Minggu, 05 Januari 2014

CPU ( Central Processing Unit )



CPU singkatan dari Central Processing Unit adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menerima dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. CPU adalah perangkat yang mungkin tidak pernah absen dengan kita karena berhubungan dengan desktop. Bahkan hampir setiap kita membeli komputer, mungkin kita akan berhubungan dengan yang namanya CPU. Ini karena CPU adalah komponen utama dari komputer. Bahkan ada yang mengibaratkan CPU sebagai otak dari komputer. Hal ini tidak berlebihan mengingat segala data dan informasi letak pengolahannya ada pada CPU.
Prosesor sering digunakan untuk menyebut CPU pada umumnya. Adapun mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU. 

Komponen CPU terbagi menjadi beberapa macam, yaitu sebagai berikut:

1.Unit kontrol (Control Unit)

Unit kontrol ini adalah bagian dari prosesor yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini terdapat dalam semua CPU. CPU bertugas mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU (Aritmathic Logic Unit). Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah:

• Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
• Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
• Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.
• Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika.
• Mengawasi kerja dari ALU.
• Menyimpan hasil proses ke memori utama.

2.Register

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. jika dianalogikan, register ini dapat diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.

3.ALU

ALU merupakan bagian dari CPU yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmatika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.

Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (¹ ), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (£ ), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan (³ ).

* CPU Interconnections adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register-register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan /keluaran.

Cara Kerja CPU

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali diletakkan di RAM (melalui Input-storage); apabila berbentuk instruksi ditampung oleh Control Unit di Program-storage, namun apabila berbentuk data ditampung di Working-storage). Jika register siap untuk menerima pengerjaan eksekusi, maka Control Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage untuk ditampungkan ke Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisikan instruksi tersebut ditampung di Program Counter. Sedangkan data diambil oleh Control Unit dari Working-storage untuk ditampung di General-purpose register (dalam hal ini di Operand-register).

Jika berdasar instruksi pengerjaan yang dilakukan adalah arithmatika dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk mengerjakan berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung di Accumulator. Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di Accumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage. Jika pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan menjemput hasil pengolahan dari Working-storage untuk ditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke output-devices.

Fungsi CPU

CPU berfungsi seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa perangkat keras, seperti papan ketik, pemindai, tuas kontrol, maupun tetikus. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan instruksi perangkat lunak komputer. Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU dengan membacanya dari media penyimpan, seperti cakram keras, disket, cakram padat, maupun pita perekam. Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada memori fisik (RAM), yang mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada RAM dengan menentukan alamat data yang dikehendaki. Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan bus, yang menghubungkan antara CPU dengan RAM. Data kemudian didekode dengan menggunakan unit proses yang disebut sebagai pendekoder instruksi yang sanggup menerjemahkan instruksi.

Data kemudian berjalan ke unit aritmatika dan logika (ALU) yang melakukan kalkulasi dan perbandingan. Data bisa jadi disimpan sementara oleh ALU dalam sebuah lokasi memori yang disebut dengan register supaya dapat diambil kembali dengan cepat untuk diolah. ALU dapat melakukan operasi-operasi tertentu, meliputi penjumlahan, perkalian, pengurangan, pengujian kondisi terhadap data dalam register, hingga mengirimkan hasil pemrosesannya kembali ke memori fisik, media penyimpan, atau register apabila akan mengolah hasil pemrosesan lagi. Selama proses ini terjadi, sebuah unit dalam CPU yang disebut dengan penghitung program akan memantau instruksi yang sukses dijalankan supaya instruksi tersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan sesuai.
Referensi:

Sistem I/O



Unit Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor yang digunakan oleh mikroprosesor itu untuk berhubungan dengan dunia luar.

Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor ini, contohnya data yang berasal dari keyboard atau mouse. Sementara unit output biasanya digunakan untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor, contohnya data yang akan ditampilkan pada layar monitor atau printer.
Bagian input (masukan) dan juga keluaran (output) ini juga memerlukan sinyal kontrol, antara lain untuk baca I/O (Input/Ouput Read [IOR]) dan untuk tulis I/O (Input/Output Write [IOW]).

 


Modul I/O dan Fungsi Modul I/O
Mengapa perlu modul Input/Output ?
1.     Karena Jenis peripheral (device) sangat bermacam-macam:
-          Ukuran data yang dapat ditransfer dalam satu saat berbeda
-          Kecepatan berbeda
-          Format data berbeda
-          Dll
2.    Kecepatan semua peripheral jauh lebih lambat dibanding CPU dan RAM
         Modul I/O Merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral. Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus komputer

Dua fungsi utama :
·                     Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem.
·                     Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu
Sistem input dan output Komputer:
·         Menjembatani CPU dan memori dengan dunia luar merupakan hal yang terpenting untuk kita ketahui
·         Mengetahui fungsi dan struktur modul I/O
·         Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer
·         Bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih
·         Bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan
Fungsi Modul I/O
1.     Kontrol dan pewaktuan.
2.    Komunikasi CPU.
3.    Komunikasi perangkat eksternal.
4.    Pem-buffer-an data.
5.    Deteksi kesalahan

1.     Kontrol dan Pewaktuan
         Fungsi kontrol dan pewaktuan (control & timing) merupakan hal yang penting untuk mensinkronkan kerja masing – masing komponen penyusun komputer.
·         Dalam sekali waktu CPU berkomunikasi dengan satu atau lebih perangkat dengan pola tidak menentu dan kecepatan transfer komunikasi data yang beragam, baik dengan perangkat internal seperti register – register, memori utama, memori sekunder, perangkat peripheral.
·         Proses tersebut bisa berjalan apabila ada fungsi kontrol dan pewaktuan yang mengatur sistem secara keseluruhan
·         Transfer data tidak akan lepas dari penggunaan sistem bus, maka interaksi CPU dan modul I/O akan melibatkan kontrol dan pewaktuan sebuah arbitrasi bus atau lebih
2.    Proses fungsi komunikasi antara CPU dan modul I/O
·         Command Decoding, yaitu modul I/O menerima perintah – perintah dari CPU yang dikirimkan sebagai sinyal bagi bus kontrol.
·         Misalnya, sebuah modul I/O untuk disk dapat menerima perintah:
Read sector, Scan record ID, Format disk.
·         Data, pertukaran data antara CPU dan modul I/O melalui bus data.
·         Status Reporting, yaitu pelaporan kondisi status modul I/O maupun perangkat peripheral, umumnya berupa status kondisi Busy atau Ready. Juga status bermacam – macam kondisi kesalahan (error).
·         Address Recognition, bahwa peralatan atau komponen penyusun  komputer dapat dihubungi atau dipanggil maka harus memiliki alamat yang unik, begitu pula pada perangkat peripheral, sehingga setiap modul I/O harus mengetahui alamat peripheral yang dikontrolnya
3.    Komunikasi perangkat eksternal.
·         Modul I/O berfungsi sebagai media komunikasi dari device eksternal menuju CPU
·         Meneruskan perintah/command dari CPU ke device
·         Meneruskan status dari device ke CPU
·         Meneruskan data dari device ke CPU
4.    Buffering
·         Tujuan utama adalah mendapatkan penyesuaian data sehubungan perbedaan laju transfer data dari perangkat peripheral dengan kecepatan pengolahan pada CPU.
·         Laju transfer data dari perangkat peripheral lebih lambat dari kecepatan CPU maupun media penyimpan
·         sebagai penampung data sementara baik dari CPU/memori maupun dari peripheral
5.    Deteksi Kesalahan
·         Bila perangkat peripheral terdapat masalah sehingga proses tidak dapat dijalankan, maka modul I/O akan melaporkan kesalahan tersebut.
·         Misal informasi kesalahan pada peripheral printer seperti: kertas tergulung, pinta habis, kertas habis.
·         Teknik yang umum untuk deteksi kesalahan adalah penggunaan bit paritas
Jenis pengalamatan I/O:
(a) Memory mapped I/O
·         Ruang alamat digunakan oleh memori dan I/O bersama-sama
·         Jumlah alamat untuk memori berkurang
·         CPU memperlakukan I/O seperti memori biasa
·         Tidak ada perintah khusus bagi I/O (perintah yang digunakan mirip dengan perintah untuk memori)
(b) Isolated I/O
·         Memori dan I/O menggunakan ruang alamat yang sama secara bergantian
·         Jumlah alamat untuk I/O sama banyak dengan alamat untuk memori
·         Diperlukan select line untuk membedakan antara memori dengan I/O
·         Diperlukan perintah khusus untuk I/O
Interfacing
Adalah peralatan yang digunakan untuk menghubungkan suatu piranti dengan CPU melalui bus.
 

 

Keterangan:
·         Register kendali (CR) digunakan untuk mencatat berbagai perintah dan informasi lainnya dalam peripheral.
·         Register status (SR) digunakan untuk menyimpan status piranti dan memberitahukan pesan-pesan kesalahan
·         Register data input (IDR) dan register data output (ODR) masing-masing berfungsi sebagai bufer data untuk operasi input dan output.

Urutan operasi interface:
 
 Unit logika handshaking memasok unit kendali dengan empat sinyal.
·      Dua sinyal, register kendali penulisan (WCR atau write control register) dan register status pembacaan (RSR atau read status register), masing-masing berhubungan dengan CR dan SR.
·         Sedangkan dua sinyal lainnya adalah register pembacaan data input (RIDR atau read input data register) dan register penulisan data output (WODR atau write output data register ), masing-masing mengendalikan IDP dan ODR.
 
Format transfer:
·    Paralel : Semua bit pada karakter (word dengan panjang tertentu) dikirim secara bersamaan dalam batas waktu yang diberikan.
·      Serial:Data dikirim secara berurutan dalam satu saluran.
Transfer data secara paralel lebih cepat daripada secara serial karena saluran transmisinya banyak, kelemahannya kalau terlalu panjang akan terjadi interferensi antar saluran.

REFERENSI :
http://www.scribd.com/doc/57594452/2/Sistem-komputer
http://materiperkuliahan.com/?p=133
http://agungyuliantonugroho.com/?cat=11
4  http://next-timexxxx.blogspot.com/2011/12/sistem-input-output.html