Control UnitRL204
Outlines Control Unit
Komponen Control Unit
Jenis Control Unit
Model Control Unit
Implementasi Control Unit
1. Mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen
2. mengambil instruksi – instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.
3. Mengontrol aliran data di dalam prosesor.
4. Menerima instruksi atau perintah eksternal yang diubahnya menjadi urutan control signal.
5. Mengontrol banyak unit eksekusi (mis. ALU, buffer data, dan register) yang terdapat di dalam CPU.
6. Menangani banyak tugas, seperti mengambil, mendekode, menangani eksekusi, dan menyimpan hasil
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Sequence Logic
Sequence berarti urutan atau rangkaian, dan logic berarti logika, yakni alur berpikir saat menghadapi suatu kondisi (inputan)
Sequence Logic berarti: Rangkaian digital yang digerakkan untuk mengatur urutan operasi internal CPU, sedangkan penggeraknya adalah program atau mikro program yang ditanam pada Control Unit Memory.
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Berperan sebagai register tempat meletakkan dan menterjemahkan instruksi. Instruksi tersebut adalah salah satu instruksi yang dapat dipahami oleh prosesor atau CPU tersebut di atas.
Control Unit merupakan prosesor skala mini dengan kecepatan tinggi yang diprogram untuk mengendalikan CPU. Sedangkan CPU merupakan prosesor yang diprogram untuk mengendalikan operasi sistem komputer.
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
o Internal Memory Device: RAM & ROM
o External Memory Device: Memori tempat penyimpanan data yang tidak segera dipakai oleh CPU untuk diproses.
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
o Multi-Cycle Control Unit
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Single-Cycle Control Unit oProses di Single-Cycle CU ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satucycle, maka dari itu tidak memerlukan state.
oClock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada control unit ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (gerbang OR).
Jenis Instruksi:
o “lw”: load word (membaca memori),
o “sw”: store word (menulis ke memori),
o “beq” (branching).
Multi-Cycle Control Unit Multi-Cycle Control Unit lebih memiliki banyak fungsi.
Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing- masing output control line dapat ditentukan.
Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana.
Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU.
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Bus Kontrol
Input Control Unit o Clock berfungsi untuk sinkronisasi operasi antar komponen.
o Flag control unit untuk mengetahui status CPU.
o Instruction register menggunakan opcode untuk menentukan operasi mikro yang akan dilakukan selama siklus eksekus.
o Sinyal kontrol dari ”bus control” memberi jalur ke control unit untuk sinyal-sinyal tertentu, seperti sinyal interrupt dan sinyal acknowledgment.
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
o Microprogrammed
Teknik ini banyak digunakan pada RISC
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Implementasi Hardwired (1) oDalam control unit Hardwired, sinyal kontrol yang bertugasa untuk mengontrol eksekusi instruksi dihasilkan oleh rangkaian logis hardware yang dirancang khusus, di mana kita tidak dapat memodifikasi metode pembangkitan sinyal tanpa perubahan fisik pada struktur rangkaian.
oOpcode dari suatu instruksi berisi data untuk pembuatan sinyal kontrol. Instruction decoder merupakan sekumpulan banyak decoder yang mendekode berbagai opcode instruksi. Dalam Instruction decoder, kode operasi di-dekodekan.
oAkibatnya, beberapa jalur output yang keluar dari Instruction decoder memperoleh nilai sinyal aktif. Jalur output ini terhubung ke input matriks yang menghasilkan sinyal kontrol untuk unit komputer lainnya. Matriks ini mengimplementasikan kombinasi logika dari sinyal yang di-dekodekan dari instruksi opcode dengan output dari matriks yang menghasilkan sinyal yang mewakili status control unit yang berurutan dan dengan sinyal yang berasal dari luar prosesor, (misal: sinyal interupsi). Matriks dibuat dengan cara progammable logic array (PLA)
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Implementasi Hardwired (2) oSinyal kontrol untuk eksekusi instruksi dihasilkan tidak dalam satu titik waktu tetapi selama seluruh interval waktu yang sesuai dengan siklus eksekusi instruksi.
oSejumlah sinyal yang dihasilkan oleh Control Signal Generation Matrix dikirim kembali ke input next control state generator matrix. Matriks ini menggabungkan sinyal-sinyal ini dengan sinyal pengaturan waktu, yang dihasilkan oleh timing unit berdasarkan rectangular yang biasanya dipasok oleh quartz generator.
