Arsitektur Set Instruksi

A. Defenisi

Set instruksi merupakan kumpulan dari berbagai instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh komputer. Instruksi-instruksi yang dilaksanakan akan menentukan operasi komputer . Instruksi ini biasa disebut sebagai instruksi komputer atau instruksi mesin.

ISA kadang-kadang digunakan untuk membedakan kumpulan karakteristik yang disebut di atas dengan mikroarsitektur prosesor, yang merupakan kumpulan teknik desain prosesor untuk mengimplementasikan set instruksi (mencakup microcode, pipeline, sistem cache,manajemen daya, dan lainnya). Komputer-komputer dengan mikroarsitektur berbeda dapat saling berbagi set instruksi yang sama. Sebagai contoh, prosesor Intel Pentium dan prosesor AMD Athlon mengimplementasikan versi yang hampir identik dari set instruksi Intel x86, tetapi jika ditinjau dari desain internalnya, perbedaannya sangat radikal. Konsep ini dapat diperluas untuk ISA-ISA yang unik seperti TIMI yang terdapat dalam IBM System/38 dan IBM IAS/400.

TIMI merupakan sebuah ISA yang diimplementasikan sebagai perangkat lunak level rendah yang berfungsi sebagai mesin virtual. TIMI didesain untuk meningkatkan masa hidup sebuah platform dan aplikasi yang ditulis untuknya, sehingga mengizinkan platform tersebut agar dapat dipindahkan ke perangkat keras yang sama sekali berbeda tanpa harus memodifikasi perangkat lunak (kecuali yang berkaitan dengan TIMI). Hal ini membuat IBM dapat memindahkan platform AS/400 dari arsitektur mikroprosesor CISC ke arsitektur mikroprosesor POWER tanpa harus menulis ulang bagian-bagian dari dalam sistem operasi atau perangkat lunak yang diasosiasikan dengannya.

A.i Jenis Instruksi

Contoh suatu ekspresi bilangan:

X = X + Y

X dan Y berkorespondensi dengan lokasi 210 dan 211.

Pernyataan dalam bahasa tingkat tinggi tersebut menginstruksikan komputer untuk melakukan langkah berikut ini:

a. Muatkan sebuah register dengan isi lokasi memori 210.

b. Tambahkan isi lokasi memori 211 ke register.

c. Simpan isi register ke lokasi memori 210.

A.ii Korelasi

1. Terlihat hubungan antara ekspresi bahasa tingkat tinggi dengan bahasa mesin.
2. Dalam bahasa tangkat tinggi, operasi dinyatakan dalam bentuk aljabar singkat menggunakan variabel.
3. Dalam bahasa mesin hal tersebut diekspresikan dalam operasi perpindahan antar register.
4. Dapat ditarik kesimpulan bahwa instruksi-instruksi mesin harus mampu mengolah data sebagai implementasi keinginan kita. 

Terdapat kumpulan unik set instruksi, yang dapat digolongkan dalam jenis-jenisnya, yaitu:

a). Pengolahan data (data processing)

Meliputi operasi-operasi aritmatika dan logika. Operasi aritmatika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numerik. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bit-bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain.

b). Perpindahan data (data movement)

Berisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O untuk dapat diolah oleh CPU maka diperlukan instruksi-instruksi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.

c). Penyimpanan data (data storage)

Berisi instruksi-instruksi penyimpanan ke memori. Instruksi penyimpanan sangat penting  dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya,  minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan walaupun sementara. 

d). Kontrol aliran program (program flow control)

Berisi instruksi pengontrolan operasi dan percabangan. Instruksi ini berfungsi untuk pengontrolan status dan mengoperasikan percabangan ke set instruksi lain.

