ARITMETHIC AND LOGIC UNIT (ALU)
ORGANISASI KOMPUTER DAN SISTEM OPERASI
Dosen Penganpu Titik Rahmawati, S.T.,M.Cs
Disusun Oleh:
KELOMPOK 2
Allen Saputra (2024018043) Erga Dhanu Pangestu (2024018032)
Lucia Tri Wulan (2024018029)
Maria Cyntianita Paulina Tokan (2024018033) Muhammad Fadhil Miswandi (2024018030)
Gregorius Bredsix Papur (2024430136)
KELAS B
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA UNIVERSITAS SARJANAWIYATA TAMANSISWA
TAHUN 2024 KATA PENGANTAR
Dengan menyebut nama Tuhan yang Maha pengasih lagi Maha Penyayang, kami panjatkan puji dan syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah tentang “Arithmetic and Logic Unit (ALU)” ini guna memenuhi tugas kuliah Inormatika Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa semester 1 pada mata kuliah Organisasi Komputer dan Operasi Sistem.
Makalah ini kami susun dengan semaksimal dengan mendapatkan bantuan dari beberapa pihak serta mencari referensi dari berbagai sumber, sehingga dapat memperlancar penyusunan makalah ini. Untuk itu saya mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah terlibat dalam pembuatan makalah ini.
Terlepas dari semua itu, kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi penyusunan kalimat maupun tata bahasa. Oleh karena itu, kami sangat berterimakasih apabila pembaca dapat memberikan kritik dan saran agar makalah ini dapat lebih baik lagi.
Akhir kata kami berharap semoga makalah “Arithmetic and Logic Unit (ALU)” ini dapat memberikan manfaat dan inspirasi untuk pembaca serta menambah pengetahuan di bidang computer dan teknologi informasi.
Yogyakarta. 6 Oktober 2024
Tim Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ………... i
DAFTAR ISI ……….… 1
BAB I: PENDAHULUAN ………... 2
BAB II: TINJAUAN PUSTAKA ……… 3
BAB III: PENUTUP ………... 10
DAFTAR PUSTAKA ……….. 10
BAB I: PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Membahas tentang perangkat komputer memang seperti tidak ada habisnya. Dengan berbagai macam perubahan dan peningkatan cara kerja sistem maka diperoleh juga fungsi komputer yang lebih efektif dan efisien Dari sekian banyaknya komponen pendukung yang ada pada komputer mungkin kebanyakan orang tidak pernah mendengar nama ALU, merupakan hal yang wajar jika sebagian orang kurang mengetahui atau bahkan tidak pernah mendengarnya. Tapi dibalik itu, ALU memiliki fungsi yang sangat penting pada computer.
ALU, singkatan dari Arithmetic Logic Unit atau unit aritmetika dan logika, adalah papan sirkuit mikroprosesor yang tertanam di dalam unit pemrosesan pusat (CPU) computer yang melakukan operasi aritmatika dan logika pada operan dalam kata instruksi komputer. Operasi aritmatika adalah suatu fungsi yang mengarah ke operasi matematika seperti penjumlahan, pengurangan, penjumlahan tidak bertanda, dan lain – lain. Sedangkan operasi logika seringkali digunakan untuk mengoperasikan logika AND, OR, XOR, dan lain – lain. ALU menggunakan gerbang yang terbuat dari transistor listrik yang dapat menyampaikan sinyal dalam bentuk 0 dan 1. Pada beberapa prosesor, ALU dibagi menjadi dua unit: unit aritmatika (AU) dan unit logika (LU).
Pada intinya, ALU adalah sirkuit kombinasional digital yang menjalankan fungsi aritmatika dan bitwise pada variabel biner integer. Sebaliknya, unit floating-point (FPU) menangani nilai floating- point yaitu operasi numerik nilai riil. Jika CPU adalah otak komputer, maka ALU adalah kalkulatornya. Di sinilah sirkuit untuk melakukan komputasi aritmatika pada informasi yang disimpan dalam register terjadi. ALU juga berisi sirkuit untuk membandingkan nilai, seperti menentukan apakah nilai dalam register identik. Semuanya pada akhirnya dikoordinasikan oleh CU (unit kontrol), yang menggunakan ALU, unit memori, register, dan komponen CPU lainnya yang diperlukan untuk mengambil dan memecahkan kode instruksi, membaca data dari penyimpanan, menjalankan perintah, dan mungkin menulis register kembali.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana ALU dikembangkan?
