control unit.docx

Model Unit Control

Unit kontrol menghasilkan signal kontrol yang mengatur komputer. Untuk komputer yang sangat sederhana,unit control ini bisa mengirim microorder,yakni signal individual yang dikirimkan melalui jalur kontrol dedicated,untuk mengontrol komponen dan peralatan individual.

Yang lebih umum dilakukan oleh unit control adalah menghasilkan set mikroorder secara serempak dari pada microorder individual.set mikrooder yang dihasilkan oleh unit kontrol pada sekali saat disebut microinstruction.

1. Operasi MikroUnit kendali logika ( Control Logic Unit ) bertugas untuk mengatur seluruh aktifitas perangkat keras di dalam komputer.CLU bertugas untuk :1. Memfetch suatu instruksi dari memori2. Memberi kode pada instruksi untuk menentukan operasi mana yang akan dilaksanakan3. Menentukan sumber dan tujuan data di dalam perpindahan data4. Mengeksekusi operasi yang dilakukan

Setelah menginterpretasi kode biner suatu instruksi, CLU menghasilkan serangkaian perintah kendali, yang disebut sebagai instruksi mikro (microinstruction ) atau operasi mikro.

Instruksi mikro merupakan operasi primitif tingkat rendah yang bertindak secara langsung pada sirkuit logika suatu komputer dan mengatur fungsi-fungsi sebagai berikut :1. Membuka/menutup suatu gerbang ( gate ) dari sebuah register ke sebuah bus2. Mentransfer data sepanjang bus3. Memberi inisial sinyal-sinyal kendali seperti READ, WRITE, SHIFT, CLEAR dan SET4. Mengirimkan sinyal-sinyal waktu5. Menunggu sejumlah periode waktu tertentu6. Menguji bit-bit tertentu dalam sebuah register

2. Perancangan CLUTerdapat 2 pendekatan dalam perancangan CLU, yaitu :1. Hardwired atau Random Logic Sejumlah gerbang ( gate ), counter dan register saling dihubungkan untuk menghasilkan sinyal-sinyal kendali. Setiap rancangan memerlukan sekelompok peranti logika dan hubungan yang berbeda-beda.

2. Microprogrammed Control Dibentuk serangkaian instruksi mikro ( program mikro ) yang disimpan dalam sebuah memori kendali ( biasanya sebuah ROM ) dalam CLU. Waktu yang diperlukan dan sinyal kendali yang dihasilkan didapat dengan menjalankan suatu program mikro

Microinstruction decoder menghasilkan dan mengeluarkan mikroorder yang di dasarkan pada mikrointruksi dan op code intruksi yang akan di jalankan .yang terakhir sequncer menyinkronkan aktivitas dari komponen unit kontrol.squencer adalah bagian inti (jantung) dari unit control.dia mempunyai dua mode operasi yang berbeda yaitu:

a. Operasi biasa

Selama operasi biasa (ordinary operation ),squencer menghasilkan signal kontrol yang mengatur unit kontrol

b. Start up mesin

Selama start up mesin ,unit kontrol memunculkan dan menandai berbagai macam register

3. Organisasi CLU Microprogrammed

Instruksi di-fetch kedalam IR dan pengendali mikro menjalankan program mikro yang bersesuaian. Address awal program mikro di-load kedalam CAR(Control Address Register) kemudian memori control mentransfer instruksi mikro pertama ke dalam CBR(Control Buffer Register).

Dengan memfetch sebuah instruksi mikro dari memori kontrol berarti kita menyatakan sebuah siklus mikro,yaitu waktu di mana instruksi mikro didecode untuk menghasilkan sinyal kendali yang diperlukan untuk menjalankannya. CAR secara normal bertambah 1 pada tiap-tiap pulsa sehingga dapat mengalamati instruksi mikro berikutnya secara berurutan. Namun, perhatikan bahwa rangkaian tersebut dapat diubah oleh kondisi-kondisi yang terjadi di dalam atau di luar CLU, yang mungkin menyebabkan pengendali mikro meningkatkan CAR lebih dari 1. Jika ada operand yang diperlukan untuk suatu instruksi tertentu maka informasi address dalam IR di-decode untuk melengkapi lokasi operand.

Dalam microprogrammmed control terdapat dua jenis format instruksi, yaitu secara :1. Horizontal Satu bit diberikan untuk setiap sinyal logika yang dihasilkan oleh instruksi mikro.Jenis implementasi dimana signal kontrol di kode ke dalam pada bit , kemudian digunakan setelah dikode.

2. Vertikal

Hanya satu operasi mikro yang dipanggil pada suatu waktu. Control dimana setiap bit control mengatur 1 operasi gate atau mesin.

Komponen-Komponen Pokok Control Unit Microprogrammed

1. Instruction Register

Menyimpan instruksi register mesin yang dijalankan.

2. Control Store berisi microprogrammed

ü Untuk semua instruksi mesin.

ü Untuk startup mesin.

ü Untuk memprosesan interupt

3. Address Computing Circuiting

Menentukan alamat Control Store dari mikroinstruksi berikutnya yang akan dijalankan.

4. Microprogrammed Counter

Menyimpan alamat dari mikroinstruksi berikutnya.

5. Microinstruction Buffer

Menyimpan mikroinstruksi tersebut selama dieksekusi.

6. Microinstruction Decoder

Menghasilkan dan mengeluarkan mikroorder yang didasarkan pada mikroinstruksi dan opcode instruksi yang akan dijalankan

Peralatan pendukung microprogrammmed control adalah :1. Assembler Mikro2. Formatter3. Sistem Pengembangan4. Simulator Perangkat Keras

4. Kelemahan Pemrograman Mikro

§ Karena waktu akses memori kendali ROM menentukan kecepatan operasi CLU maka kendali microprgrammed mungkin menghasilkan CLU yang lebih lambat dibandingkan dengan kendali hard-wired.

§ Alasannya bahwa waktu yang diperlukan untuk menjalankan suatu instruksi mikro juga mencakup waktu akses ROM, Sedangkan, suatu keterlambatan dalam CLU hard-wired hanya mungkin disebabkan oleh keterlambatan waktu penyebaran melalui perangkat keras, yang relative sangat kecil. (hard-wired digunakan hanya jika system itu tidak terlalu kompleks dan hanya memerlukan beberapa operasi kendali).

5. Keuntungan Pemrograman Mikro

§ Rancangan microprogrammed relative mudah diubah-ubah dan dibetulkan

§ Menyediakan kemampuan diagnostic yang lebih baik dan lebih dapat diandalkan daripada rancangan hard-wired

§ Utilisasi memori utama dalam computer microprogrammed biasanya lebih baik Karena perangkat lunak yang seharusnya menggunakan ruang memori utama justru ditempatkan pada memori kendali

§ Pengembangan ROM lebih lanjut(dalam kaitan dengan harga dan waktu akses) secara lebih jauh justru menguatkan posisi dominant pemrograman mikro, salah satunya dengan menyertakan unit memori ketiga disebut sebagai nano-memory (tambahan bagi memori utama dan memori kendali). Dalam mengerjakan hal ini, mungkin terjadi pertukaran (trade-off) yang menarik antara pemrograman mikro horisontal dan vertikal

1.6 TEKNIK UNTUK MENGIMPLEMENTASIKAN CONTROL UNIT

1. Control Unit Microprogrammed

Untuk menggenerasi signal kontrol dengan cara membaca dan mengeluarkan atau mengalirkan mikroinstruksi.

Terbagi 2 yaitu :

- Control Vertikal

Jenis implementasi dimana signal kontrol di kode ke dalam pada bit , kemudian digunakan setelah dikode.

- Control Horizontal

Control dimana setiap bit kontrol mengatur 1 operasi gate atau mesin.

2. Control Unit Konvensional /Hard-Wired

· Untuk menggenerasi signal kontrol.

