Struktur Dan Fungsi CPU bab

I
Struktur Dan Fungsi CPU
Definisi :
CPU (Central Processing Unit ) merupakan komponen terpenting dari
system computer, komponen pengolah data berdasarkan intruksi yang
diberikan kepadanya.

Tugas CPU :
Agar dapat melakukkan tugas, CPU harus :


CPU menyimpan data untuk sementara waktu



CPU harus menyimpan lokasi intruksi terakhir sehingga CPU
dapat mengambil intruksi berikutnya.



CPU perlu menyimpan intruksi dan data untuk sementara waktu

pada saat intruksi sedang berlangsung.



CPU memerlukan memori internal berukuran kecil yg dikenal
dengan register.

Aktivitas CPU :


Fetch Intruction (Mengambil Intruksi) : CPU harus membaca
intruksi dari memori



Interpret Data (Mengambil data) : ekskusi suatu intruksi mungkin
memerlukan pembacaan data dari memori atau modul I/O.



Fetch Data (Mengambil data) : eksekusi suatu intruksi mungkin
memerlukan pembacaan data dari memori atau modul I/O.



Process data (mengolah data) : ekskusi suatu intruksi mungkin
memerlukan operasi aritmatika atau logika terhadap data.



Write data (menulis data) : hasil ekskusi mungkn memerlukan
penulisan data ke memori.

Komponen CPU :

Komponen Internal CPU

1



sd Arithmetic and logic unit (ALU)



Control unit



Register



CPU Interconnections

Arithmetic and logic unit (ALU)
Bertugas membentuk fungsi pengolahan data computer. Disebut
language machine kaerena bagian ini mengerjakan instruksiinstruksi Bahasa mesin yang diberikan kepadanya. ALU terdiri
dari 2 bagian yaitu : unit arithmatika dan unit logika Boolean,
yang masing masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

Control Unit
Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan
mengontrol computer sehingga terjadi sinkronikasasi kerja antar
komponen dalam menjalankan fungsi operasinya dan mengambil
intruksi dari memori utama , menentukan jenis intruksi tersebut.

Register
Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk
menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan
selanjutnya. Media penyimpanan internal CPU yang digunakan
saat proses pengolahan data.

CPU interconnections
Sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen
internal dan bus bus eksternal CPU

Struktur detail internal CPU

2

Keterangan gambar :


Li
n
t
a
s
a
n

perpindahan data dan control logika
digambarkan termasuk elemen yang diberi label
bus CPU internal.


Elemen ini dibutuhkan untuk memindahkan data
antara bermacam macam register dengan ALU, Karena
pada kenyataannya ALU hanya beroperasi pada data

yang berada di dalam memori CPU internal.



Menunjukkan elemen elemen dasar ALU.

Organisasi Register
Sistem computer menggunakan hirarki memori, pada tingkatan yang
atas memori yang lebih cepat, lebih kecil dan lebih mahal (per bit).
Di dalam CPU terdapat sekumpulan register yang tingkatan memorinya
berada di atas hirarki memori utama dan cache.

Fungsi Register CPU
a) User visible register
Register ini memungkinkan pemogram Bahasa mesin dan assembler
meminimalkan referensi main memori dengan cara mengoptimasi
penggunaan register. Kategori nya antara lain :
a.

General purpose

Digunakan untuk berbagai fungsi oleh pemrogram berisi
operand sembarang opcode dan dapat digunakan untuk
fungsi pengalamatan.

b.

Data

3

c.

Alamat

d.

Kode-kode kondisi

e.

Control and status register
Register ini digunakan oleh unit control untuk mengontrol
operasi CPU dan oleh program system operasi untuk
mengontrol eksekusi program.

Register data dan alamat
Register alamat menyerupai general-purpose register dapat digunakan
untuk mode pengalamatan tertentu. Hanya dipakai untuk menampung
data tidak dapat untuk kalkulasi dan alamat operand. Contoh :
a. segment pointer
b. register
c. index
d. stack pointer

Control dan status register
Macam –macam nya yaitu :
a. Visible
b. Non Visible

Aksi CPU

A. CPU-Memori : perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
B. CPU-I/O : Perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
C. Pengolahan data : CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika
terhadap data.
D. Control : intruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja.

Siklus Eksekusi
A. Instruction AddessCalculation (IAC)
 Yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya
yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan
tetap kealamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap
instruksi 16 bit padahal memori memiliki panjang 8 bit, maka
tambahkan 2 kealamat sebelumnya.
B. Instruction Fetch (IF)

4

 Yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke
CPU.
C. Instruction Operation Decoding (IOD)

 Yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang
akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
D. Operand Address Calculation (OAC)
 Yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila
melibatkan referensi operand pada memori.
E. Operand Fetch (OF)
 Adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
F. Data Operation (DO)
 Yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
G. Operand store (OS)
 Yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori

Diagram Siklus Intruksi

Fungsi Interrupt


Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentian atau pengalihan
pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi.

5



Tujuan interupsi secara umum untuk manajemen pengeksekusian
rutine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul modul I/O
ataupun memori.



Setiap komponen computer dapat menjalankan tugasnya secara
bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan
eksekusi masing masing modul berbeda sehingga dengan adanya
fungsi interupsi ini dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul

Macam macam kelas sinyal Interupsi
 Program
o yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa
kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program.
Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi
illegal

 Timer
o adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam
prosesor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi
menjalankan fungsi tertentu secara regular

 I/O,
o sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O
sehubungan pemberitahuan kondisi error dan
penyelesaian suatu operasi

 Hardware failure

6

o

adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya
atau kesalahan paritas memori.

Siklus Intruksi Dengan Interupt

7

Diagram Siklus Intruksi Dengan Interupt

8