PAPER

Mikroprosesor

Sistem dan Cara Kerja ALU dan Memori

EKO ANUGRAH GINTING

1002076

D3. TEKNIK INSTRUMENTASI ELEKTRONIKA MIGAS

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MINYAK DAN GAS BUMI

(STT MIGAS ) BALIKPAPAN

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 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.

Microprocessor adalah mesin kecil sebagai pemroses dan pengendali utama proses

yang terjadi pada komputer, yang dibuat dalam bentuk chip. Meskipun ukurannya secara fisik

tidak terlalu besar, tetapi pemikir utama dari sebuah komputer adalah pada microprocessor

ini, dan di sinilah proses utama diolah.

Suatu hal yang tak dapat dipungkiri adalah bahwa wajah dunia sangat cepat berubah

sejak ditemukannnya prosesor (sebutan umum untuk mikroprosesor) yang menjadi otak dari

sistem komputer. Dengan kecerdasan dan kecepatan yang dimiliki oleh sebuah prosesor

banyak hal yang dapat dikerjakannya seperti pengendalian alat-alat listrik dan elektronik

rumah tangga sampai pengindaraan dan pengendalian jarak jauh yang tidak lagi dibatasi

jarak, waktu dan ruang. Teknologi prosesor ternyata sangat mudah dan murah untuk

diterapkan pada sistem alat-alat bantu manusia. Televisi, Video CD, Mesin cuci, mobil,

apalagi pesawat udara, pesawat ruang angkasa, satelit dan seterusnya telah menerapkan

teknologi prosesor untuk meningkatkan unjuk kerjanya.

Bagian yang paling utama di dalam sebuah prosesor adalah ALU (Aritmatic and

Logic Unit) atau aritmatika dan logika, adalah salah satu bagian dalam dari sebuah

mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika.

Tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit) adalah melakukan semua perhitungan

aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan

operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian

dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan

untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder.

Memori ( Memory ) terdiri atas komponen-komponen elektronik yang menyimpan

perintah- perintah yang menunggu untuk di eksekusi oleh prosesor,data yang diperlukan oleh

insruksi (perintah) tersebut dan hasil-hasil dari data yang diproses ( informasi ). Memori

biasanya terdiri atas satu chip atau beberapa papan sirkuit lainnya dalam prosesor.

Memory komputer bisa diibaratkan sebagai papan tulis, dimana setiap orang yang

masuk kedalam ruangan bisa membaca dan memanfaatkan data yang ada dengan tanpa

merubah susunan yang tersaji. Data yang diproses oleh komputer, sebenarnya masih

tersimpan didalam memory, dan dalam hal ini komputer hanya membaca data dan kemudian

memprosesnya. Satu kali data tersimpan didalam memory komputer, maka data tersebut akan

tetap tinggal disitu selamanya. Setiap kali memory penuh, maka data yang ada bisa dihapus

sebagian ataupun seluruhnya untuk diganti dengan data yang baru.

1.2 Rumusan MasalahBerkaitan dengan cara kerja ALU dan Memori seperti yang dipaparkan di atas, maka

penulis dapat membuat sebuah pertanyaan tentang:

1. Apakah peran ALU dalam mikroprosesor ?

2. Bagaimanakah cara kerja memori dalam CPU ?

BAB II

2.1 Pengertian ALU dan MemoryALU (Aritmatic and Logic Unit) atau aritmatika dan logika, adalah salah satu bagian

dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan

aritmatika dan logika. Tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit) adalah melakukan

semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program.

ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Sirkuit elektronik di ALU yang digunakan

untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. Operasi aritmatika itu antara lain :

Tambah, Kurang, Kali, Bagi, sedangkan operasi logika antara lain :

OR,AND,NOT,EXOR,EXNOR dan lain-lain. ALU (Arithmetic and Logic Unit) adalah

sebuah kumpulan gerbang logika yang disatukan untuk dapat mengerjakan beberapa fungsi

tertentu tergantung kontrol yang diberikan.