· Digunakan pada komputer berkinerja tinggi (super komputer) dan RISC

· Komputer Mainframe sering menggunakannya untuk aritmetik, logika dan shift sederhana dan instruksi akses memori.

· CU Konvensional menghasilkan suatu rangkaian mirointruksi.

· Perbedaannya dengan CU Microprogrammed terletak pada gerbang logikanya menggenerasi semua mikroorder sehingga eksekusinya lebih cepat.

1.7 CARA KERJA CONTROL UNIT

Ketika sebuah komputer pertama kali diaktifkan power-nya, maka computer tersebut menjalankan operasi bootstrap. Operasi ini akan membaca sebuah instruksi dari suatu lokasi memory yang telah diketahui sebelumnya dan mentransfer instruksi tersebut ke control unit untuk dieksekusi. Instruksi-intruksi dibaca dari memory dan dieksekusi sesuai dengan urutan penyimpanannya.

Program counter dari suatu computer menyediakan suatu cara untuk menyimpan lokasi instruksi berikutnya. Urutan eksekusi berubah dengan memindah lokasi intruksi baru ke program counter sebelum pembacaan (fetch) instruksi dikerjakan. Sebuah intruksi merupakan kalimat imperatif pendek yang sudah dapat menjelaskan makna dari perintah tersebut. Suatu intruksi terdiri dari :

1. subjek (komputernya)

2. verb (suatu kode operasi yang mengindikasikan pekerjaan apa yang akan dilaksanakan)

3. objek (operands) yang mengidentifikasikan nilai data atau lokasi memory.

Ketika intruksi-intruksi diterima oleh Control Unit, operation code akan mengaktifkan urutan logic untuk mengeksekusi intruksi-intruksi tersebut. Satu eksekusi program terdiri dari beberapa instruction cycle yang menjadi komponen penyusun dari program tersebut. Sedangkan untuk setiap instruction cycle terdiri dari beberapa sub cycle lagi seperti ftech cycle, indirect cycle,

executecucle, dan interrupt cycle. Setiap sub cycle ini disusun dari beberapa perintah dasar yang disebut micro operation.

1.8 Control Unit Operation

Instruction Cycle

Eksekusi suatu instruksi dalam sebuah komputer mencakup pengeksekusian langkah-langkah kecil yang biasa disebut sebagai instruction cycle, yang terdiri dari fetch cycle, execution cycle, indirect cycle, dan interrupt cycle (bisa enabled/disabled).

Masing-masing cycle masih dapat diuraikan kembali menjadi langkah – langkah yang lebih kecil lagi, yaitu micro-operation. Suatu micro-operation biasanya berupa transfer antar register, transfer antara register dan interface eksternal (seperti system bus), atau suatu operasi ALU biasa ( aritmetik dan logika).

Gambar Instruction Cycle

2. MICRO OPERATION

Micro operation merupakan operasi atomic dari CPU (Atomic operation of CPU). Micro operation adalah kerja atau eksekusi terhadap data yang tersimpan pada register dan merupakan cara kerjanya dalam satu pulsa clock. Atau pengertian lainnya micro operation adalah suatu operasi mikro dimana suatu computer menjalankan suatu program dan melakukan siklus proses memasukkan dan mengambil data atau melakukan eksekusi (Fetch/execute cycle ).

Hasil dari operasi ini dapat menggantikan isi dari informasi biner terdahulu didalam register atau dipindahkan ke register lain.

2.1 Bagan dari micro operation:

2.2 Tipe Operasi Mikro

· Mendefinisikan elemen dasar prosesor

· Mendiskripsikan operasi mikro yang harus dilakukan prosesor

· Menentukan fungsi Control Unit yang harus dilakukan prosesor

3. Fetch cycle

Fetch adalah siklus pengambilan data ke memori atau register. Berikut adalah contoh aliran data siklus pengambilan(fetch cycle) :

- Urutan kejadian selama siklus instruksi tergantung pada rancangan CPU.

- Asumsi: sebuah CPU yang menggunakan register memori alamat (MAR), register memori buffer (MBR), pencacah program (PC) dan register instruksi (IR).

Prosesnya :

- Pada saat siklus pengambilan (fetch cycle), instruksi dibaca dari memori.

- PC berisi alamat instruksi berikutnya yang akan diambil.

- Alamat ini dipindahkan ke MAR dan ditaruh di bus alamat.

- Unit control meminta pembacaan memori dan hasilnya disimpan di bus data dan disalin ke MBR dan kemudian dipindahkan ke IR.

- PC naik nilainya 1, sebagai persiapan untuk pengambilan selanjutnya.

- Siklus selesai, unit control memeriksa isi IR untuk menentukan apakah IR berisi operand specifier yang menggunakan pengalamatan tak langsung.

3.1 Ada 4 Registers yang ada di dalam fetch:

1. ƒ Memory Address Register (MAR)

· Terkoneksi dengan address bus

· MAR melakukan spesifikasi address untuk operasi baca atau tulis

2. ƒ Memory Buffer Register (MBR)

· Terkoneksi dengan data bus

· Menyimpan data untuk di tulis atau menyimpan data terakhir yang dibaca

(Holds data to write or last data read)

3. Program Counter (PC)

· Menyimpan address instruksi berikut yang akan di akses(holds address of next instruction to be fetches)

4. Instruction Register (IR)

· Menyimpan address instruksi terakhir yang diakses (Holds last instruction

fetched)

3.2 Fetch Sequence (Urutan Fetch)

1. Address dari instruksi berikutnya berada dalam PC ƒ

2. Address yang ada pada MAR di masukkan ke address bus ( address alamat) ƒ

3. Control Unit memerintahkan perintah membaca (Control unit issues READ

command)

4. Hasil (data dari memory) berada pada data bus/

5. Data dari data bus dapat di copy ke MBR

6. PC ditambah 1 (secara paralel dengan proses fetch data dari memory)

7. Data (instruksi) dipindahkan dari MBR ke IR

8. MBR sekarang kosong dan siap untuk fetch data selanjut

6. Indirect Cycle (Siklus tidak Langsung)

Siklus tidak langsung adalah eksekusi sebuah instruksi melibatkan sebuah operand atau lebih di dalam memori, yang masing – masing operand memerlukan akses memori. Pengambilan alamat – alamat tak langsung dapat dianggap sebagai sebuah subsiklus instruksi atau lebih.

4.1 Berikut adalah gambar aliran data siklus tak langsung:

PENJELASAN :

- N bit paling kanan pada MBR, yang berisi referensi alamat, dipindahkan ke MAR.

- Unit control meminta pembacaan memori, agar mendapatkan alamat operand yang diinginkan ke dalam MBR.

- Siklus pengambilan dan siklus tak langsung cukup sederhana dan dapat diramalkan.

- Siklus instruksi (instruction cycle) mengambil banyak bentuk karena bentuk bergantung pada bermacam – macam instruksi mesin yang terdapat di dalam IR.

- Siklus meliputi pemindahan data di antara register – register, pembacaan atau penulisan dari memori atau I/O, dan penggunaan ALU.

MAR <- (IRaddress) artinya: Alamat dari IR diisikan ke MAR��

MBR <- (memory) artinya: isi dari memory diisikan ke MBR��

IRaddress <- (MBRaddress) artinya: alamat dari MBR diisikan ke alamat dari IR��

MBR berisi suatu address ( MBR contains an address)��

Sekarang IR berada pada kondisi yang sama dengan direct addressing ( IR is now in same state�� as if direct addressing had been used)

5. INTERRUPT CYCLE

Interrupt/Interupsi adalah suatu permintaan khusus kepada mikroposesor untuk melakukan sesuatu. Bila terjadi interupsi, maka komputer akan menghentikan dahulu apa yang sedang dikerjakannya dan melakukan apa yang diminta oleh yang menginterupsi.

Pada IBM PC dan kompatibelnya disediakan 256 buah interupsi yang diberi nomor 0 sampai 255. Nomor interupsi 0 sampai 1Fh disediakan oleh ROM BIOS, yaitu suatu IC didalam komputer yang mengatur operasi dasar komputer. Jadi bila terjadi interupsi dengan nomor 0-1Fh, maka secara default komputer akan beralih menuju ROM BIOS dan melaksanakan program yang terdapat disana. Program yang melayani suatu interupsi dinamakan Interrupt Handler.

ALIRAN DATA SIKLUS INTERUPSI

Isi PC, saat itu harus disimpan sehingga CPU dapat melanjutkan aktivitas normal terjadinya interrupt.

Cara: isi PC dipindahkan ke MBR untuk kemudian dituliskan ke dalam memori.

Lokasi memori khusus yang dicadangkan untuk keperluan ini dimuatkan ke MAR dari unit control.

Lokasi ini berupa stack pointer.

PC dimuatkan dengan alamat rutin interrupt.

Akibatnya siklus intruksi berikutnya akan mulai mengambil instruksi yang sesuai.

6. Execution Cycle

Execution cycle adalah proses dari CPU untuk mengerjakan instruksi yang sudah dijemput dari main memory dan sudah berada di IR register.Control unit di CPU mengartikan instruksi tersebut, melaksanakan operasi yang harus dilakukan, seperti penjemputan/penambilan data dari main memory, mengirim instruksi ke ALU untuk melakukan operasi aritmatika atau logika dan menyimpan hasil pengolahan kembali ke main memory.

Contoh eksekusi program

Sedangkan Execution sequence adalah proses atau langkah sebuah eksekusi program yang terjadi dan berlangsung pada sebuah sistemmikroprosesor. Sebuah mikroprosesor harus dapat melakukan proses:

�� Fetch data atau mengambil data baik dari memori maupun dari I/Odengan proses baca (read) data.

�� Proses data atau mengolah data dalam salah satu operasi aritmetika atau logika.

�� Write data atau menulis data ke memori atau I/O.

�� Fetch Instruction atau mengambil instruksi yaitu membaca instruksi dari memori .

�� Interpret Instruction yaitu proses mengintepretasikan/ menterjemahkan instruksi. Instruksi harus didekode untuk menentukan aksi dari suatu instruksi yang harus dilakukan. Instruksi dalam bahasa mesin berbentuk kode-kode biner dalam heksadesimal. Setiap perintah dikodekan dan disusun dalam sebuah set instruksi.Untuk mendapatkan gambaran yangjelas, bagaimana bagian-bagian dari sebuah komputer atau sistem mikroprosesor bekerja.

Perhatikan contoh ilustrasi Gambar di bawah dapat mengeksekusi sebuaprogram sederhana:

Contoh ini menggunakan tiga perintah program dengan contoh kasus sebagaiberikut:

�� Memasukkan sebuah nilai dari keyboard yang terhubung ke Port pada alamat05h.

�� Menambahkannya dengan 07 dari nilai yang terbaca.

�� Mengeluarkan hasil penambahan ke display yang terhubung ke Port alamat 02h.

KESIMPULAN

Control Unit Adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan / kendali / kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Control unit dari sebuah prosesor memiliki 2 peran penting. Pertama, control unit mengatur processor agar melakukan semua micro-operation dalam urutan yang benar. Kedua, control unit menghasilkan control signal yang memastikan supaya semua micro-operation dieksekusi. Terdiri dari 2 jenis yaitu Single & Multi Control. Siklus instruksi terdiri dari micro operation, fetch, indirect, interrupt dan execution cycle.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.scribd.com/doc/34681682/6-Control-Unit

http://www.geocities.ws/k0r3d/controlunit.html

http://ellaneidlich.blogspot.com/2012/01/operasi-unit-kontrol-unit-kontrol-atau.html

http://blog.um.ac.id/afanardiansyah/2011/12/07/unit-control/

images.jabeschand.multiply.multiplycontent.com/.../3.3.1.%20Perancangan%20Kinerja%20Bus%20Sistem.pdf

Operasi unit control(STMIK-AUB SURAKARTA)

Sistem microprosessor(ILMAWAN MUSTAQQIM, S.Pd.T,M.T)

Set instruksi(RIYANTO SIGIT,S.T.M.Kom)

Operasi unit control(NUR ROSYIDN,ST)

http://kuliah-arskom.blogspot.com/2013/11/control-unit-harlita-victura1155201038.html

http://rajarayu.blogspot.com/2012/11/operasi-unit-kendali-cu-control-unit.html

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.

http://rajarayu.blogspot.com/2012/11/operasi-unit-kendali-cu-control-unit.html

http://kuliah-arskom.blogspot.com/2013/11/control-unit-harlita-victura1155201038.html

http://blog.um.ac.id/afanardiansyah/2011/12/07/unit-control/

http://ellaneidlich.blogspot.com/2012/01/operasi-unit-kontrol-unit-kontrol-atau.html

http://www.geocities.ws/k0r3d/controlunit.html

http://www.scribd.com/doc/34681682/6-Control-Unit

diagram blok sederhana CPU.

Komponen CPU terbagi menjadi beberapa macam, yaitu sebagai berikut.

Unit kontrol yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini sudah pasti terdapat dalam semua CPU. CPU bertugas mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antarkomponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output.

Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah:

Mengatur dan mengendalikan alat-alat masukan (input) dan keluaran (output).

Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU.

Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Proses tiga langkah karakteristik unit control:

1. Menentukan elemen dasar prosesor

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/archive/5/52/20121013143252!CPU_block_diagram.svg/210px-CPU_block_diagram.svg.png

2. Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor

3. Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan

pembentukan operasi mikro

Masukan-masukan unit control:

1. Clock / pewaktu

Pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.

2. Register instruksi

Opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.

3. Flag

Flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.

4. Sinyal control untuk mengontrol bus

Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.

Keluaran-keluaran unit control:

• Sinyal control didalam prosesor: terdiri dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register yang satu

keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.

II. ALU (Aritmetic and Logic Unit)

ALU (Arithmetic and Logic Unit), CU (Control Unit), Register, dan interkoneksinya. ALU merupakan bagian pengolah bilangan biner dari sebuah prosesor. ALU bertugas melakukan operasi-operasi aritmatika dan logika sesuai dengan instruksi yang diberikan. ALU juga merupakan salah satu bagian yang terpenting. Unit aritmetik logika (ALU) terdiri dari sirkuit elektronik yang membuatnya mampu melaksanakan operasi aritmatika dan logika. Ia mengeksekusi instruksi dan melakukan perhitungan (tambah, kali, kurang, dan bagi) dan perbandingan. ALU bekerja dengan register yang berbeda untuk

menyimpan data atau informasi tentang tindakan terakhir yang dilakukan oleh unit logika. ALU mampu membandingkan huruf, angka, atau karakter khusus. Komponen dari rangkaian logika pada ALU adalah gerbanggerbang logika AND, OR, XOR, dan NOT yang dihubungkan pada multiplexer. Selain itu juga terdapat juga operasi shifter yang komponen dasarnya adalah multiplexer. Komponen ALU mendapatkan masukan data dari register dan sinyal kontrol dari CU. Untuk operasi ALU dengan dua masukan, diperlukan dua register 8-bit: ACC (accumulator) untuk masukan pertama dan temp (register sementara) untuk masukan kedua. Hasil dari operasi ALU ini adalah data 8-bit yang kemudian diteruskan ke register untuk menyimpan hasil operasi ini. Selain itu juga dihasilkan flag atau bit status. Flag ini akan diteruskan ke register yang menyimpan flag hasil dari operasi ALU. Untuk mempercepat pemrosesan data di dalam prosesor, selain CU dan ALU, prosesor juga membutuhkan memori dengan kecepatan yang sama dengan prosesor. Memori khusus yang diimplementasikan pada prosesor ini disebut register. Komponen utama penyusun register adalah flip-flop.

III. Register

Bagian CPU berikutnya adalah register. Register merupakan perangkat memori sementara yang menyimpan data. Register membantu CPU dalam melaksanakan instruksi. Mereka dikelola oleh unit kontrol. Register berfungsi untuk tempat penyimpanan yang berisi data dan informasi lainnya yang sering dibutuhkan ketika sebuah program sedang berjalan. Register dimaksudkan untuk dapat diakses dengan sangat cepat. Yang termasuk register di antaranya adalah register uji dan instruksi. Register instruksi berisi instruksi CPU sedangkan register uji dimaksudkan untuk menyimpan hasil kerja yang dilakukan oleh CPU.

IV. Memory

Memori merupakan media penyimpanan program maupun data. Memori semikonduktor dapat dibedakan menjadi Read Only Memory (ROM) dan Random Access Memory (RAM). ROM adalah memori non-volatil yang digunakan untuk menyimpan data secara permanen. Data yang disimpan hanya dapat dibaca, tidak dapat diubah, dan isinya tidak hilang ketika catuan dimatikan. Sedangkan RAM adalah tempat penyimpanan sementara yang berisi alamat yang isinya dapat dibaca dan dimodifikasi. Memori ini bersifat volatil, isinya akan hilang ketika catuan dimatikan.

Memori program merupakan ruang memori yang digunakan untuk menyimpan program yang akan dijalankan oleh prosesor. Memori program bersifat read only memory (ROM). Prosesor hanya bisa membaca isi dari memori program tetapi tidak bisa mengubah isinya. Memori data pada prosesor digunakan untuk menyimpan data-data hasil pemrosesan dari instruksi-instruksi yang dijalankan oleh prosesor. Pada mikrokontroler 8051, memori data internal sebesar 128 byte. Didalamnya terdapat bank register, Spesial Function Register (SFR), dan general-purpose register.

V. Input output

Terdapat dua jenis interface input dan output pada FPGA untuk komunikasi dengan device di luar FPGA: data port serial dan data port paralel. Interface komunikasi serial biasa disebut UART (Universal Asynchronous Receiver- Transmitter). Sedangkan untuk interface komunikasi parallel disebut PIO (Parallel Input-Output).

VI. UART

UART merupakan suatu piranti asinkron yang memerlukan bit awal dan bit akhir untuk setiap kata digital yang dikirimkan dari dan ke CPU. UART dapat deprogram untuk menentukan mode operasinya.

UART memiliki dua mode operasi:

1.Mode pengiriman, dimana UART akan mengambil data paralel dan mengubahnya dalam aliran data seri yang berisi karakter start, stop,

dan karakter yang sama.

2.Mode penerimaan, dimana UART akan mengambil aliran bit seri dan mengubahnya ke dalam data paralel.

VII. Bus

Suatu sistem digital pada umumnya memiliki banyak komponen register. Interkoneksi antar komponen diperlukan untuk transfer data dari satu komponen ke komponen yang lainnya. Untuk efesiensi dalam transfer data tersebut digunakan suatu sistem untuk berbagi saluran yang disebut bus. Bus adalah sekelompok kawat penghubung yang digunakan sebagai jalur untuk menyalurkan bit-bit biner. Ada tiga jenis bus pada sistem prosesor : bus data, bus alamat, dan bus kontrol.

1. Bus data digunakan untuk mentransfer data antara CPU dengan elemen elemen lain di dalam sistem. Bus data bersifat bidirectional, bisa

menerima data dan juga mengirimkan data. Juga terdapat internal data bus untuk transfer data sesama elemen CPU, yang dihubungkan

ke bus data sistem melalui Memory Buffer Register (MBR). MBR merupakan buffer dua arah.

2. Bus alamat membawa alamat dari lokasi memori, untuk mengambil data agar dapat dibaca atau untuk menyimpan agar dapat ditulis. Bus

alamat dapat juga mengalamati elemen elemen lain di dalam sistem seperti unit antarmuka masukan/keluaran. Bus alamat dapat

membawa 16 bit informasi digital secara serempak.

3.Bus kontrol membawa semua isyarat kontrol dari CPU. Fungsi utama bus kontrol adalah: sinkronisasi memori dan I/O, penjadwalan CPU

(misalnya interupsi), dan tugas lain seperti reset dan clock. Sebelum memasuki address bus sistem maupun control bus sistem, informasi

terlebih dahulu melewati Memory Address Register (MAR), yang merupakan buffer satu arah.

VIII. Clock

Bagian CPU yang lain adalah sistem waktu. Sistem terbuat dari sirkuit waktu untuk mengukur tugas yang dilakukan oleh CPU. Kinerja prosesor umumnya diukur dalam “hertz.”

CPU Interconnections adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register-register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan /keluaran.

CARA KERJA CPU.

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali diletakkan di MAA (melalui Input-storage); apabila berbentuk instruksi ditampung oleh Control Unit di Program-storage, namun apabila berbentuk data ditampung di Working-storage). Jika register siap untuk menerima pengerjaan eksekusi, maka Control Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage untuk ditampungkan ke Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisikan instruksi tersebut ditampung di Program Counter. Sedangkan data diambil oleh Control Unit dari Working-storage untuk ditampung di General-purpose register (dalam hal ini di Operand-register). Jika berdasar instruksi pengerjaan yang dilakukan adalah arithmatika dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk mengerjakan berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung di Akumulator. Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di Accumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage. Jika pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan menjemput hasil pengolahan dari Working-storage untuk ditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke output-devices.

Fungsi 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.

Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan bus, yang menghubungkan antara CPU dengan MAA. 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 denganpenghitung program akan memantau instruksi yang sukses dijalankan supaya instruksi tersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan sesuai.

sumber:

http://id.wikipedia.org/wiki/Unit_Pemroses_Sentral

http://mangantar.wordpress.com/2011/02/09/cpu-central-prosessor-unit/

Mikro Operation

Fungsi sebuah komputer adalah mengeksekusiprogram.

Siklus Fetch/execute selalu terjadi

Tiap siklus memiliki sejumlah langkah yang terdiri dari

register-register CPU

Ingat pipelining!

Tiap langkah disebut operasi mikro (micro-operation)Tiap langkah berupa langkah sederhana (Atomic

operation of CPU)

Constituent Elements ofProgram Execution

http://mangantar.wordpress.com/2011/02/09/cpu-central-prosessor-unit/

http://id.wikipedia.org/wiki/Unit_Pemroses_Sentral

http://cah4ngon.files.wordpress.com/2012/07/pe.png

Fetch – 4 Register

Memory Address Register (MAR)

Connected to address busSpecifies address for read or write op

Memory Buffer Register (MBR)

Connected to data busBerisi data yang akan disimpan atau nilai terakhir

yang dibaca

Program Counter (PC)

Holds address of next instruction to be fetched

Instruction Register (IR)

Holds last instruction fetched

Fetch Sequence

Address of next instruction is in PCAddress (MAR) is placed on address bus

Control unit issues READ command

Result (data from memory) appears on data bus

Data from data bus copied into MBR

PC incremented by 1 (in parallel with data fetch from

memory)

Data (instruction) moved from MBR to IR

MBR is now free for further data fetches

Fetch Sequence (symbolic)

t1: MAR <- (PC)

t2: MBR <- (memory)

PC <- (PC) +1

t3: IR <- (MBR)

(tx = time unit/clock cycle)

or

t1: MAR <- (PC)

t2: MBR <- (memory)

t3: PC <- (PC) +1

IR <- (MBR)

Aturan Pengelompokan OperasiMikro per Clock Cycle

Rangkaian kejadian yang benar harus dipenuhi

MAR <- (PC) harus mendahului MBR<- (memory)

Konflik harus dihindari

Tidak diperbolehkan membaca dan menulis ke

register yangsama pada saat yang bersamaan

MBR <- (memory) & IR <- (MBR) must not be in

same cycle

Perlu diperhatikan juga operasi penambahan C <- (PC) +1

Use ALUMay need additional micro-operations

Indirect Cycle

MAR <- (IRaddress) – address field of IRMBR <-

(memory)

IRaddress <- (MBRaddress)

Field alamat instruksi dipindahkan ke MARMBR contains an address (alamat yang dipindahkan

digunakan untuk mengambil alamat operand)

Alamat field IR diupdate dari MBR (IR berisi alamat

langsung)

IR berada dalam status yang sama seperti halnya

apabila pengalamatan tak langsung tidak pernah

digunakan dan siap untuk siklus eksekusi

Interrupt Cycle

t1: MBR <-(PC)t2: MAR <- save-address

PC <- routine-address

t3: memory <- (MBR)

Isi PC dipindahkan ke MBRMAR dimuati alamat dimana isi

PC akan disimpandan

PC dimuati dengan alamat awal rutin pengolahan

interrupt.

