Download - Pertemuan 4 Central Processing Unit
Pertemuan 4Central Processing Unit
Sekolah Tinggi Teknologi Nurul JadidProgram S1 Teknik InformatikaAhmadi Andianto - Furqon
Pertemuan ini menjelaskan:• Perkembangan Arsitektur CPU• Siklus pemrosesan instruksi dalam CPU• Teknik Pengalamatan• Proses Interupsi dalam CPU• Paralel Instruksi dan Paralel Processor• Arah dan Perkambangan Desain
Komputer Modern
Struktur Komputer
komputer
CPUMain
Memory
SystemInterkoneksi
IO
ControlUnit
ALU
Internal CPU Bus
Register
SquencingLogic
Control UnitRegister &Decodes
ControlMemory
Arsitektur Mesin Babbage 1
Unit Input
Unit Pengolah
Unit Output
Unit Penyimpan
Komponen Mesin Babbage• Input : membaca instruksi dan data
dari kartu berlubang• Penyimpanan : Memuat 1000 word,
masing2 terdiri dari 50 digit desimal. Menyimpan operand perhitungan
• Pengolah : memproses data berdasarkan instruksi dari kartu berlubang
• Output :Terdiri dari output tercatat dan tercetak
Von Neumann (1952)• Ahli matematika (AS)• Pencetus pertama mesin stored
program• Menggunakan konsep binary
Arsitektur mesin Neumann
Main Memory
Input/OutputEquipment
Aritmatic Logic
Control Unit
Komponen Mesin Neumann• Unit Input : Membaca data dan instruksi
yang diberikan• Main Memory : terdiri dari 4096 word,
masing2 memuat 40 bit binner• Aritmetic Logic : bagian yang berfungsi
sebagai unit pemroses• Control Unit : Pengendali kerja antar
komponen• Menampilkan hasil pengolahan data yang
dilakukan ALU
Arsitektur Mesin Komputer Modern
Main Memory
Input/OutputEquipment
ControlUnit
Register
regalamat
regaritmatik
reg…………
Kendali I/OEquipment ALU
Bagian CPU• Register : Alat penyimpanan kecil, punya
kecepatan akses tinggi, digunakan menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses.
• ALU : Melakukan semua perhitungan aritmatika dan keputusan operasi logika
• Kontrol Unit : mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada dalam sistem komputer.
• I/O interconection : sistem koneksi penghubung antar komponen internal CPU dengan bus eksternal di luar CPU
Jenis-jenis register• Instruction Register (IR) : menyimpan
instruksi yang sedang diproses• Program Counter (PC) menyipan
alamat lokasi dari memory utama yang berisi instruksi yang akan diproses
• General Purpose Register, memiliki kegunaan umum yang berhubungan dengan data yang akan diproses
Daftar RegisterSimbol Register
Banyak Bit
Nama Register
Kegunaan
DR 16 Data Register Menyimpan operand (data)AR 12 Address Register Menyimpan alamat memoriAC 16 Accumulator Register PemrosesIR 16 Instrustion Register Menyimpan kode instruksiPC 12 Program Counter Menyimpan alamat instruksiTR 16 Temporary Register Menyimpan data sementaraINPR 8 Input Register Menyimpan karakter inputOUTR 8 Output Register Menyimpan karakter output
Contoh Arsitektur 8086
Data Register
Ah ALBh BLCh CLDh DL
AxBxCxDx
KontrolLogika
Antrian Instruksi
ALU
SPBPSIDIIP
CSSSDSES
Alamat/Data
Kontrol
20 pin
16 pin
Penunjuk Segmen
Unit Kontrol dan Register Kerja• Kelompok data :Menyimpan operand
dan hasil operasi• Kelompok Pointer (penunjuk):terdiri
dari register basis dan indeks serta PC dan stack pointer
• Kelompok Segmen : Register dengan fungsi khusus
Kelompok Data• Terdiri dari 4 register aritmatika Ax,
Bx, Cx, Dx.• Berfugsi menyimpan operand dan hasil
operasi• Fungsi khusus:
- Bx : register basis penghitung alamat- Cx : register pencacah- Dx : register menyimpan alamat I/O selama mengoperasikan I/O tsb.
Kelompok Penunjuk• IP & SP : Register pencacah (program
counter)• BP : register basis yang digunakan
mengakse stak• BI & SI : register yang digunakan
untuk indeks
Segmen • Code Segmet (CS) dan Stack
Segment (SS), pengalamatan stack dengan menjumlahkan isi regster IP, SP dengan register CS dan SS
• Data Segment (DS)• Extra Segment (ES)
Berbagai Aktivitas (1) • Instruction Address Calculation (IAC)
proses kalkulasi alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi
• Instruction Fetch (IF), membaca/mengambil instruksi dari lokasi memori ke CPU
• Instruction Operation Decoding (IOD), menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan
Berbagai Aktivitas (1)• Operand Address Calculation (OAC),
menentukan alamat operand• Operand Fetch (OF), mengambil operand
dari memory atau dari modul I/O• Data Operation (DO) proses membentuk
operasi yang diperintahkan dalam instruksi
• Operand Store (OS), proses menyimpan hasil eksekusi dalam memory.
Interupsi• Mekanisme penghentian atau
pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU.
• Bertujuan mengatur eksekusi routine instruksi agar efektif dan efisien atara CPU, I/O, maupun memori
Sinyal Interupsi• Program : dibangkitkan dengan
beberapa kondisi pada hasil program• Timer :membangkitkan pewaktuan
dalam prosesor• I/O : dibangkitkan oleh modul I/O
sehubungan pemberitahuan kondisi error
• Hardware failure: dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memory
Prinsip Desain Prosesor• Memaksimalkan kecepata dimana
instruksi dikeluarkan• Memperbanyak instruksi yang secara
langsung dapat dijalankan hardware untuk mempercepat kinerja
• Instruksi mudah dikodekan• Hanya instruksi LOAD dan STORE
yang diakses ke memory• Menyiapkan banyak register
Multi Processor
CPU CPU CPU CPUSharedMemory
Multi Komputer
CPU CPU CPU CPU
Memori Memori Memori Memori
Sekian……