Kamis, 27 Februari 2014
Masih dalam ruang lingkup Pengantar Teknologi Informasi, kali
ini penulis akan membahas bab tentang Prosesor dan Memori, So langsung aja di
simak.. check it out..
1. Pendahuluan
Alat
pemroses adalah alat dimana instruksi-instruksi program diproses untuk mengolah
data yang sudah dimasukkan melalui alat input dan hasilnya akan ditampilkan
pada alat output. Secara garis besar, alat pemroses terdiri dari Central
Processing Unit (CPU) dan memori utama (main memory). CPU terdiri dari
komponen-komponen Control Unit, Arithmatic Logic Unit (ALU), dan register;
sedangkan memori utama terdiri dari Random Access Memory (RAM) dan Read Only
Memory (ROM).
2. Central Processing
Unit (CPU)
CPU
merupakan tempat pemroses instruksi-instruksi program, yang pada komputer mikro
disebut dengan pemroses mikro (microprocessor). Pemroses ini berupa chip
yang terdiri dari ribuan hingga jutaan IC. Dalam dunia dagang, pemroses ini
diberi nama sesuai dengan keinginan pembuatnya dan umumnya ditambah dengan
nomor seri, misalnya dikenal pemroses Intel 80486 DX2-400 (buatan Intel dengan
seri 80486 DX2-400 yang dikenal dengan komputer 486 DX2), Intel Pentium 100
(dikenal dengan komputer Pentium I), Intel Pentium II-350, Intel Pentium
III-450, Intel Celeron 333, AMD K-II, dan sebagainya. Masing-masing produk ini
mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing.
Tabel Intel® Processor Roadmap
Gambar 1. AMD Processor Roadmap
CPU
terdiri dari dua bagian utama yaitu unit kendali (control unit) dan unit
aritmatika dan logika (ALU). Disamping itu, CPU mempunyai beberapa alat
penyimpan yang berukuran kecil yang disebut dengan register.
3. Unit Kendali
Unit
ini bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem
komputer. Unit kendali akan mengatur kapan alat input menerima data dan kapan
data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Unit ini juga mengartikan
instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari alat input ke
memori utama, dan mengambil data dari memori utama untuk diolah. 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:
1. Mengatur dan
mengendalikan alat-alat input dan output.
2. Mengambil
instruksi-instruksi dari memori utama.
3. Mengambil data dari
memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.
4.Mengirim instruksi ke
ALU bila ada perhitungan aritmatika atau
perbandingan logika serta mengawasi kerja
dari ALU.
5. Menyimpan hasil
proses ke memori utama.
4. Arithmatic dan Logic
Unit (ALU)
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.
Gambar 2. Ilustrasi ALU
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).
5. Register
Register
merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi,
yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses
sementara data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih
disimpan di dalam memori utama. 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.
Program
yang berisi kumpulan dari instruksi-instruksi dan data diletakkan di memori
utama yang diibaratkan sebagai sebuah meja. Kita mengerjakan program tersebut
dengan memproses satu per satu instruksi-instruksi yang ada di dalamnya,
dimulai dari instruksi yang pertama dan berurutan hingga yang terakhir.
Instruksi ini dibaca dan diingat (instruksi yang sedang diproses disimpan di register).
Gambar 3. Ilustrasi Register
Bagian-bagian Register:
Accumulators
- dapat digunakan sebagai holding data dalam kalkulasi.
Address
Registers - digunakan untuk menyimpan penempatan memori data atau instruksi
untuk digunakan oleh suatu program.
Stack
Pointer - register ini digunakan selama sub-routine yang bersarang dan
bertumpuk didasarkan aritmatika.
Status
Register - register ini menyediakan suatu layanan pada CPU dengan
pemeliharaan status operasi yang terakhir yang dilaksanakan oleh ALU.
Instruction
Pointer - kadang-kadang dikenal sebagai program counter, pointer dapat
merespon untuk alamat memori dari instruksi berikutnya yang akan di eksekusi.
Misalnya
instruksi berbunyi HITUNG C = A + B, maka kita membutuhkan data untuk
nilai A dan B yang masih ada di meja (tersimpan di memori utama). Data ini
dibaca dan masuk ingatan kita (data yang sedang diproses disimpan di register),
yaitu misalnya A bernilai 2 dan B bernilai 3. Saat ini ingatan otak kita telah
tersimpan suatu instruksi, nilai A, dan nilai B, sehingga nilai C dapat
dihitung yaitu sebesar 5 (proses perhitungan ini dilakukan di ALU). Hasil
dari perhitungan ini perlu dituliskan kembali ke meja (hasil pengolahan
disimpan kembali ke memori utama). Setelah semua selesai, kemungkinan data,
program, dan hasilnya disimpan secara permanen untuk keperluan di lain hari
sehingga perlu disimpan di dalam lemari kabinet (penyimpanan sekunder).