A.iii Teknik Pengalamatan

Metode pengalamatan merupakan aspek dari set instruksi arsitekturdi sebagian unit pengolah pusat(CPU) desain yang didefinisikan dalam set instruksi arsitektur dan menentukan bagaimana bahasa mesinpetunjuk dalam arsitektur untuk mengidentifikasi operan dari setiap instruksi.. Sebuah mode pengalamatan menentukan bagaimana menghitung alamat memori yang efektif dari operand dengan menggunakan informasi yang diadakan di registerdan / atau konstanta yang terkandung dalam instruksi mesin atau di tempat lain.

B. DESAIN SET 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 :

1. Operation Repertoire

2. Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

3. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah

4. Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.

5. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan

6. Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitekturprosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya. Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :

• Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
• Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
• Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
• Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)

C. CENTRAL PROCESSING UNIT

Central Processing Unit adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menerima dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Prosesor sering digunakan untuk menyebut CPU pada umumnya. 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.

D. SISTEM BUS

System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.

Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat berjalan. Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur sistem komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah komputer PC dengan prosesor umumnya Intel Pentium 4 memiliki bus prosesor (Front-Side Bus), bus AGP, bus PCI, bus USB, bus ISA (yang digunakan oleh keyboard dan mouse), dan bus-bus lainnya.

E. ARITHMATIC LOGIC UNIT

Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat yang melakukan pelaksanaan dasar seperti pelaksanaan aritmatika (tambahan, pengurangan, dan semacamnya), pelaksanaan logis (AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan (misalnya, membandingkan isi sebanyak dua slot untuk kesetaraan). Pada unit inilah dilakukan "kerja" yang sebenarnya.

Unit kontrol menyimpan perintah saat ini yang dilakukan oleh komputer, memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapatkan kembali informasi (dari memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah itu, dan memindahkan kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai. Unit ini berfungsi mengontrol pembacaan instruksi program komputer.

F. CENTRAL LOGIC UNIT

CLU pada komputer memasukkan informasi tentang instruksi dan mengeluarkan baris kendali yang diperlukan untuk mengaktifkan operasi-mikro yang semestinya. CLU terbentuk atas sebuah prosesor instruksi (IP atau instruction processor) yang berfungsi untuk mengendalikan fetch, perhitungan alamat dan siklus interupsi, kemudian prosesor aritmatika (AP atau arithmatic processor) yang berfungsi untuk mengendalikan siklus eksekusi bagi operasi aritmatika dan logika.

G. SET REGISTER

Prosesor memiliki 16 register 16 bit , meskipun hanya 12 dari mereka adalah tujuan yang benar-benar umum. Empat pertama telah mendedikasikan menggunakan :

r0 (alias PC) adalah program counter ,anda bisa melompat dengan menentukan r0,dan konstanta yang diambil langsung dari aliran instruksi menggunakan pasca-kenaikan mode pengalamatan r0.

r1 (alias SP) adalah stack pointer . ini di gunakan oleh panggilan dan instruksi dorong, dan dengan penanganan interupsi . hanya ada satu stack pointer ; MSP430 tidak memiliki apapun yang menyerupai mode supervisor. Pointer stack selalu tidak jelas apakah LSB bahkan diimplementasikan.

r2 (alias SR) adalah register status ini didesain untuk 0. Jika ditetapkan sebagai sumber , nilainya adalah 0. Jika ditetapkan sebagai tujuan, nilai tersebut aka dibuang.

H. CONTROL REGISTER

Adalah prosesor yang mengubah atau mengontrol CPU atau perangkat digital lainya. Tugas dari control register adalah untuk mengontrol setiap alamat yang ada di cpu dan untuk switching mode pengalamatan.

I. CACHE MEMORY

Cache memory adalah memori yang sangat cepat yang dibangun dalam sebuah central processing unit komputer (CPU), atau ditempatkan dalam chip yang terpisah.Fungsi memori cache untuk menyimpan instruksi yang berulang kali diperlukan dan dapat diakses sangat cepat untuk menjalankan program, memperbaiki sistem secara keseluruhan. Keuntungan dari memori cache adalah bahwa CPU tidak harus menggunakan sistem bus motherboard untuk mentransfer data. Setiap kali data harus melewati bus sistem, kecepatan transfer data memperlambat kemampuan motherboard. CPU dapat memproses data lebih cepat dengan menghindari hambatan yang diciptakan oleh sistem bus.

