecil yang mempunyai kecepatan tinggi dibandingkandengan kecepatan perekaman atau pengambilan data di main memory.Register digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedangdiproses oleh CPU, sedang instruksi-instruksi dan data lainnya yangmenunggu giliran untuk diproses masih tersimpan di main memory.

Ada tiga jenis memori yang digunakan dalam sistem komputer, yaitu :1. Register

Digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses 2. Main Memory

Digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang akan diprosesdan hasil dari pengolahan

3. External Memory

1

Microprocessor


Digunakan untuk menyimpan program dan data secara permanen

Register yang berhubungan dengan instruksi terdiri dari : Instruction Register

Disebut juga program register yang digunakan untuk menyimpanintruksi yang sedang diproses

Program CounterDisebut juga control counter atau instruction counter yaituregister yang digunakan untuk menyimpan alamat (address) lokasidari main memory yang berisi instruksi yang sedang diproses

Register yang berhubungan dengan data terdiri dari : General-purpose Register

Diberi simbol R0, R1, R2, …, Rn yang digunakan untuk menampungdata yang sedang diolah (operand register) dan untuk menampung hasilpengolahan (accumulator)

Pada gambar, 16 bit register dengan nama AX, BX, CX dan DXmasing-masing terdiri dari pasangan 8 bit register. Register AXterdiri dari 16 bit dengan pasangan 8 bit register AH (A-Highbyte) dan AL (A-Low byte).

Register lain yang digunakan sebagai jembatan antara CPU denganmain memory adalah : Memory Data Register

digunakan untuk menampung data atau instruksi hasilpengiriman dari main memory ke CPU atau untuk menampung datayang akan direkam ke main memory dari hasil pengolahan diCPU

Memory Address RegisterDigunakan untuk menampung alamat data atau instruksi di mainmemory yang akan diambil atau yang akan direkamkan.

2

AH AL

BH BL

CH CL

DH DL

AX :

BX :

CX :

DX :

8 8

Accumulator dan Operand Register diMicroprocessor Intel 8088

16


Sebagai tambahan dari register, beberapa CPU menggunakan suatu cachememory (scratch-pad memory / buffer memory) agar kerja dari CPU lebihefisien dan mengurangi waktu yang terbuang. Cache memory diletakkanantara CPU dengan main memory

ARRAY PROCESSORArray processor atau co-processor adalah suatu procesor terpisah yangdigunakan untuk memecahkan proses perhitungan aritmatika yang besardan sulit dengan membagi perhitungan tersebut dan dilakukan bersama-sama antara central processor dan array processor

Array processor disebut juga sebagai math-processor atau numeric dataprocessor.

MAIN MEMORYMain memory dapat dibayangkan sebagai kumpulan kotak-kotak yangmasing dapat menyimpan suatu penggal informasi baik berupa datamaupun instruksi. Umumnya 1 byte memory terdiri dari 8 bit dan tiapbit diwakili oleh 1 atau 0. Kombinasi bit dalam1 byte tersebutmembentuk suatu kode yang mewakili isi dari lokasi memory.

Kode yang digunakan untuk mewakilinya tergantung dari komputer yangdigunakan, dapat membentuk sistem kode BCD (Binary-Coded Decimal) ,sistem kode SBCDIC (Standard Binary Coded Decimal Interchange Code),sistem kode EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) atausistem kode ASCII (American Standard Code for Information Interchange).

Misalnya suatu komputer mempunyai kapasitas memory 256 Kb atau262.144 byte, yang berarti mempunyai 262.144 lokasi memori. Alamatdari memori ini adalah bernomor 000000 sampai dengan 262.143.

Main memory terdiri dari :1. RAM (Random Access Memory)

Merupakan memori yang dapat diisi dan diambil isinya olehprogrammer. Semua data dan program yang dimasukkan lewat alatinput akan disimpan terlebih dahulu di RAM.

Struktur dari RAM, dibagi menjadi : Input Storage, digunakan untuk menampung input yang

dimasukkan lewat alat input Program Storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi

program yang akan diproses Working Storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan

diolah dan hasil dari pengolahan Output Storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari

pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output

2. ROM (Read Only Memory)

3


Memori ini hanya dapat dibaca saja, programer tidak bisa mengisisesuatu ke dalam ROM. Isi ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnyaberupa sistem operasi yang terdiri dari program-program pokok yangdiperlukan oleh sistem komputer, seperti program untuk mengaturpenampilan karakter, pengisian tombol kunci dan bootstrap program.

Bootstrap program diperlukan pada waktu pertama kali sistemkomputer diaktifkan, yang proses ini disebut dengan istilahbooting, yang terdiri dari : Cold booting, yaitu proses mengaktifkan sistem komputer pertama

kali untuk mengambil bootsrap program dari keadaan listrikkomputer mati.

