Central Processing Unit/Processor; 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. CPU Merupakan
bagian utama dari komputer karena processor berfungsi untuk mengatur semua
aktifitas yang ada pada komputer. CPU memiliki fungsi untuk menjalankan
program yang telah disimpan dalam memori utama, dengan cara mengambil intruksi
kemudian menguji intruksi dan mengeksekusinya sesuai alur perintah. CPU
dapat disebut sebagai otak komputer karena CPU mengatur semua aktifitas dan
jalannya semua program termasuk aplikasi atau software di
dalamnya.
Apapun itu semua hal
yang berkaitan dengan proses dalam komputer baik suatu proses yang sepele
sekalipun akan selalu diatur oleh CPU. Misalnya saat Anda menekan tombol huruf
“H” pada keyboard saat mengetik, huruf “H” tersebut akan muncul
di layar, CPU lah yang memungkinkan hal itu terjadi. Dengan demikian, tanpa
adanya CPU dalam komputer maka komputer tidak akan bisa melakukan apapun atau
komputer tidak dapat menjalankan programnya.
CPU secara teknis
juga lebih sering disebut sebagai prosesor, oleh karena itu saat membaca dan
mengenali spesifikasi suatu prosesor maka sebenarnya Anda sedang membaca
spesifikasi CPU suatu perangkat.
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 aritmetika 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
aritmetika 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 aritmetika yang terjadi sesuai dengan
instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmetika 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, peranti 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 Unitdi 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 aritmetika 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 aritmetika 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.
Sebagai komponen utama dalam sebuah komputer, CPU
memiliki beberapa fungsi penting. Diantara fungsi-fungsi tersebut antara lain :
1. Fetching
Fetching
adalah suatu istilah yang digunakan dalam ilmu komputer dan diartikan sebagai
proses pengambilan atau pemanggilan data. Dalam sebuah perangkat komputer, data
disimpan dalam harddisk pada CPU dengan sebuah alamat.
Diibaratkan
data didalam prosesor atau CPU disusun dalam kumpulan alamat dan ketika suatu
program dijalankan CPU akan mengambil data dari alamat yang tersimpan dalam
komponennya tersebut.
2. Decoding
Dalam suatu
sistem CPU, sebuah program yang akan dijalankan atau yang dieksekusi, harus
sesuai dengan kode instruksi yang nantinya akan diterjemahkan agar CPU dapat
mengenalinya dalam kode instruksi biner. Dapat disimpulkan bahwa decoding
adalah suatu proses penterjemahan suatu program ke dalam bahasa yang dimengerti
oleh CPU.
Decoding
terjadi di dalam CPU dan semua program yang berjalan dalam perangkat komputer
harus melalui proses decoding terlebih dahulu.
3. Executing
Saat suatu
program dijalankan maka CPU akan mengeksekusi program tersebut. Maksudnya
adalah CPU akan melakukan satu hal yakni melakukan kalkulasi atau perhitungan
dengan menggunakan suatu komponen didalamnya yang disebut dengan ALU atau
Arithmetical Logical Unit .
Kompenen ALU
sendiri bertanggung jawab dalam semua proses perhitungan matematika dan logika
dalam komputer. Selain itu fungsi eksekusi dari suatu CPU juga berarti sebagai
proses pemindahan suatu data dari suatu perangkat memori menuju perangkat
memori yang lainnya.
4. Storing
Storing atau
menyimpan data adalah salah satu fungsi lainnya dari CPU. Saat seseorang
menggunakan komputer maka ia membutuhkan perangkat untuk menyimpannya baik
secara sementara maupun secara permanen.
Jika
seseorang membutuhkan data dengan cepat dan memyimpannya secara sementara maka
CPU akan menyimpannya dalam RAM sementara data yang disimpan secara permanen
akan masuk ke dalam harddisk. Kedua fungsi tersebut dilakukan dan dikendalikan
sepenuhnya oleh CPU.
Cara kerja CPU
PENGERTIAN BUS SYSTEM
Perlu sobat
ketahui komputer tersusun ats beberapa komponen penting seperti CPU, memori dan
perangkat I/O. Ssytem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen dalam
menjalankan tugasnya.
Bus system
menghubungkan CPU dengan RAM mungkin sebuah buffer memory. Memory penyangga
(cache L2 ), Bus system merupakan BUS pusat. Bus – bus yang lain merupakan
pencabangan dari BUS ini.
Didalam PC terdapat 2 Bus yaitu :
·
Bus sistem, yang menghubungkan CPU dengan RAM, dan
·
Bus I/O, yang menghubungkan CPU dengan komponen-kompoonen
lain.
Berikut contoh diagramnya
JENIS –JENIS SISTEM BUS
Saluran bus
dapat dipisahkan menjadi dua tipe umum, yaitu dedicated dan multiplexed. Suatu
saluran bus dedicated secara permanen diberi sebuah fungsi atau subset fisik
komponen- komponen komputer.