Setelah sebagian besar program terbuka dan berjalan, mereka menggunakan sumber daya yang sangat sedikit. Ketika sumber daya ini disimpan dalam cache, program dapat beroperasi lebih cepat dan efisien. Cache dalam sistem komputer yang menjalankan CPU dengan cache kecil bisa memiliki benchmark yang lebih rendah. Cache yang dibangun ke dalam CPU itu sendiri disebut sebagai Level 1 (L1) cache. Cache yang berada dalam sebuah chip yang terpisah di sebelah CPU disebut Level 2 (L2) cache. Beberapa CPU memiliki keduanya, L1 cache dan L2 built-in dan menugaskan chip terpisah sebagai cacheLevel 3 (L3) cache.

Cache yang dibangun dalam CPU lebih cepat daripada cache yang terpisah. Namun, cache terpisah masih sekitar dua kali lebih cepat dari Random Access Memory (RAM). Cache lebih mahal daripada RAM tetapi motherboard dengan built-in cache sangat baik untuk memaksimalkan kinerja sistem.

Disk caching menerapkan prinsip yang sama pada hard disk cache memori yang juga berlaku untuk CPU. Data hard yang sering diakses disk disimpan dalam segmen terpisah RAM untuk menghindari harus mengambilnya dari hard disk berulang-ulang. Dalam hal ini, RAM lebih cepat daripada teknologi piringan CD yang digunakan dalam hard disk konvensional. Situasi ini akan berubah bagaimanapun, sebab hard disk hybrid sudah ada dimana-mana. Disk ini memiliki built-in flash memori cache. Akhirnya, hard drive akan 100% mirip flash drive, menghilangkan kebutuhan untuk RAM disk caching, sebagai flash memory yang lebih cepat dari RAM.

J. VIRTUAL MEMORY

Apa itu Virtual Memori? Mungkin sebagian dari pengguna Microsoft Windows sudah tidak asing lagi dengan istilah itu. Karena sering sekali windows memberi peringatan kepada user tentang “Memory is low”, ini terjadi karena komputer kekurangan memori untuk menjalankan sebuah program. Hal ini sering terjadi pada saat komputer ingin menjalankan program yang memerlukan sumber memori yang besar seperti Game, mungkin banyak gamer sering sekali terganggu dengan masalah seperti ini.

Sesuai dengan namanya “Virtual Memori” berarti :

Memori            : Ruang penyimpanan

Virtual              : Tiruan / tidak nyata.

Jadi Virtual Memori adalah sebuah sistem yang digunakan oleh sistem operasi untuk menggunakan sebagian dari Memori Sekunder yaitu Harddisk seolah-olah ia menggunakannya sebagai memori internal/utama (RAM) fisik yang terpasang di dalam sebuah sistem komputer. Sistem ini beroperasi dengan cara memindahkan beberapa kode yang tidak dibutuhkan ke sebuah berkas di dalam hard drive yang disebut dengan page file. Proses pemakaian Virtual memori di windows umumnya dapat dilihat di Task manager.

Sumber:

http://joglio.blogspot.com/2011/10/set-instruksi.html#.UJCg7W8xrdA

http://missnuroxfordutomo.blogspot.com/2011/04/pengertian-cpu-dan-fungsinya.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi                                       

http://yurizone.wordpress.com/2009/11/15/apa-itu-virtual-memori/

Central Prosessing Unit (CPU)

A. Defenisi

Dalam kehidupan sehari-hari, istilah CPU ini lebih sering digunakan untuk menyatakan perangkat komputer yang berupa kotak (casing) yang di dalamnya terdapat beberapa perangkat keras (hardware), seperti motherboard, hardisk, memori (RAM card), VGA card, sound card, LAN card, modem, power suplay, dan perangkat-perangkat keras lainnya. Akan tetapi, yang dimaksud dengan CPU sebenarnya adalah perangkat keras yang terdapat di dalam casing komputer tersebut dan biasanya terdapat pada bagian motherboard.