Warm booting, yaitu proses pengulangan pengambilanbootstrapprogram dalam keadaan komputer masih hidup.

Instruksi yang tersimpan di ROM disebut dengan microinstruction ataumicrocode atau disebut juga firmware. Isi dari ROM tidak bolehhilang atau rusak, karena dapat menyebabkan sistem komputer tidakberfungsi.

ROM bersifat non volatile, artinya isinya tidak hilang bila listrikkomputer dimatikan. Jenis-jenis ROM : PROM (Programmable Read Only Memory), yaitu ROM yang dapat

diprogram sekali saja dan tidak dapat diubah kembali EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), yaitu ROM yang

dapat dihapus dengan sinar ultra violet serta dapat diprogramkembali berulang-ulang

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory),yaitu ROM yang dapat dihapus secara elektronik dan dapatdiprogram kembali

JENIS-JENIS MAIN MEMORYBerdasarkan komponen yang digunakan terbagi atas :1. Vacuum Tubes

Komputer generasi pertama ENIAC tahun 1946 menggunakan komponentabung hampa udara untuk main memory. Memori ini relatif berukuranbesar dan tiap-tiap tabung hampa udara mewakili 1 bit

2. Magnetic Core StorageDigunakan sekitar tahun 1960 – 1970. Terdiri dari ribuan cincinmagnetik kecil berukuran 18 mm dengan lubang berdiameter 10 mm.Tiap-tiap core dihubungkan dengan kabel kawat membentuk suatubidang core (core plane) dan ditumpuk membentuk suatu core stack.

Masing-masing core dapat menyimpan 1 bit bila dimagnetasi dengansuatu arus listrik dari dua arah jurusan yang masing-masingbermuatan ½ arus.

4


3. Planar Thin-Film StorageTerbuat dari lempengan tipis keramik atau metal tembus pandangyang berisi kumpulan besi nikel berbentuk empat persegi panjangkecil dihubungkan dengan kabel-kabel.

4. Semiconductor StorageMulai banyak digunakan sejak tahun 1970-an hingga sekarang.Terbuatdari VLSI (Very Large Scale Integration) yaitu meletakkan sejumlah besarcircuit ke dalam suatu chip. Teknologi yang digunakan adalah MOS(Metal Oxide Semiconductor) dan bersifat volatile.

5. Josephson JunctionDiciptakan oleh Brian Josephson dari Inggris. Merupakan memoriyang dapat melakukan switch dari bit 1 ke bit 0 atau sebaliknyadengan kecepatan yang tinggi, yaitu kurang dari sepertriliundetik. Menggunakan suatu tempat tertutup yang berisi helium cairdengan suhu sekitar -200 derajat celcius.

5

Komputer IBM 704, pada General Electric Computer facility di Arizona State University, 1956.Sebuah mesin vacuum tube dengan magnetic core

Single layer thin film dengan Ta2N

Semiconductor Storage berbentuk Single In-line Memory Module (SIMM)


6. Charged-Coupled Device (CCD)Merupakan memori yang terdiri dari ribuan metal bujur sangkarberukuran kecil yang masing-masing dapat menyimpan informasi digitbinari dalam bentuk beban elektronik (electric charge)

HUBUNGAN ANTARA CPU DENGAN MAIN MEMORY DAN ALAT-ALAT I/O1. BUS

Disebut juga pathway, merupakan suatu sirkuit yang merupakan jalurtransportasi informasi antara dua atau lebih alat-alat dalamsistem komputer. Bus yang menghubungkan antara CPU dengan mainmemory disebut dengan internal bus, sedangkan yang menghubungkanCPU dengan alat-alat input/output disebut external bus.

Jenis-jenis bus : Data bus, yaitu bus yang digunakan untuk jalur transportasi

data dan instruksi Address bus, yaitu bus yang digunakan untuk jalur transportasi

untuk alamat di main memory untuk data atau instruksi yang akandiambil atau direkam

Control bus, yaitu bus yang digunakan untuk mengirimkan signalsebagai pemberitahuan akan dikirimkan suatu informasi atautelah diterimanya informasi yang dikirimkan dari satu alat kealat yang lain

6

In this close-up of a Josephson junction chip, the junctions themselves lie beneath the four circles in the brown regions. Ultrafast switches, they can be turned on in as little as six trillionths of a second and are made of lead or niobium - both semiconductors - separated by a thin layer of insulating oxide. The narrowest lines in this photo

Delta-Doped Charged Coupled Devices (CCD) for Ultra-Violet and Visible


Didalam internal bus, hubungan antara CPU dengan main memorymelalui data bus yang dihubungkan dengan memory data register (MDR),address bus yang dihubungkan dengan memory address register (MAR) dancontrol bus yang dihubungkan dengan control unit.