This is a minimum

CPU membutuhkan operasi mikro

tambahan untuk memperolehalamat

simpan dan alamat rutin

N.B. saving context is done by

interrupt handler routine, not micro-

ops

Menyimpan MBR, yang berisi nilai PC lama ke memori

Execute Cycle (ADD)

Different for each instructione.g. ADD R1,X – add the contents of location X

to Register 1 , result in R1

t1: MAR <- (IRaddress)

t2: MBR <- (memory)t3: R1 <- R1 + (MBR)

Note no overlap of micro-operations

Execute Cycle (ISZ)

ISZ X – increment and skip if zero

t1:

t2:t3:

t4:

MAR <- (IRaddress)

MBR <- (memory)MBR <- (MBR) +

1

memory <- (MBR)

if (MBR) == 0 then PC <- (PC) + 1

Notes:

if is a single micro-

operationMicro-

operations done

during t4

Persyaratan Fungsional

Menentukan elemen dasar CPUMendiskripsikan operasi mikro yang harus dilakukan

CPU

Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan Control

Unit agar menyebabkan operasi-operasi mikro.

Elemen Dasar Prosesor

ALU

elemen komputer paling dasar

Register

menyimpan data (informasi status program, memori, registerdan modul I/O)

System Interconnection

Internal Data Path

memindahkan data antar register

dan antara register dan ALU

External Data Path

menghubungkan register ke memori

dan modul I/O dan terkadangdengan

bus sistem

Control Unit

menyebabkan operasi dalam

CPU

FUNGSI CONTROL UNIT

Sequencing (mengurutkan operasi)

Membuat CPU menuju sejumlah operasi mikro dalamurutanoperasi tertentu yang benar, yang didasarkan

pada program

yang sedang dieksekusi

Mengeksekusi

Membuat kinerja setiap operasi mikro selesai denganmenggunakan sinyal kontrol tertentu

Types of Micro-operation

Transfer data between registersTransfer data from register to external

Transfer data from external to register

Perform arithmetic or logical ops

Control Signals – Input (1)

ClockCara unit kontrol dalam “menjaga waktu”nya.

One micro-instruction (or set of parallel micro-instructions) per clock cycle

Disebut clock cycle time atau processor cycle time

Instruction register

Op-code instruksi saat itu digunakan

untukmenentukan operasi mikro mana yang akan

dilakukan selama siklus eksekusi

Control Signals – Input (2)

Flags

Flag diperlukan untuk menentukan status CPU danhasil sebelumnya yang diperoleh dari operasi-operasi

ALU.

From control bus

InterruptsAcknowledgements

Control Signals – output

Within CPU (Sinyal Kontrol dalam CPU)

Cause data movement (dari satu register ke registerlainya)

Activate specific ALU functions

Via control bus (Sinyal Kontrol bagi BusKendali)

To memoryTo I/O modules

Example Control SignalSequence – Fetch

MAR <- (PC)

Control unit activates signal to open gates betweenPC and MAR

MBR <- (memory)

Open gates between MAR and address busMemory read control signal

Open gates between data bus and MBR

Organisasi Internal CPU

Biasanya menggunakan susunan bus singleinternal

Gates mengontrol perpindahan data dari setiap

register dari dan ke bus

Control signals mengontrol perpindahan data

dari dan ke bus sistem (eksternal) dan operasi

ALU

Temporary registers needed for proper

operation of ALU

Organisasi Internal CPU

Penggunaan lintasan data memudahkan layoutinterkoneksi dan kontrol CPU

menghemat ruangPemakaian bus internal

(secara fisik)

Hardwired Implementation (1)

Mengontrol input-input unitFlag dan sinyal-sinyal kontrol bus

Umumnya, tiap bit memiliki arti tertentu.

Instruction register

Unit control menggunakan op-code dan tiap op-

codeakan melakukan aksi yang berbeda

(sejumlah kombinasi

sinyal-sinyal kontrol) instruksi berlainan

Input logika unik bagi setiap op-code

Decoder mengambil input yang didekode dan

menghasilkan sebuah output

Umumnya, dekoder memiliki n input biner and 2n

outputs

biner

Hardwired Implementation (2)

Clock

Mengeluarkan rangkaian pulsa yang berulang-ulangBerguna untuk mengukur durasi operasi mikro

Harus cukup panjang untuk memungkinkan

terjadinya perambatan sinyal di sepanjang lintasan

data dan merambat ke rangkaian CPU.

Sinyal kontrol yang berlainan dalam satuan waktu

yang berbeda pada sebuah siklus instruksi

tunggalnya

Dibutuhkan penghitung sebagai input bagi unit

kontrol dengan input kontrol yang berbeda untuk tiap

satuan waktunya.

Problems With Hard WiredDesigns

Complex sequencing & micro-operation logicDifficult to design and test

Inflexible design

Difficult to add new instructions

Microprogrammed Control Unit

Istilah microprogram diperkenalkan oleh Maurice Wilkes pada tahun 1950.

Microprogrammed control unit :Merupakan rancangan microprogrammed yang dibentuk dengan

serangkaian instruksi mikro yang disebut sebagai program mikro dan disimpan dalam sebuah memori

control dalam control unit.

Pada microprogrammed serangkaian instruksi micro disimpan dalam ROM sehingga sebuah instruksi

dapat diubah dengan mengubah program mikro yang bersesuaian dengan instruksi tersebut dan

kelompok instruksi dapat dikembangkan dengan hanya menyertakan ROM tambahan yang berisi

program mikro yang bersesuaian.

Terbagi menjadi dua yaitu:

1. Kontrol vertical

Jenis implementasi dimana sinyal control dikode ke dalam pada bit, kemudian digunakan setelah

dikode.

2. Kontrol horizontal

Kontrol dimana setiap bit konrol mengatur 1 operasi gate atau mesin

Komponen-komponen microprogrammed control unit :


Menyimpan instruksi register mesin yang dijalankan

4. Control Store berisi Microprogammed

Untuk semua instruksi mesin

Untuk startup mesin

Untuk pemrosesan interrupt


Menentukan alamat control store dari mikroinstruksi berikutnya yang akan dijalankan


Menyimpan alamat dari mikroinstruksi berikutnya


Menyimpan mikroinstruksi tersebut selama dieksekusi

8. Microinstruction decoder

Menghasilkan dan mengeluarkan mikroorder yang didasarkan pada mikroinstruksi dan opcode

instruksi yang akan dijalankan

Implementasi

1. Seluruh control unit dapat membangkitkan sekumpulan sinyal kontrol

2. Tiap saluran kontrol tersebut dalam keadaan on atau off

3. Kondisi tersebut direpresentasikan oleh digit biner untuk masing-masing saluran kontrolnya

4. Terdapat control word untuk setiap operasi mikro

5. Memiliki sejumlah control words untuk tiap instruksi mesin

6. Menambahkan field alamat untuk menjelaskan microinstruction selanjutnya untuk

menspesifikasikan kondisi

http://henny-nemea.blogspot.com/2012/01/microprogrammed-control-unit.html

CONTROL UNIT

Ø Bagian dari komputer yang menggenerasi signal yang mengontrol operasi komputer.

http://henny-nemea.blogspot.com/2012/01/microprogrammed-control-unit.html

Ø Tugas Control Unit adalah mengontrol sisklus Mesin Von Neumann :

1. Menjemput instruksi berikutnya yang akan dijalankan dari memori, menempatkannya dalam register instruksi (IR) dan menambahkan (Increment) PC untuk menunjukkan atau mengarahkan ke instruksi beikutnya yang ada dalam memori,

2. Mendekode dan menjalankan instriksi yang baru saja dijemput.

Unit kontrol menghasilkan signal kontrol yang mengatur komputer. Untuk komputer yang sangat sederhana,unit control ini bisa mengirim microorder,yakni signal individual yang dikirimkan melalui jalur kontrol dedicated,untuk mengontrol komponen dan peralatan individual.