Central processing unit atau disingkat dengan CPU merupakan bagian terpenting dari sebuah komputer. Karena di bagian inilah semua aktivitas kerja komputer dikendalikan. Apa yang disebut dengan kecerdasan komputer sebenarnya ada di bagian ini. Inilah otaknya komputer.

CPU adalah perangkat komputer yang menerima berbagai input dan kemudian menghasilkan output tertentu. Mayoritas komputer mampu melaksanakan beberapa perintah dalam satu waktu. Perlu diketahui bahwa kebanyakan komputer sekarang ini mampu melakukan perintah dalam kecepatan cahaya. CPU bisa melakukan perintah satu milyar per detik.

Setiap bagian-bagian CPU bekerja bersama-sama atau kolektif. Kecepatan dan keakuratan kerja CPU merupakan salah satu keunggulan dari sebuah komputer. Kecepatan kerja CPU dilambangkan dengan satuan hertz.

Chip CPU terdiri dari beberapa bagian atau fungsi. Bagian-bagian CPU antara lain adalah sebagai berikut:

1. Control Unit (CU)

Unit kontrol mengarahkan aliran data dan instruksi di dalam komputer. Unit kontrol ini dapat digambarkan sebagai manajernya CPU. Ia mengawasi atau memantau seluruh fungsi atau sistem komputer yang diatur oleh program-program. Program ini terdiri dari sirkuit elektronik yang mengirimkan sinyal ke komponen lain dalam komputer. Tugas dari unit kendali ini adalah:

• Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan 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.

2. Arithmetic Logical Unit (ALU)

Bagian CPU ini merupakan salah satu bagian yang terpenting. Unit aritmetik logika (ALU) terdiri dari sirkuit elektronik yang membuatnya mampu melaksanakan operasi aritmatika dan logika. Ia mengeksekusi instruksi dan melakukan perhitungan (tambah, kali, kurang, dan bagi) dan perbandingan.

ALU bekerja dengan register yang berbeda untuk menyimpan data atau informasi tentang tindakan terakhir yang dilakukan oleh unit logika. ALU mampu membandingkan huruf, angka, atau karakter khusus.

3. Register

Bagian CPU berikutnya adalah register. Register merupakan perangkat memori sementara yang menyimpan data. Register membantu CPU dalam melaksanakan instruksi. Mereka dikelola oleh unit kontrol.

Register berfungsi untuk tempat penyimpanan yang berisi data dan informasi lainnya yang sering dibutuhkan ketika sebuah program sedang berjalan. Register dimaksudkan untuk dapat diakses dengan sangat cepat.

Yang termasuk register di antaranya adalah register uji dan instruksi. Register instruksi berisi instruksi CPU sedangkan register uji dimaksudkan untuk menyimpan hasil kerja yang dilakukan oleh CPU.

4. CPU Interconnections

CPU Interconnec 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.

5. Clock

Bagian CPU yang lain adalah sistem waktu. Sistem terbuat dari sirkuit waktu untuk mengukur tugas yang dilakukan oleh CPU. Kinerja prosesor umumnya diukur dalam "hertz."

B. Cara Kerja CPU

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali diletakkan di RAM (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 Accumulator. 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 dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke output-devices.

Sementara itu, untuk CPU atau prosesor yang lebih rumit dan canggih terdapat bagian yang disebut Cache Memory, yaitu bagian CPU yang dirancang untuk mempercepat akses data dari dan ke peralatan penyimpanan data luar (external data-storage device).

