CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT)

PENGERTIAN CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT) DAN FUNGSINYA

Pengertian CPU

Pengertian CPU atau Central Processing Unit adalah perangkat keras komputer yang memiliki tugas untuk menerima dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Karena merupakan pusat pengolahan data dalam sebuah komputer, CPU sering disebut juga sebagai processor. Cepat atau lambatnya kinerja dari sebuah computer cukup ditentukan oleh kualitas dan teknologi dari CPU yang digunakan.

CPU memiliki berbagai macam komponen didalamnya, diantaranya sebagai berikut :

1. Unit Kontrol

Unit kontrol merupakan bagian dari prosesor yang mengatur jalannya program. Komponen ini terdapat dalam semua CPU. Salah satu tugas dari unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. operasinya. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian unit kontrol dapat mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsinya.

2. Register

Register merupakan alat penyimpanan berukuran relatif kecil namun memiliki kecepatan akses cukup tinggi dengan fungsi untuk menyimpan data atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat sedang di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.

3. Aritmathic Logic Unit

Aritmathic Logic Unit atau dapat disingkat dengan ALU merupakan bagian dari CPU yang memiliki tugas untuk melakukan operasi aritmatika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut juga sebagai mesin bahasa karena 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 yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.

Fungsi dari CPU

Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data yang diambil dari memori atau dari informasi yang diberikan melalui beberapa perangkat keras. CPU hampir sama seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kompleks dalam melakukan pemrosesan dari intruksi-intruksi yang diberikan. Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada RAM, setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada RAM dengan menentukan alamat data yang dipilih.

ALU

Pengertian ALU adalah salah satu komponen CPU yang berfungsi menjalankan tugasnya sesuai dengan perintah dari otak komputer yakni CPU itu sendiri. Sesuai dengan namanya perangkat ini lebih berkonsentrasi kepada fungsi aritmatika dan fungsi logika.

Fungsi aritmatika adalah suatu fungsi yang mengarah ke operasi matematika seperti penjumlahan, pengurangan, penjumlahan tidak bertanda dan lain – lain. Sedangkan maksud dari fungsi logika sendiri adalah seringkali digunakan untuk mengoperasikan logika AND, OR, XOR dan lain – lain.

  

Karena dibuat khusus untuk proses perhitungan aritmatika maka sirkuit Adder ini seringkali disebut rangkaian kombinasional aritmetika. Terdapat beberapa macam yakni Half Adder yang difungsikan untuk menjumlahkan dua bit, lalu Full Adder yang dapat menjumlahkan tiga bit dan yang terakhir adalah Paralel Adder yang dapat menjumlahkan banyak bit.

Macam-macam adder:

1. Half Adder

2. Full Adder

3. Paralel Adder

Register

Register adalah sebuah tempat penampungan sementara untuk data-data yang akan diolah oleh prosesor, dan dibentuk oleh 16 titik elektronis di dalam chip mikroprosessor itu sendiri. Dengan lokasi penyimpanan data sementara ini, pemrosesan dapat dilakukan jauh lebih cepat daripada jika data harus diambil langsung dari lokasi penyimpanan. 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 dan biasanya digunakan untuk menyimpan data selama pemrosesan atau data untuk diproses lebih lanjut.

Register-register untuk Komunikasi dengan Unit-unit Diluar CPU

1. MAR (Memory Address Register)

Digunakan untuk menyatakan alamat lokasi operand dalam memori yang akan dibaca atau ditulis oleh CPU.

2. MBR / MDR (Memory Buffer atau Data Register)

Merupakan tempat penyimpanan (sementara) data yang baru saja dibaca atau data yang akan dituliskan ke memori.

3. PC (Program Counter)

Digunakan untuk menyatakan alamat lokasi instruksi yang akan dibaca oleh CPU dari memori.

Jenis-jenis Register

1. Register Data

Digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).

2. Register Alamat

Digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.

3. Register General Purpose

Digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.

4. Register Floating Point

Digunakan untuk mnyimpan angka-angka bilangan titik mengambang (floating point).

5. Register Konstanta (constant register)

Digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat dibaca (bersifat read – only).

6. Register Vektor

Digunakan untuk menyimpan hasil pemprosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD).

7. Register Special Purpose

Digunakan untuk menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status.

8. Register yang Spesifik Terhadap Model Mesin (mechine specific register)

Digunakan untuk menyimpan data internal prosesor atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu sendiri.

