MAKALAH
STRUKTUR FUNGSI CPU
Dosen Pengampu : Maria Cleopatra S.Kom., M.Pd
Disusun Oleh Kelompok 5 :
Dimas Di Ajeng Duwi Saputra 202143500166
Nurlaili Azzahra 202143500167
Reffan Maulada Putra 202143500221
Febry Sekarningtyas 202143500227
Ferdiansyah Surya Saputra 202143500234 Naufal Danu Alramdhan 202143500269
Fadil Afriza Wiyono 202143500306
KELAS R4B
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA S1 FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER 2021
UNIVERSITAS INDRAPRASTA PGRI
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI...2
KATA PENGANTAR...3
I. PENDAHULUAN...4
A. LATAR BELAKANG...4
B. RUMUSAN MASALAH...5
C. TUJUAN...5
II. PEMBAHASAN...6
1. CPU...6
2. Tujuan Struktur Fungsi CPU...6
3. Komponen Utama CPU...7
4. Komponen Internal...7
5. Struktur Detail Internal CPU...8
6. Fungsi CPU...8
7. Apa Saja Yang Terlibat Dalam Eksekusi Program...9
8. Format Penyimpanan Program Disimpan Pada Memori...9
9. Isi Control Unit...9
10. Siklus CPU...10
11. Elemen Siklus Eksekusi...10
12. Siklus Fetch & Excecute...11
13. Fetch Cycle...11
14. Execute Cycle...12
15. Aksi CPU...13
16. Definisi, Fungsi & Macam-Macam Kelas Sinyal Interupsi...14
III. PENUTUP...15
A. KESIMPULAN...15
B. DAFTAR PUSTAKA...15
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyusun makalah ini tepat pada waktunya. Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasih atas bantuan dari berbagai pihak yang telah membantu dalam penyelesaian makalah yang berjudul “Struktur Fungsi CPU” ini.
Kami berharap semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para teman, pembaca, serta seluruh masyarakat Indonesia khususnya para Mahasiswa untuk kedepannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah ini agar menjadi lebih baik lagi.
Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, kami menyadari bahwa dalam penulisan dan pembuatan makalah kali ini masih jauh dari kesempurnaan dan masih banyak ditemukan kekurangan yang perlu diperbaiki, oleh karena itu kami mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan makalah ini, sehingga dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya.
I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG
Pada masa perkembangan zaman yang sudah maju dengan pesat ini, banyak teknologi yang sudah berkembang. Perkembangan tersebut sangat terlihat pada sistem komputer yang sudah sangat maju, baik itu dari hardware, software atau perangkat pendukung lainnya.
Sistem komputer terdiri dari CPU (Central Processing Unit), serta sejumlah device controller yang dihubungkan melalui bus yang menyediakan akses ke memori. Setiap device controller bertugas mengatur perangkat yang tertentu (contohnya disk drive, audio device, dan video display). CPU dan device controller dapat dijalankan secara bersamaan, namun demikian diperlukan mekanisme sinkronisasi untuk mengatur akses ke memori.
Pada saat pertama kali dijalankan (booting), terdapat sebuah program awal yang mesti dijalankan. Program awal ini disebut program bootstrap. Program ini berisi semua aspek dari sistem komputer, mulai dari register CPU, device controller, sampai isi memori. Adapun interupsi yang merupakan bagian penting dari sistem arsitektur komputer. Setiap sistem komputer memiliki mekanisme yang berbeda. Interupsi bisa terjadi apabila perangkat keras (hardware) atau perangkat lunak (software) minta "dilayani" oleh processor. Apabila terjadi interupsi maka processor menghentikan proses yang sedang dikerjakannya, kemudian beralih mengerjakan service routine untuk melayani interupsi tersebut.
Setelah selesai mengerjakan service routine maka processor kembali melanjutkan proses yang tertunda. Banyak hal yang sudah berkembang dari sebuah sistem komputer, tapi sistem komputer yang baru dan lebih berkembang harus didukung oleh sistem operasi yang lebih baik juga, sehingga kinerja dari sistem komputer tersebut dapat berjalan dengan baik. Dalam sistem operasi juga terdapat beberapa bagian yang perlu diketahui dan dipelajari seperti halnya sistem komputer, baik itu dari segi penjadwalan proses atau manajemen memori yang ada pada sistem operasi.