Pada dasarnya, fungsi dari masing-masing bagian CPU tersebut didukung dan diatur oleh sejumlah perintah software yang masuk ke dalam memori komputer (RAM). Secara sederhana, alur kerja komputer yang melibatkan fungsi CPU dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Data masuk ke dalam komputer melalui perangkat masukan, seperti keyboard, mouse, dan lain-lain.
2. Data mengalir menuju ke memori komputer melalui CPU melalui kabel antarmuka (interface) dan kembali ke CPU.
3. Data yang kembali ke CPU dari RAM diterjemahkan oleh unit pengolahan yang disebut dekoder perintah yang kemudian diteruskan pada bagian ALU untuk mengalami proses selanjutnya dan disimpan dalam register.
4. Data yang telah diolah dalam ALU dapat dikirim kembali ke memori atau disimpan pada register yang lain untuk penggunaan tertentu, misalnya diakses melalui perangkat keluaran.

C. 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 ketik, 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, seperti cakram keras, disket, cakram padat, maupun pita perekam

Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada memori fisik (RAM), yang mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada RAM 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 RAM.

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.

Prosesor berfungsi melakukan proses logika dan aritmetika.

Dalam hal ini Mikroprosesor akan berfungsi sebagai CPU (Central Processing Unit), yaitu unit pengolah pusat yang merupakan otak dari suatu komputer yang mengatur kinerja komputer secara keseluruhan. CPU ini berupa sebuah chip IC yang sering disebut mikroprosesor ataudisebut prosesor saja. Mikroprosesor adalah suatu rangkaian digital yangdirancang sedemikian rupa dengan dimensi yang sangat kecil dan dibuat dlm satu chip saja.

D. Bagian CPU dan Fungsinya

- Motherboard

Tempat kita menancapkan atau memasangkan komponen-komponen komputer lainnya seperti processor, video card, sound card, hard disk, dan lain sebagainya. Motherboard berfungsi untuk menghubungkan setiap komponen-komponen komputer tersebut agar bisa saling berkomunikasi satu sama lain. Setiap motherboard memiliki spesifikasi-nya masing-masing, spesifikasi seperti processor apa yang didukungnya dan berapa kapasitas maksimal RAM yang didukung oleh motherboard tersebut.

- Prosessor

Otak sebuah komputer yang bertugas memproses perintah dan logika yang diberikan oleh operator komputer, banyaknya jenis processor yang ada sebanding dengan software yang berkembang dipasaran kerena dituntut untuk dapat melakukan banyak perkerjaan salam satu waktu terkadang pemilihan processor yang kita gunakan harus tepat, karena jika sampai salah pilih akan berimbas pada lambatnya proses kerja sebuah komputer yang pasti berimbas langusng pada pekerjaan pengguna komputer.

- RAM

Berfungsi menampung data yang telah terproses oleh processor sebelum di alirkan kebagian-bagian yang membutuhkan, banayknya pengembangan yang dilakukan pada bagian ini membuat kita lebih mudah dalam pemilihan ram yang cocok untuk pekerjaan kita, apalagi sekarang hampir semua merk menerapkan sistem garansi lifetime pada ram.4 .Chipsetmengatur komunikasi antara komponen. Chipset dibagi menjadi dua bagian. Chip pertama disebut “Nort Bridge” yang dapat mengatur komunikasi antara AGP, RAM, Processor, dan “South Bridge” pada chipset. Dan bagian chip yang kedua adalah “South Bridge” yang dapat mengatur semua inputan dan output pada komputer, termasuk PCI dan ISA bus. Processor, Memori (RAM), Cache, dan Chipset bekerja bersama untuk mengaktifkan fungsi komputer.

- Soundcard

Fungsi kartu suara sebagai prosesor audio untuk komputer Anda. Analog atau sinyal digital yang masuk ke dalam input kartu dan digital diinterpretasikan sebagai algoritma yang pada gilirannya ditafsirkan sebagai bentuk gelombang dan menghasilkan sinyal sonik dalam output dari kartu suara komputer. Kartu suara adalah perangkat yang dipasang berjalan pada sistem komputer Anda, dengan sifat keras diprogram dan driver perangkat terpisah. Kartu suara mengontrol semua audio pada komputer.

