4/14/2012

1

CHAPTER 7 :

CPU dan Memory

Andre Iskandar

Chapter 7 CPU and

Memory

7-2

CPU: 3 Komponen Utama

� ALU (arithmetic logic unit)� Melakukan kalkulasi dan perbandingan (data diubah)

� CU (control unit): melakukan siklus fetch/execute � Fungsi :

� Memindah data ke dan dari register CPU dan komponen hardware lainnya (tidak ada perubahan data)

� Mengakses instruksi program dan issues command ke ALU

� Subparts:� Memory management unit: mengawasi pengambilan instruksi

dan data

� I/O Interface: terkadang dikombinasikan dengan unit manajemen memory sebagai Bust Interface Unit

� Registers� Contoh : Program counter (PC) atau instruction pointer

menentukan instruksi berikutnya untuk dieksekusi

4/14/2012

2

Chapter 7 CPU and

Memory

7-3

Diagram Blok Sistem

Chapter 7 CPU and

Memory

7-4

The Little Man Computer

4/14/2012

3

Chapter 7 CPU and

Memory

7-5

Konsep Register

� Kecil, lokasi penyimpanan yang permanen dalam

CPU yang digunakan untuk tujuan tertentu

� Dimanipulasi secara langsung oleh unit kontrol

� Kabel untuk fungsi tertentu

� Ukuran dalam bit atau byte (bukan MB seperti

pada memory)

� Dapat menyimpan data, alamat dan instruksi

� Berapa banyak register yang dimiliki LMC?

Chapter 7 CPU and

Memory

7-6

Register

� Penggunaan Register� Scratchpad untuk eksekusi program saat ini

� Menyimpan data yang dibutuhkan secara cepat atau data yang sering digunakan

� Menyimpan informasi mengenai status CPU dan eksekusi program saat ini

� Alamat instruksi program selanjutnya

� Sinyal dari perangkat eksternal

� Tujuan Umum Register

� User-visible registers

� Menyimpan antara hasil atau nilai data, misalnya loop

counters

� Setara dengan kalkulator LCM

� Biasanya ada beberapa lusin pada CPU saat ini

4/14/2012

4

Chapter 7 CPU and

Memory

7-7

Tujuan Khusus Register

� Program Count Register (PC)� Disebut juga instruction pointer

� Instruction Register (IR)� Menyimpan instruksi yang diambil dari memory

� Memory Address Register (MAR)

� Memory Data Register (MDR)

� Status Register� Status CPU dan eksekusi program saat ini

� Flags (satu bit variabel boolean) untuk kondisitrack seperti arithmetic carry dan overflow, power failure, internal computer error

Chapter 7 CPU and

Memory

7-8

Operasi Register

� Menyimpan nilai dari lokasi lain (register

dan memory)

� Penambahan dan pengurangan

� Pergantian dan perputaran data

� Uji konten untuk kondisi seperti nol atau

positif

4/14/2012

5

Chapter 7 CPU and

Memory

7-9

Operasi Memory

� Setiap lokasi memory memiliki alamat yang unik

� Alamat dari instruksi disalin ke MAR yang

nantinya akan menemukan lokasi pada memori

� CPU akan menentukan apakah akan disimpan

(store) atau diambil kembali (retrieval)

� Transfer terjadi antara MDR dan memory

� MDR adalah cara kedua untuk melakukan

register

Chapter 7 CPU and

Memory

7-10

Contoh MAR-MDR

4/14/2012

6

Chapter 7 CPU and

Memory

7-11

Analogi Visual Memory

Chapter 7 CPU and

Memory

7-12

RAM: Random Access Memory

� DRAM (Dynamic RAM)

� Paling umum, murah

� Volatile: harus di refresh (diisi dengan power)

1000 kali tiap detiknya

� SRAM (static RAM)

� Lebih cepat daripada DRAM and lebih mahal

daripada DRAM

� Volatile

� Seringkali untuk jumlah kecil digunakan di cache

memory untuk akses dengan kecepatan tinggi

4/14/2012

7

Chapter 7 CPU and

Memory

7-13

ROM - Read Only Memory

� Non-volatile memory untuk menyimpan software yang diperkirakan tidak berubah selama kehidupan sistem