Sebagai
contoh dedikasi fungsi adalah penggunaan alamat dedicated terpisah dan saluran
data yang merupakan suatu hal yang umum bagi bus. Namun, hal ini bukanlah hal
yang penting. Misalnya, alamat dan informasi data dapat ditransmisikan melalui
sejumlah saluran yang sama dengan mengggunakan saluran address valid control.
Struktur sistem bus
·
Data bus ( Saluran Data )
Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul
sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umunya bus data terdiri
dari 8, 16, 32 saluran.
·
Address Bus ( Saluran Alamat )
1. Saluran
alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data.
Misalnya , bila CPU akan membaca sebuah word dat adari memroi, maka CPU akan
menaruh alamt word yang dimaksud pada saluran alamat.
2. Digunakan
untuk mengirinkan alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
3. Digunakan
untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
4. 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 hardwarenya.
·
Control Bus ( Saluran Control )
Saluran kontrol digunakan untuk mengontrol akses ke saluran alamat dan
penggunaan data. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen,
maka harus ada alat unruk mengintrol penggunaanya.
Berikut ini
dalah fungsi-fungsi yang terdapat pada control bus ( saluran control) :
1. Digunkan
untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.
2. Digunakan
untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
3. Digunakan
untuk saluran almat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.
4. Semua
peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agak dapat diakses harus memiliki
alamat. Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamt
hardware-nya.
Di sistem komputer berbasis mikroprosesor, terdapat 3 jalur yang menjadi
tempat mengalirnya proses.
·
Bus Data yang berfungsi mengalirkan data dari/ke mikroprosesor.
·
Bus Alamat/ Address yang berfungsi mengalamati suatu
proses dari/ke memori atau I/O.
·
Bus Kontrol yang berfungsi mengatur intruksi yang
terjadi dari/ ke mikroprosesor.
JENIS-JENIS REGISTER DAN PENGERTIANNYA
Register prosesor adalah sejumlah kecil memori yang bekerja dalam kecepatan
sangat tinggi untuk melakukan eksekusi
terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap
nilai-nilai umum yang digunakan. nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai
yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.
Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini
berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling
kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan
sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi
data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya,
seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register
32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.
Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat
diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi
yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata
"Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86
mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU
yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan
register 32-bit.
Jenis jenis register pada prosesor :
· Register data , digunakan
untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).
· Register alamat, digunakan
untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.
· Register general purpose, digunakan
untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.
· Register floating-point, digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan
floating point.
· Register konstanta (contant register), digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang
hanya dapat dibaca (bersifat read only), semacam phi,null,true,
false
· Register vector, digunakan
untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD
· Register special purpose ,digunakan
untuk menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer,
stack pointer, dan status register.
· Register yang spesifik terhadap model mesin(machine-specific register), dalam beberapa arsitektur tertentu, digunakan untuk menyimpan data
atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu sendiri. Karena arti dari
setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain prosesor tertentu saja,
mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi prosesor.
Memori (atau lebih
tepat disebut memori fisik) merupakan istilah generik yang merujuk pada media penyimpanan data sementara
pada komputer. Setiap program
dan data yang sedang diproses oleh prosesor akan disimpan di dalam memori fisik. Data yang disimpan
dalam memori fisik bersifat sementara, karena data yang disimpan di dalamnya
akan tersimpan selama komputer tersebut masih dialiri daya (dengan kata lain,
komputer itu masih hidup). Ketika komputer itu direset atau dimatikan, data
yang disimpan dalam memori fisik akan hilang. Oleh karena itulah, sebelum
mematikan komputer, semua data yang belum disimpan ke dalam media penyimpanan
permanen (umumnya berbasis disk, semacam hard disk atau floppy disk), sehingga data
tersebut dapat dibuka kembali di lain kesempatan. Memori fisik umumnya
diimplementasikan dalam bentuk Random Access Memory (RAM), yang bersifat dinamis (DRAM).
Mengapa disebut Random Access, adalah karena akses terhadap lokasi-lokasi di dalamnya
dapat dilakukan secara acak (random), bukan secara berurutan (sekuensial).
Meskipun demikian, kata random access dalam RAM ini sering menjadi salah kaprah. Sebagai
contoh, memori yang hanya dapat dibaca (ROM), juga
dapat diakses secara random, tetapi ia dibedakan dengan RAM karena ROM dapat
menyimpan data tanpa kebutuhan daya dan tidak dapat ditulisi sewaktu-waktu. Selain
itu, hard disk yang juga
merupakan salah satu media penyimpanan juga dapat diakses secara acak, tapi ia
tidak digolongkan ke dalam Random Access Memory.
Komponen
utama dalam sistem komputer adalah Arithmetic and Logic Unit (ALU), Control
Circuitry, Storage Space dan piranti Input/Output.
Tanpa memori, komputer hanya berfungsi sebagai piranti pemroses sinyal digital
saja, contohnya kalkulator atau media player. Kemampuan memori untuk
menyimpan data, instruksi dan informasi-lah yang membuat komputer dapat disebut
sebagai komputer multi-fungsi (general-purpose). Komputer merupakan
piranti digital, maka informasi disajikan dengan sistem bilangan biner (binary).