- Hardisk

Sebagai penyimpanan data pada komputer, kapasitas yang benar tentu saja berpengaruh terhadap jumlah data yang dapat kita simpan, ditambah lagi buffer yang besar akan membantu kecepatan transfer baik antar hardisk ataupun untuk proses suatu program. Fungsi lain dari hardisk untuk penyimapanan data yang bersifat mobile dengan sedikit penambahan casing pada hardisk laptop.

- Optical Disk Drive

Fungsi utama untuk pembacaan pada media CD ataupun DVD, memang secara fungsi sekarang kurang diminati karena banyaknya media penyimpanan yang bersifat mobile dan berkapasitas lebih besar daripada CD, DVD ataupun Blueray yang dapat diakses langsung tanpa menggunakan CD atau pun DVD.

- Power Suplay

Mengubah jenis daya listrik yang tersedia di stopkontak, 120 volt, 60 Hz, menjadi arus komputer dapat digunakan, +5 dan +12 volt DC saat ini. Biasanya komponen elektronik digital dan sirkuit di komputer, seperti motherboard, kartu adaptor, dan papan disk drive logika, gunakan +5 volt power, dan kipas dan motor disk drive menggunakan daya +12 volt. Untuk komputer untuk berjalan dengan baik, pasokan dari kedua jenis arus harus diberikan setiap saat.

- Casing

Berfungsi sebagai tempat kita meletakkan atau menempelkan motherboard, power supply, optical disc drive, hard disk, dan lain sebagainyaMelindungi berbagai komponen di dalamnya dari debu, panas, air, atau kotoran lainnya pada saat bekerja Casing juga menjadi penting karena hampir semua periferal macam motherboard, CD-ROM drive, harddisk, dan floppy drive menggunakan casing ini sebagai tempat dudukannya alias tempat bekerjanya sehari-hari.

E. 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 RAM, 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.

F. 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.

Sumber:

http://gatewawan.blogspot.com/2014/07/mengenal-cpu-central-processing-unit.html

STRUKTUR DASAR DAN ORGANISASI KOMPUTER

A. Defenisi

Struktur Komputer didefinisikan sebagai cara-cara dari tiap-tiap komponen yang menyusun computer saling berkaitan, komponen-komponen disusun dengan alur-alur bus yang mengalirkan data, alat dan mengendalikan antar komponen tersebut. Suatu sistem komputer terdiri dari lima unit struktur dasar, yaitu:

1.Unit masukan (Input Unit)

2.Unit kontrol (Control Unit)

3.Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit / ALU)

4.Unit memori/penyimpanan (Memory / Storage Unit)

5.Unit keluaran (Output Unit)

Control Unit dan ALU membentuk suatu unit tersendiri yang disebutCentral Processing Unit (CPU). Fungsi Utama dari masing-masing Unit akan dijelaskan berikut ini :

1. Unit Masukan (Input Unit)

Berfungsi untuk menerima masukan (input) kemudian membacanya dan diteruskan ke Memory / penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal istilah peralatan masukan (input device) yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta media masukan yaitu perantaranya.

2. Unit Kontrol (Control Unit)

Berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan pengendalian seluruh sistem komputer. Ia berfungsi seperti pengatur rumah tangga komputer, memutuskan urutan operasi untuk seluruh sistem, membangkitkan dan mengendalikan sinyal-sinyal kontrol untuk menyesuaikan operasi-operasi dan arus data dari bus alamat (address bus) dan bus data (data bus), serta mengendalikan dan menafsirkan sinyal-sinyal kontrol pada bus kontrol (control bus) dari sistem komputer. Control Unit juga bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Control unit mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Control Unit mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari alat input ke main memory, mengambil data dari main memory untuk diolah. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, control unit mengirim instruksi tersebut ke aritmetic and logic unit. Hasil dari pengolahan data ini dibawa oleh control unit ke main memory lagi untuk disimpan.