General Purpose Register (Scratch Pad Register / Memori Serbaguna)

General purpose register merupakan register yang memiliki kapasitas penyimpanan sebesar 16 bit yang kemudian dibagi lagi menjadi register low dan register high, yang masing-masing bagiannya memiliki kapasitas penyimpanan sebesar 8 bit. Dalam general purpose register, terdapat 4 bagian register lagi, yang memiliki fungsi yang berbeda, yaitu:

1. Register AX (AH + AL) / Accumulator Register

2. Register BX (BH + BL) / Base Register

3. Register CX (CH + CL) / Counter Register

4. Register DX (DH + DL) / Data Register

Segment Register

Segment register merupakan register yang berfungsi untuk membuat alamat memori untuk data yang akan disimpan kedalam register, sehingga mudah dalam pencarian dan pengaksesan data. Dalam mode operasi nyata, register segmen berada dalam posisi pengoperasian mode perlindungan, sehingga data yang akan disimpan benar-benar terlindungi. Ada 4 bagian lebih kecil di register segmen, masing-masing memiliki fungsi yang berbeda, yaitu:

1.    Segmen kode (register CS)

2.    Segmen data (register DS)

3.    Segmen tumpukan (register SS)

4.    Segmen tambahan (register ES)

Pointer Register

Pointer register merupakan register yang berfungsi sebagai memori penyimpanan offset dari suatu relative address. Register pointer dapat menunjukkan alamat data di lokasi memori dan digunakan saat mentransfer data ke dan dari memori, operasi penumpukan menjadi PUSH atau POP, dan alamat perintah pada mikroprosesor. Ada tiga jenis register pointer:

1.Register IP (Instruction Pointer) yang menampilkan alamat perintah atau baris perintah dalam program.

2.Register SP (Stack Pointer), yang menunjukkan byte terakhir dalam operasi susun.

3.Register BP (Base Pointer), yang memiliki fungsi kurang lebih sama dengan register BX, membaca dan menulis data langsung dari atau ke memori.

Index register merupakan register yang berfungsi untuk melakukan operasi (membaca dan menulis) string. Terdapat dua register dalam index register, yaitu

1.Source (lokasi sumber) Index.

2.Destination (tujuan) Index.

Flag Register

Flag register berfungsi sebagai penanda yang menunjukkan status atau keadaan dari suatu mikroprosessor. Bit-bit data pada flag yang berfungsi sebagai penanda status, akan mengalami perubahan tergantung kepada proses yang sedang berlangsung. Adapun nilai dan kode dari bit pada flag register yaitu :

-C (carry) dengan nilai : 1 berarti ada carry out dan 0 berarti tidak ada carry out.

-P (Parity) dengan nilai 1 berarti paritas genap 0 berarti paritas ganjil.

-A (auxiliary carry) dengan nilai 1 berarti ada carry dan 0 berarti tidak ada carry.

-Z (zero) dengan nilai 1 berarti hasilnya nol dan 0 berarti hasilnya bukan nol.

-S (sign) dengan nilai 1 berarti hasilnya negatif dan 0 berarti hasilnya positif.

-T (trap) bila di-set 1 dimungkinkan melakukan debugging.

-I (interrupt) dengan nilai 1 berarti pin INTR enable dan 0 berarti pin INTR disable.

-D (direction) dengan nilai 1 berarti cacahan turun dan 0 berarti cacahan naik.

-O (Overflow) menunjukkan adanya kelebihan kapasitas atau tidak.

-IOPL (input-output privilege level) untuk protected mode.

-NT (nested task) sebagai tanda indikasi dari penggabungan dengan operasi lain.

-RF (resume) sebagai tanda untuk debugging.

-VF (Virtual mode) sebagai tanda untuk operasi virtual pada protected mode.

-AC (alignment check) sebagai tanda untuk data word di alamati ke memori.

Memori

Memori adalah istilah umum yang mengacu ke perangkat fisik komputer apa saja yang mampu untuk menyimpan data baik secara permanen maupun sementara. Memori termasuk komponen vital karena performa dari sebuah unit komputer salah satunya ditentukan oleh komponen ini, semakin besar ruang penyimpanan dan kecepatan dari memori, semakin bagus performa dari sebuah unit komputer.

Memori komputer dapat memiliki sifat volatile atau non-volatile. Memori komputer yang memiliki sifat folatile akan kehilangan konten (data atau informasi) ketika komputer mati (kehilangan daya), sebaliknya memori komputer yang bersifat non-folatile akan tetap menyimpan konten sekalipun komputer dalam keadaan mati. Memori komputer dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu memori utama (main memory) dan memori sekunder (secondary memory).

1.    Memori utama (main memory)

a.Read Only Memory (ROM).

ROM adalah jenis memori yang kontennya tidak hilang ketika komputer mati (kehilangan daya). Pada awalnya memori ini hanya bisa dibaca saja, tidak bisa dihapus dan kontennya sudah diisi oleh pabrik pembuatnya. Saat komputer dinyalakan, sebagaian konten (instruksi) yang ada di ROM ini akan dipindahkan ke RAM. Instruksi-instruksi yang ada di ROM diantaranya adalah instruksi untuk membaca sistem operasi, memeriksa semua komponen dari sistem dan menampilkan pesan di layar.