2. I/O PORTAlat-alat input/output tidak dilekatkan langsung dengan bus tetapimelalui suatu I/O port atau I/O interface. Alat-alat input/outputdapat berkomunikasi dengan CPU dengan cara mengirimkan informasiyang akan dikomunikasikan lewat bus.

Informasi yang dikirim dari alat input/output (peripheral device) kemain memory atau ke register di CPU diletakan di I/O port dandikirimkan lewat data bus.

7


Demikian juga bila informasi dari main memory akan dikirimkan keperipheral device juga melalui data bus dan diterima di I/O port.Cara ini disebut juga dengan program-controlled I/O.

Cara ini banyak diterapkan pada alat I/O yang hanya dapatmenangani satu karakter atau 1 byte atau 1 word saja tiap saatmisalnya keyboard.

3. DMA CONTROLLERUntuk peripheral device yang mempunyai kecepatan tinggi, tidaklahekonomis untuk pengiriman informasi byte per byte atau word perword, dan akan lebih ekonomis bila pengiriman informasi dilakukansekaligus per blok informasi.

Bila informasi dikirim sekaligus per blok dan CPU harus selalumengawasi pengiriman informasi, maka akan terjadi suatu waktu yangterbuang (idle time).

DMA (Direct Memory Access) merupakan suatu konsep yang akan membuatkomunikasi informasi antara peripheral device dengan main memoryakan lebih efisien. DMA controller mempunyai suatu processorsendiri di dalamnya berupa IC khusus yang akan menangani operasibaca dan tulis antara main memory dan peripheral device.

Dengan cara DMA ini, CPU cukup sekali saja memberi signal ke DMAcontroller untuk melakukan pengiriman sejumlah blok data antaramain memory dengan peripheral device, yang selanjutnya urusanpengiriman data tersebut akan dilakukan oleh processor di DMAtanpa turut campur dari CPU, sehingga dapat melakukan pekerjaanyang lain.

Cara DMA ini biasanya digunakan untuk peripheral device yangmempunyai kecepatan tinggi yang membutuhkan pengiriman blok datayang besar, misalnya hard disk drive.

4. I/O CHANNEL

8

DMA-Interface (Interface of Gigalink Bus to ULTRA-SPARC DMA controller)


I/O Channel adalah suatu DMA controller yang digunakan bersama-sama untuk sejumlah alat-alat I/O. Masing-masing alat I/Odihubungkan dengan suatu channel lewat suatu controller.

Sebuah controller dapat digunakan untuk sejumlah alat-alat I/Osejenis, misalnya akan digunakan dua atau lebih disk drive padasebuah komputer.

PEMROSESAN INSTRUKSIJika programmer menginginkan CPU untuk mengerjakan sesuatu, makaharus ditulis suatu instruksi yang dikenal oleh CPU. Kumpulan dariinstruksi inilah yang disebut dengan program.

Program yang akan diproses dan data yang akan diolah oleh CPU harusdiletakkan terlebih dahulu di main memory. Instruksi yang dapatdiproses adalah dalam bentuk bahasa mesin yang terdiri dari : Operation Code (op code), yang menunjukkan perintah yang akan

dikerjakan oleh CPU Operand, yang menunjukkan register atau alamat dari data di main

memory

Contoh :0001 0011 0010

Menunjukkan arti tambahkan (ADD = op code 0001) data yang ada dilokasi alamat 3 (operand alamat 0011) dengan data di lokasi alamat 2(operand alamat 0010) dan hasilnya disimpan di lokasi alamat 3.

Pemrosesan instruksi yang dilakukan oleh CPU mencakup beberapa tahap,yaitu :1. Instruction Fetch

Yaitu proses CPU mengambil atau membawa instruksi dari main memoryke CPU.

2. Instruction ExecuteYaitu proses CPU untuk mengerjakan instruksi yang sudah dijemputdari main memory dan sudah berada di Instruction Register (IRregister)

3. Cycle TimeYaitu seluruh waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tahappertama dan tahap kedua. Tahap pertama dan tahap kedua secarakeseluruhan disebut dengan siklus mesin (machine cycle).

Beberapa pabrik komputer mengukur kecepatan dari CPU berdasarkanlamanya melakukan satu kali siklus mesin tersebut yang diukurdengan satuan megahertz (Mhz).

Suatu pengukur waktu yang disebut dengan clock akan berdetak untuktiap-tiap siklus yang dilakukan. Misalnya suatu processor 8 Mhz

9

op code

operand operand


berarti clock akan berdetak 8 juta kali tiap detiknya atau 8 jutasiklus mesin dapat dilakukan tiap detiknya.

10

alat pemroses

Documents

Transcript of alat pemroses