Organisasi
Organisasi
&
&
Arsitektur
Arsitektur
Komputer
Komputer
CPU Structure & Function
CPU Structure & Function
Pertemuan
Overview
• Sekilas tentang prosesor?
• Menjelaskan tentang komponen utama CPU dan
Fungsi CPU
• Membahas struktur dan fungsi internal prosesor,
organisasi ALU, control unit dan register
Komponen Utama CPU
1. Arihtmetic Logical Unit (ALU)
– Melakukan komputasi untuk pengolahan data
– Melakukan tugas-tugas dasar aritmatik dan operasi logika
2.
Control Unit
– Mengontrol perpindahan data dan instruksi ke CPU atau
dari CPU
– Mengontrol operasi ALU
3. Register
– Memori internal yang didesain untuk dapat
menyimpan data lebih cepat dibandingkan
memori utama (
Memory Unit
).ex: chace.
4. Internal Bus
CPU DENGAN SISTEM BUS
CPU
Register
ALU
Control Unit
Control Bus
Apa itu Processor??
•
Processor
adalah sebuah chip yang berupa Integrated
Circuit (IC) yang mengontrol keseluruhan sistem
komputer dan digunakan sebagai pusat atau otak dari
kegiatan komputer dalam melakukan perhitungan dan
menjalankan tugas input dan output.
• Kecepatan processor mempengaruhi
Jenis - jenis Processor
•
Single core,
yakni microprosesor yang hanya memilki
bagian inti pemrosesan sebanyak satu buah saja.
Processor ini adalah processor yang umum ada dibawah
tahun 2004.
•
Multi core,
yakni microprosesor yang memiliki bagian inti
pemrosesan lebih dari satu. Umumnya berjumlah genap dan
kelipatan dua. Misalnya
dual core
untuk dua inti,
quad core
untuk empat inti dan seterusnya. Keuntungan multicore
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)
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 mengontrol
operasi CPU dan oleh program sistem operasi untuk
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)
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)
Control Register
1. Program Counter (PC)
Berisi alamat instruksi yang akan diambil2. Instruction Register (IR)
Berisi alamat instruksi terakhir3. Memory Address Register (MAR)
Berisi alamat penyimpanan dalam memori4. Memori Buffer Register (MBR)
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)
Siklus Fetch - Eksekusi
• Pada setiap siklus intrupsi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori
• Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, disebut Program Counter (PC) • PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca
instruksi
• Instruksi – instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register insruksi (IR)
Aksi CPU
•
CPU – Memori
, perpindahan data dari CPU ke Memori
atau Sebaliknya.
•
CPU – I/O
, perpindahan data dari CPU ke modul I/O atau
sebaliknya.
•
Pengolahan Data,
CPU membentuk sejumlah operasi
aritmatika dan logika terhadap data
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
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 1/0
Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi
Interupsi CPU
FUNGSI INSTRUPSI
• Mekanisme
penghentian
atau
pengalihan
pengolahan
instruksi dalam CPU kepada rountine interupsi
• Hampir semua komponen (memori dan I/O) memiliki
mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU.
TUJUAN INSTRUPSI
• Secara umum, untuk mengatur pengeksekusian routine
instruksi agar efeksif dan efisien antara CPU, Modul I/O, dan
Memori
Kelas Sinyal Instrupsi
• 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/0, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/0 sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi
Mekanisme Instrupsi
• Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap
menerima
tugas
berikutnya
maka
modul
ini
akan
mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor
• Prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya
untuk menghandel routine interupsi
• Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan
melanjutkan eksekusi programnya kembali
Interupsi Ditangguhkan
Apa yang dilakukan Processor ?
• Prosesor
menangguhkan
eksekusi
program yang
dijalankan dan menyimpan konteksnya. Tindakan ini
adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang
akan dieksekusi dan data lain yang relevan
Sistem Operasi Kompleks
Instrupsi Ganda (Multiple Interupt)
• Misalnya : Suatu Komputer akan merima permintaan
interupsi saat proses pencetakan dengan printer
selesai, disamping itu dimungkinkan dari saluran
komunikasi akan mengirimkan permintaan interupsi
setiap kali data tiba.
Sistem Operasi Kompleks (lanjutan . . .)
Ada 2 Pendekatan :
1. Pendekatan ini disebut pengolahan interupsi berurutan/sekuensial
• Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor.
• Setelah prosesor selesai menangani suatu interupsi maka
interupsi lain baru di tangani.
2. Pengolahan interupsi bersarang yaitu mendefinisikan prioritas bagi interupsi
Contoh Kasus
Penjelasan;
• Pada awal sistem melakukan pencetakan dengan printer, saat itu terdapat pengiriman data pada saluran komunikasi sehingga modul komunikasi meminta interupsi.
• Proses selanjutnya adalah pengalihan eksekusi interupsi modul komunikasi, sedangkan interupsi printer ditangguhkan.
• Saat pengeksekusian modul komunikasi terjadi interupsi disk, namun karena prioritasnya lebih rendah maka interupsi disk ditangguhkan.
• Setelah interupsi modul komunikasi selesai akan dilanjutkan interupsi yang memiliki prioritas lebih tinggi, yaitu disk.
Latihan dan Tugas;
• Diskusikan dan fahami lebih lanjut mengenai perkembangan Aristektur Prosesor Intel dan AMD (dulu dan sekarang),
kemudian analisis kelebihan dan kekurangan dari kedua prosesor tersebut?
• Menurut Anda, jika Anda harus memilih diantara kedua jenis
prosesor tersebut mana yang Anda pilih, dan mengapa memilih prosesor tersebut?
– Penjelasan harus didasari minimal 5 aspek, seperti;
Kecepatan, Harga, Daya Tahan,. dst…(silahkan tentukan aspek penilaian penting lainnya menurut Anda??)
– Sample kedua jenis prosesor tersebut (Intel vs AMD) jenis apa saja yang penting satu tipe..kemudian lakukan bencmark
