Hanif Fakhrurroja, MT

(1)

Pertemuan 6

Organisasi Komputer

CPU dan Sistem Bus

(2)

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

Agenda Pertemuan 6

CPU 1 2 _{Sistem Bus}

(3)

(4)

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

http://hanifoza.wordpress.com

(5)

Arithmetic and

Logic Unit (ALU)

Control Unit

CPU

Komponen

Utama CPU

(6)

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.

(7)

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

(8)

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.

(9)

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

(10)

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

(11)

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

(12)

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

(13)

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

(14)

Komponen internal CPU

(15)

(16)

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

(17)

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

(18)

Siklus instruksi

Terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi

(19)

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

(20)

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

(21)

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

(22)

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.

(23)

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

(24)

Diagram siklus instruksi

(25)

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

(26)

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.

(27)

(28)

Modul-Modul Komputer

(29)

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

(30)

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

(31)

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

(32)

Pola Interkoneksi Bus

(33)

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.

(34)

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

(35)

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

(36)