PENGERTIAN CPU
Unit Pemroses Sentral (UPS) (bahasa Inggris: Central
Processing Unit; CPU), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami
dan melaksanakan perintah dandata dari perangkat
lunak. Istilah lain, pemroses/prosesor (processor), 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 antarkomponen 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 masukan (input) dan keluaran (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 digunakan 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 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 MAA (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 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 dariOutput-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, seperticakram 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.
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 MAA, 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.
Bilangan yang dapat ditangani
Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis bilangan, yaitu fixed-point dan floating-point. Bilangan fixed-point memiliki
nilai digit spesifik pada salah satu titik desimalnya. Hal ini memang membatasi
jangkauan nilai yang mungkin untuk angka-angka tersebut, tetapi hal ini justru
dapat dihitung oleh CPU secara lebih cepat. Sementara itu, bilangan floating-point merupakan
bilangan yang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di mana sebuah angka
direpresentasikan sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10
(seperti 3,14 x 1057). Notasi ilmiah seperti ini merupakan cara yang singkat
untuk mengekspresikan bilangan yang sangat besar atau bilangan yang sangat
kecil, dan juga mengizinkan jangkauan nilai yang sangat jauh sebelum dan
sesudah titik desimalnya. Bilangan ini umumnya digunakan dalam
merepresentasikan grafik dan kerja ilmiah, tetapi proses aritmatika terhadap
bilangan floating-point jauh lebih rumit dan dapat diselesaikan dalam
waktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkin dapat menggunakan beberapa siklus
detak CPU. Beberapa komputer menggunakan sebuah prosesor sendiri untuk
menghitung bilangan floating-point yang disebut dengan FPU (disebut juga math co-processor)
yang dapat bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat penghitungan
bilangan floating-point. FPU saat
ini menjadi standar dalam banyak komputer karena
kebanyakan aplikasi saat ini banyak beroperasi menggunakan bilangan floating-point.
Referensi