CPU

Pengertian CPU dan Fungsi CPU - Unit Pengolah Pusat (UPP) (bahasa Inggris: CPU, singkatan dari Central Processing Unit), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain, prosesor (pengolah data), 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 ketik, 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 (RAM), yang mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada RAM dengan menentukan alamat data yang dikehendaki.

Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan bus, yang menghubungkan antara CPU dengan RAM. Data kemudian didekode dengan menggunakan unit proses yang disebut sebagai pendekoder instruksi yang sanggup menerjemahkan instruksi. Data kemudian berjalan ke unit aritmatika dan logika (ALU) yang melakukan kalkulasi dan perbandingan. Data bisa jadi disimpan sementara oleh ALU dalam sebuah lokasi memori yang disebut dengan register supaya dapat diambil kembali dengan cepat untuk diolah. 

ALU dapat melakukan operasi-operasi tertentu, meliputi penjumlahan, perkalian, pengurangan, pengujian kondisi terhadap data dalam register, hingga mengirimkan hasil pemrosesannya kembali ke memori fisik, media penyimpan, atau register apabila akan mengolah hasil pemrosesan lagi. Selama proses ini terjadi, sebuah unit dalam CPU yang disebut dengan penghitung program akan memantau instruksi yang sukses dijalankan supaya instruksi tersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan sesuai.

Suatu sistem komputer terdiri dari lima unit struktur dasar, yaitu:

• Unit masukan (Input Unit)
• Unit kontrol (Control Unit)
• Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit / ALU)
• Unit memori/penyimpanan (Memory / Storage Unit)
• Unit keluaran (Output Unit)

Control Unit dan ALU membentuk suatu unit tersendiri yang disebut Central Processing Unit (CPU). Hubungan antar masing-masing unit yang membentuk suatu sistem komputer dapat dilihat pada gambar berikut:

Data diterima melalui Input Device dan dikirim ke Memory. Di dalam Memory data disimpan dan selanjutnya diproses di ALU. Hasil proses disimpan kembali ke Memory sebelum dikeluarkan melalui Output Device. Kendali dan koordinasi terhadap sistem ini dilakukan oleh Control Unit. Secara ringkas prinsip kerja komputer adalah Input – Proses – Output, yang dikenal dengan singkatan IPO.

Fungsi Utama dari masing-masing Unit akan dijelaskan berikut ini:

• Unit Masukan (Input Unit)

Berfungsi untuk menerima masukan (input) kemudian membacanya dan diteruskan ke Memory/ penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal istilah peralatan masukan (input device) yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta media masukan yaitu perantaranya.

• Unit Kontrol (Control Unit)

Berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan pengendalian seluruh sistem komputer. Ia berfungsi seperti pengatur rumah tangga komputer, memutuskan urutan operasi untuk seluruh sistem, membangkitkan dan mengendalikan sinyal-sinyal kontrol untuk menyesuaikan operasi-operasi dan arus data dari bus alamat (address bus) dan bus data (data bus), serta mengendalikan dan menafsirkan sinyal-sinyal kontrol pada bus kontrol (control bus) dari sistem komputer. Pengertian mengenai bus dapat dilihat di bagian bawah halaman ini.

• Unit Logika & Aritmatika (Arithmetical & Logical Unit)

Berfungsi untuk melaksanakan pekerjaan perhitungan atau aritmatika & logika seperti menambah, mengurangi, mengalikan, membagi dan memangkatkan. Selain itu juga melaksanakan pekerjaan seperti pemindahan data, penyatuan data, pemilihan data, membandingkan data, dll, sehingga ALU merupakan bagian inti dari suatu sistem komputer. Pada beberapa sistem komputer untuk memperingan dan membantu tugas ALU dari CPU ini diberi suatu peralatan tambahan yang disebut coprocessor sehingga khususnya proses perhitungan serta pelaksanaan pekerjaan pada umumnya menjadi lebih cepat. Pengertian mengenai coprocessor dapat dilihat di bagian bawah halaman ini.

• Unit Memori / Penyimpan (Memory / Storage unit)

Berfungsi untuk menampung data/program yang diterima dari unit masukan sebelum diolah oleh CPU dan juga menerima data setelah diolah oleh CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran. Pada suatu sistem komputer terdapat dua macam memori, yang penamaannya tergantung pada apakah alat tersebut hanya dapat membaca atau dapat membaca dan menulis padanya. Bagian memori yang hanya dapat membaca tanpa bisa menulis padanya disebut ROM (Read Only Memory), sedangkan bagian memori yang dapat melaksanakan membaca dan menulis disebut RAM (Random Access Memory).

• Unit Keluaran (Output Unit)

Berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori. Seperti halnya pada unit masukan maka pada unit keluaran dikenal juga istilah peralatan keluaran (Output device) dan media keluaran (Output media).

ALU

Biasanya disingkat dengan ALU. Arithmetic Logical Unit merupakan unit penalaran secara logic. ALU ini adalah merupakan Sirkuit CPU berkecepatan tinggi yang bertugas menghitung dan membandingkan. Angka-angka dikirim dari memori ke ALU untuk dikalkulasi dan kemudian dikirim kembali ke memori. Jika CPU diasumsikan sebagai otaknya komputer, maka ada suatu alat lain di dalam CPU tersebut yang kenal dengan nama Arithmetic Logical Unit (ALU), 

ALU inilah yang berfikir untuk menjalankan perintah yang diberikan kepada CPU tersebut. ALU sendiri merupakan suatu kesatuan alat yang terdiri dari berbagai komponen perangkat elektronika termasuk di dalamnya sekelompok transistor, yang dikenal dengan nama logic gate, dimana logic gate ini berfungsi untuk melaksanakan perintah dasar matematika dan operasi logika. 

Kumpulan susunan dari logic gate inilah yang dapat melakukan perintah perhitungan matematika yang lebih komplit seperti perintah “add” untuk menambahkan bilangan, atau “devide” atau pembagian dari suatu bilangan. Selain perintah matematika yang lebih komplit, kumpulan dari logic gate ini juga mampu untuk melaksanakan perintah yang berhubungan dengan logika, seperti hasil perbandingan dua buah bilangan. Instruksi yang dapat dilaksanakan oleh ALU disebut dengan instruction set. 

Perintah yang ada pada masing-masing CPU belum tentu sama, terutama CPU yang dibuat oleh pembuat yang berbeda, katakanlah misalnya perintah yang dilaksanakan oleh CPU buatan Intel belum tentu sama dengan CPU yang dibuat oleh Sun atau perusahaan pembuat mikroprosesor lainnya. Jika perintah yang dijalankan oleh suatu CPU dengan CPU lainnya adalah sama, maka pada level inilah suatu sistem dikatakan compatible. 

Sehingga sebuah program atau perangkat lunak atau software yang dibuat berdasarkan perintah yang ada pada Intel tidak akan bisa dijalankan untuk semua jenis prosesor, kecuali untuk prosesor yang compatible dengannya. Seperti halnya dalam bahasa yang digunakan oleh manusia, instruction set ini juga memiliki aturan bahasa yang bisa saja berbeda satu dengan lainnya. Bandingkanlah beda struktur bahasa Inggris dengan Indonesia, atau dengan bahasa lainnya, begitu juga dengan instruction set yang ada pada mesin, tergantung dimana lingkungan instruction set itu digunakan.

Fungsi prosesor

Processor : Otaknya komputer, yang ngurusin semua semua perintah yang user berikan. Dulu asosiasinya makin gede clock speednya (GHz) makin kenceng performanya, dulu sih emang bener kayak gitu, tapi sekarang dah ga relevan lagi karena faktor kecepatan prosesor memproses intruksi bukan hanya ditentukan oleh clock speed, tapi juga faktor lain, kayak cache, jumlah inti (core), dll

RAM : memori yang menjembatani prosesor dengan harddisk. salah satu fungsinya, biar prosesor ga keseringan akses harddisk, sebagain data yang sering diakses ditaro di RAM biaVGA card adalah perangkat untuk menampilkan gambar di dalam CPU. Makin besar memori VGA, makin jernih gambar yang dihasilkan.

RAM ( Ramdom Acsses Memory ) adalah perangkat yang mempercepat perpindahan data, sehingga data lebih gampang dan cepat untuk diakses jika memori ram makin besar.r cepet kalo sewaktu waktu diakses lagi Prosesor berfungsi melakukan proses logika dan aritmetika RAM/ Memory pada PC berfungsi untuk menyimpan program yang sedang dieksekusi (sedang dijalankan)

Prosesor berfungsi melakukan proses logika dan aritmetika

Dalam hal ini Mikroprosesor akan berfungsi sebagai CPU (Central Processing Unit), yaitu unit pengolah pusat yang merupakan otak dari suatu komputer yang mengatur kinerja komputer secara keseluruhan. CPU ini berupa sebuah chip IC yang sering disebut mikroprosesor ataudisebut prosesor saja. Mikroprosesor adalah suatu rangkaian digital yangdirancang sedemikian rupa dengan dimensi yang sangat kecil dan dibuat dlm satu chip Saja

. Fungsi VGA Card adalah mengubah sinyal digital dri komputer menjaditampilan grafik di layar monitor. VGA Card sering juga disebut Card display, kartu VGA atau kartu grafis. Tempat melekatnya kartu grafis disebut slot expansi.