Dengan
demikian, ada tiga macam memori yang dipergunakan di dalam sistem komputer,
yaitu:
1. Register,
digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses.
2. Main memory,
dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang akan diproses dan hasil
pengolahan.
3. Secondary
storage, dipergunakan untuk menyimpan program dan data secara permanen.
Ada
banyak register yang terdapat pada CPU dan masing-masing sesuai dengan
fungsinya. Di bawah ini akan diberikan penjelasan secara garis besar dari masing-masing
register:
1. Instruction
Register (IR) digunakan untuk
menyimpan instruksi yang sedang diproses.
2. Program Counter (PC) adalah register yang digunakan untuk
menyimpan alamat lokasi dari memori utama yang berisi instruksi yang sedang
diproses. Selama pemrosesan instruksi oleh CPU, isi dari PC diubah menjadi
alamat dari memori utama yang berisi instruksi berikutnya yang mendapat giliran
akan diproses, sehingga bila pemrosesan sebuah instruksi selesai maka jejak
instruksi selanjutnya di memori utama dapat
dengan mudah
didapatkan.
3. General Purpose
Register, yaitu register yang
mempunyai kegunaan umum yang berhubungan dengan data yang sedang diproses.
Sebagai contoh, register jenis ini yang digunakan untuk menampung data
yang sedang diolah disebut dengan operand register, sedang untuk
menampung hasil pengolahan disebut accumulator.
4. Memory Data
Register (MDR) digunakan untuk
menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari memori utama ke CPU atau
menampung data yang akan direkam ke memori utama dari hasil pengolahan oleh
CPU.
5. Memory Address
Register (MAR) digunakan untuk
menampung alamat data atau instruksi pada memori utama yang akan diambil atau
yang akan diletakkan. Sebagai tambahan dari register, beberapa CPU
menggunakan suatu cache memory yang mempunyai kecepatan sangat tinggi
dengan tujuan agar kerja dari CPU lebih efisien dan mengurangi waktu yang
terbuang. Tanpa cache memory, CPU akan menunggu sampai data atau
instruksi diterima dari memori utama, atau menunggu hasil pengolahan selesai
dikirim ke memori utama baru proses selanjutnya bisa dilakukan. Padahal
proses dari memori utama lebih lambat dibanding kecepatan register sehingga
akan banyak waktu terbuang. Dengan adanya cache memory, sejumlah blok
informasi pada memori utama dipindahkan ke cache memory dan selanjutnya
CPU akan selalu berhubungan dengan cache memory.
6. Array Processor
Bila
sejumlah besar dari perhitungan harus dilakukan, maka untuk mempercepat proses
biasanya dipergunakan unit tambahan yang disebut dengan array processor atau
co-processor. Unit ini terpisah dari unit lainnya yang dapat ditambahkan
pada pemroses utamanya. Dengan perkembangan teknologi sekarang, unit pemroses
tambahan ini sudah tidak diperlukan lagi karena pemroses mikro yang ada sudah
mampu menangani perhitungan dengan kemampuan dan kecepatan yang sangat tinggi.
Teknologi pemroses tambahan ini diperlukan untuk komputer-komputer mikro lama,
misalnya yang masih menggunakan pemroses utama seri 8088 hingga 80486.
7. Memori Utama
CPU
hanya dapat menyimpan data dan instruksi di register yang berukuran kecil
sehingga tidak dapat menyimpan semua informasi yang dibutuhkan untuk
keseluruhan proses program. Untuk mengatasi hal ini, maka CPU harus dilengkapi
dengan alat penyimpan yang berkapasitas lebih besar yaitu memori utama. Unit ini
dapat dibayangkan sebagai sekumpulan kotak-kotak yang masing-masing dapat
menyimpan sepenggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Tiap-tiap
lokasi dari kotak ditunjukkan oleh suatu alamat (address), yaitu berupa
nomor yang menunjukkan lokasi tertentu dari kotak memori.
Ukuran
memori ditunjukkan oleh satuan byte, misalnya 1 Mb, 4 Mb, 8 Mb, 25 Mb atau
bahkan ada yang sampai 2 Gb. Pada umumnya 1 byte memori terdiri dari 8 – 32 bit
(binary digit), yaitu banyaknya digit biner (0 atau 1) yang mampu disimpan
dalam satu kotak memori.
