Pengertian
CPU :
CPU atau yang biasa kita kenal dengan Central Processing
Unit merupakan perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menerima dan
melaksanakan perintah serta data dari perangkat lunak. 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.
CPU Interconnections
Merupakan 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.
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.
Pengertian
Bus Sistem :
System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer
merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua
komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur
di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk
komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program
yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui
perantara sistem bus..
Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat berjalan.
Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur sistem
komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah komputer PC dengan prosesor
umumnya Intel Pentium 4 memiliki bus prosesor (Front-Side Bus), bus AGP, bus
PCI, bus USB, bus ISA (yang digunakan oleh keyboard dan mouse), dan bus-bus
lainnya.
Bus disusun secara hierarkis, karena setiap bus yang
memiliki kecepatan rendah akan dihubungkan dengan bus yang memiliki kecepatan
tinggi. Setiap perangkat di dalam sistem juga dihubungkan ke salah satu bus
yang ada. Sebagai contoh, kartu grafis AGP akan dihubungkan ke bus AGP.
Beberapa perangkat lainnya (utamanya chipset atau kontrolir) akan bertindak
sebagai jembatan antara bus-bus yang berbeda. Sebagai contoh, sebuah kontrolir
bus SCSI dapat mengubah sebuah bus menjadi bus SCSI, baik itu bus PCI atau bus
PCI Express.
Berdasar jenis busnya, bus dapat dibedakan menjadi bus yang
khusus menyalurkan data tertentu, contohnya paket data saja, atau alamat saja,
jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila bus yang dilalui informasi yang
berbeda baik data, alamat, dan sinyal kontrol dengan metode multipleks data
maka bus ini disebut multiplexed bus.
Kekurangan
multiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga menghemat
tempat tetapi kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang
komplek untuk mengurai data yang telah dimultipleks. Sedangkan untuk dedicated
bus merupakan kebalikan dari multipexed bus.Beberapa bus utama dalam sistem
komputer modern adalah sebagai berikut:
Bus prosesor,Bus ini merupakan bus tercepat dalam sistem
dan menjadi bus inti dalam chipset dan motherboard. Bus ini utamanya digunakan
oleh prosesor untuk meneruskan informasi dari prosesor ke cache atau memori
utama ke chipset kontrolir memori (Northbridge, MCH, atau SPP). Bus ini juga
terbagi atas beberapa macam, yakni Front-Side Bus, HyperTransport bus, dan
beberapa bus lainnya. Sistem komputer selain Intel x86 mungkin memiliki bus-nya
sendiri-sendiri. Bus ini berjalan pada kecepatan 100 MHz, 133 MHz, 200 MHz, 266
MHz, 400 MHz, 533 MHz, 800 MHz, 1000 MHz atau 1066 MHz. Umumnya, bus ini
memiliki lebar lajur 64-bit, sehingga setiap detaknya ia mampu mentransfer 8
byte.
Bus AGP (Accelerated Graphic Port). Bus ini
merupakan bus yang didesain secara spesifik untuk kartu grafis. Bus ini
berjalan pada kecepatan 66 MHz (mode AGP 1x), 133 MHz (mode AGP 2x), atau 533
MHz (mode AGP 8x) pada lebar jalur 32-bit, sehingga bandwidth maksimum yang
dapat diraih adalah 2133 MByte/s. Umumnya, bus ini terkoneksi ke chipset
pengatur memori (Northbridge, Intel Memory Controller Hub, atau NVIDIA nForce
SPP). Sebuah sistem hanya dapat menampung satu buah bus AGP. Mulai tahun 2005,
saat PCI Express mulai marak digunakan, bus AGP ditinggalkan.
Bus PCI (Peripherals Component Interconnect).
Bus PCI tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus peripheral. Bus ini
memiliki kinerja tinggi untuk sistem I/O berkecepatan tinggi. Bus ini berjalan
pada kecepatan 33 MHz dengan lebar lajur 32-bit. Bus ini ditemukan pada hampir
semua komputer PC yang beredar, dari mulai prosesor Intel 486 karena memang
banyak kartu yang menggunakan bus ini, bahkan hingga saat ini. Bus ini
dikontrol oleh chipset pengatur memori (northbridge, Intel MCH) atau
Southbridge (Intel ICH, atau NVIDIA nForce MCP).
- · Bus PCI Express (Peripherals Component Interconnect Express)
- · Bus PCI-X (Peripherals Component Interconnect Express)
- · Bus ISA (Industry Standard Architecture)
- · Bus EISA (Extended Industry Standard Architecute)
- · Bus MCA (Micro Channel Architecture)
- · Bus SCSI (Small Computer System Interface]].
Bus ini diperkenalkan oleh Macintosh pada tahun 1984. SCSI
merupakan antarmuka standar untuk drive CD-ROM, peralatan audio, harddisk, dan
perangkat penyimpanan eksternal berukuran besar.
Bus USB (Universal Serial Bus). Bus ini dikembangkan oleh
tujuh vendor komputer, yaitu Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, dan
Northern Telecom. Bus ini ditujukan bagi perangkat yang memiliki kecepatan
rendah seperti keyboard, mouse, dan printer karena tidak akan efisien jika
perangkat yang berkecepatan rendah dipasang pada bus berkecepatan tinggi
seperti PCI. Keuntungan yang didapat dari bus USB antara lain : tidak harus
memasang jumper, tidak harus membuka casing untuk memasang peralatan I/O, hanya
satu jenis kabel yang digunakan, dapat mensuplai daya pada peralatan I/O, tidak
diperlukan reboot.
Bus 1394. Bus yang mempunyai nama FireWire memiliki
kecepatan tinggi diatas SCSI dan PCI. Bus 1394 sangat cepat, murah, dan mudah
untuk diimplementasikan. Bus ini tidak hanya populer perangkat komputer tetapi
juga perangkat elektronik seperti kamera digital, VCR, dan televisi.
a.
Sistem BUS
System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer
merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua
komponennya dalam menjalankan tugasnya.
A. Komponen komputer:
ü CPU
ü Memori
ü Perangkat I/O
B. Transfer data antar komponen komputer ;
1. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat
diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus
2. Melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan
sistem bus
3. Kecepatan komponen penyusun komputer harus diimbangi
kecepatan dan manajemen bus yang baik
C. Mikroprosesor
ü Melakukan pekerjaan secara paralel
ü Program dijalankan secara multitasking
ü Sistem bus tidak hanya lebar tapi juga cepat
D. Interkoneksi komponen sistem komputer dalam menjalankan
fungsinya
ü Interkoneksi bus
ü Pertimbangan–pertimbangan perancangan bus
Struktur Interkoneksi
adalah Kompulan lintasan atau saluran berbagai modul
(CPU,Memori,I/O).
a. Struktur interkoneksi bergantung pada
• Jenis data
• Karakteristik pertukaran data
Jenis Data
1. Memori
Memori umumnya terdiri atas N word memori dengan panjang
yang sama. Masing–masing word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1).
Word dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol Read dan Write.
Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.
2. Modul I/O :
Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam
komputer.
Berdasakan pandangan internal, modul I/O dipandang sebagai
sebuah memori dengan operasi pembacaan dan penulisan. Seperti telah dijelaskan
pada bab 6 bahwa modul I/O dapat mengontrol lebih dari sebuah perangkat
peripheral. Modul I/O juga dapat mengirimkan sinyal interrupt.
CPU (central prosessing unit)
CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data
berdasarkan routine–routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan
seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke
seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.
Dari jenis pertukaran data yang diperlukan modul–modul
komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data.
Ø
Memori ke CPU : CPU
melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.
Ø
CPU ke Memori : CPU
melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
Ø
I/O ke CPU : CPU
membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
Ø
CPU ke I/O : CPU
mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
Ø
I/O ke Memori atau
dari Memori : digunakan pada sistem DMA
Sampai saat ini terjadi perkembangan struktur interkoneksi,
namun yang banyak digunakan saat ini adalah sistem bus.
