Struktur Dan Fungsi CPU Pada Sistem Komputer

Memahami struktur dan fungsi CPU

1. Struktur CPU (ALU, CU, REGISTER)

Arithmetic and Logical Unit (ALU) 
arithmetic and logical unit bertugas membentuk fungsi fungsi pengolahan data komputer. ALU sering disebut juga sebagai mesin bahasa  (machine language) karena ALU mengerjakan intruksi - intruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing masing bagian memiliki spesifikasi tugasnya sendiri.

Control Unit (CU)
control unit bertugas untuk mengontrol seluruh operasi pada cpu komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi fungsi operasinya. Tanggung jawab unit control adalah mengambil intruksi intruksi dari memory utama dan menentukan jenis intruksi tersebut.

Register
register adalah alat peyimpanan kecil didalam CPU yang mempunyai kecepatan akses yang cukup tinggi untuk menyimpan data dan intruksi sementara yang disimpan dimemory.

CPU Interconnection
cpu interconnection adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, Unit Control, dan Register. Dan juga bus bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memory utama, piranti masukan / keluaran.

2. Organisasi Processor

processor atau disebut dengan otak kompter merupakan pusat pemrosesan intruksi-intruksi program.
Hal hal yang dilakukan oleh processor (tugas processor) :

1. Fetch Intruction = mengambil intruksi
2. Interpret intruction = menerjemahkan intruksi
3. Fetch Data = mengambil data
4. Process Data = mengolah data
5. Write Data = menulis data

Agar dapat melakukan tugasnya processor sebaiknya :

1. CPU perlu menyimpan data untuk sementara waktu.
2. CPU perlu mengingat lokasi instruksi sehingga dapat mengambil intruksi berikutnya.
3. CPU perlu menyimpan intruksi dan data untuk sementara waktu pada saat eksekusi intruksi sedang berlangsung.
4. CPU memerlukan register atau memory internal berukuran kecil.

3. Register Internal (Program Counter, Accumulator, Indexs Register, dan Stack Pointer)

Program Counter (PC)

program counter adalah register yang digunakan untuk menyimpan alamat lokasi dan memori utama yang berisi intruksi yang sedang diproses. Selama pemrosesan intruksi oleh CPU, isi dari program counter diubah menjadi alamat dari memory utama yang berisi intruksi berikutnya yang mendapat giliran akan diproses, sehingga bila pemrosesan sebuah intruksi selesai maka jejak intruksi selanjutnya di momori utama dapat dengan mudah didapatkan

Accumulator (A)

accumulator adalah register yang memiliki kemampuan khusus dalam operasi atirmatika dan logika. Bila dilihat dari intruksi-intruksi dari assembly language z80 maka operasi-operasi aritmatika dan logika selalu melibatkan accumulator A, Bila dibandingkan dengan register register yang lain maka accumulator adalah yang paling sering digunakan oleh programmer.

Index Register (IR)

index register adalah register yang dipakai untuk melakukan operasi string dan sering digunakan untuk menulis dan membaca atau dari memory seperti halnya BX dan BP (Base Pointer) yang terdiri dari register :

• Source index = dipakai sebagai pointer atau tempat penyimpanan data. Register ini sering dipakai sebagai pointer untuk menunjuk sebuah item (indexing) dalam satu kesatuan data. Pada operasi string, Source index dipakai untuk byte atau word dalam sebuah source string.
• Destination Index = dipakai sebagai pointer atau tempat penyimpanan data. sering dipakai sebagai pointer untuk menunjuk sebuah item (indexing) dalam satu kesatuan data. Pada operasi string dipakai untuk menunjuk ke byte atau word dalam sebuah destination string.

Stack Pointer (SP)

stack ponter adalah register yang memiliki fungsi push dan pop, operasi push artinya menambah bagian atas daftar, menyembunyikan semua item yang sudah di stack, atau menginisialisasi stack jika kosong. Sedangkan operasi pop menghapus item dari bagian atas daftar, dan mengembalikan nilai ini ke pemanggil. Sebuah pop mengungkapkan baik yang sebelumnya tersembunyi, atau hasil dalam daftar kosong.

Operasi Set Intruksi Untuk Transfer Data Dan Transfer Control

Transfer Data
Transfer data adalah saat dimana menentukan lokasi sumber dan tujuan operand. Contoh lokasi dapat berupa memory, register, atau bagian paling atas dari stack.

Operasi Set Intruksi Untuk Transfer Data :

1. Move : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan.
2. Load : memindahkan word dari memori ke prosesor.
3. Store : memindahkan word dari prosesor ke memori.
4. Pop : memindahkan word dari bagian paling atas sumber.
5. Exchange : menukar isi sumber ke tujuan.
6. Clear : memindahkan word 0 ke tujuan.
7. Set : memindahkan word 1 ke tujuan.
8. Push : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.

Transfer Control
Operasi Set Instruksi Untuk Transfer Control :

1. Jump (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
2. Jump Bersyarat : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
3. Jump Surbutin : melompat ke alamat tertentu.
4. Return : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
5. Execute : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
6. Skip : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
7. Skip Bersyarat : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
8. Halt : menghentikan eksekusi program.
9. Wait (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi
10. No Operation : tidak ada operasi yang dilakukan.

Element Set Intruksi Dalam Sistem Komputer

A. Operation Code (Opcode)

menspesifikasikan operasi yang akan dilakukan. Kode operasi berbentuk kode biner.

Dalam komputasi, sebuah opcode (disingkat dari kode operasi) adalah bagian dari instruksi bahasa mesin yang menentukan operasi yang akan dilakukan. Selain opcode itu sendiri, instruksi biasanya menentukan data mereka akan memproses, berupa operan. Selain opcodes digunakan dalam arsitektur set instruksi dari berbagai CPU, yang merupakan perangkat keras, mereka juga dapat digunakan di mesin komputasi abstrak sebagai bagian dari spesifikasi kode byte mereka.

CONTOH OPCODE

• 0001(2) = 1(16) = Load AC dari memori
• 0010(2) = 2(16) = Simpan AC pada memori
• 0101(2) = 5(16) = tambahkan pada AC dari memori

Accumulator(AC/ACC) = penyimpanan sementara

B. Source Operand Reference

operasi dapat berasal dari lebih satu sumber. Operand adalah input instruksi. Sumber dan hasil operand dapat berada di salah satu dari ketiga daerah di bawah ini.  Memori utama atau memori virtual: dengan referensi alamat berikutnya, maka alamat memori utama atau virtual harus diketahui.

• Register CPU: instruksi harus diberi nomor register yang dimaksud.
• Perangkal I/O: instruksi harus menspesifikasikan modul I/O yang diperlukan oleh operasi.

C. Result Operand Reference

Merupakan hasil atau keluaran operasi.

Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan

Contoh set instuksi dalam microsoft:

PRINT

• QUICK PRINT
• PRINT PREVIEW

Contoh dalam matematika 5+5=10 (10 tersebut hasil perintah dari operand)

D. Next Instruction Reference

menginformasikan CPU untuk melakukan instruksi berikutnya yang harus diambil dan dieksekusi

atau juga memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai(fetching).