Jadi, tugas dari control unit adalah :

• Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output;
• Mengambil instruksi-instruksi dari main memory;
• Mengambil data dari main memory kalau diperlukan oleh proses;
• Mengirim instruksi ke arithmetic and logic unit bila perhitungan aritmatik atau perbandingan logika serta mengawasi kerja aritmatik dan logika;
• Menyimpan hasil proses ke main memory.

3. Unit Logika & Aritmatika (Arithmetical & Logical Unit)

ALU merupakan bagian inti dari suatu sistem komputer. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatik atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatik dengan dasar pertambahan, sedang operasi aritmatik yang lainnya seperti pengurangan, perkalian dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatik ini disebut adder.

Tugas lain ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu =, <>, <, >, <+, >=. ALU juga sering disebut mesin bahasa karena ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmatika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

Fungsi Aritmatika pada sebuah ALU.

Ada banyak jenis angka yang berbeda dan untuk setiap jenis angka yang berbeda tersebut ada perbedaan cara untuk mewakili angka di dalam sistem komputer.  Berbagai jenis data yang berbeda biasanya mencakup bilangan bulat, bilangan real, dan bilangan desimal berkode-biner. Pada umumnya, data digambarkan dalam notasi sign-magnitude, one’s complememnt atau two’s complement. Karena itu logika ALU untuk proses tertentu merupakan fungsi dari jenis angka yang sedang diproses dan bagaimana mereka direpresentasikan. Jika bilangan bulat digambarkan dalam notasi sign-magnitude, maka penambahan pertama-tama dikerjakan dengan memeriksa sign bit dan kemudian menambah atau mengurangi angka, tergantung pada magnitude relatifnya.

a. Fungsi logika pada sebuah ALU

Dibandingkan fungsi aritmatika, fungsi logika pada ALU lebih sederhana. Untuk segala operasi logika yang ingin diterapkan, hanya perlu memuat sejumlah ngerbang logika tertentu untuk operasi tersebut (satu untuk setiap pasangan bit input). Kesederhanaan fungsi logika ini disebabkan oleh tidak adanya sinyal lateral carry-borrow seperti yang dibutuhkan pada fungsi aritmatika. Semua operasi logika secara ketat dijalankan pada posisi bit tunggal dengan tidak menggunakan informasi dari posisi bit sebelumnya atau pengiriman informasi apapun ke posisi bit berikutnya.

ALU dapat diset untuk menangani berapapun jumlah operasi-mikro logika.  Empat operasi logika dasar biasanya adalah AND, OR, NOR, dan XOR sedangkan operasi logika lainnya yang tidak tercakup secara eksplisit dapat diturunkan dari keempat operasi dasar ini. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder. Kebanyakan operasi komputer dieksekusi dalam unit aritmatika dan logika pada prosesor.

Perhatikanlah suatu contoh umum : Misalkan dua bilangan yang  berada dalam memori ditambahkan. Bilangan tersebut dibawa  ke  prosesor  dan  penambahan  yang  sesungguhnya dilakukan oleh  ALU.  Jumlah tersebut kemudian disimpan dalam memori atau tetap dalam prosesor untuk segera digunakan operasi aritmatika atau logika yang lain misalnya, perkalian, pembagian, atau perbandingan bilangan, diawali dengan membawa operan yang diperlukan ke prosesor, di mana operasi tersebut dilakukan oleh ALU. Pada saat operan dibawa ke prosesor, operan tersebut disimpan dalam elemen penyimpanan kecepatan tinggi yang disebut  register. Tiap  register dapat menyimpan satu word data. Waktu akses ke register lebih cepat daripada waktu akses ke unit cache tercepat hirarki memori.

Pada beberapa sistem komputer untuk memperingan dan membantu tugas ALU dari CPU ini diberi suatu peralatan tambahan yang disebut coprocessorsehingga khususnya proses perhitungan serta pelaksanaan pekerjaan pada umumnya menjadi lebih cepat.

