Central Processing Unit

Central Processing Unit

CPU ( Central Processing Unit ) berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine-routine program yang diberikan. CPU mengendalikan seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.

Central processing unit (CPU) adalah sirkuit elektronik dalam komputer yang melakukan instruksi dari program komputer dengan melakukan operasi aritmatika dasar, operasi logika, kontrol dan input / output (I / O) operasi yang ditentukan oleh instruksi. Istilah ini telah digunakan dalam industri komputer setidaknya sejak awal 1960-an. Secara tradisional, istilah "CPU" mengacu pada sebuah prosesor, lebih khusus untuk unit pengolahan dan unit kontrol (CU), membedakan elemen inti dari sebuah komputer dari komponen eksternal seperti memori utama dan sirkuit I / O.

KOMPONEN CPU

    1.      Unit Kontrol yang mampu mengatur jalannya program. 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 intruksi tersebut.

      2.      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.

    3.    ALU unit ini yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. 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 seperti, sama dengan (=), kurang dari (<), lebih besar dari (>), dll.

     4.      CPU Interconnections adalah sisem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU yaitu, ALU, Unit Kontrol dan Register-Register serta 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 olehControl 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 diGeneral-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.

SISTEM BUS

Sistem bus adalah bus komputer yang menghubungkan komponen utama dari sistem komputer, menggabungkan fungsi dari data bus untuk membawa informasi, address bus untuk menentukan di mana ia harus dikirim, dan control bus untuk menentukan operasi. Teknik ini dikembangkan untuk mengurangi biaya dan meningkatkan modularitas, dan meskipun populer pada 1970-an dan 1980-an, komputer yang lebih modern menggunakan berbagai bus yang terpisah disesuaikan dengan kebutuhan yang lebih spesifik.

BUS sistem terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen yang menghubungkan komponen-kompoen utama komputer (CPU, Memori. I/O). Sistem bus adalah penghubunga bagis keseluruhan komponen-komponen dalam menjalankan tugasnya.

Gambar Skema Interkoneksi ke BUS

Sruktur Sistem BUS:

1.      Saluran data (DATA BUS)

Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Lebar bus data perupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan.

2.      Saluran Alamat (ADDRESS BUS)

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data.

3.      Saluran Kontrol (CONTROL BUS)

Saluran kontrol digunakan untuk mengontrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data.

Beberapa BUS utama dalam sistem komputer modern adalah sebagai berikut :

1.      Bus Processor. 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 chace 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.

2.      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.

3.      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).

4.      Bus PCI Express (Peripherals Component Interconnect Express)

5.      Bus PCI-X

6.      Bus ISA (Industry Standard Architecture)

7.      Bus EISA (Extended Industry Standard Architecute)

8.      Bus MCA (Micro Channel Architecture)

9.      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.

10.  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.

SET REGISTER

Register prosesor merupakan memory yang dapat diakses secara cepat untuk central processing unit (CPU). Register biasanya terdiri dari sejumlah kecil penyimpanan cepat, meskipun beberapa register memiliki fungsi hardware tertentu, dapat berupa read-only atau menulis-hanya. Register biasanya ditangani oleh mekanisme lain dari memori utama, tetapi mungkin dalam beberapa kasus menjadi pemetaan memori.

Register prosesor biasanya berada di bagian atas hirarki memori, dan menyediakan cara tercepat untuk mengakses data. register prosesor biasanya mengacu hanya untuk kelompok register yang secara langsung dikodekan sebagai bagian dari instruksi, seperti yang didefinisikan oleh set instruksi. Namun, CPU modern dengan kinerja tinggi sering memiliki duplikat dari "register arsitektur" dalam rangka meningkatkan kinerja melalui daftar penamaan register, yang memungkinkan eksekusi paralel. desain x86 modern mengakuisisi teknik ini sekitar tahun 1995 dengan rilis dari Pentium Pro, Cyrix 6x86, Nx586, dan AMD K5.