Yang lebih umum dilakukan oleh unit control adalah menghasilkan set mikroorder secara serempak dari pada microorder individual.set mikrooder yang dihasilkan oleh unit kontrol pada sekali saat disebut microinstruction.

1. Operasi MikroUnit kendali logika ( Control Logic Unit ) bertugas untuk mengatur seluruh aktifitas perangkat keras di dalam komputer. CLU bertugas untuk :1. Memfetch suatu instruksi dari memori2. Memberi kode pada instruksi untuk menentukan operasi mana yang akan dilaksanakan3. Menentukan sumber dan tujuan data di dalam perpindahan data4. Mengeksekusi operasi yang dilakukan


Instruksi mikro merupakan operasi primitif tingkat rendah yang bertindak secara langsung pada sirkuit logika suatu komputer dan mengatur fungsi-fungsi sebagai berikut :1. Membuka/menutup suatu gerbang ( gate ) dari sebuah register ke sebuah bus2. Mentransfer data sepanjang bus3. Memberi inisial sinyal-sinyal kendali seperti READ, WRITE, SHIFT, CLEAR dan SET4. Mengirimkan sinyal-sinyal waktu5. Menunggu sejumlah periode waktu tertentu6. Menguji bit-bit tertentu dalam sebuah register

2. Perancangan CLUTerdapat 2 pendekatan dalam perancangan CLU, yaitu : 1. Hardwired atau Random Logic Sejumlah gerbang ( gate ), counter dan register saling dihubungkan untuk menghasilkan sinyal-sinyal kendali. Setiap rancangan memerlukan sekelompok peranti logika dan hubungan yang berbeda-beda.



a. Operasi biasa


b. Start up mesin

Selama start up mesin ,unit kontrol memunculkan dan menandai berbagai macam register





2. Vertikal


Komponen-Komponen Pokok Control Unit Microprogrammed


Menyimpan instruksi register mesin yang dijalankan.

2. Control Store berisi microprogrammed

ü Untuk semua instruksi mesin.

ü Untuk startup mesin.

ü Untuk memprosesan interupt


Menentukan alamat Control Store dari mikroinstruksi berikutnya yang akan dijalankan.


Menyimpan alamat dari mikroinstruksi berikutnya.


Menyimpan mikroinstruksi tersebut selama dieksekusi.

6. Microinstruction Decoder

Menghasilkan dan mengeluarkan mikroorder yang didasarkan pada mikroinstruksi dan opcode instruksi yang akan dijalankan


4. Kelemahan Pemrograman Mikro

§ Karena waktu akses memori kendali ROM menentukan kecepatan operasi CLU maka kendali microprgrammed mungkin menghasilkan CLU yang lebih lambat dibandingkan dengan kendali hard-wired.

§ Alasannya bahwa waktu yang diperlukan untuk menjalankan suatu instruksi mikro juga mencakup waktu akses ROM, Sedangkan, suatu keterlambatan dalam CLU hard-wired hanya mungkin disebabkan oleh keterlambatan waktu penyebaran melalui perangkat keras, yang relative sangat kecil. (hard-wired digunakan hanya jika system itu tidak terlalu kompleks dan hanya memerlukan beberapa operasi kendali).

5. Keuntungan Pemrograman Mikro

§ Rancangan microprogrammed relative mudah diubah-ubah dan dibetulkan

§ Menyediakan kemampuan diagnostic yang lebih baik dan lebih dapat diandalkan daripada rancangan hard-wired

§ Utilisasi memori utama dalam computer microprogrammed biasanya lebih baik Karena perangkat lunak yang seharusnya menggunakan ruang memori utama justru ditempatkan pada memori kendali

§ Pengembangan ROM lebih lanjut(dalam kaitan dengan harga dan waktu akses) secara lebih jauh justru menguatkan posisi dominant pemrograman mikro, salah satunya dengan menyertakan unit memori ketiga disebut sebagai nano-memory (tambahan bagi memori utama dan memori kendali). Dalam mengerjakan hal ini, mungkin terjadi pertukaran (trade-off) yang menarik antara pemrograman mikro horisontal dan vertikal

http://pan2du.blogspot.com/2011/11/v-behaviorurldefaultvmlo.html

Istilah micro-program pertama kali muncul padatahun 1950 dan diperkenalkan oleh M. V. Wilkes

Pada hard-wired diperlukan perancangan ulang perangkat keras jika serangkaian instruksi

dikembangkan. Sebaliknya, pada micro-programmed, serangkaian instruksi mikro (program-mikro)

disimpan dalam ROM sehingga sebuah instruksi dapat diubah dengan mengubah program mikro

yang bersesuaian dengan instruksi tersebut dan kelompok instruksi dapat dikembangkan dengan

hanya menyertakan ROM tambahan yang berisi program-mikro bersesuaian.

Perancangan Control Unit

Rancangan hardwired sejumlah gerbang(gate), counter dan register saling dihubungkan untuk

menghasilkansinyal-sinyal kontrol. Tiaprancangan memerlukan sekelompok piranti logika dan

hubungan yang berbeda-bedaRancangan microprogrammed dibentukserangkaian instruksi mikro,

yang disebut

sebagai program mikro (micro-program) untuk setiap instruksi mikro dan disimpan dalamsebuah

memori kontrol (biasanya ROM) dalam Control Unit.

Micro-programmed Control

1. Suatu control unit dapat dikatakan microprogrammable apabila memori kontrolnya dapat

dimodifikasi oleh pemakai untuk menghasilkan instruksi makro yang dibentuk sesuai keinginan

pemakai.

2. Apabila tidak, kelompok instruksi tetap, maka disebut kelompok instruksi dalam control unit hard-

wired

http://pan2du.blogspot.com/2011/11/v-behaviorurldefaultvmlo.html

Micro-instruction Types

1. Each micro-instruction specifies single microoperations to be performed (vertical micro-

programming)

2. Each micro-instruction specifies many different micro-operations to be performed in parallel

(horizontal micro-programming)

Terdapat satu bit bagi setiap saluran kontrol CPU internal dan satu bit bagi setiap saluran kontrol bus

sistem

Advantages and Disadvantages of Microprogramming

1. Dapat menyederhanakan rancangan unit kontrol

2. Rancangan menjadi lebih murah

3. Kesalahan yang terjadi lebih sedikit

1. Slower

http://santosotegoeh.blogspot.com/2012/01/microprogrammed-control.html

kendali microprogrammed menawarkan suatu pendekatan yang lebih terstruktur untuk merancang unit kendali logika (CLU) dibandingkan dengan kendali hard-wired. Rancangan microprogrammed relatif mudah diubah-ubah dan dibetulkan,menawarkan kemampuan diagnostik yang lebih baik dan lebih dapat diandalkan daripada rancangan hard-wired. Karena waktu akses memori kendali ROM menentukan kecepatan operasi CLU maka kendali microprogrammed mungkin menghasilkan CLU yang lebih lambat dibandingkan dengan kendali hard-wired.Alasannya adalah bahwa waktu yang diperlukan untuk menjalankan suatu instruksi-mikro juga harus mencakup waktu akses ROM. Sebaliknya, suatu keterlambatan dalam CLU hard-wired hanya mungkin disebabkan oleh keterlambatan waktu penyebaran melalui perangkat keras, yang relatif sangat kecil. Bagaimanapun juga, ilmu ekonomi kelihatannya lebih menyukai kendali hard-wired hanya jika sistem itu tidak terlalu kompleks dan hanya memerlukan beberapa operasi kendali.

