SMK NEGERI 4 MALANG Jl. Tanimbar 22 Malang ( (0341) , Fax (0341) Website :

(1)

MODUL 1

Disusun Oleh :

E-mail: [email protected]

PEMERINTAH PROPINSI JAWA TIMUR

CABANG DINAS PENDIDIKAN WILAYAH KOTA MALANG

SMK NEGERI 4 MALANG

Jl. Tanimbar 22 Malang 65117 ( (0341) 353798, Fax (0341) 363099 Website : www.smkn4malang.sch.id | e-mail

(2)

2

Halaman Perancis

(3)

3 Kata Pengantar

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan rahmat dan karunia-Nya, modul pembelajaran Sistem Komputer ini dapat diselesaikan. Dalam penyusunan modul ini tidak terlepas dari kendala dan hambatan, namun berkat bimbingan dan motivasi dari semua pihak yang telah membantu, penulis dapat menyelesaikan peyusunan modul ini dengan baik.

Modul ini disusun untuk mendukung pelaksanaan pembelajaran online siswa kelas XII SMKN 4 Malang yang sedang berada di Industri, khususnya untuk Program keahlian Teknik Komputer Dan Informatika. Dengan harapan siswa masih bisa tetap belajar, meski sedang melaksanakan prakerin di Industri. Dalam Modul ini disajikan materi SISTEM KOMPUTER yang telah disesuaikan dengan Kurikulum 2013.

Penulis menyadari bahwa Modul ini masih jauh dari sempurna, hal ini tidak lepas dari keterbatasan kemampuan penulis, Oleh karena itu saran, kritik dan masukan yang membangun sangat diharapkan untuk peningkatan kualitas Modul ini. Semoga Modul ini dapat dimanfaatkan dan terus diperbaiki agar dapat memenuhi harapan sebagaimana mestinya

Akhirnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Modul ini penulis ucapkan terima kasih.

Malang, Agustus 2018 Penulis

(4)

4 Daftar Isi

Halaman Perancis ………..…….2 Kata Pengantar………3 A. Pendahuluan………4 B. Kompetensi Dasar………4 C. Tujuan Pembelajaran……….5 D. Materi Pembelajaran……….6 1. Organisasi Prossesor………..……….……….6

1.1. Pengertian Organisasi Prosessor ..……….6

1.2. Komponen Utama CPU …..………..6

1.2.1 Arithmatic Logic Unit (ALU) ………7

1.2.2 Controle Unit ………...………7

1.2.3 Register ………..……….8

1.2.4 CPU ………. .………..8

2. Fungsi CPU ……………..9

2.1. Siklus Fetch Eksekusi ……….………..9

2.2. Fungsi Interrupt .………..………....10

E. Lembar Kerja Siswa……….12

F. Test Formatif……….……..12

(5)

5

MODUL I

ORGANISASI PROSESOR, REGISTER,

DAN SIKLUS INSTRUKSI

A. Pendahuluan

Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima

informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam komputer tersebut dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah. Pada zaman digital seperti sekarang komputer banyak

dimanfaatkan pada berbagai bidang, misalnya pendidikan, kesehatan, bisnis, militer dan lain sebagainya. Begitu banyak kemudahan yang dapat diperoleh dari menggunakan komputer, oleh sebab itu penggunaan komputer sudah menjadi hal yang penting pada setiap lini kehidupan.

Modul ini merupakan media untuk menyampaikan materi pada peserta didik tentang organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi yang akan mengantarkan pembaca pada pengertian tentang cpu atau prosesor, mekanisme kerja yang terkait dengan siklus instruksinya. Pengertian ini dapat dijadikan acuan untuk memahami materi selanjutnya pada sistem komputer.

B. Kompetensi Dasar

➢ Memahami organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi (fetching, decoding, executing)

➢ Menggunakan organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi (fetching, decoding, executing) untuk memecahkan masalah

C. Tujuan Pembelajaran

Pada pembelajaran modul online ini peserta didik diharapkan dapat:

➢ Memahami organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi (fetching, decoding, executing)

(6)

6

➢ Menggunakan organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi (fetching, decoding, executing) untuk memecahkan masalah

Secara khusus pembelajaran modul online ini diharapkan menjadikan peserta didik mampu:

• Menjelaskan pengertian dan fungsi prosesor

• Menyebutkan bagian-bagian organisasi prosesor

• Menjelaskan fungsi kerja register

• Mengidentifikasi siklus instruksi

1. ORGANISASI PROSESOR

1.1 Pengertian Organisasi Prosesor

Processor sering disebut sebagai otak dan pusat pengendali computer yang didukung oleh kompunen lainnya. Processor adalah sebuah IC yang mengontrol keseluruhan jalannya sebuah sistem komputer dan digunakan sebagai pusat atau otak dari komputer yang berfungsi untuk melakukan perhitungan dan menjalankan tugas. Processor terletak pada socket yang telah disediakan oleh motherboard, dan dapat diganti dengan processor yang lain asalkan sesuai dengan socket yang ada pada motherboard. Salah satu yang sangat besar pengaruhnya terhadap kecepatan komputer tergantung dari jenis dan kapasitas processor.

Prosesor adalah chip yang sering disebut “Microprosessor” yang sekarang ukurannya sudah mencapai Gigahertz (GHz). Ukuran tersebut adalah hitungan kecepatan prosesor dalam mengolah data atau informasi. Merk prosesor yang banyak beredar dipasaran adalah AMD, Apple, Cyrix VIA, IBM, IDT, dan Intel.

Organisasi Processor tersusun atas beberapa komponen, yaitu :

1.1.2 Komponen Utama CPU

CPU merupakan komponen terpenting dari sistem komputer. CPU adalah komponen pengolah data berdasarkan instruksi – instruksi yang diberikan kepadanya.

(7)

7

Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen sebagai bagian dari struktur CPU, seperti terlihat pada gambar 3.1 dan struktur detail internal CPU terlihat pada gamber 3.2. CPU tersusun atas beberapa komponen, yaitu : 1.1.2.3 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 arithmetika dan unit logika boolean, yang masing –

masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

1.1.2.4 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 kontrol adalah mengambil instruksi

– instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

1.1.2.5 Registers, adalah 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.

1.1.2.6 CPU Interconnections, 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.

(8)

8

2. Fungsi CPU

Fungsi CPU adalah penjalankan program – program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi – instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah. Untuk memahami fungsi CPU dan caranya berinteraksi dengan komponen lain, perlu kita tinjau lebih jauh proses eksekusi program.

Pandangan paling sederhana proses eksekusi program adalah dengan mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute). Siklus instruksi yang terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi diperlihatkan pada gambar 3.3 berikut.

(9)

9

3. 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 kali CPU membaca instruksi. 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. Aksi – aksi ini dikelompokkan menjadi empat katagori, yaitu :

• 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 instruksi

(10)

10

Perlu diketahui bahwa siklus eksekusi untuk suatu instruksi dapat melibatkan lebih dari sebuah referensi ke memori. Disamping itu juga, suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O.

Perhatikan gambar 3.4 yang merupakan detail siklus operasi pada gambar 3.3, yaitu :

• 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.

• 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.

(11)

11

4. Fungsi Interrupt

Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi. Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU. Tujuan interupsi secara umum untuk menejemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul –

modul I/O maupun memori. Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi masing – masing modul berbeda sehingga dengan adanya

fungsi interupsi ini dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul. Macam – macam kelas sinyal

interupsi :

• Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi ilegal.

• Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler.

• I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi

error dan penyelesaian suatu operasi.

• Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori.

Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi instruksi – instruksi lain. Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor. Kemudian prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandel routine interupsi.

Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali. Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak. Apabila interupsi ditangguhkan, prosesor akan melakukan hal – hal dibawah ini :

1. Prosesor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan.

(12)

12

Gambar 3.5 berikut menjelaskan siklus eksekusi oleh prosesor dengan adanya fungsi interupsi.

Kerjakan tugas berikut ini untuk pemahaman materi 1. Jelaskan cara kerja ALU!

2. Jelaskan siklus instruksi dasar!

3. Jelaskan siklus eksekusi oleh prosesor dengan adanya fungsi interupsi!

PILIHLAH JAWABAN YANG TEPAT !

1. CPU merupakan komponen pengolah data terpenting dalam sistem komputer yang bekerjanya berdasarkan...

a. Ekstraksi b. Interface c. Instruksi

LATIHAN SOAL

(13)

13

d. Fraksi e. Aksi

2. Sistem bus yang menghubungkan komponen internal CPU yaitu ALU, control unit, register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya disebut... a. Struktur Interkoneksi b. CPU Interkoneksi c. Peripheral Bus d. Eksternal Bus e. Control Unit

3. Media penyimpanan internal CPU yang bersifat sementara dan biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya adalah... a. ROM b. RAM c. Register d. Hard disk e. Hard Drive

4. Komponen internal CPU yang bertugas mengontrol secara keseluruhan proses komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya adalah...

a. Control Bus b. Control Unit c. Schedule Function d. Arithmetic Unit e. Logi Unit

5. Bagian CPU yang membentuk fungsi-fungsi pengolahan data dan mengerjakan instruksi-instruksi bahasa mesin adalah...

a. Data Bus

b. Machine language

c. Arithmetic and Logic Unit d. Arithmetic and Local Unit e. Arithmetic and Language Unit

6. Menjalankan program-program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi, menguji instruksi dan megeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah merupakan... a. Struktur CPU b. Fungsi CPU c. Siklus CPU d. Proses CPU e. Mekanisme CPU

(14)

14

7. Proses eksekusi program pada CPU terdiri dari dua langkah yaitu... a. Fetch

b. Decode c. Execute

d. Jawaban a dan b benar e. Jawaban a dan c benar

8. Siklus instruksi yang melakukan operasi pembacaan instruksi adalah siklus... a. Fetch

b. Decode c. Execute d. Interrupt e. Operand

9. Siklus instruksi yang melakukan operasi pelaksanaan instruksi adalah siklus... a. Fetch

b. Decode c. Execute d. Interrupt e. Operand

10.Instruksi-instruksi dalam bentuk kode biner dapat diinterpretasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan seperti pada kategori berikut, kecuali...

a. CPU – Memori b. CPU - I/O c. CPU -Bus

d. Pengolahan Data e. Kontrol

11.CPU dapat membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data merupakan aksi... a. Kontrol b. CPU – I/O c. CPU – Bus d. CPU – Memori e. Pengolahan Data

12.Instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja, misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi merupakan aksi...

a. Kontrol b. CPU – I/O c. CPU – Bus d. CPU – Memori e. Pengolahan Data

13.Mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dalam detail siklus operasi disebut...

(15)

15

a. Data Operation (DO)

b. Instruction Fetch (IF)

c. Operand Address Calculation (OAC)

d. Instruction Operation Decoding (IOD)

e. Instruction Address Calculation (IAC)

14.Membaca atau pengambilan instruksi dari lokasi memorinya ke CPU dalam detail siklus operasi disebut...

15.Menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan dalam detail siklus operasi disebut...

16.Menentukan alamat operand dalam detail siklus operasi disebut...

17.Mengambil operand dari memori atau dari modul I/O dalam siklus operasi disebut... a. Instruction Fetch (IF)

b. Operand Fetch (OF)

c. Data Operation (DO)

d. Operand Store (OS)

e. Operand Decode (OD)

18.Membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi dalam siklus operasi disebut... a. Instruction Fetch (IF)

b. Operand Fetch (OF)

c. Data Operation (DO)

d. Operand Store (OS)

e. Operand Decode (OD)

19.Mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU yang bersifat menyela kinerja CPU disebut...

a. Fungsi Instruksi b. Fungsi Interrupt

(16)

16

c. Fungsi kalkulasi d. Fungsi Kontrol e. Fungsi Buffer

20.Interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan dengan pemberitahuan kondisi error dalam penyelesaian suatu operasi berasal dari sinyal...

a. Hardware Failure b. Program

c. Proses d. Timer e. I /O

21.Interupsi yang dibangkitkan dari pewaktuan dalam prosesor sehingga memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler berasal dari sinyal...

22.Interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori berasal dari sinyal... a. Hardware Failure b. Program c. Proses d. Timer e. I /O

23.Interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program berasal dari sinyal...

24.Saat sinyal interupsi diterima prosesor kemungkinan tindakan yang dilakukan adalah... a. Interupsi ditolak

b. Interupsi diterima c. Interusi ditangguhkan d. Jawaban a dan b benar e. Semua jawaban benar

(17)

17

25.

Gambar diatas merupakan contoh siklus... a. Instruksi

b. Interrupt c. Operasi d. Operand e. Decode

(18)

18

Kunci Jawaban

NO KUNCI JAWABAN 1 C 2 B 3 C 4 B 5 C 6 B 7 E 8 A 9 C 10 C 11 E 12 A 13 E 14 B 15 D 16 C 17 B 18 C 19 B 20 E 21 D 22 A 23 B 24 E 25 B