Register dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

·         User Accessible Register

1.      Data Register

2.      Address Register

3.      General Purpose Register

4.      Status Register

5.      Floating Point Register

6.      Constant Register

7.      Vector Register

8.      Special Purpose Register

·         Internal Register

1.      Instruction Register

2.      Register yang terhubung dengan informasi dari ram : Memory Buffer Register, Memory Data Register, Memory Address Register

MEMORI

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.

A.     Penggunaan Memori

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).

B.     Jenis-jenis Memori

Memori komputer ada bermcacam-macam sesuai dengan fungsinya. Berikut jenis-jenis memori komputer secara umum yang perlu kita ketahui.           

·         Register prosesor

dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya 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, tetapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.

·         RAM atau Random Access Memory

RAM merupakan singkatan dari Random Access Memory yang berfungsi untuk menyimpan data atau instruksi sementara.

Setiap perintah yang di berikan user pada komputer terlebih dahulu akan di masukkan ke mmori RAM, kemudian processor yang berperan sebagai inti akan mengeksekusi satu persatu secara random semua data yang tersimpan di dalam RAM.

Karena sifat penyimpanannya yang sementara, maka ketika anda mematikan komputer, semua data yang tersimpan di RAM akan hilang, sebab itu penting untuk menyimpan pekerjaan yang tengah anda buat ke penyimpanan permanen seperti hardisk sebelum komputer di restart atau di matikan.

·         Cache Memory (SRAM) (Static RAM)

Cache merupakan memori yang berfungsi seperti RAM, bekerja lebih responsif. Pada umumnya cache di tempatkan di dalam cpu yang digunakan untuk menyimpan instruksi sebelum di berikan ke memori utama. Adanya cache akan mempermudah komputer menemukan informasi mengenai penyimpanan yang lebih besar sehingga ekstraksi data bisa berjalan lebih cepat.

·         Memori fisik (DRAM) (Dynamic RAM)

   Merupakan memory chip yang digunakan pada memory utama komputer. DRAM memiliki karakter harus terus-menerus direfresh dengan pulsa listrik untuk mempertahankan data yang disimpan dalam chip.

·         Perangkat penyimpanan berbasis disk magnetis

Cakram flopi atau floppy disk, adalah media diska penyimpanan terdiri dari media penyimpanan magnetis tipis dan fleksibel, disegel dalam plastik berbentuk persegi atau persegi panjang[1]. Cakram flopi populer disebut sebagai disket.

Disket berukuran 5 ¼ inci (133 mm) dan 3 ½ inci (90 mm) adalah bentuk standar dari alat penyimpan data ini yang berkembang sejak pertengahan 1970-an hingga 2000-an.[2] Sejak tahun 2010, motherboard komputer jarang diproduksi dengan dukungan media floppy drive.

Disket yang hanya memiliki kapasitas 1,44 MB dan kegunaan terbatas, khususnya dalam komputer industri, telah digantikan oleh metode penyimpanan data dengan kapasitas yang lebih besar, seperti USB flash drive, portable hard disk drive eksternal, cakram optik, kartu memori dan jaringan komputer.

·         Perangkat penyimpanan berbasis disk optic

CD-ROM (dieja /ˌsiːˌdiːˈrɒm/, merupakan akronim dari compact disc read-only memory, bahasa Indonesia: CD Memori Baca-Saja) adalah sebuah cakram padat dari jenis cakram optik (optical disc) yang dapat menyimpan data. Ukuran data yang dapat disimpan saat ini bisa mencapai 700MB atau 700 juta bita.

CD-ROM bersifat "baca-saja" (hanya dapat dibaca, dan tidak dapat ditulisi). Untuk dapat membaca isi CD-ROM, alat utama yang diperlukan adalah kandar CD. Perkembangan CD-ROM terkini memungkinkan CD dapat ditulisi berulang kali (Re-Write/RW) yang lebih dikenal dengan nama CD-RW.

·         Memori yang hanya dapat dibaca atau ROM (Read Only Memory)

ROM adalah singkatan dari Read Only Memory yang dapat bekerja ketika komputer dalam keadaan mati ataupun hidup. Isi dari ROM secara default sudah di sediakan dari pabrik pembuat komputer dan tidak bisa di rubah.