8. Random Access Memory
(RAM).
Semua
data dan program yang dimasukkan melalui alat input akan disimpan terlebih
dahulu di memori utama, khususnya RAM, yang dapat diakses secara acak (dapat
diisi/ditulis, diambil, atau dihapus isinya) oleh pemrogram.
Struktur
RAM terbagi menjadi empat bagian utama, yaitu:
1. Input storage,
digunakan untuk menampung input yang dimasukkan melalui alat input.
2. Program
storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang
akan diakses.
3. Working
storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil
pengolahan.
4. Output storage,
digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan
ditampilkan ke alat output. Input yang dimasukkan melalui alat input akan
ditampung terlebih dahulu di input storage. Bila input tersebut berupa program
maka akan dipindahkan ke program storage, dan bila berbentuk data maka akan
dipindahkan ke working storage. Hasil dari pengolahan juga ditampung
terlebih dahulu di working storage dan
bila akan ditampilkan ke alat output maka hasil tersebut dipindahkan ke output
storage.
Gambar 4. Jenis
Modul RAM
9. Read Only Memory
(ROM)
Dari
namanya, ROM hanya dapat dibaca sehingga pemrogram tidak bisa mengisi sesuatu
ke dalam ROM. ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya berupa sistem operasi yang
terdiri dari program-program pokok yang diperlukan oleh sistem komputer,
seperti misalnya program untuk mengatur penampilan karakter di layar, pengisian
tombol kunci papan ketik untuk keperluan kontrol tertentu, dan bootstrap
program. Program bootstrap diperlukan pada saat pertama kali sistem
komputer diaktifkan. Proses mengaktifkan komputer pertama kali ini disebut
dengan booting, yang dapat berupa cold booting atau warm booting.
Cold
booting merupakan proses mengaktifkan
sistem komputer
pertama kali untuk
mengambil program bootstrap dari keadaan listrik komputer mati (off)
menjadi hidup (on). Sedangkan warm booting merupakan proses
pengulangan pengambilan program bootstrap pada saat komputer masih hidup
dengan cara menekan tiga tombol tombol pada papan ketik sekaligus, yaitu Ctrl,
Alt, dan Del. Proses ini biasanya dilakukan bila sistem komputer
macet (crash), daripada harus mematikan aliran listrik komputer dan
menghidupkannya kembali.
Instruksi-instruksi
yang tersimpan di ROM disebut dengan microinstruction atau firmware karena
hardware dan software dijadikan satu oleh pabrik pembuatnya. Isi
dari ROM ini tidak boleh hilang atau rusak karena bila terjadi demikian, maka
sistem komputer tidak akan bisa berfungsi. Oleh karena itu, untuk mencegahnya
maka pabrik pembuatnya merancang ROM sedemikian rupa sehingga hanya bisa dibaca,
tidak dapat diubah-ubah isinya oleh orang lain. Selain itu, ROM bersifat non
volatile supaya isinya tidak hilang bila listrik komputer dimatikan.
Pada
kasus yang lain memungkinkan untuk merubah isi ROM, yaitu dengan cara
memprogram kembali instruksi-instruksi yang ada di dalamnya. ROM jenis ini
berbentuk chip yang ditempatkan pada rumahnya yang mempunyai jendela di
atasnya. ROM yang dapat diprogram kembali adalah PROM (Programmable Read
Only Memory), yang hanya dapat diprogram satu kali dan selanjutnya tidak
dapat diubah kembali. Jenis lain adalah EPROM (Erasable Programmable Read
Only Memory) yang dapat dihapus dengan sinar ultraviolet serta dapat diprogram
kembali berulang-ulang. Disamping itu, ada juga EEPROM (Electrically
Erasable Programmable Read Only Memory) yang dapat dihapus secara
elektronik dan dapat diprogram kembali.
Gambar 5. Chip
ROM
Gambar
6. Chip PROM
Gambar
7. Chip EPROM
10. Hubungan CPU,
Memori, Dan Alat I/O
Hubungan
antara CPU dengan memori utama ataupun dengan alatalat input/output (I/O)
dilakukan melalui suatu jalur yang disebut dengan bus. Hubungan antara
CPU dengan memori utama melalui jalur bus yang dilekatkan pada MDR, MAR,
dan unit kendali dalam CPU. Sedangkan bus yang menghubungkan CPU dengan
alat-alat I/O tidak dilekatkan langsung ke alat-alat I/O, tetapi dapat
dilakukan melalui suatu alat I/O port atau DMA controller atau I/O
channel.
