Struktur dan Fungsi CPU

Telah di Baca 76 kali

Dalam Bahasa Indonesia disebut dengan Unit Pengolah Pusat (UPP)sedangkan dalam bahasa inggris disebut dengan CPU (Central Processing Unit). CPU merujuk pada sebuah perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dati data perangkat lunak. Istilah lain untuk menyebut CPU adalah Prosesor atau pengolah data.

CPU merupakan otak dari jalannya sebuah komputer, tanpa adanya cpu maka komputer tidak akan berfungsi sebagai mana mestinya. CPU memiliki fungsi utama untuk menjalankan program yang telah disimpan dalam memori utama yaitu dengan cara mengambil instruksi kemudian menguji instruksi dan mengolahnya sesuai dengan alur perintahnya.

Sistem CPU pada komputer memiliki lima unit struktur dasar, yaitu

  • Unit masukan (Input Unit)
  • Unit kontrol (Control Unit)
  • Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit / ALU)
  • Unit memori/penyimpanan (Memory / Storage Unit)
  • Unit keluaran (Output Unit)
Komponen Utama CPU
  • Arithmetic and Logic Unit (ALU)
  • Control Unit
  • Registers
  • CPU Interconnections

• Unit Masukan (Input Unit)
Berfungsi untuk menerima masukan (input) kemudian membacanya dan diteruskan ke Memory/ penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal istilah peralatan masukan (input device) yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta media masukan yaitu perantaranya.

• Unit Kontrol (Control Unit)
Berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan pengendalian seluruh sistem komputer. Ia berfungsi seperti pengatur rumah tangga komputer, memutuskan urutan operasi untuk seluruh sistem, membangkitkan dan mengendalikan sinyal-sinyal kontrol untuk menyesuaikan operasi-operasi dan arus data dari bus alamat (address bus) dan bus data (data bus), serta mengendalikan dan menafsirkan sinyal-sinyal kontrol pada bus kontrol (control bus) dari sistem komputer. Pengertian mengenai bus dapat dilihat di bagian bawah halaman ini.

• Unit Logika & Aritmatika (Arithmetical & Logical Unit)
Berfungsi untuk melaksanakan pekerjaan perhitungan atau aritmatika & logika seperti menambah, mengurangi, mengalikan, membagi dan memangkatkan. Selain itu juga melaksanakan pekerjaan seperti pemindahan data, penyatuan data, pemilihan data, membandingkan data, dll, sehingga ALU merupakan bagian inti dari suatu sistem komputer. Pada beberapa sistem komputer untuk memperingan dan membantu tugas ALU dari CPU ini diberi suatu peralatan tambahan yang disebut coprocessor sehingga khususnya proses perhitungan serta pelaksanaan pekerjaan pada umumnya menjadi lebih cepat. Pengertian mengenai coprocessor dapat dilihat di bagian bawah halaman ini.

• Unit Memori / Penyimpan (Memory / Storage unit)
Berfungsi untuk menampung data/program yang diterima dari unit masukan sebelum diolah oleh CPU dan juga menerima data setelah diolah oleh CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran. Pada suatu sistem komputer terdapat dua macam memori, yang penamaannya tergantung pada apakah alat tersebut hanya dapat membaca atau dapat membaca dan menulis padanya. Bagian memori yang hanya dapat membaca tanpa bisa menulis padanya disebut ROM (Read Only Memory), sedangkan bagian memori yang dapat melaksanakan membaca dan menulis disebut RAM (Random Access Memory).

• Unit Keluaran (Output Unit)
Berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori. Seperti halnya pada unit masukan maka pada unit keluaran dikenal juga istilah peralatan keluaran (Output device) dan media keluaran (Output media).

CARA KERJA CPU

Pada saat data atau instruksi dimasukkan ke process devices, diletakkan pada RAM. Jika berbentuk instruksi maka akan ditampung oleh Control Unit di Program-Storage, namun jika berbentuk data maka akan ditampung pada 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.

alur kerja cpu

FUNGSI CPU

Fungsi utama dari CPU yaitu melakukan operasi aritmatika dan logika 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 instruksi perangkat lunak komputer. Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU dengan membacanya dari media penyimpan.

Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada memori fisik (RAM), dan dari setiap instruksi akan diberik alamat unik yang disebut dengan alamat memori. Selanjutnya CPU dapat mengakses data-ata yang ada pada RAM 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 RAM.

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.

Fungsi CPU

  • Menjalankan program-program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi-instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah.
  • Pandangan paling sederhana proses eksekusi program adalah dengan mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute).
Siklus Fetch – Eksekusi
  • Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori.
  • Terdapat registers dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC).
  • PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi.
  • Instruksi-instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).
  • Instruksi-instruksi ii dalam bentuk kode-kode binner yang dapat direpresentasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan.
Aksi CPU
  • CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
  • CPU – I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
  • Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.
  • Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi.
Siklus Eksekusi
  • Instruction Address Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap instruksi 16 bit padahal memori memiliki panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamat sebelumnya.
  • Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau mengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
  • Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
  • Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
  • Operand Fetch (OF), yaitu mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
  • Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
  • Operand Store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.

Telah di Baca 76 kali