Dalam perkembangannya, ROM kemudian memiliki beberapa tipe yaitu PROM (Programmable ROM), RPROM (Re-Programmable ROM), EPROM (Eraseble Programmable ROM), dan EEPROM (Electically Eraseble Programmable ROM). Di komputer dekstop, ROM juga dikenal dengan BIOS (Basic Input/Output System) atau ROM-BIOS.

b.Random Access Memory (RAM)

RAM adalah kumpulan chip memori berupa IC (Integrated Circuit) yang terdiri dari jutaan transistor dan kapasitor. RAM merupakan tempat penyimpanan sementara dari komputer saat dijalankan dan dapat diakses secara acak (random). Konten dari RAM dapat dirubah (diganti) dan bersifat folatile. Fungsi utama RAM adalah mempercepat pemrosesan data karena dapat disimpan dan diambil kembali dengan sangat cepat.

Semakin besar RAM yang dimiliki komputer, semakin cepat pula kinerja dari komputer tersebut. RAM dibagi menjadi dua tipe yaitu DRAM (Dynamic RAM) adalah memori utama dari computer.

1.FPM

2.EDO

3.SDRAM

4.RDRAM

5.DDR SDRAM

6.DDR2 SDRAM

7.DDR3 SDRAM

8.DDR4 SDRAM)

9.SRAM (Static RAM)

2.    Memori sekunder (secondary memory)

Bersifat non-folatile dan digunakan sebagai perangkat penyimpanan skala besar untuk menyimpan data dan program secara permanen. Data maupun program yang tersimpan di memori sekunder ini tetap ada dan tidak akan hilang meskipun komputer mati (tidak ada daya). Data ini bisa disalin ke berbagai macam perangkat memori sekunder lainnya dan akan tetap sama apabila dibuka di komputer lain. Memori sekunder dapat dibagi menjadi.

·         Optical Storage Device. contoh Compact Disc, DVD dan Blu-ray Disc.

·         Magnetic Storage Device. contoh Floppy Disc dan Hard Disc Drive.

·         Flash Memory Device. contoh USB Flash Drive, Solid State Drive.

Bus

Dalam komputer kita mengenal bus seperti suatu jalanan di mana di situ terjadi lalu lintas data. Pada bus ini ada jalur untuk pengendalian, jalur untuk pengalamatan dapat, dan jalur untuk lalu lintas data sendiri. Secara umum kita mengenal bus yang akan digunakan untuk pemrosesan data antara CPU atau processor, memory dan periperal input dan output.

1.    Dedicated BUS

Yaitu Bus yang berfungsi khusus menyalurkan data tertentu.

·         Kelemahanya yaitu Memerlukan saluran banyak.

·         Kelebihanya memiliki kecepatan yang tinggi.

2.    Multiplexed BUS

Yaitu bus yang berfungsi yang menyalurkan informasi berbeda data dengan metode multiplex.

·         Kelemahanya, Memerlukan saluran sedikit tapi kecepatan transfer data menurun & Di perlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah di multipleks.

1.    Data Bus :

·         Berfungsi untuk mentransfer data, membawa data dari dan ke perangkat atau peripheral.

·         Terdiri atas beberapa jalur penghantar, 8, 16, 32 bahkan 64 bahkan lebih jalur parallel.

·         Data ditransmisikan dalam dua arah, yaitu dari CPU atau mikroprosesor ke unit memori atau modul I/O dan sebaliknya.

·         Semakin lebar bus maka semakin besar data yang dapat ditransfer sekali waktu.

2.    Control Bus:

·         Berfungsi untuk mensinkronkan proses penerimaan dan pengiriman data.

·         Untuk mengatur memori atau port agar siap ditulis atau dibaca.

·         Sinyal Kontrol: RD, WR, IO/M.

·         Sinyal Read dan write : untuk mengakses data ke dan dari perangkat.

3.    Address Bus:

·         membawa informasi untuk mengetahui lokasi suatu perangkat atau peripheral.

·         Untuk memilih lokasi memori atau port yang akan ditulis atau dibaca.

·         Untuk menentukan rute data, bersumber dari mana, tujuannya ke mana.

·         Bersifat searah, cpu memberikan alamat yang bertujuan untuk menentukan periferal mana yang dituju. Contoh memori mana yang dituju atau I/O mana yang dituju.

·         Semakin besar bus alamat, akan semakin banyak range lokasi yang dapat dialamati.

·         Jumlah alamat yang dapat dituju pada Bus alamat adalah sebanyak 2n. n jumlah jalur Bus alamat.

Beberapa BUS utama di sistem komputer moderen :

·         Bus Prosesor.

·         Bus AGP.

·         Bus PCI.

·         Bus PCI – Express.

·         Bus PCI – X.

·         Bus ISA.

·         Bus EISA.

·         Bus USB.

Sumber pustaka:

-https://www.immersa-lab.com/pengertian-cpu-dan-fungsinya.htm

-https://www.nesabamedia.com/pengertian-alu/

-https://garudacyber.co.id/artikel/1486-pengertian-register-dan-jenis-jenis-register

-https://www.termasmedia.com/hardware/448-mengenal-memori-komputer-dan-  klasifikasinya.html