Istilah dari CPU

      Central Processing Unit
( 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.
Pin mikroprosesor Intel 80486DX2 .
Komponen CPU
Diagram blok sederhana sebuah
CPU.
Komponen CPU terbagi menjadi
beberapa macam, yaitu sebagai
berikut.
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 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 di olah
ataupun data untuk pengolahan
selanjutnya. Secara analogi, 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 unit yang bertugas untuk
melakukan operasi aritmetika dan
operasi logika berdasar instruksi
yang ditentukan. ALU sering di
sebut mesin bahasa karena bagian
ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu
unit arithmetika 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 berdasar
instruksi pengerjaan yang dilakukan
adalah arithmatika dan logika, maka
ALU akan mengambil alih operasi
untuk mengerjakan berdasar
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 , maupun tetikus. CPU
dikontrol menggunakan sekumpulan
instruksi perangkat lunak komputer.
Perangkat lunak tersebut dapat
dijalankan oleh CPU dengan
membacanya dari media penyimpan,
seperti cakram keras , disket,
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-I
disebut Instruction Fetch,
sedangkan Tahap-II disebut
Instruction Execute. Tahap-I
berisikan pemrosesan CPU dimana
Control Unit mengambil data dan/
atau instruksi dari main-memory ke
register, sedangkan Tahap-II
berisikan pemrosesan CPU dimana
Control Unit menghantarkan data
dan/atau instruksi dari register ke
main-memory untuk ditampung di
MAA, setelah Instruction Fetch
dilakukan. Waktu pada tahap-I
ditambah dengan waktu pada
tahap-II 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 floating-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 .