CPU

Sistem Sederhana

Alat pemroses Central Processing Unit (CPU) dan Main-memory.

Central Processing Unit (CPU) Control Unit (CU), Arithmetic and Logic Unit (ALU), dan Register.

klasifikasi memori Register Main-memory: digunakan menampung data dan/atau instruksi yang akan diproses dan hasil pengolahan. External-memory, terbagi ada dua bagian berdasar letaknya terhadap sistem komputer, yakni:

External Memory Secondary-memory Archival-memory

Secondary-memory Contoh: Hard-disk. menyimpan data/program secara permanen dalam rentang waktu lama; lokasinya di luar processing-devices namun masih di dalam sistem komputer. Untuk itu disarankan agar tidak secara frequently men-diskoneksi-kan external-memory dari sistem komputer-nya. Contoh: Hard-disk.

Archival-memory menyimpan data/program secara permanen dalam rentang waktu lama; namun lokasinya di luar sistem komputer. Dibuat untuk tujuan mem-back-up (supporting) terhadap kapasitas external-memory. Oleh disebabkan sebagai supporting terhadap external-memory, disarankan agar tidak memfungsikan archival-memory sebagai Hard-disk, terlebih mengkoneksikannya ke sistem komputer dalam rentang waktu lama, karena supply listrik yang mengalir terlalu lama kadang kala akan membuat sirkuit pada archival-memory rusak (cepat aus). Contoh: tape-disk, floppy-disk, CD, DVD, USB-disk.

Komputer modern

Control Unit (CU) Mengatur dan mengendalikan I/O devices. Mengambil instruksi-instruksi dari main-memory. Mengambil data dari main-memory bila dibutuhkan oleh proses. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan arithmatika atau perbandingan logika; serta mengawasi kerja dari ALU. Menampung (menyimpankan secara sementara) hasil proses ke main-memory.

Relasi CPU

Arithmetic and Logic Unit (ALU) melakukan semua perhitungan arithmatika dan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program yang ditetapkan.

Op. Arith. Dan Logika Tambah (+) Kurang () Kali (*) Bagi () Lebih besar (>) Lebih besar atau sama dengan () Lebih kecil (<) Lebih kecil atau sama dengan () Sama dengan (=) Tidak sama dengan () AND OR NOT XOR (eXclusive-OR)

Struktur ALU

ALU Pada ALU dikenal juga sebuah pencacah berbasis sirkuit mikroelektronika yang disebut dengan adder. Karena ALU melakukan semua operasi arithmatika dengan dasar penjumlahan.

ALU Misalkan: A9 B4 AA*B maka: A = 9+9+9+9 = 36

ALU Demikian juga, misalkan: 36  9, ini sama saja dengan mengurangkan 36 terhadap 9 sebanyak 4 kali; sehingga: 36 – 9 = 27 27 – 9 = 18 4x 18 – 9 = 9 9 – 9 = 0

ALU Dengan alasan inilah mengapa operasi dasar dari sebuah sistem komputer, bahkan hanya untuk menampilkan sebuah string (kalimat) ke output devices, menggunakan operasi arithmatika.

ALU Khusus untuk menampung hasil pengolahan operasi arithmatika dan logika yang dilakukan oleh ALU, digunakan sebuah register yang disebut Accumulator (ACC).

ALU Khusus untuk menampung hasil pengolahan operasi arithmatika dan logika yang dilakukan oleh ALU, digunakan sebuah register yang disebut Accumulator (ACC). Contoh: sebuah bit data, 10101100 akan dijumlahkan dengan bit data lain, 01010001, yang sedang di-store di sebuah register A.

ALU Penjelasan: data yang sedang berada di register A adalah 01010001 oleh Control Unit akan mengambil bit data 10101100 untuk dijumlahkan oleh ALU sebagai berikut:   Hasilnya: 11111101 akan ditampung di accumulator.

Register Register merupakan sebuah unit simpanan dengan kapasitas kecil namun kecepatannya di atas main-memory yang bertugas menampung data/instruksi yang sedang diproses.

Register Berdasarkan instruksi yang sedang diproses: Instruction Register (IR): digunakan untuk menampung instruksi yang sedang diproses. Program Counter (PC): digunakan untuk menampung alamat main-memory yang berisi data/instruksi yang sedang diproses.

Register Berdasarkan data yang sedang diproses: Operand register: digunakan untuk menampung data yang sedang diproses. Accumulator: register yang digunakan untuk menampung hasil pengolahan proses operasi arithmatika dan proses operasi logika yang dilakukan oleh ALU.

Mekanisme Kerja CPU dan main-memory Untuk menjelaskan secara sederhana bagaimana relasi kerja antara CPU dan main-memory, dapat menggunakan contoh sebuah statement sederhana berikut ini:

A  A + B ; empat nilai input diberikan ke dalam CPU untuk mendapatkan hasil; dengan prosesnya sebagai berikut: Tiga nilai masukan pertama adalah, isi B lalu operator +, dan isi A Selanjutnya, input-value ke-4 yang dimasukkan ke dalam CPU adalah operator assignment (‘=’), yang selanjutnya hasil di-store-kan kembali ke A.

Prosesnya Saat isi B, operator ‘+’, dan isi A dimasukkan ke register, ditampung terlebih dahulu di main-memory. Setelah register siap untuk digunakan, maka data dan alamat dipisahkan menurut register yang menangani. Disebabkan pengerjaan menggunakan operasi arithmatika, maka penanganan dari Control Unit diambil alih oleh ALU.

Prosesnya Hasil operasi yang dilakukan oleh ALU sebelum ditampung ke main-memory, ditampung dulu di accumulator; jika tidak ada lagi pengerjaan selanjutnya, maka hasil yang telah ditampung di accumulator diambil oleh Control Unit untuk di-store-kan ke main-memory untuk selanjutnya akan ditampilkan ke alat keluaran.

CPU-”Memory”-MU Memory Data Register (MDR) digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari memori utama ke CPU, atau menampung data yang akan direkam ke memori utama dari hasil pengolahan oleh CPU. Memory Address Register (MAR) digunakan untuk menampung alamat data atau instruksi pada memori utama yang akan diambil atau yang akan diletakkan.

Cache Dengan alasan menghindari wasting-time antara kapasitas terbatas register dan keterbatasan kecepatan main-memory, beberapa CPU menggunakan cache-memory yang mempunyai kapasitas lebih lebar dibandingkan register dengan kecepatan sangat tinggi dibandingkan main-memory agar kerja dari CPU lebih efisien dan mengurangi waktu yang terbuang

Cache-memory disusun berdasarkan kedekatannya dengan prosesor (level-1, level-2, level-3, dan seterusnya) semakin kecil level-nya, semakin kecil kapasitasnya namun kecepatan semakin tinggi dan menunjukkan semakin berperan dalam pemrosesan data/instruksi antara register dan main-memory.

Hirarki memori