Gambar 8. Operasi DMA
Bus
merupakan suatu sirkuit yang merupakan jalur transportasi informasi antara dua
atau alat-alat dalam sistem komputer. Bus yang menghubungkan antara CPU
dengan memori utama disebut dengan internal bus, sedang yang
menghubungkan CPU dengan alat-alat I/O disebut external bus. Di dalam internal
bus, hubungan antara CPU dengan memori utama dilakukan melalui data bus yang
dihubungkan dengan MDR, dan melalui address bus yang dihubungkan dengan MAR,
serta melalui control bus yang dihubungkan dengan control unit.
11. Pemrosesan
Instruksi
Jika
pemrogram menginginkan CPU untuk mengerjakan sesuatu, maka harus ditulis suatu
instruksi yang dapat dipahami oleh CPU. Kumpulan dari instruksi inilah yang
disebut dengan program. Program yang akan diproses dan data yang akan diolah
oleh CPU harus diletakkan terlebih dahulu di memori utama. Proses ini yang biasa
kita lakukan dengan mengetikkan nama program pada prompt DOS, atau
meng-klik ikon pada sistem operasi Windows.
Instruksi-instruksi
yang dapat diproses oleh CPU adalah instruksiinstruksi yang sudah dalam bentuk
bahasa mesin. Tahap pertama dari pemrosesan suatu instruksi oleh CPU disebut
dengan instruction fetch, yaitu proses CPU mengambil atau membawa
instruksi dari memori utama ke CPU. Tahap selanjutnya (kedua) disebut instruction
execute, yaitu proses dari CPU untuk mengerjakan instruksi yang sudah diambil
dari memori utama dan sudah berada di IR register.
Waktu
yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tahap pertama disebut waktu instruksi
(instruction time), dan waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tahap
kedua disebut waktu eksekusi (execution time). Sedangkan total
waktu yang dibutuhkan untuk kedua tahap tersebut dinamakan waktu siklus (cycle
time).
Beberapa
pabrik komputer mengukur kecepatan CPU berdasarkan lamanya melakukan satu
siklus mesin yang diukur dengan satuan
megahertz (Mhz), dimana satu Mhz berarti dapat diselesaikan satu juta siklus
per detiknya. Suatu pengukur waktu yang disebut dengan clock akan
berdetak untuk tiap-tiap siklus yang dilakukan. Misalnya suatu pemroses 16 Mhz
berarti clock akan berdetak sebanyak 16 juta kali tiap detiknya.
12. Kesimpulan
Prosesor
adalah unit utama tempat pemrosesan dilakukan, atauPeralatan hardware atau
sistem software yang dapat melakukan berbagai operasi atas data. Komponen ini
juga disebut CPU atau central processing unit, atau prosesor komputer, atau unit
sistem. Prosesor yang digunakan dalam komputer mikro disebut microprocessor.
Dalam dunia dagang, pemroses ini diberi nama sesuai dengan keinginan pembuatnya
dan umumnya ditambah dengan nomor seri, misalnya dikenal pemroses Intel 80486
DX2-400 (buatan Intel dengan seri 80486 DX2-400 yang dikenal dengan komputer
486 DX2), Intel Pentium 100 (dikenal dengan komputer Pentium I), Intel Pentium
II- 350, Intel Pentium III-450, Intel Celeron 333, AMD K-II, dan yang terakhir
Pentium M dan Pentium D dari Intel.
CPU
terdiri dari dua bagian utama yaitu unit kendali (control unit) dan unit
aritmatika dan logika (ALU). Disamping itu, CPU mempunyai beberapa alat
penyimpan yang berukuran kecil yang disebut dengan register.
Secara
garis besar, alat pemroses terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dan
memori utama (main memory). CPU terdiri dari komponen-komponen Control
Unit, Arithmatic Logic Unit (ALU), dan register; sedangkan memori utama
terdiri dari Random Access Memory (RAM) dan Read Only Memory (ROM).
Memori
juga disebut main memory, penyimpanan primer (primer storage), atau
random access memory (RAM), mengacu pada area penyimpanan tempat data
yang sedang diproses dan instruksi program yang sedang dilaksanakan.
Random access memory memampukan program komputer untuk pergi ke suatu
area penyimpanan tertentu dan mengambil data yang diperlukan. Jumlah memori
dalam komputer sangat berpengaruh pada persepsi pengguna terhadap
kecepatan komputer.
Ok,
Arigatou minna-san telah berkunjung, semoga bermanfaat ^^
Posting Komentar