Teks, angka, gambar, suara dan video dikonversikan menjadi sekumpulan bilangan
biner (binary digit atau disingkat bit). Sekumpulan bilangan biner
dikenal dengan istilah BYTE, dimana : 1 bita = 8 bit
1 bit = 1 karakter
1 kilobita = 1024 bita
bps = bit per second 1 kbps =
1000 bps 1 mbps = 1.000.000 bps
Semakin besar ukuran memorinya
maka semakin banyak pula informasi yang dapat disimpan di dalam komputer (media
penyimpanan).
JENIS MEMORI (MEDIA PENYIMPANAN)
Memori
merupakan media penyimpanan data pada komputer, yang mana media penyimpanan
data dalam computer dibagi menjadi 2 jenis yaitu :
A.
MEMORI INTERNAL
Memori jenis ini dapat diakses secara langsung oleh
prosesor. Memori internal memiliki fungsi sebagai pengingat. Dalam hal ini yang
disimpan di dalam memori utama dapat berupa data atau program. Memori biasa
terbagi dibedakan menjadi dua macam: ROM dan RAM. Selain itu, terdapat pula
memori yang disebut CACHE MEMORI, CMOS, DRAM, SDRAM, DIMM.
- ROM (Read-Only-Memory a.k.a firmware)
Adalah jenis memori yang isinya tidak hilang ketika tidak mendapat aliran
listrik dan pada awalnya isinya hanya bisa dibaca. ROM pada komputer disediakan
oleh vendor komputer dan berisi program atau data. Di dalam PC, ROM biasa
disebut BIOS (Basic Input/Output System) atau ROM-BIOS.
- CMOS (Compmentary Meta-Oxyde Semiconductor).
Adalah jenis cip yang memerlukan daya listrik dari baterai. Cip ini berisi
memori 64-byte yang isinya dapat diganti. Pada CMOS inilah berbagai pengaturan
dasar komputer dilakukan, misalnya peranti yang digunakan untuk memuat sistem
operasi dan termasuk pula tanggal dan jam sistem. CMOS merupukan bagian dari
ROM.
- RAM (Random-Access Memory).
Adalah jenis memori yang isinya dapat diganti-ganti selama komputer
dihidupkan dan bersifat volatile. Selain itu, RAM mempunyai sifat yakni dapat
menyimpan dan mengambil data dengan sangat cepat.
- DRAM (Dynamic RAM).
Adalah jenis RAM yang secara berkala harus disegarkan oleh CPU agar data
yang terkandung di dalamnya tidak hilang. DRAM merupakan salah satu tipe RAM
yang terdapat dalam PC.
- SDRAM (Sychronous Dynamic RAM).
Adalah jenis RAM yang merupakan kelanjutan dari DRAM namun telah
disnkronisasi oleh clock sistem dan memiliki kecepatan lebih tinggi daripada
DRAM. Cocok untuk sistem dengan bus yang memiliki kecepatan sampai 100 MHz.
- DIMM (dual in-line memory module)
Berkapasitas 168 pin, kedua belah modul memori ini aktif, setiap permukaan
adalah 84 pin. Ini berbeda daripada SIMM yang hanya berfungsi pada sebelah
modul saja. Mensuport 64 bit penghantaran data. SDRAM (synchronous DRAM)
menggunakan DIMM. Merupakan penganti dari DRAM, FPM (fast page memory) dan EDO.
SDRAM pengatur (synchronizes) memori supaya sama dengan CPU clock untuk
pemindahan data yang lebih cepat. Terdapat dalam dua kecepatan yaitu 100MHz
(PC100) dan 133MHz (PC133). DIMM 168 PIN. DIMM adalah jenis RAM yang terdapat
di pasaran.
- CACHE MEMORY.
Memori berkapasitas terbatas, memori ini berkecepatan tinggi dan lebih
mahal dibandingkan memory utama. Berada diantara memori utama dan register
pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu kepada memori utama
tetapi di cache memory yang kecepatan aksesnya yang lebih tinggi, metode
menggunakan cache memory ini akan meningkatkan kinerja sistem. Cache memory
adalah tipe RAM tercepat yang ada, dan digunakan oleh CPU, hard drive, dan
beberapa komponen lainnya.
B.
MEMORI EKSTERNAL
Merupakan memori tambahan yang berfungsi untuk
menyimpan data atau program.Contoh: Hardisk, Floppy Disk dll. Hubungan antara
Chace Memori, Memori Utama dan Konsep dasar memori eksternal adalah : Menyimpan
data bersifat tetap (non volatile), baik pada saat komputer aktif atau tidak.
Memori eksternal biasa disebut juga memori eksternal yaitu perangkat keras
untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar
memori utama. Memori eksternal mempunyai dua tujuan utama yaitu sebagai
penyimpan permanen untuk membantu fungsi RAM dan yang untuk mendapatkan memori
murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan jangka panjang.
Referensi
:
