Download - Pertemuan 6 Organisasi Komputer CPU dan Sistem Bus · PDF fileHanif Fakhrurroja, MT ©PIKSI GANESHA, 2013 Pertemuan 6 Organisasi Komputer CPU dan Sistem Bus Hanif Fakhrurroja @hanifoza

Hanif Fakhrurroja, MT ©PIKSI GANESHA, 2013

Pertemuan 6

Organisasi Komputer CPU dan Sistem Bus

Hanif Fakhrurroja @hanifoza [email protected] http://hanifoza.wordpress.com

http://hanifoza.wordpress.com ©Hanif Fakhrurroja, 2013

Agenda Pertemuan 6

CPU 1

2 Sistem Bus

Pendahuluan


Video CPU

CPU (Central Processing Unit)

Merupakan komponen terpenting dari sistem

komputer

Komponen pengolah data berdasarkan instruksi yang diberikan kepadanya

Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU

tersusun atas beberapa komponen


Arithmetic and Logic Unit (ALU)

Control Unit

Registers CPU

Interconnections

Komponen Utama CPU


CPU (Central Processing Unit)

Arithmetic and Logic Unit (ALU)

Bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer.

ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya.

ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmetika dan unit logika boolean, yang masing – masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.


Control Unit

Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi operasinya.

Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi – instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.


Registers

Media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.

Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah

ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.


CPU Interconnections

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

Komponen internal CPU yaitu ALU, unit kontrol dan register – register.

Komponen eksternal CPU :sistem lainnya,

seperti memori utama, piranti masukan/ keluaran


REGISTER PADA CPU

Memiliki 2 fungsi :

1. User Visibel Register :

Register CPU yang dapat digunakan oleh pemrogram, dengan menggunakan set intsruksi memungkinkan satu buah register atau lebih untuk dispesifikasian sebagai operand atau alamat operand.

2. Control dan Status Register

Register yang digunakan oleh unit kontrol untuk mengintrol operasi CPU dan oleh program sistem operasi untuk mengontrol eksekusi program


User Visibel Register

1. General Purpose Register

Digunakan untuk mode pengalamatan dan data

Akumulator ( aritmatika, Shift, Rotate)

Base Register (Rotate,Shift, aritmatika)

Counter Register ( Looping)

Data Register (menyimpan alamat I/O device).


2. Register Alamat

Digunakan untuk mode pengalamatan

Segment Register (Code Segment, Data

Segment, Stack Segment, Extra Segment)

Register Index (Stack Index, Data Index)

Stack Pointer

3. Register Data

Digunakan untuk menampung data

4. Register Kode Status Kondisi (Flag)

Kode yang menggambarkan hasil operasi sebelumnya


CONTROL REGISTER

1. Program Counter (PC)

Berisi alamat instruksi yang akan diambil

2. Instruction Register (IR)

Berisi alamat instruksi terakhir

3. Memory Address Register (MAR)

Berisi alamat penyimpanan dalam memori

4. Memori Buffer Register (MBR)

Berisi data yang dibaca dari memori atau yang dituliskan ke memori


Komponen internal CPU


Struktur detail internal CPU


FUNGSI UTAMA CPU

1. Fetch Instruction (Mengambil Instruksi)

CPU harus membaca instruksi dari memori

2. Interpret Instruction (Menterjemahkan Instruksi)

Instruksi harus diinstruksikan untuk menentukan aksi apa yang perlu diambil

3. Fetch Data (Mengambil Data)

Eksekusi suatu instruksi memerlukan pembacaan dari memori atau modul I/O

4. Process Data (Mengolah Data)

Eksekusi suatu instruksi memerlukan operasi aritmatika atau logika terhadap data

5. Write Data (Menulis Data)

Hasil eksekusi memerlukan penulisan data ke memori atau modul I/O


SIKLUS INSTRUKSI

Pengolahan yang dilakukan CPU untuk mengeksekusi sebuah instruksi

Siklus Instruksi meliputi :

1. Fetch Cycle (Siklus mengambil)

Mengambil instruksi yang akan dieksekusi

2. Execute Cycle (Siklus Eksekusi)

Melakukan operasi yang ditentukan oleh opcode instruksi

3. Interrupt Cycle (Siklus Instruksi)

Apabila interrupt diaktifkan dan interrupt telah terjadi, simpan status proses saat itu dan layani interrup


Siklus instruksi

Terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi


Siklus Fetch - Eksekusi

Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori

Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC)

PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi


Siklus Fetch - Eksekusi

Instruksi – instruksi yang dibaca akan dibuat

dalam register instruksi (IR).

Instruksi – instruksi ini dalam bentuk kode –

kode binner yang dapat diinterpretasikan 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 instruks pengubahan urusan eksekusi.


Siklus Eksekusi

Instruction Addess 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 pengambil 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.


Siklus Eksekusi

Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.

Operand Fetch (OF), adalah 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


Diagram siklus instruksi


Sistem Bus

Penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya

Komponen komputer : CPU

Memori

Perangkat I/O

Transfer data antar komponen komputer. Data atau program yang tersimpan dalam

memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus

Melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus

Kecepatan komponen penyusun komputer harus diimbangi kecepatan dan manajemen bus yang baik


Jenis Data

Memori :

Memori umumnya terdiri atas N word memori dengan panjang yang sama. Masing-masing word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol Read dan Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.

Modul I/O : Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan dan penulisan. Modul I/O dapat mengontrol lebih dari sebuah perangkat peripheral. Modul I/O juga dapat mengirimkan sinyal interrupt.

CPU : CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine–routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.


Struktur Kerja Komputer


Modul-Modul Komputer


Struktur Interkoneksi

Dari jenis pertukaran data yang diperlukan modul–modul komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data.

Memori ke CPU: CPU melakukan pembacaan data maupun instruksi dari memori.

CPU ke Memori: CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.

I/O ke CPU: CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.

CPU ke I/O: CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.

I/O ke Memori atau dari Memori: digunakan pada sistem DMA (Direct Memory Access)


Interkoneksi Bus

Bus ?

merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer

Sifat penting dan merupakan syarat utama ?

bus adalah media transmisi yang dapat digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung padanya

Digunakan bersama ?

Diperlukan aturan main agar tidak terjadi tabrakan data atau kerusakan data yang ditransmisikan.

Walaupun digunakan bersama namun dalam satu waktu hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus


Interkoneksi Bus - Struktur Bus

Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran.

Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit.

Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian :

Saluran data

Saluran alamat

Saluran kontrol


Pola Interkoneksi Bus


Saluran Data (Data Bus)

Lintasan bagi perpindahan data antar modul.

Secara kolektif lintasan ini disebut bus data.

Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran

Tujuan: agar mentransfer word dalam sekali waktu.

Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit.


Saluran Alamat (Address Bus)

Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.

Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.

Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.

Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat. Contoh: mengakses port I/O, maka port

I/O harus memiliki alamat hardware-nya


Saluran Kontrol (Control Bus)

Digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada.

Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini.

Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas Sinyal pewaktuan

Sinyal–sinyal perintah


Download - Pertemuan 6 Organisasi Komputer CPU dan Sistem Bus · PDF fileHanif Fakhrurroja, MT ©PIKSI GANESHA, 2013 Pertemuan 6 Organisasi Komputer CPU dan Sistem Bus Hanif Fakhrurroja @hanifoza

Top Related