CPU

CPU adalah bagian terpenting dari sebuah komputer karena semua dilakukan bersama-sama diselenggarakan oleh CPU komputer. Bisa dikatakan bahwa CPU adalah otak dari sebuah computer.Secara umum sering disebut sebagai CPU prosesor. Pada komputer mikro, prosesor ini disebut mikroprosesor. Dalam perkembangannya, CPU telah mengalami perubahan yang signifikan dalam kecepatan, kinerja, dan kinerja.

Memori utama adalah memori yang berfungsi untuk menyimpan data danprogram. Jenis Memori Utama ada 2 yaitu :

ROM ( Read Only memory) yaitu memory yang hanya bisa dibaca saja datanya atau programnya. Pada PC, ROM terdapat pada BIOS (Basic InputOutput System) yang terdapat pada Mother Board yang berfungsi untuk men-setting peripheral yang ada pada system. Contoh: AMIBIOS, AWARDBIOS, dll ROM untuk BIOS terdapat beragam jenis diantaranya jenis FlashEEPROM BIOS yang memiliki kemampuan untuk dapat diganti programnya dengan software yang disediakan oleh perusahhan pembuat Mother Board, yang umumnya penggantian tersebut untuk peningkatan unjuk kerja dari peripheral yang ada di Mother Board.

RAM (Random Acces Memory) yang memiliki kemampuan untuk mengubah data atau program yang tersimpan di dalamnya. Ada bebrapa jenis RAM yang ada di pasaran saat ini SRAM, EDORAM, SDRAM, DDRAM,RDRAM, VGRAM, DDR1, DDR2, dll. Pada memori jenis RAM dikenal istilah BUS SPEED, seperti PC66,PC100, PC133, PC200, PC 400 dll yang artinya adalah kecepatan aliran data atau program pada memori dimana semakin besar nilai BUS SPEED, maka semakin cepat akses terhadap memori tersebut. Memori sekunder merupakan memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program. Contohnya antara lain hardisk, floppy disk dll.Bagian ketiga adalah CPU atau Central Processing Unit. Pada PC atau personal computer biasa disebut dengan prosesor atau mikroprosessor. Bagian ini merupakan otak dari sebuah computer. Semua program-program yang terdiri dari instruksi-instruksi akan diproses dan dikerjakan oleh CPU. Satuan kecepatan dari sebuah prosesor adalah Mhz atau GHz. Semakin besar kecepatannya makin bagus pula prosesor itu dan eksekusi dari program-program yang akan dijalankan akan semakin cepat. Ada banyak factor yang mempengaruhi performansi sebuah prosesor, yaitu lebar data bus, kecepatan prosessor atau clock prosessor, arsitektur internal prosesor, kecepatan I/O bus, dan cache memori level 1 maupun level 2. CPU mengendalikan semua proses yang akan dikerjakan oleh computer dengan cara mengambil instruksi biner dari memori, menerjemahkannya menjadi serangkaian aksi dan menjalankannya. Aksi tersebut bisa berupa transfer data dari dan ke memori, operasi aritmatika dan logika, atau pembangkitan sinyal kendali. Secara umum CPU terdiri dari beberapa bagian berbeda. Unit control bertanggung jawab mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi-instruksi tersebut. Unit logika aritmatik (ALU) menjalankan operasi-operasi aritmatika seperti penjumlahan dan Boolean AND. CPU juga berisi sebuah memori kecil berkecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan hasil-hasil sementara dan informasi kontrol tertentu. Memori ini terdiri dari sejumlah register yang masing-masing memiliki ukuran dan fungsi tersendiri. Biasanya seluruh register itu memiliki ukuran yang sama. Setiap register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung pada ukuran register tersebut. Register-register dapat dibaca dan ditulis dengan kecepatan tinggi karena mereka berada dalam CPU. Register yang paling penting adalah Program Counter (PC) yang menunjuk instruksi berikutnya yang harus diambil untuk dijalankan. Nama program counter sebenarnya kurang tepat karena istilah ini tidak ada hubungannya sama sekali dengan counter namun istilah ini telah digunakan secara luas. Selain itu fungsi penting lain dari register adalah Instruction Register (IR) yang menyimpan instruksi yang sedang dijalankan. Sebagian besar komputer juga memiliki beberapa register lain. Sebagian di antaranya digunakan untuk tujuanumum dan sebagian lagi untuk tujuan-tujuan khusus. CPU menjalankan setiap instruksi dalam beberapa langkah kecil. CPU mengambil instruksi dari memori dan membawanya ke dalam IR kemudian mengubah PC agar menunjuk ke instruksi selanjutnya. Kemudian CPU menentukan jenis instruksi yang baru saja diambil. Jika instruksi tersebut menggunakan sebuah word dalam memori maka akan ditentukan di mana instruksi tersebut berada.