Komputer mikro (Inggris: microcomputer) adalah sebuah kelas komputer yang menggunakan mikroprosesor sebagai CPU utamanya. Komputer mikro juga dikenal sebagai Personal Computer (PC), Home Computer, atau Small-business Computer. Komputer mikro yang diletakkan di atas meja kerja dinamakan dengan desktop, sedangkan yang dapat dijinjing (portabel) dinamakan dengan Laptop, karena sering diletakkan di atas paha. Ketika komputer mikro pertama kali muncul ke pasaran, komputer jenis ini dianggap sebagai perangkat yang hanya digunakan oleh satu orang saja, yang mampu menangani informasi yang berukuran 4-bit, 8-bit, atau 16-bit (dibandingkan dengan minicomputer atau mainframe yang mampu menangani informasi lebih dari 32-bit) pada satu waktunya. Pengembangan lebih lanjut, menjadikan klasifikasi antara mainframe, minicomputer dan komputer mikro menjadi tidak relevan lagi, karena komputer mikro yang baru mampu menangani informasi 32-bit, atau 64-bit dalam satu waktunya, sama seperti halnya mainframe atau minicomputer. Selain itu, komputer mikro juga sekarang telah mendukung banyak pengguna dalam satu waktunya.

http://santosotegoeh.blogspot.com/2012/01/microprogrammed-control.html

komputer mikro didesain untuk digunakan di dalam rumah, sekolah, atau perkantoran.Lihat juga Mainframe, Minicomputer

Berikut ini adalah beberapa jenis komputer mikro yang pernah beredar (Daftar ini tidak lengkap):* Altair 8800* Tandy TRS-80* IBM PC/kompatibel (Desktop)* IBM PC/kompatibel (Laptop)* Apple I* Apple II* Apple Lisa* Apple Macintosh* Apple iMac* Apple MacMini* Apple PowerMac* Apple PowerBook* Apple iBook* Apple MacBook

http://uchieghokil.blogspot.com/2010/12/pemrograman-mikro.html

Operasi Unit KendaliUnit kendali (bahasa Inggris: Control Unit - CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk

memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical

Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat

CPU tersebut.

Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain.

Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat

penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih

oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol

bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register

instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah

memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor).

Tugas CU

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

3. Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.

4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.

5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.

http://uchieghokil.blogspot.com/2010/12/pemrograman-mikro.html

Macam-macam CU

Single-Cycle CU

Proses di CUl ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka

dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya

merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis

instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decodeopcode untuk

mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol

berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format”

(berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching).

Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-

format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw”

maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan

baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

Multi-Cycle CU

Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi.

Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing outputcontrol 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; bukan instruksi cycle selanjutnya.

Macam register yang digunakan:

Register alamat memori (MAR): dihubungkan dengan saluran alamat bus system. MAR

menerapkan alamat didalam memori untuk operasi membaca dan menulis.

Register buffer memori (MBR): dihubungkan dengan saluran data bus system. MBR berisi

nilai yang akan disimpan di memori atau nilai terakhir yang dibaca dari memori.

Program counter (PC); menampung alamat instruksi berikutnya yang akan diambil.

Register instruksi (IR); menampung instruksi terakhir yang diambil.

Proses tiga langkah karakteristik unit control:

1. Menentukan elemen dasar prosesor

2. Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor

3. Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan pembentukan

operasi mikro

Dua tugas dasar unit control:

Pengurutan: unit control menyebabkan prosesor menuju sejumlah operasi mikro dalam urutan yang

benar, yang didasarkan pada program yang sedang dieksekusi.

Eksekusi: unit control menyebabkan setiap operasi mikro dilakukan.

Masukan-masukan unit control:

Clock/pewaktu: pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control

menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi

setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.

Register instruksi: opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang

akan dilakukan selama siklus eksekusi.

Flag: flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU

sebelumnya.

Sinyal control untuk mengontrol bus. Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke

unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.

Keluaran-keluaran unit control:

Sinyal control didalam prosesor: terdiri dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan

data dipindahkan dari register yang satu keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat

mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.

Sinyal control bagi bus control; sinyal ini juga terdiri dari dua macam: sinyal control bagi

memori dan sinyal control bagi modu-modul I/O

Terdapat tiga macam sinyal control:

· Sinyal-sinyal yang mengaktifasi fungsi ALU

· Sinyal-sinya yang mengaktifasi alur data

· Sinyal-sinyal pada bus system eksternal atau antar muka eksternal lainnya.

Sinyal control yang dhasilkan oleh unit control menyebabkan terbuka dan tertutupnya gerbanga

logika, dihasilkan pada perpindahan data dank e register dan operasi ALU.

Model Unit ControlUnit kontrol menghasilkan signal kontrol yang mengatur komputer. Untuk komputer yang sangat sederhana,unit control ini bisa mengirim microorder,yakni signal individual yang dikirimkan melalui jalur kontrol dedicated,untuk mengontrol komponen dan peralatan individual. Yang lebih umum dilakukan oleh unit control adalah menghasilkan set mikroorder secara serempak dari pada microorder individual.set mikrooder yang dihasilkan oleh unit kontrol pada sekali saat disebut microinstruction.

1. Operasi MikroUnit kendali logika ( Control Logic Unit ) bertugas untuk mengatur seluruh aktifitas perangkat keras di dalam komputer.CLU bertugas untuk :1. Memfetch suatu instruksi dari memori2. Memberi kode pada instruksi untuk menentukan operasi mana yang akan dilaksanakan3. Menentukan sumber dan tujuan data di dalam perpindahan data4. Mengeksekusi operasi yang dilakukan


Instruksi mikro merupakan operasi primitif tingkat rendah yang bertindak secara

langsung pada sirkuit logika suatu komputer dan mengatur fungsi-fungsi sebagai berikut :1. Membuka/menutup suatu gerbang ( gate ) dari sebuah register ke sebuah bus2. Mentransfer data sepanjang bus3. Memberi inisial sinyal-sinyal kendali seperti READ, WRITE, SHIFT, CLEAR dan SET4. Mengirimkan sinyal-sinyal waktu5. Menunggu sejumlah periode waktu tertentu6. Menguji bit-bit tertentu dalam sebuah register

2. Perancangan CLUTerdapat 2 pendekatan dalam perancangan CLU, yaitu :1. Hardwired atau Random Logic Sejumlah gerbang ( gate ), counter dan register saling dihubungkan untuk menghasilkan sinyal-sinyal kendali. Setiap rancangan memerlukan sekelompok peranti logika dan hubungan yang berbeda-beda.



a. Operasi biasa


b. Start up mesinSelama start up mesin ,unit kontrol memunculkan dan menandai berbagai macam register





2. Vertikal


Komponen-Komponen Pokok Control Unit Microprogrammed1. Instruction Register Menyimpan instruksi register mesin yang dijalankan.2. Control Store berisi microprogrammed

Untuk semua instruksi mesin. Untuk startup mesin. Untuk memprosesan interupt

3. Address Computing Circuiting Menentukan alamat Control Store dari mikroinstruksi berikutnya yang akan dijalankan.4. Microprogrammed Counter Menyimpan alamat dari mikroinstruksi berikutnya.5. Microinstruction Buffer Menyimpan mikroinstruksi tersebut selama dieksekusi.6. Microinstruction Decoder Menghasilkan dan mengeluarkan mikroorder yang didasarkan pada mikroinstruksi dan opcode instruksi yang akan dijalankan


4. Kelemahan Pemrograman Mikro Karena waktu akses memori kendali ROM menentukan kecepatan operasi CLU maka

kendali microprgrammed mungkin menghasilkan CLU yang lebih lambat dibandingkan dengan kendali hard-wired.

