Sabtu, 10 November 2018

TUGAS 4 CPU

Pengertian CPU

   Pada buku Pengantar Teknologi Informasi dikatakan bahwa pengertian CPU adalah salah satu perangkat keras yang terdapat pada sebuah komputer yang memiliki kemampuan untuk memahami dan melaksanakan setiap perintah yang dikirim oleh perangkat lunak atau software. CPU adalah singkatan dari Central Processor Unit, dimana CPU merupakan bagian perangkat keras terpenting dari semua komponen yang ada pada sebuah komputer, karena dapat dikatakan CPU adalah otak daripada sebuah komputer. CPU juga dikenal dengan istilah Processor atau Prosesor. Prosesor berarti perangkat untuk menjalankan sebuah proses.
Seperti halnya otak manusia yang terbagi kepada dua bagian, begitupun dengan CPU. CPU terdiri dari dua bagian yang dibedakan menurut fungsi operasionalnya. Yang pertama adalah ALU Arithmetical Logical Unit dan CU Control Unik. ALU berfungsi sebagai pusat dari pengolahan data yang dikirim dari perangkat lunak, sedangkan CU bertugas sebagai pengontrol kerja dari sebuah komputer, sehingga dapat mengatur dan mengurutkan proses-proses yang dilakukan oleh komputer.
Ada yang lucu namun sudah menjadi hal yang lumrah khsusunya di negara kita dalam menunjuk sebuah benda bernama CPU. Kita sering mendengar orang menyebut CPU pada sebuah benda yang berbentuk kotak persegi panjang, yang padahal itu merupakan casing yang di dalamnya terdapat komponen-komponen komputer. Padahal bentuk CPU yang sebenarnya terdapat di dalam casing tersebut, dan pada umumnya tidak bisa terlihat secara langsung karena terhalang oleh kipas pendingin CPU. Berikut ini contoh bentuk dari CPU.
 

Fungsi CPU

    Bila kita pernah melihat sebuah alat penghitung bernama kalkulator, seperti itulah gambaran fungsi dari sebuah CPU atau prosesor, namun CPU mempunyai tingkat kerja yang jauh lebih tinggi. Seperti yang telah kami jelaskan di atas, fungsi dari CPU adalah untuk melakukan proses logika dan aritmatika data yang berupa macam perintah yang dikirim dari software atau dari beberapa perangkat keras input seperti Mouse, Scanner, dan Keyboard.

SISTEM BUS

    Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hirarki sistem komputer.

Suatu Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat Input/Output. setiap computer saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi. Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen computer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu computer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan system bus.


Cara Kerja Sistem Bus

    Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitektur komputernya  akan  lebih kompleks, sehingga untuk meningkatkan  performa, digunakan beberapa buah bus. Tiap bus merupakan jalur data antara beberapa device yang berbeda. Dengan cara ini RAM, Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utama berkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus) . Sementara perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yang berkecepatan lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepat sampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini digunakan sebuah bridge.



Struktur Bus
   Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.


·      

          SISTEM Arithmatic Logical Unit (ALU)


       Adalah salah satu bagian/komponen dalam sistem di dalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi/perhitungan aritmatika dan logika (Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. ALU bekerja besama-sama memori, di mana hasil dari perhitungan di dalam ALU di simpan ke dalam memori.
          Perhitungan dalam ALU menggunakan kode biner, yang merepresentasikan instruksi yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang diolah (operand). ALU biasanya menggunakan sistem bilangan biner two’s complement. ALU mendapat data dari register. Kemudian data tersebut diproses dan hasilnya akan disimpan dalam register tersendiri yaitu ALU output register, sebelum disimpan dalam memori.
          Pada saat sekarang ini sebuah chip/IC dapat mempunyai beberapa ALU sekaligus yang memungkinkan untuk melakukan kalkulasi secara paralel. Salah satu chip ALU yang sederhana (terdiri dari 1 buah ALU) adalah IC 74LS382/HC382ALU (TTL). IC ini terdiri dari 20 kaki dan beroperasi dengan 4×2 pin data input (pinA dan pinB) dengan 4 pin keluaran (pinF).
          Arithmatic Logical Unit (ALU), fungsi unit ini adalah untuk melakukan suatu proses data yang berbentuk angka dan logika, seperti data matematika dan statistika. ALU terdiri dari register-register untuk menyimpan informasi.Tugas utama dari ALU adalah melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. Rangkaian pada ALU (Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangan dinamakan dengan Adder. Adder digunakan untuk memproses operasi aritmetika, Adder juga disebut rangkaian kombinasional aritmatika.
 Ada 3 jenis adder:
1)    Rangkaian Adder dengan menjumlahkan dua bit disebut Half Adder.
2)    Rangkaian Adder dengan menjumlahkan tiga bit disebut Full Adder.
3)    Rangkain Adder dengan menjumlahkan banyak bit disebut Paralel Adder.