2. Bagaimana cara kerja ALU?
3. Apa saja fungsi dari ALU?
4. Apa saja jenis-jenis ALU?
5. Dimana saja ALU dapat digunakan?
6. Apa saja komponen ALU?
BAB II: TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Perkembangan ALU
Pada tahun 1945, ahli matematika John von Neumann mempresentasikan ide ALU dalam sebuah studi tentang dasar-dasar komputer EDVAC. Selama tahap awal era informasi, sirkuit elektronik cukup mahal, besar, dan menghabiskan banyak energi. Oleh karena itu, sebagian besar komputer awal, seperti PDP-8, memiliki ALU yang belum sempurna yang secara bersamaan bekerja pada satu bit data sekaligus menyajikan programmer dengan ukuran kata yang lebih besar (jumlah bit terbesar yang dapat dikomputasi oleh CPU sekaligus).
Fairchild menciptakan ALU pertama yang dibuat sebagai sirkuit terintegrasi pada tahun 1967 dengan Fairchild 3800, yang terdiri dari ALU 8-bit hanya dengan akumulator. ALU terintegrasi lainnya menyusul dengan cepat. Biasanya, perangkat ini memiliki kemampuan “bit slice”, yang berarti memungkinkan penggunaan banyak chip ALU yang terhubung untuk membuat ALU dengan ukuran kata yang lebih besar. Whirlwind I tahun 1948 merupakan salah satu komputer awal dengan beberapa sirkuit ALU dan kemampuan untuk memproses kata 16-bit.
Fase berikutnya pada evolusi ALU adalah mikroprosesor mulai muncul pada tahun 1970-an.
Meskipun ukuran transistor sering diperkecil, namun tidak ada ruang yang cukup untuk ALU dengan lebar kata yang lengkap. Akibatnya, beberapa mikroprosesor awal memiliki ALU terbatas yang membutuhkan banyak siklus per instruksi. Mengikuti hukum Moore, geometri transistor semakin menyusut seiring waktu, sehingga memungkinkan pembuatan ALU yang lebih besar pada mikroprosesor.
Sirkuit sirkuit terpadu (IC) modern secara eksponensial lebih tipis daripada mikroprosesor awal, sehingga memungkinkan ALU yang sangat rumit ditampung pada IC. Banyak ALU saat ini memiliki lebar kata yang luas dan fitur seperti pemindah barel atau pengganda biner. Hal ini memungkinkan mereka untuk mengeksekusi (hanya dalam satu siklus clock) operasi yang membutuhkan banyak siklus clock pada ALU sebelumnya. ALU dapat diimplementasikan sebagai sirkuit mekanis, elektro-mekanis, atau sepenuhnya elektronik, tetapi operasi inti dan konseptualisasi mereka tetap tidak berubah.
2.2 Cara Kerja ALU
Biasanya, ALU memiliki akses input dan output langsung ke pengontrol prosesor, memori utama (memori akses acak atau RAM pada komputer pribadi), dan perangkat input/output. Input dan output mengalir di sepanjang jalur elektronik yang disebut bus. ALU dilengkapi dengan bermacam-macam koneksi output dan input listrik, yang menghasilkan transmisi sinyal digital antara ALU dan elektronik eksternal. Sirkuit eksternal memasok data ke input ALU, dan ALU mentransmisikan informasi secara langsung ke elektronik eksternal, yang menunjukkan output program matematika.
Aliran data ke dalam ALU:
Umumnya, ALU memiliki akses langsung ke pengontrol CPU, memori utama (memori akses acak dan penyimpanan permanen di komputer pribadi), dan perangkat input/output. Input mengalir dari memori ke ALU melalui rute listrik seperti bus.
1. Memahami input
Input terdiri dari kata instruksi, yang juga dikenal sebagai kata instruksi mesin, yang terdiri dari kode operasi atau “opcode”, operan (input), dan kode format. Kode operasi menginstruksikan ALU tentang operasi mana yang akan dijalankan, sedangkan operand digunakan selama operasi berlangsung. Misalnya, dua operan dapat digabungkan atau dibandingkan secara logis.
2. Menerapkan fungsi
ALU menggunakan komponen internalnya untuk melakukan komputasi biner untuk berbagai tugas. Berbagai kemampuan dan desain ALU dapat mengelola berbagai tingkat kerumitan.
3. Pembuatan keluaran
Output terdiri dari hasil yang disimpan dalam register memori dengan pengaturan yang mengindikasikan apakah operasi berhasil. Jika tidak, sebuah status akan direkam di lokasi permanen, yang biasa disebut sebagai kata status mesin.
4. Penyimpanan sementara
ALU biasanya memiliki lokasi penyimpanan untuk operan input, menambahkan operan, hasil kumulatif (disimpan dalam akumulator), dan menggeser hasil. Sirkuit berpagar mengontrol pergerakan bit dan operasi yang dijalankan pada bit tersebut dalam subunit ALU.
5. Algoritma yang dapat diprogram
Unit logika urutan mengontrol gerbang di sirkuit ALU menggunakan algoritme atau pengurutan tertentu untuk setiap kode operasi. Perkalian dan pembagian dilakukan melalui urutan penambahan atau pengurangan, atau operasi pergeseran di dalam unit aritmatika, tetapi para insinyur juga dapat memprogram ALU untuk operasi tambahan.
2.3 Fungsi ALU
ALU melakukan keputusan operasi logika sesuai dengan instruksi program yang dikeluarkan.
Operasi logika ini melibatkan dua buah komponen pembanding seperti sama dengan (=), tidak sama dengan (≠), lebih besar dari (>), lebih besar sama dengan dari (≥), kurang dari (<), kurang sama dengan dari (<). Semua tugas itu berperan besar dalam penggunaan setiap operasi dasar komputer.
ALU juga melibatkan suatu sirkuit khusus yang disebut Adder. Karena dibuat khusus untuk proses perhitungan aritmatika maka sirkuit Adder ini seringkali disebut rangkaian kombinasional aritmetika. Terdapat beberapa macam Adder, yaitu:
1. Half Adder
Rangkaian half adder merupakan dasar penjumlahan bilangan Biner dengan hanya dua bit, seringkali juga disebut penjumlah tak lengkap. Contoh pengoperasiannya adalah jika A = 0 dan B
= 1 dijumlahkan maka hasilnya (Sum) adalah 0. Dalam hal ini Half Adder memiliki 2 masukkan yakni A dan B serta memiliki keluaran yakni S atau Sum dan CY atau Carry Out (nilai pindahan).
Hal itu berlaku juga pada operasi aritmatika lain.
2. Full Adder
Pada Full Adder, proses penjumlahan dua bilangan juga dikonversi terlebih dahulu ke dalam bilangan biner. Masing-masing posisi pada bit dijumlahkan. Cara kerjanya hampir mirip dengan Half Adder, dan outputnya terdiri atas Sum serta bit kelebihannya (Carry Out).
3. Paralel Adder
Untuk Paralel Adder rangkaiannya tersusun dari Half Adder pada bagian Least Significant Bit (LSB) dan pada bit-bit berikutnya terdiri dari rangkaian Full Adder. Proses penjumlahannya dilakukan mulai dari Least Significant Bit (LSB) dan kemudian sampai pada Most Significant Bit (MSB).
2.4 Jenis-Jenis ALU 1. Berbasis bilangan bulat
ALU berbasis bilangan bulat dimaksudkan untuk menjalankan fungsi logika dan aritmatika pada bilangan bulat yang merupakan bilangan bulat non-desimal. Biasanya, ALU ini digunakan untuk menjalankan operasi matematika dasar seperti penambahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian, seperti yang sering digunakan dalam komputer.
2. ALU dengan struktur irisan bit
ALU dengan struktur bit-slice terdiri dari banyak ALU yang lebih kecil, yang masing-masing bertanggung jawab untuk menjalankan operasi pada kumpulan bit yang berbeda. Hal ini memungkinkan ALU beroperasi pada nilai yang lebih besar dengan menguraikannya menjadi bit yang lebih kecil.
3. Unit logika aritmatika hibrida
ALU hibrida adalah campuran dari berbagai jenis ALU dan dimaksudkan untuk menjalankan berbagai macam fungsi logika dan aritmatika. ALU ini sering terlihat pada prosesor komputer yang lebih canggih dan kuat.
2.5 Dimana Saja ALU Digunakan
1. PC dan laptop: Pada komputer standar, ALU melakukan komputasi dan perbandingan yang diperlukan untuk menjalankan berbagai macam program perangkat lunak. Ini termasuk aplikasi pengolah kata, spreadsheet, dan grafik.
2. Mainframe dan server: ALU digunakan oleh mainframe dan server untuk melakukan komputasi dan perbandingan yang diperlukan untuk memproses permintaan klien dan memberikan respons yang sesuai.
3. Sistem tertanam dan IoT: ALU digunakan pada perangkat yang disematkan yang dimaksudkan untuk menjalankan satu fungsi di dalam perangkat atau ekosistem yang lebih luas. Contohnya termasuk mekanisme kontrol pesawat terbang, perangkat medis, sistem mobil, dan teknologi yang mendukung Internet of Things (IoT).
4. Perangkat seluler: ALU di perangkat seluler seperti ponsel cerdas dan tablet melakukan komputasi dan perbandingan, mirip dengan apa yang dilakukannya di komputer pribadi. Hal ini memungkinkan individu untuk menjelajahi internet dan menjalankan program.
2.6 Komponen Pada ALU 1. Unit aritmatika
Unit aritmatika melakukan semua operasi numerik dalam komputer, seperti penambahan dan pengurangan. Unit ini juga melakukan operasi dasar lainnya, seperti operasi kenaikan. Pada tingkat yang paling mendasar, komponen ALU menggabungkan dua digit biner. Dua sinyal input, X dan Y, dapat menghasilkan output yang terdiri dari penjumlahan dua digit. Keluarannya, X dan Y, semuanya adalah bit tunggal.
Karena X dan Y dapat bernilai 0 atau 1, maka tiga kemungkinan pertama adalah 0+0=0, 0+1=1, dan 1+0=1 (1 sama dengan benar, dan 0 sama dengan salah). Namun, 1+1 dalam bahasa biner sama dengan (10)2, yang memiliki lebih dari satu bit. Unit aritmatika ALU memiliki sirkuit khusus yang disebut half adder untuk mengakomodasi hal ini. Selain half adder, ALU memiliki adder penuh dan adder 8-bit, yang pada dasarnya merupakan arsitektur sirkuit.
2. Unit logika
Unit logika adalah bagian kedua dari ALU. Alih-alih operasi matematika, unit logika melakukan operasi logika seperti AND, OR, dan XOR. Selain itu, ia melakukan tes numerik.
Misalnya, menentukan apakah bilangan bulat negatif atau tidak. Ini juga mengatur apakah output ALU adalah nol. Selain itu, ia mendukung berbagai macam flag, termasuk overflow, nol, dan negatif. Bendera-bendera ini membantu kita dengan mengidentifikasi apakah output adalah 0 atau tidak dan input mana yang lebih besar dari yang lain.
3. Penyimpanan internal
ALU biasanya memiliki lokasi penyimpanan untuk operan input, menambahkan operan, hasil kumulatif (disimpan dalam akumulator), dan menggeser hasil. Sirkuit berpagar mengontrol pergerakan bit dan tugas yang dilakukan pada bit tersebut di dalam subunit ALU. Gerbang-gerbang ini diatur oleh unit logika berurutan yang menggunakan algoritme atau pengurutan tertentu untuk setiap kode operasi. Dalam unit logika aritmatika, pembagian dan perkalian dilakukan dengan menggunakan urutan penambahan, pengurangan, dan pergeseran.
4. Akumulator
Dalam ALU komputer, akumulator adalah penyangga yang menyimpan hasil unit logika aritmatika perantara. Selama siklus pemrosesan, akumulator menyimpan data atau hasil operasi.
Selama setiap operasi ALU, akumulator dapat berisi salah satu operan. Sebagai contoh, jika kita ingin menambahkan dua byte, satu akan ditempatkan di akumulator dan yang kedua di memori atau register serba guna.
5. Register tujuan umum
Register berfungsi sebagai memori cepat untuk menerima, menyimpan, dan mengirimkan informasi dan instruksi, yang akan segera dibutuhkan oleh ALU (dan oleh karena itu, CPU).
Register tujuan umum terdiri dari register CPU tambahan yang digunakan setiap kali data atau alamat memori diperlukan. Register ini berfungsi sebagai tempat penyimpanan operan dan penunjuk. Khususnya, nilai numerik yang digunakan sebagai input untuk suatu tindakan disebut operand, dan pointer menunjukkan instruksi.
6. Bus data
Bus data digunakan untuk mengangkut data dari memori ke register dan dari register ke memori.
Sebuah ALU fundamental terdiri dari tiga bus data paralel yang berisi dua operan masukan (X dan Y) dan satu keluaran. Setiap bus data adalah kumpulan sinyal yang membawa bilangan bulat biner tunggal. Umumnya, jumlah total sinyal yang menyusun setiap bus dan sirkuit luar yang melingkupi ALU serupa (seperti CPU yang melingkupi).
7. Operasi sirkuit
Sirkuit adalah komponen terakhir dan terpenting dari ALU. ALU adalah rangkaian logika gabungan, yang berarti outputnya merespons secara asinkron terhadap perubahan input. Dalam fungsi normal, input ALU menerima sinyal yang stabil. Ketika waktu yang cukup telah berlalu (disebut “penundaan propagasi”), hasil operasi ditransfer ke register output.
BAB III: PENUTUP 3.1 Kesimpulan
Arithmetic And Logic Unit adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. ALU bekerja sama dengan memori, dimana hasil dari perhitungan di dalam ALU di simpan ke dalam memori.Perhitungan dalam ALU menggunakan kode biner, yang merepresentasikan instruksi yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang diolah (operand). ALU biasanya menggunakansistem bilangan biner (two’s complement). ALU mendapat data dari register. Kemudian data tersebut diproses dan hasilnya akan disimpan dalam register tersendiri yaitu ALU. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan,
perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit) adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program.
3.2 Referensi
1. http://cahyomuhajir.blogspot.com/2012/01/aritmetic -logic-unit.html?m=1
2. (sumber: buku pengenalan komputer, hal 154-155, karangan prof.dr.jogiyanto h.m, m.b.a.,akt.)
3. http://lookupmens.blogspot.com/2011/03/pengertian-dan-cara-kerja-arithmatic.html 4. http://id.wikipedia.org/wiki/ALU
(Placeholder1)
