Pengertian
CPU
Unit Pemroses
Sentral (UPS) (bahasa inggris: Central Processing Unit; CPU), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain, pemroses/prosesor (processor),
sering digunakan untuk menyebut CPU. 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. Sejak pertengahan
tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan
dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU. Pin mikroprosesor Intel
80486DX2.
Komponen CPU terbagi menjadi beberapa macam, yaitu sebagai berikut:
·
Unit
Kontrol
Unit kontrol yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini sudah pasti
terdapat dalam semua CPU. CPU bertugas mengontrol komputer sehingga terjadi
sinkronisasi kerja antarkomponen 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. 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 masukan (input) dan keluaran (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
serta mengawasi kerja dari ALU.
- 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 digunakan untuk menyimpan data saat diolah 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.
·
ALU
ALU unit yang bertugas
untuk melakukan operasi aritmatika 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 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
MAA (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 berdasarkan instruksi pengerjaan yang dilakukan adalah aritmatika dan
logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk mengerjakan berdasarkan
instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung di Akumulator. 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 tombol, pemindai, tuas kontrol. CPU dikontrol menggunakan
sekumpulan instruksi perangkat lunak komputer. Perangkat lunak tersebut
dapat dijalankan oleh CPU dengan membacanya dari media penyimpan, seperti cakram keras, diskte, cakram padat, maupun pita
perekam. Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu
pada memori fisik (MAA), yang mana setiap instruksi akan
diberi alamat unik yang disebut alamat
memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada MAA 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 MAA.
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.
Percabangan Instruksi
Pemrosesan instruksi dalam CPU dibagi atas dua tahap, Tahap pertama
disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap kedua disebut Instruction Execute. Tahap pertama berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit
mengambil data dan/atau instruksi dari main memori ke register, sedangkan Tahap kedua berisikan pemrosesan CPU dimana Control
Unit menghantarkan data dan/atau instruksi dari register ke main memori untuk ditampung di MAA, setelah Instruction Fetch dilakukan. Waktu pada tahap pertama ditambah dengan waktu
pada tahap kedua disebut waktu siklus mesin (machine cycles time).
Penghitung program dalam CPU umumnya bergerak
secara berurutan. Walaupun demikian, beberapa instruksi dalam CPU, yang disebut
dengan instruksi lompatan,
mengizinkan CPU mengakses instruksi yang terletak bukan pada urutannya. Hal ini
disebut juga percabangan instruksi (branching instruction).
Cabang-cabang instruksi tersebut dapat berupa cabang yang bersifat kondisional
(memiliki syarat tertentu) atau non-kondisional. Sebuah cabang yang bersifat
non-kondisional selalu berpindah ke sebuah instruksi baru yang berada di luar
aliran instruksi, sementara sebuah cabang yang bersifat kondisional akan
menguji terlebih dahulu hasil dari operasi sebelumnya untuk melihat apakah
cabang instruksi tersebut akan dieksekusi atau tidak. Data yang diuji untuk
percabangan instruksi disimpan pada lokasi yang disebut dengan flag.
Bilangan Yang Dapat Ditangani
Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis
bilangan, yaitu fixed-point dan floting-point. Bilangan fixed-point memiliki
nilai digit spesifik pada salah satu titik desimalnya. Hal ini memang membatasi
jangkauan nilai yang mungkin untuk angka-angka tersebut, tetapi hal ini justru
dapat dihitung oleh CPU secara lebih cepat. Sementara itu, bilangan floating-point
merupakan bilangan yang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di mana
sebuah angka direpresentasikan sebagai angka desimal yang dikalikan dengan
pangkat 10 (seperti 3,14 x 1057). Notasi ilmiah seperti ini
merupakan cara yang singkat untuk mengekspresikan bilangan yang sangat besar
atau bilangan yang sangat kecil, dan juga mengizinkan jangkauan nilai yang
sangat jauh sebelum dan sesudah titik desimalnya. Bilangan ini umumnya
digunakan dalam merepresentasikan grafik dan kerja ilmiah, tetapi proses
aritmatika terhadap bilangan floating-point jauh lebih rumit
dan dapat diselesaikan dalam waktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkin
dapat menggunakan beberapa siklus detak CPU. Beberapa komputer menggunakan
sebuah prosesor sendiri untuk menghitung bilangan floating-point yang
disebut dengan FPU (disebut juga math co-processor)
yang dapat bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat penghitungan
bilangan floating-point. FPU saat ini menjadi standar dalam
banyak komputer karena kebanyakan aplikasi saat ini
banyak beroperasi menggunakan bilangan floating-point.
Sumber :