B. RUMUSAN MASALAH 1. Apa pengertian dari CPU?
2. Apa tujuan struktur fungsi dari CPU?
3. Apa saja komponen utama CPU?
4. Apa saja siklus dari CPU?
5. Apa fungsi dan macam - macam kelas sinyal interupsi?
C. TUJUAN
1. Untuk mengetahui pengertian dari CPU
2. Untuk mengetahui tujuan struktur fungsi dari CPU 3. Untuk mengetahui komponen utama CPU
4. Untuk mengetahui siklus dari CPU?
5. Untuk mengetahui fungsi dan macam - macam kelas sinyal interupsi?
II. PEMBAHASAN 1. PENGERTIAN CPU
CPU atau Central Processing Unit adalah bagian terpenting dari sebuah komputer yang bertanggung jawab untuk menjalankan instruksi-instruksi yang diberikan kepada komputer. CPU merupakan otak dari komputer yang bertanggung jawab untuk mengolah data dan menjalankan program-program yang diperintahkan oleh pengguna. Secara umum, CPU bertanggung jawab untuk mengontrol dan mengolah data yang masuk ke dalam komputer, serta menjalankan program-program yang diperintahkan oleh pengguna.
Dengan adanya CPU, komputer dapat bekerja sesuai dengan instruksi yang diberikan kepadanya.
2. TUJUAN STRUKTUR FUNGSI CPU Tujuan Struktur Fungsi CPU adalah :
1. Menjelaskan tentang komponen utama CPU dan fungsi CPU.
2. Membahas struktur dan fungsi internal prosesor, organisasi ALU, Control Unit, dan Register.
3. Menjelaskan komponen internal CPU dan struktur detail internal CPU.
4. Membahas CPU Interconnections yaitu, sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU seperti, ALU, unit kontrol dan register, dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya seperti, memori utama, piranti masukan/keluaran.
5. Menjelaskan fungsi utama dari CPU yaitu, melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan.
6. Menjelaskan cara kerja CPU yaitu, menerima instruksi dari perangkat lain di dalam komputer, seperti memori atau perangkat penyimpanan, mendekode instruksi menjadi kode biner yang dapat dieksekusi, melakukan operasi yang diperintahkan instruksi, dan menyesuaikan penghitung program untuk melompati ke instruksi yang berbeda.
7. Menjelaskan bagian-bagian dari CPU, seperti unit kendali, unit aritmatika dan logika, register, CPU interconnections, arsitektur CPU, clock speed, core, cache, heat sink, bus interface unit (BIU), dan top level memorys.
3. KOMPONEN UTAMA CPU 1. Aritmetic and Logic Unit (ALU)
Aritmetic and Logic Unit atau sering disingkat ALU saja dalam bahasa Indonesia kira- kira berarti Unit Logika dan Aritmatika. Bagian ini mempunyai tugas utama untuk membentuk berbagai fungsi pengolahan data komputer. Sering juga disebut sebagai bahasa mesin karena, terdiri dari berbagai isntruksi yang menggunakan bahasa mesin.
ALU sendiri juga masih terbagi menjadi dua komponen utama, yaitu :
a. Aritmetic unit (unit aritmatika), bertugas untuk menangani pengolahan data yang berhubungan dengan perhitungan .
b. Boolean logic unit (unit logika boolean), bertugas menangani berbagai operasi logika.
2. Control Unit
Control Unit atau Unit Kendali, mempunyai tugas utama untuk mengendalikan operasi dalam CPU dan juga mengontrol komputer secara keseluruhan untuk menciptakan sebuah sinkronisasi kerja antar komponen dalam melakukan fungsinya masing-masing. Di samping itu, control unit juga bertugas untuk mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.
3. Registers [Top Level Memory]
a. Media penyimpanan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.
b. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.
4. CPU Interconections
CPU Interconections merupakan sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU dengan bus-bus eksternal CPU.
4. KOMPONEN INTERNAL CPU
Berikut adalah komponen internal yang umumnya terdapat pada CPU adalah :
1. Core : Bagian dari CPU yang bertanggung jawab untuk menjalankan instruksi-instruksi yang diberikan kepada komputer. Beberapa jenis CPU memiliki lebih dari satu core, sehingga dapat menjalankan lebih dari satu instruksi secara bersamaan.
2. Cache : Memori kecil yang digunakan untuk menyimpan data yang sering diakses oleh CPU. Dengan adanya cache, CPU dapat mengakses data dengan lebih cepat, sehingga dapat meningkatkan kecepatan komputer secara keseluruhan.
3. Heat Sink : Komponen yang digunakan untuk menjaga suhu CPU tetap stabil dengan cara menyerap panas yang dihasilkan oleh prosesor saat bekerja dan mengeluarkannya ke luar dengan bantuan fan.
4. Aritmetic Logic Unit (ALU) : Bagian dari CPU yang bertanggung jawab melakukan operasi aritmatika dan logika sederhana,seperti penambahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian.
5. Control Unit : Unit yang mengontrol aliran data dan instruksi di dalam CPU 1
6. Register : Lokasi memori khusus di dalam CPU yang digunakan untuk menyimpan data sementara.
7. CPU Interconnections : Sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, seperti ALU, unit kontrol, dan register, dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan atau keluaran.
8. Bus Interface Unit (BIU) : Unit yang bertanggung jawab untuk mengalir aliran data antara CPU dan memori.
5. STRUKTUR DETAIL INTERNAL CPU
6. FUNGSI CPU
Adapun fungsi dari CPU, antara lain :
1. Menjalankan instruksi pada perangkat komputasi
2. Menangani sebagian besar pemrosesan data yang dilakukan oleh komputer
3. Melakukan operasi matematika sederhana seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian
4. Melakukan operasi logika seperti perbandingan antara objek data untuk menentukan apakah mereka sama
5. Mengatur program yang dapat disimpan dalam memori utama pada pengambilan instruksi yang sesuai dengan perangkat lunak
7. APA SAJA YANG TERLIBAT DALAM EKSEKUSI PROGRAM
Dalam eksekusi program, CPU terlibat dalam menerima instruksi dari perangkat lain di dalam komputer, seperti memori atau perangkat penyimpanan, mendekode instruksi menjadi kode biner yang dapat dieksekusi, melakukan operasi yang diperintahkan instruksi, dan menyesuaikan penghitung program untuk melompat ke instruksi yang berbeda.
8. FORMAT PENYIMPANAN PROGRAM DISIMPAN PADA MEMORI
Penyimpanan program yang disimpan pada memori di CPU umumnya mengikuti format biner. Setiap instruksi dan data dalam program direpresentasikan dalam bentuk angka biner (1 dan 0) yang dapat diinterpretasikan oleh CPU.
Program tersebut akan dipecah menjadi serangkaian instruksi yang terdiri dari kode operasi (opcode) dan operan. Opcode menentukan jenis operasi yang harus dilakukan oleh CPU, sementara operan menyediakan data yang diperlukan untuk operasi tersebut. Misalnya, instruksi dalam program mungkin terlibat seperti ini dalam format binner: 01011011 10010100 00101100
Dalam representasi ini, angka biner pertama (01011011) mungkin merupakan opcode yang menunjukkan operasi tertentu seperti penambahan, sedangkan angka biner selanjutnya (10010100 dan 00101100) mungkin berisi data atau alamat memori yang diperlukan untuk operasi tersebut.
Setiap instruksi dalam program ditempatkan secara berurutan dalam memori CPU, yang dapat diakses oleh CPU untuk dieksekusi. Intruksi-intruksi tersebut diperlakukan sebagai kode mesin yang langsung dipahami oleh CPU.
9. ISI CONTROL UNIT
Di dalam Control Unit, terdapat sejumlah elemen yang memungkinkannya untuk menjalankan fungsi sebagaimana mestinya, contohnya seperti program counter, address register
juga disebut instruction code atau opstring). Untuk kedua register yang disebut belakangan, keduanya sering dirujuk sebagai satu kesatuan dengan istilah “register instruksi” (instruction register).
10. SIKLUS CPU
SIKLUS INSTRUKSI
Siklus instruksi terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi.
Siklus fetch bisa dijelaskan sebagai berikut :
a. Di awal setiap siklus, CPU akan membaca dari memori utama
b. Sebuah register yang disebut Program Counter (PC) akan mengawaasi dan menghitung instruksi selanjutnya
c. Ketika CPU membaca sebuah instruksi, Program Counter akan menambah satu hitungannya
d. Alu instruksi-instruksi yang dibaca tersebut akan dimuat dalam suatu register yang disebut register instruksi (IR) dan akhirnya
e. CPU akan melakukan interpretasi terhadap instruksi yang disimpan dalam bentuk kode binari, dan melakukan aksi yang sesuai dengan instruksi tersebut.
1. Siklus Eksekusi
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 pada Gambar Diagram Siklus Instruksi.
2. Siklus Instruksi
a. 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.
b. Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
c. Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
d. Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
e. Operand Fetch (OF) adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/0.
f. Data Operation (DO) yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
g. Operand Store (OS) yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.
11. FETCH CYCLE
Merupakan proses dimana instruksi dan data akan di load dari memori ke dalam CPU.
Proses ini dimulai dari pengambilan alamat instruksi yang terdapat di dalam PC (program Counter). Alamat yang terdapat di dalam PC ini merupakan alamat valid dari instruksi dan data yang disimpan ke dalam memori utama, dan merupakan alamat instruksi yang akan dieksekusi.
Berdasarkan alamat instruksi yang terdapat di dalam PC, CPU akan mengambil instruksi tersebut untuk ditempatkan ke dalam register (Intruction Register/IR) yang menyimpan instruksi yang akan dieksekusi.
