Central Processing Unit (CPU)

A. Pengertian CPU

CPU (Central Processing Unit) adalah otak atau sumber dari komputer yang mengatur dan memproses seluruh kerja komputer. CPU ini berbentuk IC yang diberi nama sesuai dengan tipenya, misalnya 8088 untuk PC XT dan 80286 untuk PC AT,Pentium IV dan sebagainya. Karena CPU ini berada pada suatu board (papan) yang disebut motherboard dan terletk dalam kotak (casing), sekarang ini orang jadi cenderung menyebut kotak berisi catu daya, disk drive dan motherboard sebagai CPU/ kotak CPU. Di dalam kotak CPU biasanya terdapat 2 buah disket drive yang diberi nama disket drive A dan disket drive B. selain disket drive ada juga yang mempunyai hard disk dan CD ROM.

B. Fungsi CPU
Fungsi utama CPU adalah menjalankan program-program yang disimpan di memori utama. Hal ini dilakukan dengan cara mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan mengeksekusinya satu persatu sesuai dengan alur perintah. Pekerjaan ini dilakukan dalam dua tahapan yaitu membaca instruksi (fetch) dan melaksanakan instruksi tersebut (execute). Proses membaca dan melaksankan ini dilakukan berulang-ulang sampai semua instruksi yang terdapat di memori utama dijalankan atau komputer dimatikan. Proses ini dikenal juga sebagai siklus fetch-eksekusi.

a) Siklus fetch-eksekusi bisa dijelaskan sebagai berikut

  • i. di awal setiap siklus, CPU akan membaca dari memori utama,
    ii. sebuah register, yang disebut Program Counter (PC), akan mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya,
    iii. ketika CPU membaca sebuah instruksi, Program Counter akan menambah satu hitungannya,
    iv. lalu instruksi-instruksi yang dibaca tersebut akan dimuat dalam suatu register yang disebut register instruksi (IR), dan akhirnya
    v. CPU akan melakukan interpretasi terhadap instruksi yang disimpan dalam bentuk kode binari, dan melakukan aksi yang sesuai dengan instruksi tersebut.Download
  • Continue reading

    Advertisements

    RISC dan CISC

    CISC adalah singkatan dari Complex Intruction Set Computer dimana prosesor tersebut memiliki set instruksi yang kompleks dan lengkap. Sedangkan RISC adalah singkatan dari Reduced Instruction Set Computer yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit. Karena perbedaan keduanya ada pada kata set instruksi yang kompleks atau sederhana (reduced).
    Pendekatan CISC
    Tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu perintah cukup dengan beberapa baris bahasa mesin sedikit mungkin. Hal ini bisa tercapai dengan cara membuat perangkat keras prosesor mampu memahami dan menjalankan beberapa rangkaian operasi. Untuk tujuan contoh kita kali ini, sebuah prosesor CISC sudah dilengkapi dengan sebuah instruksi khusus, yang kita beri nama MULT. Saat dijalankan, instruksi akan membaca dua nilai dan menyimpannya ke 2 register yag berbeda, melakukan perkalian operan di unit eksekusi dan kemudian mengambalikan lagi hasilnya ke register yang benar. Jadi instruksi-nya cukup satu saja…Download
    Continue reading

    SISTEM KOMPUTER

    Sistem komputer adalah elemen-elemen yang terkait untuk menjalankan suatu aktifitas dengan menggunakan komputer. Elemen dari sistem komputer terdiri dari manusianya (brainware), perangkat lunak (software), set instruksi (instruction set), dan perangkat keras (hardware).

    Dengan demikian komponen tersebut merupakan elemen yang terlibat dalam suatu sistem komputer. Tentu saja hardware tidak berarti apa-apa jika tidak ada salah satu dari dua lainnya (software dan brainware).
    Download
    Continue reading

    ORGANISASI CACHE

    Perhatikan masalah penempatan suatu blok data/instruksi dari memori utama ke baris-baris cache.
    Ada tiga macam organisasi cache
    • organisasi cache dipetakan langsung (direct-mapped)
    • asosiatif penuh (fully associative)
    • asosiatif-kelompok ( set-associative).

    Misalkan pengalamatan 32-bit
    • 6-bit = offset menentukan byte mana dalam blok itu yang dialamati.
    • 10 bit berikutnya menentukan pada baris mana blok yang diambil harus ditempatkan.
    • Bit sisanya, yakni 16-bit paling atas = tag yang bersesuaian dengan baris cache.