Alasannya bahwa waktu yang diperlukan untuk menjalankan suatu instruksi mikro juga mencakup waktu akses ROM, Sedangkan, suatu keterlambatan dalam CLU hard-wired hanya mungkin disebabkan oleh keterlambatan waktu penyebaran melalui perangkat keras, yang relative sangat kecil. (hard-wired digunakan hanya jika system itu tidak terlalu kompleks dan hanya memerlukan beberapa operasi kendali).

5. Keuntungan Pemrograman Mikro Rancangan microprogrammed relative mudah diubah-ubah dan dibetulkan Menyediakan kemampuan diagnostic yang lebih baik dan lebih dapat diandalkan daripada

rancangan hard-wired Utilisasi memori utama dalam computer microprogrammed biasanya lebih baik Karena

perangkat lunak yang seharusnya menggunakan ruang memori utama justru ditempatkan pada memori kendali

Pengembangan ROM lebih lanjut(dalam kaitan dengan harga dan waktu akses) secara lebih jauh justru menguatkan posisi dominant pemrograman mikro, salah satunya dengan menyertakan unit memori ketiga disebut sebagai nano-memory (tambahan bagi memori utama dan memori kendali). Dalam mengerjakan hal ini, mungkin terjadi pertukaran (trade-off) yang menarik antara pemrograman mikro horisontal dan vertikal

ProsesorProsesor sering disebut juga sebagai otak dan pusat pengendali computer yang didukung oleh komponen lainnya.Prosesor adalah sebuah IC yang mengontrol keseluruhan jalannya sebuah system computer dan digunakan sebagai otak atau pusat pengendali yang berfungsi untuk melakukan perhitungan dan menjalankan tugas.Prosesor terletak pada soket yang terdapat pada mainboard dan dapat diganti dengan prosesor yang lain asalkan sama dengan soket yang ada pada mainboard.Prosesor mempunyai banyak merk yang beredar dipasaran diantaranya: AMD,Intel,Apple,Cyrix,VIA,IBM,dan IDT.Gambar 7. Jenis prosesorBagian yang terpenting dari prosesor dibagi menjadi 3 yaitu:1. Control Unit (CU).2. Memori Unit (MU).3. Aritcmatics Logical Unit (ALU)Unit kontrolMengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.Bila ada instrikasi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika,maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU.Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan dan pada saatnya disajikan kea lat output.

Tugas dari unit kontrol adalah :Mengatur dan mengendalikan alat – alat input dan output.Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.Mengambil data dari memori utama ( jika diperlukan ) untuk diproses,mengorim instruktur ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perdandingan logika serta mengawasi kerja ALU .Menyimpan hasil proses ke memori utama.Memori unitMerupakan alat penyimpanan kecil yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses.Memori ini bersifat sementara biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.Secara analogi memori unit ini dapat diibaratkan sebagai ingatan diotak kita yang memiliki ingatan-ingatan,satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan menpunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika .Aritcmatics Logical UnitUnit yang bertugas untuk melakukan operasi aritmatika dan operasi logika berdasarkan instruksi yang ditentukan .ALU sering disebut mesin bahasa karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian yaitu unit aritmatika dan unit logika Boolean yang masing-masimg memiliki spesifikasi tugas sendiri.Tugas utama ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika)yang terjadi sesai dengan instruksi program.ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu yaitu sama dengan (=),tidak sama dengan (‘),kurang dari(<),lebih besar dari(>).Fungsi prosesorFungsi Prosesor adalah untuk memproses data yang diterima dari masukan (input) yang seterusnya akan menghasilkan keluaran (output).Pada waktu prosesor memperoses data ,prosesor juga akan terhubung dengan komponen computer yang lain , terutama Hardisk dan RAM.

Sumber: http://id.shvoong.com/internet-and-technologies/computers/2266501-pengertian-prosesor-dan-fungsinya/#ixzz2kSGBIQj4

Pengertian Processor atau CPU komputerPengertian Processor atau CPU komputer: Processor adalah otak dari sebuah komputer.

Processor sering pula disebut sebagai CPU (Central Processing Unit). Karena bentuknya

yang kecil maka ada juga yang menyebutnya Micro Processor. Pada saat ini telah

tersedia banyak macam CPU/Processor dipasaran. Kita mengenal Processor Intel P4,

Processor Intel P4 LGA 775, Processor Intel Celeron, Processor AMD Athlon dll.

Spesifikasi, kualitas, kecepatan dan harganyapun berbeda-beda. oleh karena itu setiap

kita mau membeli processor harus mengerti dan mengetahui bagaimana tips membeli

processor maupun untuk membeli perangkat hardware komputer lainnya. Processor/CPU

terdiri dari tiga bagian utama yaitu :

1. CU ( Control Unit )

Bagian ini bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada

pada sistem komputer. Unit ini mengatur lalulintas data dari memory utama

untuk dieksekusi dan hasilnya dikirim kembali ke memory utama, untuk

ditampilkan pada layar monitor atau output device yang lain.

http://arya-pc.blogspot.com/2013/10/tips-membeli-hardware-membeli-komponen.html

http://arya-pc.blogspot.com/2013/10/tips-membeli-hardware-membeli-komponen.html

http://id.shvoong.com/internet-and-technologies/computers/2266501-pengertian-prosesor-dan-fungsinya/#ixzz2kSGBIQj4

http://id.shvoong.com/internet-and-technologies/computers/2266501-pengertian-prosesor-dan-fungsinya/#ixzz2kSGBIQj4

2. ALU ( Arithmatic and Logical Unit )

Bagian ini bertugas untuk melakukan semua perhitungan aritmatika

(matematika). Tugasnya yang lain adalah mengambil keputusan dari suatu

operasi logika sesuai perintah program. Jika kita sedang menjalankan suatu

program aplikasi dan ada yang kurang beres, maka bagian inilah yang mengambil

keputusan bahwa telah terjadi suatu kesalahan. Informasi ini diteruskan ke

memory utama supaya dibuat pengumuman “EROR” pada layar monitor.

3. Register

Adalah media penyimpanan yang kecil tetapi kecepatan akses yang sangat tinggi.

Disinilah data dieksekusi/diproses sedangkan data-data yang lain masih antri

menunggu di memori utama.

Fungsi Processor atau CPU Komputer

Fungsi Processor atau CPU Komputer: 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, misalnya seperti scanner,mouse, dan joy

stick. 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. Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit

yang disebut dengan bus, yang menghubungkan antara CPU dengan MAA. 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.

Blok diagram sederhana cpu atau processor

Cara Kerja CPU atau processor komputer

Cara Kerja CPU atau processor komputer: Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke

processing-devices, pertama sekali diletakkan di MAA (melalui Input-storage); apabila

berbentuk instruksi ditampung oleh Control Unit di Program-storage, namun apabila

berbentuk data ditampung di Working-storage). Jika register siap untuk menerima

pengerjaan eksekusi, maka Control Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage

untuk ditampungkan ke Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisikan

instruksi tersebut ditampung di Program Counter/penghitung. Sedangkan data diambil

oleh Control Unit dari Working-storage untuk ditampung di General-purpose register

(dalam hal ini di Operand-register). Jika berdasar instruksi pengerjaan yang dilakukan

adalah arithmatika dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk

mengerjakan berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung di Akumulator.

Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil

pengolahan di Accumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage. Jika

pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan menjemput hasil

pengolahan dari Working-storage untuk ditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya

dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke output-devices.

http://arya-pc.blogspot.com/2013/10/pengertian-dan-fungsi-processor.html

http://arya-pc.blogspot.com/2013/10/pengertian-dan-fungsi-processor.html

http://4.bp.blogspot.com/-U3uqnAJZVXk/UlIahdpaTrI/AAAAAAAAAto/GPcgr5qZG9E/s1600/blok+diagram+sederhana+cpu.png

control unit.docx

Documents