Set Intruksi

 Set instruksi (instruction set) merupakan sekumpulan lengkap instruksi yang dapat dimengerti oleh sebuah CPU, disebut juga machine code (bahasa mesin), aslinya juga berbentuk biner atau bahasa assembly. Untuk konsumsi manusia (programmer), biasanya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti manusia.

Elemen-elemen Instruksi

• Operation code (Op code) : Kerjakan ini
• Source Operand reference : Terhadap isi alamat ini
• Result Operand reference : Letakkan hasilnya di alamat ini
• Next Instruction Reference :Kalau sudah selesai, selanjutnya kerjakan alamat ini

Dalam sebuah instruksi, tidak harus semua elemen ini dicantumkan, tergantung kebutuhan dan jenis instruksinya.
Semua instruksi dijalankan dalam CPU. Rata-rata operasi hanya membutuhkan register sebagai tempat membaca atau menyimpan operand. Adakalanya juga register tidak berisi operand tapi menunjuk ke tempat penyimpanan lainnya (memory, cache, modul I/O)

Representasi Instruksi
Pada bahasa mesin, setiap instruksi berbentuk pola bit biner yang unik. Agar dapat dimengerti manusia, dibuatlah representasi simbolik instruksi, biasanya berupa singkatan (disebut mnemonic). Misal ADD, SUB, LOAD. Sedangkan alamat operand direpresentasikan sebagai berikut:
ADD A,B
Ada beberapa jenis representasi instruksi, tergantung dari jumlah alamat operand yang bisa diolah oleh satu instruksi.
Contoh Simbolik Instruksi

• ADD : Add (Penjumlahan)
• SUB : Subtract (Pengurangan)
• MPY/MUL : Multiply (Perkalian)
• DIV : Divide (Pembagian)
• LOAD : Load data dari register/memory
• STOR : Simpan data ke register/memory
• MOVE : pindahkan data dari satu tempat ke tempat lain
• SHR: shift kanan data
• SHL: shift kiri data

Cakupan Jenis Instruksi

• Data processing : Aritmetik (ADD, SUB, dsb); Logic (AND, OR, NOT, SHR, dsb); Konversi data
• Data storage (memory) : Transfer data (STOR, LOAD, MOVE, dsb)
• Data movement : Input dan Output ke modul I/O
• Program flow control : JUMP, HALT, dsb.

Format Instruksi 3 Alamat

• Bentuk umum : [OPCODE] [AH], [AO1], [AO2]

Satu alamat hasil, dua alamat operand
Misal : SUB Y, A, B
-       Bentuk algoritmik : Y = A – B
-       Arti : Kurangkan isi Register A dengan isi Register B, kemudian simpan hasilnya di Register Y.
Bentuk ini tidak umum digunakan di komputer, pengoperasiaannya membutuhkan banyak register sekaligus, tetapi program lebih pendek.
Format Instruksi 2 Alamat

• Bentuk umum: [OPCODE] [AH], [AO]

Satu alamat hasil merangkap operand, satu alamat operand
Misal : SUB Y, B
-       Bentuk algoritmik : Y = Y – B
-       Arti : Kurangkan isi Register Y dengan isi Register B, kemudian simpan hasilnya di Register Y.
Bentuk ini masih digunakan di komputer sekarang, pengoperasiannya membutuhkan lebih sedikit register, tapi panjang program tidak bertambah terlalu banyak
Format Instruksi 1 Alamat

• Bentuk umum: [OPCODE] [AO]

Satu alamat operand, hasil disimpan di accumulator
Misal: SUB B
-        Bentuk algoritmik : AC = AC – B
-        Arti : Kurangkan isi Accumulator dengan isi Register B, kemudian simpan hasilnya di Accumulator.
Bentuk ini digunakan di komputer jaman dahulu dan hanya mengoperasikan satu register, tapi program menjadi bertambah panjang.
Format Instruksi 0 Alamat

• Bentuk umum: [OPCODE] [O]

Semua alamat operand implisit, disimpan dalam bentuk stack. Operasi yang biasanya membutuhkan 2 operand, akan mengambil isi stack paling atas dan di bawahnya.
Misal : SUB
-       Bentuk algoritmik : S[top] = S[top-1] – S[top]
-       Arti : Kurangkan isi Stack no.2 dari atas dengan isi Stack paling atas, kemudian simpan hasilnya di Stack paling atas
Ada instruksi khusus Stack: PUSH dan POP
Semakin banyak register yang diolah dalam satu instruksi maka semakin lambat. Semakin banyak baris operasi untuk mengeksekusi sebuah program juga semakin lambat. Oleh karena itu, CPU masa kini bisa dikatakan menggunakan perpaduan dari beberapa format instruksi, tergantung konteksnya.