    Organisasi cache yang dipetakan langsung :
    • menyimpan satu tag perbaris dalam larik tag-nya
    • Selama pengaksesan memori, cache menggunakan bit-bit tengah alamat sebagai indeks ke larik tagnya.
    • Tag dicocokkan dengan 16-bit teratas dari alamat memori yang diakses.
    • Jika cocok, data yang ditunjukan oleh nilai offset akan dikirim ke prosesor. Bila tidak cocok, isi baris cache diganti dengan blok yang diperlukan, dari memori utama.
    • Hanya memerlukan satu kali pembandingan untuk setiap akses ke cache.
    • Cocok untuk sistem komputer yang memerlukan frekuensi detak tinggi

    Dalam rancangan cache asosiatif-penuh :
    • Suatu blok data dapat ditempatkan pada baris cache manapun.
    • Alamat dibagi menjadi dua bagian yakni bit rendah dan bit tinggi.
    • Bit rendah membentuk offset di dalam baris cache, sedangkan bit tinggi membentuk tag untuk dicocokkan dengan rujukan.
    • Cache asosiatif-penuh harus punya mekanisme untuk menentukan ke dalam baris mana blok ditempatkan.
    • Blok dapat ditempatkan dalam baris manapun yang kosong. Bila semua baris cache penuh harus ditentukan blok mana yang dikeluarkan dari cache.
    • Digunakan prinsip LRU (least recently used) yakni blok yang paling lama tidak dipakai dikeluarkan dari cache.
    • Cukup mahal mengimplementasikannya.
    • Resiko : memperbanyak implementasi rangkaian hardware untuk membandingkan tag thdp semua brs cache.
    Download
    Continue reading

    SISTEM MEMORY

    Hirarki Sistem Memori
    • Register yang berada dalam chip prosesor dan merupakan bagian integral dari prosesor itu sendiri. (dibaca dan ditulisi dalam satu siklus detak).
    • Cache internal (on-chip). Kapasitas umumnya sekitar 8 KB. (Waktu yang diperlukan untuk mengakses data adalah beberapa siklus detak).
    • Cache level kedua (Eksternal) yang kapasitasnya lebih besar dan ditempatkan di luar chip.

    Contoh : Prosesor P6 (Pentium Pro), misalnya, cache level pertamanya berkapasitas 8KB untuk data dan 8 KB untuk instruksi. Cache level keduanya berkapasitas 256 KB, yang merupakan keping terpisah tetapi dikemas menjadi satu dengan prosesornya. Download
    Continue reading

    Direct Memory Access (DMA)

    DMA ialah sebuah prosesor khusus (special purpose processor) yang berguna untuk menghindari pembebanan CPU utama oleh program I/O (PIO). Untuk memulai sebuah transfer DMA, host akan menuliskan sebuah DMA command block yang berisi pointer yang menunjuk ke sumber transfer, pointer yang menunjuk ke tujuan transfer, dan jumlah byte yang ditransfer, ke memori. CPU kemudian menuliskan alamat command block ini ke pengendali DMA, sehingga pengendali DMA dapat kemudian mengoperasikan bus memori secara langsung dengan menempatkan alamatalamat pada bus tersebut untuk melakukan transfer tanpa bantuan CPU.

    Tiga langkah dalam transfer DMA:
    1. Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyedia kan data-data dari perangkat, operasi yang akan ditampilkan, alamat memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan banyaknya byte yang ditransfer.
    2. Pengendali DMA memulai operasi (menyiapkan bus, menyediakan alamat, menulis dan membaca data), sampai seluruh blok sudah di transfer.
    3. Pengendali DMA meng-interupsi prosesor, dimana selanjutnya akan ditentukan tindakan berikutnya.
    Pada dasarnya, DMA mempunyai dua metode yang berbeda dalam mentransfer data. Metode yang pertama ialah metode yang sangat baku dan sederhana disebut HALT, atau Burst Mode DMA, karena pengendali DMA memegang kontrol dari sistem bus dan mentransfer semua blok data ke atau dari memori pada single burst. Selagi transfer masih
    dalam prosres, sistem mikroprosessor diset idle, tidak melakukan instruksi operasi untuk menjaga internal register. Tipe operasi DMA seperti ini ada pada kebanyakan komputer.
    Metode yang kedua, mengikutsertakan pengendali DMA untuk memegang kontrol dari sistem bus untuk jangka waktu yang lebih pendek pada periode dimana mikroprosessor sibuk dengan operasi internal dan tidak membutuhkan akses ke sistem bus. Metode DMA ini disebut cycle stealing mode. Cycle stealing DMA lebih kompleks untuk diimplementasikan
    dibandingkan HALT DMA, karena pengendali DMA harus mempunyai kepintaran untuk merasakan waktu pada saat sistem bus terbuka. Download

    Continue reading