Agar komputer berfungsi normal memori ini harus selalu bekerja. ROM berbentuk sebuah sirkuit yang di tanamkan di dalam motherboard. Memori ini menyimpan beberapa program penting untuk menjalankan komputer.

·         Flash Memory

Memori kilat (flash memory) adalah sejenis EEPROM yang mengizinkan banyak lokasi memori untuk dihapus atau ditulis dalam satu operasi pemrograman. Istilah awamnya, dia adalah suatu bentuk dari chip memori yang dapat ditulis, tidak seperti chip memori akses acak/RAM, memori ini dapat menyimpan datanya tanpa membutuhkan penyediaan listrik. Memori ini biasanya digunakan dalam kartu memori, kandar kilat USB (USB flash drive), pemutar MP3, kamera digital, dan telepon genggam.

·         Punched Card (kuno)

Punch card, kartu IBM, atau kartu Hollerith adalah selembar kertas kaku yang berisi baik perintah untuk mengendalikan mesin otomatis atau data untuk aplikasi pengolahan data. Kedua perintah dan data diwakili oleh ada atau tidak adanya lubang di posisi yang telah ditentukan. Sekarang usang sebagai media perekam, Punch card secara luas digunakan di seluruh abad ke-19 untuk mengendalikan tekstil tenun dan di akhir abad 19 dan awal abad ke-20 untuk mengendalikan organ lapang dan instrumen terkait. Kartu menekan digunakan melalui sebagian besar abad ke-20 dalam apa yang dikenal sebagai industri pengolahan data; penggunaan catatan mesin Unit, diatur dalam sistem pengolahan data, untuk input data, pengolahan, dan penyimpanan. komputer digital awal digunakan Punch card, sering dibuat dengan menggunakan mesin keypunch, sebagai media utama untuk masukan dari kedua program komputer dan data . Pada 2012, beberapa mesin voting masih menggunakan Punch card untuk merekam data

·         CD atau Compact Disk

·         DVD

DVD adalah cakram padat yang dapat digunakan untuk menyimpan data, termasuk film dengan kualitas video dan audio yang lebih baik dari kualitas VCD. "DVD" pada awalnya adalah singkatan dari digital video disc, namun beberapa pihak ingin agar kepanjangannya diganti menjadi digital versatile disc (cakram serba guna digital) agar jelas bahwa format ini bukan hanya untuk video saja. Karena konsensus antara kedua pihak ini tidak dapat dicapai, sekarang nama resminya adalah "DVD" saja, dan huruf-huruf tersebut secara "resmi" bukan singkatan dari apapun.

Terdapat pula perangkat lunak yang membolehkan pengguna untuk mencadangkan (back-up) DVD sendiri seperti DVD Decrypter dan DVD Shrink.

                        ·         Hard disk

Hardisk adalah salah satu perangkat keras komputer yang di gunakan untuk menyimpan data secara permananen. Hardisk pada umumnya memilki ukuran lebih besar dari flashdisk. Memori ini ada yang bersifat eksternal hardisk dan internal hardisk.

Karena fungsi penyimpanannya yang permanent, hardisk memiliki kapasitas besar seperti, hardisk dengan kapasitas 80 GB, 160 GB, 250 GB, 500 GB dan bahkan hingga ke ukuran 1 TB dan seterusnya.

Referensi :

https://en.wikipedia.org/wiki/Central_processing_unit

http://study.com/academy/lesson/arithmetic-logic-unit-alu-definition-design-function.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Unit_aritmatika_dan_logika

https://id.wikipedia.org/wiki/Unit_Kendali

https://en.wikipedia.org/wiki/System_bus

https://en.wikipedia.org/wiki/Processor_register

http://teguhmuhazir.blogspot.co.id/2016/11/central-procesing-unit-cpu.html

http://www.perangkatkeras.net/jenis-jenis-memori-komputer-secara-umum/

http://www.datacenterjournal.com/tag/cpu/