MAR (Memory Address Register) akan bertanggung jawab untuk menyimpan alamat dari data yang disimpan ke dalam memori untuk selanjutnya akan di fetch ke dalam CPU, sedangkan MDR (Memory Data Register) akan menyimpan data yang akan dioperasikan berdasarkan
(PC) akan melakukan increment untuk menunjuk alamat dari instruksi dan data berikutnya yang akan dieksekusi. Secara garis besar, tahap fetching dapat dilihat pada Gambar dibawah ini
Jadi dalam perintah penambahan yaitu “add” bisa langsung berupa nilai dari dua bilangan yang akan ditambahkan atau alamat dimana nilai x dan nilai y berada yang disebut dengan address x dan address y. Sebuah instruksi sebenarnya terdiri dari dua bagian, dimana bagian pertama merupakan aksi yang akan dijalankan yang disebut dengan opcode dan bagian kedua adalah data yang akan dikerjakan yang disebut dengan operand. Dalam contoh instruksi matematika untuk penambahan bilangan tadi, penambahan sendiri instruksinya adalah add, inilah yang disebut dengan opcode. Sedangkan address yang menunjukkan alamat dari nilai x dan nilai y, yang disebut dengan address x dan address y disebut operand.
12. EXECUTE CYCLE
Execute, Eksekusi. Intruksi menjalankan program yang telah di kompilasi oleh komputer.
Eksekusi program yang berarti sistem operasi memiliki kemampuan untuk menjalankan program dengan mengambil intruksi beserta data yg di perlukan program tersebut, lalu meletakannya pada memori, dan melaksanakan perintah yang ada pada program.
Pada tahapan mana intruksi akan di eksekusi di dalam CPU, yaitu oleh ALU (Arithmetic Logic Unit). Proses eksekusi intruksi yang terdapat di dalam ALU dapat di lihat pada gambar di bawah.
Setelah tahapan di atas dikerjakan, maka hasil dari eksekusi tersebut akan dikembalikan kedalam memori untuk di simpan. Berdasarkan gambar diatas dibawah ini, proses penyimpanan kembali hasil eksekusi intruksi terdiri dari beberapa tahap, yaitu:
a. Proses penempatan alamat memori yang digunakan untuk menyimpan hasil instruksi ke dalam MAR
b. Proses penempatan data (hasil instruksi) kedalam MDR
c. Proses mengaktifkan memory write control signal pada control bus
d. Proses menunggu memori untuk melakukan write data pada alamat tertentu e. Proses untuk menonaktifkan memory write control signal pada bus
13. AKSI CPU
a. CPU - Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya b. CPU -) I/0, perpindahan data dari CPU ke modul I/0 dan sebaliknya
c. Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data
d. Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi
14. FUNGSI INTERRUPT
Fungsi interrupt 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 :
a. Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi ilegal.
b. Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam procesor. Sinyal ini
c. I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi.
d. Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori
15. TUJUAN INTERUPSI
a. Secara umum untuk manajemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul-modul I/O maupun memori.
b. Secara umum untuk manajemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul-modul I/O maupun memori.
c. Dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul
16. PROSES INTERUPSI
a. Dengan adanya mekanisme interupsi, procesor dapat digunakan untuk mengeksekusi instruksi-instruksi lain.
b. Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya, maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke procesor.
c. Kemudian procesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandle routine interupsi.
d. Setelah program interupsi selesai, maka procesor akan melanjutkan eksekusi programnya.
e. Saat sinyal interupsi diterima procesor ada dua kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditolak dan interupsi ditolak.
III. PENUTUP A. KESIMPULAN
Central Processing Unit; (CPU), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain,
pemroses/prosesor (processor), sering digunakan untuk menyebut CPU. Adapun mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU.
CPU berfungsi seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya.
Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa perangkat keras, seperti papan tombol, pemindai, tuas kontrol, maupun tetikus. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan instruksi perangkat lunak komputer. Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU dengan membacanya dari media penyimpan, seperti cakram keras, disket, cakram padat, maupun pita perekam. Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada memori fisik (MAA), yang mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada MAA dengan menentukan alamat data yang dikehendaki.
Makalah yang kami buat jauh dari kata sempurna, semoga makalah ini dapat memberi manfaat bagi kita semua. Terima kasih.
B. DAFTAR PUSTAKA
https://mkazis.medium.com/2-xxiv-struktur-fungsi-central-processing-unit-cpu- 45c525906c61
https://www.gramedia.com/literasi/cpu/
https://elearning.kemenag.go.id/madrasahberbagi/beranda/read/anE= https://www.nesaba media.com/apa-itu-control-unit/
https://weeayu.wordpress.com/aksi-cpu/
https://www.mediainformasionline.com/2018/01/organisasi-processor-register-siklus.html