� Magnetic core memory

� EEPROM � Electrically Erasable Programmable ROM

� Lebih lambat dan kurang fleksibel daripada Flash ROM

� Flash ROM � Lebih cepat daripada disk tapi lebih mahal

� Kegunaan� BIOS: instruksi inisial boot dan diagnosa

� Kamera digital

Chapter 7 CPU and

Memory

7-14

Fetch-Execute Cycle

� Two-cycle process, karena baik

instruksi maupun data berada di

memory

� Fetch� Decode atau menemukan instruksi,

memuatnya dari memory ke register dan

sinyal ALU

� Execute� Melakukan operasi yang memerlukan

instruksi

� Memindahkan atau mengubah data

4/14/2012

8

Chapter 7 CPU and

Memory

7-15

LMC vs. CPU

Fetch dan Execute Cycle

Chapter 7 CPU and

Memory

7-16

Load Fetch/Execute Cycle

• PC -> MAR Memindahkan alamat dari PC ke MAR

• MDR -> IR Memindahkan instruksi ke IR

• IR(address) -> MAR Alamat instruksi dimuat pada MAR

• MDR -> A Data sebenarnya di salin ke dalam akumulator

• PC + 1 -> PC Program Counter ditambahkan

4/14/2012

9

Chapter 7 CPU and

Memory

7-17

Store Fetch/Execute Cycle

• PC -> MAR Memindahkan alamat dari PC ke MAR

• MDR -> IR Memindahkan instruksi ke IR

• IR(address) -> MAR Alamat instruksi dimuat pada MAR

• A -> MDR* Akumulator menyalin data ke dalam MDR

• PC + 1 -> PC Program Counter ditambahkan

*Notice how Step #4 differs for LOAD and STORE

Chapter 7 CPU and

Memory

7-18

ADD Fetch/Execute Cycle

• PC -> MAR Memindahkan alamat dari PC ke MAR

• MDR -> IR Memindahkan instruksi ke IR

• IR(address) -> MAR Alamat instruksi dimuat pada MAR

• A + MDR -> A Konten MDR ditambahkan ke konten akumulator

• PC + 1 -> PC Program Counter ditambahkan

4/14/2012

10

Chapter 7 CPU and

Memory

7-19

LMC Fetch/Execute

SUBTRACT

PC � MAR

MDR � IR

IR[addr] � MAR

A – MDR � A

PC + 1 � PC

IN

PC � MAR

MDR � IR

IOR � A

PC + 1 � PC

OUT

PC � MAR

MDR � IR

A � IOR

PC + 1 � PC

HALT

PC � MAR

MDR � IR

BRANCH

PC � MAR

MDR � IR

IR[addr] � PC

BRANCH on Condition

PC � MAR

MDR � IR

If condition false: PC + 1 � PC

If condition true: IR[addr] � PC

Chapter 7 CPU and

Memory7-20

Bus

�Koneksi fisik yang memungkinkan pemindahan data dari satu lokasi pada sistem komputer ke komputer lainnya

�Group konduktor elekrik untuk membawa sinyal dari satu lokasi ke lokasi lainnya� Line,: setiap konduktor dalam bus

� 4 macam sinyal1.Data (alfanumerik, numerik, instruksi)

2.Address

3.Control signal

4.Power (kadang-kadang)

4/14/2012

11

Chapter 7 CPU and

Memory

7-21

Bus

� Menghubungkan CPU dan Memory

� I/O peripherals: pada bus yang sama sebagai

CPU/memory atau bus yang terpisah

� Paket fisik biasanya disebut backplane

� Disebut juga system bus atau external bus

� Contohnya broadcast bus

� Bagian dari cetakan papan sirkuit yang disebut

motherboard dimana CPU dan komponen terkait

diletakkan

Chapter 7 CPU and

Memory

7-22

Point-to-point vs. Multipoint

Broadcast bus Contoh: Ethernet

Plug-in device

Dibagi di antara beberapa perangkat

4/14/2012

12

Chapter 7 CPU and

Memory

7-23

Motherboard

� Cetakan papan sirkuit dimana CPU dan komponen

terkait diletakkan termasuk backplane

Chapter 7 CPU and

Memory

7-24

Interkoneksi PC Khusus

Bus interface bridges, menghubungkan bus dengan tipe

yang berbeda