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Implementasi Hardwired (3) oKetika instruksi baru tiba di control unit, control unit dalam keadaan awal pengambilan instruksi baru (fetching). Decoding kode instruksi memungkinkan control unit memasuki keadaan awal yang berkaitan dengan eksekusi dari instruksi baru, yang berlangsung selama sinyal waktu dan sinyal input lainnya sebagai flag dan informasi status komputer tetap tidak berubah. Perubahan salah satu sinyal yang disebutkan sebelumnya merangsang perubahan status control unit.
oHal ini menyebabkan masing-masing input baru dihasilkan untuk Control Signal Generation Matrix . Ketika external signal muncul, (misalnya interupsi), control unit masuk ke status kontrol berikutnya yaitu status reaksi terhadap external signal ini (misalnya pemrosesan interupsi). Nilai flag dan variabel status komputer digunakan untuk memilih status yang sesuai untuk siklus eksekusi instruksi.
oStatus terakhir dalam siklus adalah status kontrol yang mulai mengambil instruksi program berikutnya: pengiriman data program counter ke register memori utama dan selanjutnya, membaca kata instruksi ke instruction register. Ketika instruksi yang sedang berjalan adalah instruksi stop yang mengakhiri eksekusi program, control unit memasuki status sistem operasi, yang berarti control unit menunggu instruksi dari pengguna berikutnya.
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
oMemiliki kompleksitas dalam pengurutan dan operasi mikronya
oSulit didesain dan dilakukan pengetesan
oTidak fleksibel
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Fungsi–fungsi pengontrolan dilakukan berdasarkan program kontrol yang tersimpan pada Control Unit. Selain itu, fungsi– fungsi pengontrolan tidak berdasarkan dekode dari input control unit lagi.
Teknik ini dapat menjawab kesulitan–kesulitan yang ditemui dalam implementasi hardwired.
Teknik ini banyak pada CISC ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Source: https://www.geeksforgeeks.org/introduction-of-control-unit-and-its-design/
Control Unit Microprogrammed oSet instruksi mikro disimpan didalam Control Memory
oRegister alamat kontrol berisi alamat instruksi mikro berikut yang akan dibaca
oKetika instruksi mikro dibaca dari Control Memory, instruksi tersebut dipin
oSequence logic memuatkan Control Address Register dan mengeluarkan instruksi Read
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
oControl address register (CAR) Mengandung alamat dari μ-instructions yang akan dibaca selanjutnya
oControl buffer register (CBR): Berisi μ-instruksi yang dibaca dari memori control
Setelah μ-instruksi dibaca dapat dijalankan;
oSequencing logic:
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
Control Unit Microprogrammed oUntuk mengeksekusi instruksi SL mengeluarkan read ke CM
oWord yg terbaca dengan alamat dari CAR akan ditransfer dari CM ke CBR
oIsi dari CBR menghasilkan sinyal kontrol & informasi alamat berikutnya untuk menuntun SL
oSL akan memuat sebuah alamat baru ke CAR berdasarkan informasi dari CBR dan ALU flag
oSemua kejadian diatas terjadi selama 1 pulsa clock
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
• Dapat menyederhanakan perancangan unit control
• Lebih murah dan lebih sedikit kesalahan yg bisa terjadi pada saat implementasi
• Penerapan Sequence Logic dan Dekoder merupakan bagian logika yg mudah daripada unit control hardwire yang merupakan circuit logic yg sangat kompleks
Kelebihan
Kekurangan
oPada dasarnya eksekusi ini adalah untuk menghasilkan sinyal-sinyal control
oSebagian sinyal-sinyal tersebut menuju ke dalam CPU dan sebagian lagi ke bus kontrol eksternal atau antarmuka eksternal lainnya
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER
oEmulasi : mengemulasi mesin lain
oRealisasi spesial equipment: misalnya Card modem.
oDukungan bahasa tingkat tinggi: Jenis yang dapat langsung diterapkan pada firmware Cobol, Foltran.
oDianostic mikro: firmware untuk mendukung pengawasan, pendeteksian, isolasi dan perbaikan kesalahan sistem
oPenyesuaian pemakai: memori kontrol pd RAM bukan ROM sehingga user dapat melakukan program mikro sesuai dengan keperluan user tersebut.
ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER