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