4. Unit Memori / Penyimpan (Memory / Storage unit)

Berfungsi untuk menampung data/program yang diterima dari unit masukan sebelum diolah oleh CPU dan juga menerima data setelah diolah oleh CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran. Pada suatu sistem komputer terdapat dua macam memori, yang penamaannya tergantung pada apakah alat tersebut hanya dapat membaca atau dapat membaca dan menulis padanya. Bagian memori yang hanya dapat membaca tanpa bisa menulis padanya disebut ROM (Read Only Memory), sedangkan bagian memori yang dapat melaksanakan membaca dan menulis disebut RAM (Random Access Memory).

Memori dalam komputer dibagi dalam dua bagian yaitu :

a. Memori Utama

b. Memori cadangan

a. Memori Utama (Main Memory)

Merupakan elemen yang penting dari suatu komputer yang digunakan sebagai penyangga data dan instruksi program untuk digunakan oleh prosesor.

Fasilitas Penyimpanan Utama adalah :

• Operasinya secara keseluruhan bersifat elektronik, operasi sangat cepat dan handal.
• Data hampir bisa diakses secara sekaligus dari memori utama karena operasinya elektronik dan proksimitasnya mendekati prosesor.
• Data harus ditransfer ke penyimpanan utama sebelum dapat diproses oleh prosesor.

b. Memory Cadangan (Backing Storage)

Disediakan untuk menyimpan program dan file yang besar yakni program-program dan file yang tidak sedang dioperasikan saat itu, namun akan ditransfer ke penyimpan utama ketika diperlukan.

Media Penyimpan Cadangan :

• Unit Disk Magnetis – disk magnetis
• Unit disket magnetis – disket magnetis (Floppy Disk)
• Unit Disk Optis – disk optis
• Unit Keluaran (Output Unit)

Berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori. Seperti halnya pada unit masukan maka pada unit keluaran dikenal juga istilah peralatan keluaran (Output device) dan media keluaran (Output media).

Unit keluaran adalah alat untuk menampilkan hasil pengolahan yang dilakukan oleh CPU. Dalam teori kontrol, output dari suatu sistem adalah apa yang dapat diukur. Spesifik, output dibedakan dari negara.

Beberapa alat unit keluaran, diantaranya sebagai berikut :

5. Monitor

• Monitor adalah alat yang berfungsi menampilkan dua data atau informasi dalam bentuk teks atau grafik. Terdapat bermacam-macam jenis monitor. Jenis yang paling terpopuler, yaitu Cathode Ray Tube (CRT) yang berbentuk tabung dan Flat Panel / Liquid Crystal Display (LCD) yang memiliki bentuk permukaan datar sehingga lebih praktis.

6. Printer

• Printer adalah alat untuk mencetak informasi yang dihasilkan oleh komputer.

7. Speaker

• Speaker adalah unit keluaran yang menghasilkan suara, pasang aplikasi pemutar lagu (misalnya winamp), kemudian dengarkan suara yang keluar dari Speaker komputer anda.

B. Organisasi Komputer

Organisasi komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit – unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Biasanya mempelajari bagian yang terkait dengan unit-unit operasional komputer dan hubungan antara komponen-komponen sistem komputer. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal – sinyal kontrol. Arsitektur komputer lebih cenderung pada kajian atribut – atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya: set instruksi, aritmatika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian organisasional.

Jika organisasi komputer mempelajari bagian yang terkait dengan unit – unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer,dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural, contoh: teknologi hardware, perangkat antarmuka (interface), teknologi memori, sistem memori, dan sinyal – sinyal kontrol.

Sumber :

http://sharingcompany.blogspot.com/2013/11/makalah-struktur-dasar-komputer.html

http://wwwrtu-kikie.blogspot.com/2014/11/struktur-dasar-komputer-organisasi.html