sumber : 
https://en.wikipedia.org/wiki/Central_processing_unit

TUGAS 3 ARSITEKTUR SET KONSTRUKSI

1. TEKNIK PENGALAMATAN

  Teknik pengalamatan merupakan metode penentuan alamat operand pada instruksi. Operand instruksi diletakan pada memori utama dan register CPU. Tujuan yang mempengaruhi arsitektur komputer ketika memilih mode pengalamatan:
Mengurangi panjang instruksi dengan mempunyai medan yang pendek untuk alamat.
Menyediakan bantuan yang tangguh kepada pemrogram untuk penanganan data kompleks seperti pengindeksan sebuah array, control loop, relokasi program dan sebagainya.

   - Teknik Pengalamatan
   - Immediate Addressing
   - Direct Addressing
   - Indirect Addressing
   - Register addressing
   - Register indirect addressing
   - Displacement addressing
   - Stack addressing

A. Immediate Addressing (Pengalamatan Segera)

    Adalah bentuk pengalamatan yang paling sederhana.
Penjelasan :

Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari intsruksi
Operand sama dengan field alamat
Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk complement dua
Bit paling kiri sebagai bit tanda
Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data

Keuntungan :
Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand
Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat

Kekurangan :
Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field

Contoh :
ADD 7 ; tambahkan 7 pada akumulator
B. Direct Addressing (Pengalamatan Langsung)

    Penjelasan :

Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer kecil
Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus

Kelebihan :
Field alamat berisi efektif address sebuah operand

Kekurangan :
Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word

Contoh :
ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator

C. Indirect Addressing (Pengalamatan tak langsung)

    Penjelasan :

Merupakan mode pengalamatan tak langsung
Field alamat mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang

Kelebihan :
Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi

Kekurangan :
Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi

Contoh :
ADD (A) ; tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator

D. Register addressing (Pengalamatan Register)

    Penjelasan :

Metode pengalamatan register mirip dengan mode pengalamatan langsung
Perbedaanya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama
Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose

Keuntungan :
Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori
Akses ke register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat

Kerugian :
Ruang alamat menjadi terbatas

Contoh :

E. Register indirect addressing (Pengalamatan tak-langsung register)

    Penjelasan :

Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung
Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register
Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register
Keuntungan dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung
Keterbatasan field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak
Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung
Contoh :

F. Displacement addressing

    Penjelasan :

Menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung
Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit
Operand berada pada alamat A ditambahkan isi register
Tiga model displacement
Relative addressing : register yang direferensi secara implisit adalah Program Counter (PC)
Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat
Memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya
Base register addressing : register yang direferensi berisi sebuah alamat memori dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu
Referensi register dapat eksplisit maupun implisit
Memanfaatkan konsep lokalitas memori
Indexing : field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut
Merupakan kebalikan dari mode base register
Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing
Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-pprogram iteratif

Contoh :
Field eksplisit bernilai A dan field imlisit mengarah pada register

G. Stack addressing

     Penjelasan :

Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-firs-out
Stack merupakan blok lokasi yang terbaik
Btir ditambahkan ke puncak stack sehingga setiap blok akan terisi secara parsial
Yang berkaitan dengan stack adalah pointer yang nilainya merupakan alamat bagian paling atas stack
Dua elemen teratas stack dapat berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack pointer mereferensi ke elemen ketiga stack
Stack pointer tetap berada dalam register
Dengan demikian, referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung


2. JENIS-JENIS INSTRUKSI

  • Data processing/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.
  • Data storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.
  • Data movement/perpindahan data : instruksi I/O.
  • Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan.
Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan teutama untuk data di register CPU.
Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.
Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna.
3. DESAIN INSTRUKSI
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:
  1. Kelengkapan set instruksi
  2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
  3. Kompatibilitas :
  • source code compatibility
  • Object code Compatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut :
  • Operation Repertoire
Berapa banyak dan opera siapa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya
  • Data Types
Tipe/jenis data yang dapat olah
  • Instruction Format
Panjangnya, banyaknya alamat,dsb.
  • Register
Banyaknya register yang dapat digunakan
  • Addressing
    Mode pengalamatan untuk operand 

sumber : http://si283.ilearning.me/2015/11/27/mode-pengalamatan/
               https://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi