Implementasi Alur Data Sederhana

Struktur &

2

Daftar Isi

1

_{Implementasi Alur Data Sederhana}

2

Control Unit (CU)

3

Pipelining Instruksi

Marketing data and our estimation

Implementasi Alur Data

Sederhana

4

Ada tiga pokok dalam waktu pengolahan data dengan menggunakan komputer,

yaitu input, proses, dan output. Perangkat input atau unit masukan ini adalah

perangkat untuk memasukkan suatu kumpulan data dan perintah yang nantinya

akan dimasukkan ke dalam memori computer, lalu diproses lebih lanjut oleh

processor untuk menghasilkan informasi dan dikeluarkan oleh unit keluaran atau

5

Cara Kerja

Control Unit

Data diterima melalui Input Device dan

dikirim ke Memory. Di dalam Memory data

disimpan dan selanjutnya diproses di ALU.

Hasil proses disimpan kembali ke Memory

dan setelah itu baru di keluarkan pada

media Output Device. Kendali dan

koordinasi terhadap sistem ini dilakukan

oleh Control Unit.

Komponen Control Unit

8

Arithmetic & Logic Unit

ALU bertugas untuk melakukan operasi

aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi

yang ditentukan. 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

Input

Device

Perangkat input atau unit masukan ini adalah

perangkat untuk memasukkan suatu kumpulan

data dan perintah yang nantinya akan dimasukkan

ke dalam memori komputer yang nantinya akan

diproses lebih lanjut oleh prosesor, guna untuk

menghasilkan informasi yang diperlukan.

Output

Device

Perangkat output atau unit keluaran

merupakan suatu data yang telah diproses

menjadi bentuk yang dapat digunakan atau

dapat dilihat oleh pengguna. Artinya komputer

memproses atau mengolah data-data yang

dimasukan menjadi sebuah informasi.

11

Penyimpanan terbagi menjadi dua bagian, yaitu memori internal dan memori eksternal.

Memori internal atau berupa RAM (Random Access Memory) berfungsi untuk menyimpan program yang kita olah dengan semetara waktu, sedangkan memori eksternal atau ROM

(Read Only Memory) yaitu untuk memori yang hanya bisa dibaca dan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kali dinyalakan.

Input Output Control Unit

13

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

Input Control 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).

14

Cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan

dibentuk bagi setiap waktu siklus prosesor. Opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.

Diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU

sebelumnya.

Control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement

15

Data Link Protocol / Data Link

Control adalah bab yang

membahas tentang pengiriman

signal melalui transmisi link

dalam sebuah jaringan

komputer, Data Link ini

merupakan lapisan kedua dari

bawah dalam model OSI (Open

System Interconnection).

Lapisan ini merupakan medium

transmisi data antara

perangkat-perangkat jaringan.

Control Bus Signal

* Bila stasiun ingin mengirim data ke stasiun yang lain, maka pertama dilakukan penyelidikan (dinyatakan sebagai enq/enquiry) stasiun lain untuk melihat apakah siap menerima. Stasiun kedua merespon dengan suatu positive acknowledge (ack) untuk indikasi telah siap. Stasiun pertama kemudian mengirim beberapa data, sebagai suatu frame.

OPERASI MIKRO

Operasi mikro merupakan operasi primitif tingkat rendah yang

bertindak secara langsung pada sirkuit logika suatu komputer

Operasi Mikro

mengatur fungsi-fungsi sebagai berikut :

1. Membuka/menutup suatu gerbang ( gate ) dari sebuah register ke

sebuah bus

2. Mentransfer data sepanjang bus

3. Memberi inisial sinyal-sinyal kendali seperti READ, WRITE, SHIFT,

CLEAR dan SET

4. Mengirimkan sinyal-sinyal waktu

5. Menunggu sejumlah periode waktu tertentu

17

Terdiri dari dua macam, yaitu

sinyal-sinyal yang menyebabkan

data dipindahkan dari register

yang satu ke register yg lainnya,

dan sinyal-sinyal yang dapat

mengaktifasi fungsi-fungsi ALU

tertentu

Sinyal control

dalam CPU

Control sinyal ini juga terdiri

dari dua macam, yaitu sinyal

control bagi memori dan

sinyal control bagi

modu-modul I/O.

Sinyal control bagi

bus

Implementasi Control Unit

Control Unit

Microprogrammed

19

Untuk menggenerasi signal kontrol dengan cara

membaca dan mengeluarkan atau mengalirkan

mikroinstruksi. Terbagi 2 yaitu :

• Control Vertikal  Jenis implementasi dimana signal kontrol di kode ke dalam pada bit ,

kemudian digunakan setelah dikode.

20

1 Untuk menggenerasi sinyal kontrol.

Control Unit

Konvensional

/Hard-Wired

2 Digunakan pada komputer berkinerja

tinggi (super komputer

3

Komputer Mainframe sering menggunakannya

untuk aritmetik, logika dan shift sederhana dan

instruksi akses memori

4 CU Konvensional menghasilkan suatu rangkaian

mirointruksi

5

Perbedaannya dengan CU Microprogrammed

terletak pada gerbang logikanya menggenerasi

semua mikroorder sehingga eksekusinya lebih

Instruksi Pipeline

Pipeline

23

Tahapan Pipeline

Diasumsikan tahapan pada pipeline pada prosesor adalah Fetch, Decode, dan Execute. Dengan tahapan seperti ini, maka akan ada waktu-waktu saat memori utama sedang tidak diakses atau prosesor dengan dalam kondisi idle. Ide pada pipeline ini adalah melakukan Fetch untuk instruksi kedua pada saat instruksi pertama sedang di-Decode. Kemudian, pada saat instruksi pertama

24

membaca instruksi berikutnya ke

dalam buffer

Fetch Instruction (FI)

menentukan opcode dan operand specifier

Decode Instruction (DI)

menghitung alamat efektif seluruh operand

sumber. Hal ini mungkin melibatkan

displacement, register indirect, atau bentuk

kalkulasi alamat lainnya.

Calculate Operand (CO)

menyimpan hasilnya di dalam memori.

Write Operand (WO)

melakukan operasi yang di indikasikan dan

menyimpan hasilnya..

Execute Instruktions (EI)

mengambil semua operand dari memori.

Operand-operand yang berada di register

tidak perlu di ambil.

Fetch Operand (FO)

25

2

Ketika beberapa instruksi dieksekusi secara parsial, masalah akan timbul jika instruksi tersebut memiliki referensi data yang sama. Kita harus memastikan bahwa instruksi selanjutnya tidak berusaha

mengakses data lebih cepat dari seharusnya.

Data Berbahaya ( Data Hazards)

4

Interupsi harus berperan antar instruksi. Yaitu, ketika satu instruksi telahselesai daninstruksi berikutnya belum dimulai. Dengan pipelining, instruksiberikutnya biasanya dimulai sebelum instruksi yang sekarang telah selesai

Jeda (Interupsi)

3

Masalah dalam percabangan adalah pipelining

diperlambat oleh instruksi karena kita tidak

tahu cabang mana yang harus kita ikuti.

Percabangan (Branch)

1

Tidak semua tahapan memakan waktu yang

sama. Artinya, kecepatan instruksi pipelining

ditentukan oleh tahap yang paling lambat.

Variasi Waktu

26

1

3

2

Metode sinkron = jika tahapan telah dianggap lengkap dari sejumlah siklus waktu tertentu. Metode asinkron = lebih efisien, karena bit atau garis sinyal harus dilewatkan maju

ketahap berikutnya yang artinya data sudah valid. Ketika data telah diterima, sinyal juga harus melewati tahapan berikunya.

Variasi Pemilihan Waktu

Pipeline biasanya dilengkapi dengan small associative check memory

yang dapat menyimpan alamat dan jenis operasi. Ketika ada konflik,

instruksi memasuki pipa dan alamat operand disimpan dalam memory

check. Ketika selesai, alamat ini akan dihapus

Data Berbahaya (Data Hazards)

• Menunda Percabangan

• Menyusun kembali program sehingga percabangan menjadi lebih sedikit.

• Memprediksi jenis cabang.

Percabangan (Branching)

27

• Waktu siklus prosesor berkurang, sehingga meningkatkan tingkat instruksi-isu dalam kebanyakan kasus.

• Beberapa combinational sirkuit seperti penambah atau pengganda dapat dibuat lebih cepat dengan menambahkan lebih banyak sirkuit.

• Pemrosesan dapat dilakukan lebih cepat, dikarenakan beberapa proses dilakukan secara bersamaan dalam satu waktu.

Kelebihan Pipeline

• Non-pipelined prosesor hanya menjalankan satu

instruksi pada satu waktu. Hal ini untuk mencegah penundaan cabang (yang berlaku, setiap cabang tertunda) dan masalah dengan serial instruksi dieksekusi secara bersamaan. Akibatnya desain lebih sederhana dan lebih murah untuk diproduksi.

• Instruksi latency (waktu yang dibutuhkan untuk

mengirim pesan dari ujung jaringan ke ujung yang lain) di non-pipelined prosesor sedikit lebih rendah daripada dalam pipelined setara

• Non-pipelined prosesor akan memiliki instruksi yang

stabil bandwidth. Kinerja prosesor yang pipelined jauh lebih sulit untuk meramalkan dan dapat bervariasi lebih luas di antara program yang berbeda.