Struktur CPU ( Central Processing Unit )

Seperti telah dijelaskan pada bagian pengantar, bahwa komputer digital terdiri dari sistem prosesor atau sering disebut CPU, memori – memori, dan piranti masukan/keluaran yang saling berhubungan dan saling dukung mewujudkan fungsi operasi komputer secara keseluruhan.


Hasil gambar untuk DIAGRAM SIKLUS INSTRUKSIhttps://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiP87-Rs__hAhVF-6wKHa8CDAwQjRx6BAgBEAU&url=https%3A%2F%2Fslideplayer.info%2Fslide%2F2021447%2Frelease%2Fwoothee&psig=AOvVaw3NE34728jrxjQlOnXMl5Jj&ust=1556974222895950


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 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 :

  • 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.
  • Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.

    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.

    2. Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler.

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

    gambar20Untuk sistem operasi yang kompleks sangat dimungkinkan adanya interupsi ganda (multiple interrupt). Misalnya suatu komputer akan menerima permintaan interupsi saat proses pencetakan dengan printer selesai, disamping itu dimungkinkan dari saluran komunikasi akan mengirimkan permintaan interupsi setiap kali data tiba. Dalam hal ini prosesor harus menangani interupsi ganda. Dapat diambil dua buah pendekatan untuk menangani interupsi ganda ini. Pertama adalah menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor. Kemudian setelah prosesor selesai menangani suatu interupsi maka interupsi lain baru di tangani. Pendekatan ini disebutpengolahan interupsi berurutan / sekuensial. Pendekatan ini cukup baik dan sederhana karena interupsi ditangani dalam ututan yang cukup ketat. Kelemahan pendekatan ini adalah metode ini tidak memperhitungkan prioritas interupsi.


    REGISTER KOMPUTER 


    Gambar


    Struktur detail komputer IAS disajikan dalam Gambar ini menjelaskan bahwa baik unit kontrol maupun ALU berisi lokasi – lokasi penyimpanan, yang disebut register, yaitu :

    • Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori.
    • Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat word di memori untuk dituliskan dari MBR atau dibaca oleh MBR.
    • Instruction Register (IR), berisi instruksi 8 bit kode operasi yang akan dieksekusi.
    • Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori.
    • Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan diambil dari
    • Accumulator (AC) dan Multiplier Quotient (MQ), digunakan untuk penyimpanan sementara operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bit) disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ. IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini :
    • Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register – register ALU atau antara dua register ALU sendiri.
    • Unconditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan tanpa syarat tertentu.
    • Conditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan yang memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s