1. Struktur CPU (Central Processing Unit)

Unit Pengolah Pusat (UPP) (bahasa Inggris: CPU, singkatan dari Central Processing Unit), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain, prosesor (pengolah data), 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.

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 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. 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.
  • 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 di gunakan 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 (matematika) 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 RAM (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 Accumulator. 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.

2. Fungsi CPU

Berfungsi seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika danlogika terhadap data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa perangkat keras, seperti papan ketik, pemindai, tuas kontrol, maupun tetikus. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan 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 RAM, 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.

3. STRUKTUR CPU 64 BIT

Kemampuan komputer modern saat ini tidak didukung oleh arsitektur 32 bit. Oleh karena itu kini saatnya beralih ke arsitektur 64 bit.

Dengan struktur CPU ini, 64 bit dapat memproses lebih banyak data per siklus kerja. Aplikasi tertentu juga berjalan lebih cepat dengan data troughput yang lebih baik. Selain itu, sistem ini juga mendukung kapassitas RAM yang hampir tidak terbatas sehingga dapat dipergunakan oleh program secara penuh. Bila RAM cukup, software tidak perlu lagi menyimpan data pada hard disk yang tergolong lambat. Kinerja ini langsung terasa bila menjalankan aplikasi multimedia karena aplikasi ini umumnya cepat menghabiskan RAM sebesar 4 GB atau bahkan lebih. Agar sistem 64 bit berjalan cepat, Anda pun harus menggunakan software dan hardware yang mendukung.

Bila Anda pernah beralih ke Windows XP 64 bit, mungkin kenangan buruk tersebut masih terkenang kuat. Sistem 64 bit pertama dari Microsoft dengan nama Windows XP Professional x64 Edition ini sangat mengecewakan. Tidak ada aplikasi yang sesuai dan driver untuk perangkat tidak kompatibel. Para pengembang software sudah melakukan lompatan jauh sejak pengenalan Vista dan dengan Windows 7, tiba saat yang tepat untuk keluar dari masalah penurunan performa pada 32-bit.

Perangkat untuk 64 bit ini pun sudah tersedia sejak lama. Prosesor 64-bit pertama untuk pengguna pribadi sudah ditawarkan oleh AMD sejak 2003 dengan nama Athlon 64-bit dan chipset Opteron. Tidak lama kemudian kehadirannya disusul oleh Intel. Sejak saat itu, banyak hal yang dilakukan dan semakin banyak hardware yang kompatibel dengan 64-bit, antara lain prosesor Athlon 64, Athlon X2, Phenom, Sempron 64, Turion, semua Intel Core 2, Core i, serta berbagai CPU Celeron dan Pentium. Bila sudah siap untuk beralih ke Windows 7, sebaiknya Anda mencoba kekuata 64-bit ini.

LEBIH BANYAK RAM BERKAT 64 Bit

Sistem 32 bit sudah mencapai batasnya. Hardware terbaru hanya optimal bila menggunakan 64 bit.RAM yang dapat tersedia ditentukan address bus CPU. Dengan address bus 32 bit, kapasitas RAM maksimal hanya mencapai 4 GB. Untuk server, keterbatasan fisik ini sebagian dapat diatasi dengan sebuah trik. Namun, pada PC rumahan, tidak ada yang dapat dilakukan dan pengguna harus puas dengan RAM yang terbatas. Kapasitas 4 GB sebenarnya belum begitu besar karena sebagian dicadangkan untuk Windows, sebagian lagi untuk akses hardware, misalnya untuk graphics, soundcard, atau USB interface. Untuk program saja, sistem membutuhkan sekitar 2,5 sampai 3,2 GB secara efektif. Sebaliknya, dengan 64 bit, addressing RAM secara teoritis mencapai 16 Exabyte. Program-program dapat menggunakan RAM sebesar mungkin, sejauh berjalan dalam mode 64-Bit.

Alasannya, penggunaan RAM oleh software-software 32-bit juga terbatas, sama seperti sistemnya. Bila menjalankan banyak aplikasi sekaligus, sistem 64-bit memang paling cocok. Tiap software dapat memanfaatkan RAM maksimal sampai 4 GB. Praktik nya ternyata berbeda karena aplikasi RAM juga dibatasi. Sebagai contoh, Microsoft membatasi RAM pada Windows 7 Home Premium Version hanya sampai 16 GB, sedangkan pada Windows 7 Professional dan Ultimate hanya sampai 192 GB.

Perangkat untuk sistem 64-bit ini pun sudah tersedia sejak lama. Prosesor 64-bit pertama untuk pengguna pribadi sudah ditawarkan oleh AMD sejak 2003 dengan nama Athlon 64-bit dan chipset Opteron. Tidak lama kemudian, kehadiran nya disusul oleh Intel. Sejak saat itu, banyak hal yang dilakukan dan semakin banyak hardware yang kompatibel dengan 64-bit, antara lain prosesor Athlon 64, Athlon X2, Phenom, Sempron 64, Turion, semua Intel Core 2, Core i, serta berbagai CPU Celeron dan Pentium. Bila sudah siap untuk beralih ke Windows 7, sebaiknya Anda mencoba kekuatan 64-bit ini.

Komponen Utama CPU

CPU merupakan komponen terpenting dari sistem komputer. CPU adalah komponenpengolah data berdasarkan instruksi – instruksi yang diberikan kepadanya.Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen sebagaibagian dari struktur CPU, seperti terlihat pada gambar 3.1 dan struktur detail internal CPU terlihatpada gamber 3.2. CPU tersusun atas beberapa komponen, yaitu :

Arithmetic and Logic Unit

(ALU), bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer. ALU sering disebutmesin bahasa(machine language) karena bagian inimengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya,ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing –masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

Control Unit bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputersehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi –instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

Registers adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupundata untuk pengolahan selanjutnya.

CPU Interconnections,adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internalCPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register – register dan juga dengan bus – bus eksternal CPUyang menghubungkan dengan sistem lainnya seperti memori utama piranti masukkan/keluar.

Fungsi CPU

fungsi CPU adalah penjalankan program – program yang disimpan dalam memori utamadengan cara mengambil instruksi – instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinyasatu persatu sesuai alur perintah.

Untuk memahami fungsi CPU dan caranya berinteraksi dengan komponen lain, perlu kitatinjau lebih jauh proses eksekusi program. Pandangan paling sederhana proses eksekusi programadalah dengan mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasipembacaan instruksi (fetch ) dan operasi pelaksanaan instruksi ( execute ).Siklus instruksi yang terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi.

Sejarah Perkembangan Processor

Perkembangan Processor Dari Generasi Ke Generasi

PC didesain berdasar generasi-generasi CPU yang berbeda. Intel bukan satu-satunya perusahaan yang membuat CPU, meskipun yang menjadi pelopor diantara yang lain. Pada tiap generasi yang mendominasi adalah chip-chip Intel, tetapi pada generasi kelima terdapat beberapa pilihan selain chip Intel.

Processor merupakan bagian sangat penting dari sebuah komputer, yang berfungsi sebagai otak dari komputer. Tanpa processor komputer hanyalah sebuah mesin dungu yang tak bisa apa-apa. Processor yang kita pakai saat ini sudah sangat cepat sekali. Tentu saja untuk mencapai kecepatan sampai saat ini processor tersebut mengalami perkembangan. Nah berikut perkembangan processor mulai dari generasi 4004 microprocessor yang di pakai pada mesin penghitung Busicom sampai dengan intel Quad-core Xeon.

