Pertemuan 4 Central Processing Unit Sekolah Tinggi Teknologi Nurul Jadid Program S1 Teknik Informatika Ahmadi Andianto - Furqon

Pertemuan ini menjelaskan: Perkembangan Arsitektur CPU Siklus pemrosesan instruksi dalam CPU Teknik Pengalamatan Proses Interupsi dalam CPU Paralel Instruksi dan Paralel Processor Arah dan Perkambangan Desain Komputer Modern

Struktur Komputer komputer CPU Main Memory System Interkoneksi IO

Control Unit ALU Internal CPU Bus Register

Squencing Logic Control Unit Register & Decodes Control Memory

Arsitektur Mesin Babbage 1 Unit Input Unit Penyimpan Unit Pengolah Unit Output

Komponen Mesin Babbage Input : membaca instruksi dan data dari kartu berlubang Penyimpanan : Memuat 1000 word, masing2 terdiri dari 50 digit desimal. Menyimpan operand perhitungan Pengolah : memproses data berdasarkan instruksi dari kartu berlubang Output :Terdiri dari output tercatat dan tercetak

Von Neumann (1952) Ahli matematika (AS) Pencetus pertama mesin stored program Menggunakan konsep binary

Arsitektur mesin Neumann Main Memory Input/Output Equipment Aritmatic Logic Control Unit

Komponen Mesin Neumann Unit Input : Membaca data dan instruksi yang diberikan Main Memory : terdiri dari 4096 word, masing2 memuat 40 bit binner Aritmetic Logic : bagian yang berfungsi sebagai unit pemroses Control Unit : Pengendali kerja antar komponen Menampilkan hasil pengolahan data yang dilakukan ALU

Arsitektur Mesin Komputer Modern Main Memory Control Unit Register reg alamat reg aritmatik reg ………… Kendali I/O Equipment ALU Input/Output Equipment

Bagian CPU Register : Alat penyimpanan kecil, punya kecepatan akses tinggi, digunakan menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses. ALU : Melakukan semua perhitungan aritmatika dan keputusan operasi logika Kontrol Unit : mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada dalam sistem komputer. I/O interconection : sistem koneksi penghubung antar komponen internal CPU dengan bus eksternal di luar CPU

Jenis-jenis register Instruction Register (IR) : menyimpan instruksi yang sedang diproses Program Counter (PC) menyipan alamat lokasi dari memory utama yang berisi instruksi yang akan diproses General Purpose Register, memiliki kegunaan umum yang berhubungan dengan data yang akan diproses

Daftar Register Simbol Register Banyak Bit Nama Register Kegunaan DR 16 Data Register Menyimpan operand (data) AR 12 Address Register Menyimpan alamat memori AC Accumulator Register Pemroses IR Instrustion Register Menyimpan kode instruksi PC Program Counter Menyimpan alamat instruksi TR Temporary Register Menyimpan data sementara INPR 8 Input Register Menyimpan karakter input OUTR Output Register Menyimpan karakter output

Contoh Arsitektur 8086 Data Register Antrian Instruksi Ax Ah AL Kontrol Logika Alamat/Data Bx Bh BL Cx Ch CL Dx 20 pin Dh DL Penunjuk Segmen Kontrol SP CS BP SS SI DS ALU 16 pin DI ES IP

Unit Kontrol dan Register Kerja Kelompok data :Menyimpan operand dan hasil operasi Kelompok Pointer (penunjuk):terdiri dari register basis dan indeks serta PC dan stack pointer Kelompok Segmen : Register dengan fungsi khusus

Kelompok Data Terdiri dari 4 register aritmatika Ax, Bx, Cx, Dx. Berfugsi menyimpan operand dan hasil operasi Fungsi khusus: - Bx : register basis penghitung alamat - Cx : register pencacah - Dx : register menyimpan alamat I/O selama mengoperasikan I/O tsb.

Kelompok Penunjuk IP & SP : Register pencacah (program counter) BP : register basis yang digunakan mengakse stak BI & SI : register yang digunakan untuk indeks

Segmen Code Segmet (CS) dan Stack Segment (SS), pengalamatan stack dengan menjumlahkan isi regster IP, SP dengan register CS dan SS Data Segment (DS) Extra Segment (ES)

Berbagai Aktivitas (1) Instruction Address Calculation (IAC) proses kalkulasi alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi Instruction Fetch (IF), membaca/mengambil instruksi dari lokasi memori ke CPU Instruction Operation Decoding (IOD), menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan

Berbagai Aktivitas (1) Operand Address Calculation (OAC), menentukan alamat operand Operand Fetch (OF), mengambil operand dari memory atau dari modul I/O Data Operation (DO) proses membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi Operand Store (OS), proses menyimpan hasil eksekusi dalam memory.

Interupsi Mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU. Bertujuan mengatur eksekusi routine instruksi agar efektif dan efisien atara CPU, I/O, maupun memori

Sinyal Interupsi Program : dibangkitkan dengan beberapa kondisi pada hasil program Timer :membangkitkan pewaktuan dalam prosesor I/O : dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error Hardware failure: dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memory

Prinsip Desain Prosesor Memaksimalkan kecepata dimana instruksi dikeluarkan Memperbanyak instruksi yang secara langsung dapat dijalankan hardware untuk mempercepat kinerja Instruksi mudah dikodekan Hanya instruksi LOAD dan STORE yang diakses ke memory Menyiapkan banyak register

Multi Processor Shared Memory CPU CPU CPU CPU

Multi Komputer Memori Memori Memori Memori CPU CPU CPU CPU

Sekian……