Sistem
bus :
Digunakan secara tunggal Digunakan secara jamak,Hal ini
Tergantung karakteristik sistemnya
Interkoneksi Bus – Struktur Bus Sebuah bus biasanya terdiri
atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga
dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran bus
dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu :
Saluran data,Saluran alamat, Saluran kontrol
Saluran
Data :
Lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif
lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang
word, misalnya 8, 16, 32 saluran.
Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu.
Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan
satuan bit, misal lebar bus 16 bit
1.
Saluran Alamat
(Address Bus)
o
Digunakan untuk
menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
o
Digunakan untuk
mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
o
Digunakan untuk
saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
o Semua peralatan yang
terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.
Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki
alamat hardware-nya
Saluran kontrol (Control Bus)
Digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh
modul yang ada.
Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua
komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus
kontrol ini.
Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas :
ü
Sinyal pewaktuan
adalah Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat
ü
Sinyal–sinyal perintah
adalah Sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi
Prinsip
Operasi Bus
Meminta penggunaan bus.
Apabila telah disetujui, modul akan memindahkan data yang
diinginkan ke modul yang dituju
Hierarki Multiple Bus
Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada
bus maka akan terjadi penurunan kinerja
Faktor – faktor :
a) Semakin besar delay
propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus. Antrian penggunaan bus
semakin panjang.
b) BDimungkinkan habisnya
kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.
Arsitektur bus jamak
Prosesor, cache memori dan memori utama terletak pada bus
tersendiri pada level tertinggi karena modul – modul tersebut memiliki
karakteristik pertukaran data yang tinggi.
Pada arsitektur berkinerja tinggi, modul – modul I/O
diklasifikasikan menjadi dua :
1.
Memerlukan transfer
data berkecepatan tinggi
2.
Memerlukan transfer
data berkecepatan rendah.
Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan
dengan bus berkecepatan tinggi pula,
Modul yang tidak memerlukan transfer data cepat
disambungkan pada bus ekspansi
Gambar 4. Arsitektur bus jamak kinerja tinggi Gambar 4.
Arsitektur bus jamak kinerja tinggi
Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi
Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor.
Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu
mempengaruhi kinerja bus
Pengertian
ALU :
ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit unit
aritmetika dan logika), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah
mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmetika dan
logika. Contoh operasi aritmetika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan,
sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR.
tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah
melakukan semua perhitungan aritmetika atau matematika yang terjadi sesuai
dengan instruksi program. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar
pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan,
perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit
elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini
disebut adder.
Tugas lalin dari ALU adalah melakukan keputusan dari
operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika (logical
operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan
operator logika, yaitu:
Pengertian CPU atau yang biasa kita kenal dengan Central
Processing Unit merupakan perangkat keras komputer yang berfungsi untuk
menerima dan melaksanakan perintah serta data dari perangkat lunak. 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.
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
• Mengawasi kerja dari ALU
• Menyimpan hasil proses ke memori
Contro
Unit :
Control Unit Adalah salah satu bagian dari CPU yang
bertugas untuk memberikan arahan / kendali / kontrol terhadap operasi
yangdilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut.
Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat
CPU tersebut. Pada awal – awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai
ad-hoc logic yang susah untuk didesain.
Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram
yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Pada
hardwire implementation control unit sebagai combinational circuit yang dibuat
berdasarkan control signal yang akan dikeluarkan. Jadi untuk setiap control
signal memiliki rangkaian logika tertentu pada control unit yang dapat
menghasilkan control signal yang dimaksud. Secara umum untuk metode ini
digunakan PLA (programmable logic array) untuk merepresentasikan control
signal.
Control unit dari sebuah prosesor memiliki 2 peran penting.
Pertama, control unit mengatur processor agar melakukan semua micro-operation
dalam urutan yang benar. Kedua, control unit menghasilkan control signal yang
memastikan supaya semua micro-operation dieksekusi.
Control signal tersebut secara umum menyebabkan salah satu
dari hal berikut: pembukaan atau penutupan dari gerbang-gerbang logika,
transfer data antara register-register, dan pengoperasian ALU.
.
o Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
o Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
o Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh
proses.
o Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika
atauperbandingan logika serta mengawasi kerja.
o Menyimpan hasil proses ke memori utama
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.