Perkembangan processor diawali oleh processor intel pada saat itu hanya satu² nya microprocessor yang ada. Tetapi pada saat ini sudah banyak beredar processor dari produsen yang lain, sehingga user sudah bisa mendapatkan processor yang beragam.

Microprocessor 4004 (1971)

Processor di awali pada tahun 1971 dimana intel mengeluarkan processor pertamanya yang di pakai pada mesin penghitung buscom. Ini adalah penemuan yang memulai memasukan system cerdas kedalam mesin. Processor ini dinamakan microprocessor 4004. Chip intel 4004 ini mengawali perkembangan CPU dengan mempelopori peletakan seluruh komponen mesin hitung dalam satu IC. Pada saat ini IC mengerjakan satu tugas saja.

Microprocessor 8008 (1972)

Pada tahun 1972 intel mengeluarkan microprocessor 8008 yang berkecepatan hitung 2 kali lipat dari MP sebelumnya. MP ini adalah mp 8 bit pertama. Mp ini juga di desain untuk mengerjakan satu pekerjaan saja.

Microprocessor 8080 (1974)

Pada tahun 1974 intel kembali mengeluarkan mp terbaru dengan seri 8080. Pada seri ini intel melakukan perubahan dari mp multivoltage menjadi triple voltage, teknologi yang di pakai NMOS, lebih cepat dari seri sebelumnya yang memakai teknologi PMOS. Mp ini adalah otak pertama bagi komputer yang bernama altair.Pada saat ini pengalamatan memory sudah sampai 64 kilobyte. Kecepatanya sampai 10X mp sebelumnya.

Tahun ini juga muncul mp dari produsen lain seperti MC6800 dari Motorola -1974, Z80 dari Zilog -1976 (merupakan dua rival berat), dan prosessor2 lain seri 6500 buatan MOST, Rockwell, Hyundai, WDC, NCR dst.

Generasi

Generasi 1 (Processor 8088 dan 8086)

Processor 8086 (1978) merupakan CPU 16 bit pertama Intel yang menggunakan bus sistem 16 bit. Tetapi perangkat keras 16 bit seperti motherboard saat itu terlalu mahal, dimana komputer mikro 8 bit merupakan standart. Pada 1979 Intel merancang ulang CPU sehingga sesuai dengan perangkat keras 8 bit yang ada. PC pertama (1981) mempunyai CPU 8088 ini. 8088 merupakan CPU 16 bit, tetapi hanya secara internal. Lebar bus data eksternal hanya 8 bit yang memberi kompatibelan dengan perangkat keras yang ada.

Sesungguhnya 8088 merupakan CPU 16/8 bit. Secara logika prosesor ini dapat diberi nama 8086SX. 8086 merupakan CPU pertama yang benar-benar 16 bit di keluarga ini.

Generasi 2 Processor 80286

286 (1982) juga merupakan prosessor 16 bit. Prosessor ini mempunyai kemajuan yang relatif besar dibanding chip-chip generasi pertama. Frekuensi clock ditingkatkan, tetapi perbaikan yang utama ialah optimasi penanganan perintah. 286 menghasilkan kerja lebih banyak tiap tik clock daripada 8088/8086. Pada kecepatan awal (6 MHz) berunjuk kerja empat kali lebih baik dari 8086 pada 4.77 MHz. Belakangan diperkenalkan dengan kecepatan clock 8,10,dan 12 MHz yang digunakan pada IBM PC-AT (1984). Pembaharuan yang lain ialah kemampuan untuk bekerja pada protected mode/mode perlindungan – mode kerja baru dengan “24 bit virtual address mode”/mode pengalamatan virtual 24 bit, yang menegaskan arah perpindahan dari DOS ke Windows dan multitasking. Tetapi anda tidak dapat berganti dari protected kembali ke real mode / mode riil tanpa mere-boot PC, dan sistem operasi yang menggunakan hal ini hanyalah OS/2 saat itu.

Sumber :

http://ariefsoeb.wordpress.com/2011/02/03/makalah-processorcpu/

http://joelesatrio.wordpress.com/2012/06/01/tugas-kelompok-makalah-tentang-cpu-structure-and-function-31-2/

Tentang ekofitriyanto

hobby drag race
Pos ini dipublikasikan di Uncategorized. Tandai permalink.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s