Memory biasanya disebut sebagai RAM, singkatan dari Random Access Memory.

Memory berfungsi sebagai tempat penyimpanan data sementara. Memory bekerja dengan

menyimpan & menyuplai data-data penting yg dibutuhkan Processor dengan cepat untuk

diolah menjadi informasi. Karena itulah, fungsi kapasitas merupakan hal terpenting pada

memory. Dimana semakin besar kapasitasnya, maka semakin banyak data yang dapat

disimpan dan disuplai, yang akhirnya membuat Processor bekerja lebih cepat. Suplai data ke

RAM berasal dari Hard Disk, suatu peralatan yang dapat menyimpan data secara permanen.

2.2 Fungsi ALU dan Memory dalam Komputer

Pada saat menggunakan komputer, pertama kali yang akan kita dapati adalah saat

booting, komputer mulai melakukan pemrograman untuk menuju Sistem operasi

yangdimilikinya, pada saat kita melakukan suatu perintah.misal masuk dalam microsoft

office dan mulai bekerja,maka pada saat itulah prosesor bekerja untuk menghasilkan sebuah

alur yang memerintahkan ALU untuk mengeksekusi hitungan-hitungan operasi aritmatika.

Dan saat itu pula prosesor menyimpan sementara dalam memory.

RAM berfungsi untuk membantu Processor dalam penyediaan data “super cepat”

yang dibutuhkan. RAM berfungsi layaknya seperti HDD Digital, karena seluruh komponen

RAM sudah menggunakan teknologi digital. Dengan RAM, maka Processor tidak perlu

menunggu kiriman data dari HDD. Saat ini RAM DDR2 mempunyai bandwidth 3,2 GB/s

(PC400), agar tidak menganggu pasokan maka saat ini Motherboard menggunakan teknologi

Dual Channel yang dapat melipatgandakan bandwidth menjadi 2x dengan memperbesar

arsitektur menjadi 128-bit. Itu artinya, 2 keping DDR2 dalam mode Dual Channel dapat

memasok data dalam jumlah yang pas ke Processor (3,2 GB/s x Dual Channel = 6,4 GB/s).

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali

diletakkan di RAM (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 Accumulator.

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.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 CPU dan MikroprosesorUnit 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.

Microprocessor adalah mesin kecil sebagai pemroses dan pengendali utama proses

yang terjadi pada komputer, yang dibuat dalam bentuk chip. Meskipun ukurannya secara fisik

tidak terlalu besar, tetapi pemikir utama dari sebuah komputer adalah pada microprocessor

ini, dan di sinilah proses utama diolah.

Suatu hal yang tak dapat dipungkiri adalah bahwa wajah dunia sangat cepat berubah

sejak ditemukannnya prosesor (sebutan umum untuk mikroprosesor) yang menjadi otak dari

sistem komputer. Dengan kecerdasan dan kecepatan yang dimiliki oleh sebuah prosesor

banyak hal yang dapat dikerjakannya seperti pengendalian alat-alat listrik dan elektronik

rumah tangga sampai pengindaraan dan pengendalian jarak jauh yang tidak lagi dibatasi

jarak, waktu dan ruang. Teknologi prosesor ternyata sangat mudah dan murah untuk

diterapkan pada sistem alat-alat bantu manusia. Televisi, Video CD, Mesin cuci, mobil,

apalagi pesawat udara, pesawat ruang angkasa, satelit dan seterusnya telah menerapkan

teknologi prosesor untuk meningkatkan unjuk kerjanya.

Processing Unit ini berfungsi untuk mengolah data dari input menjadi output.

3.2 Cara Kerja ALU ALU (Aritmatic and Logic Unit) atau aritmatika dan logika, adalah salah satu bagian

dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan

aritmatika dan logika. Tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit) adalah melakukan

semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program.

ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Sirkuit elektronik di ALU yang digunakan

untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. Operasi aritmatika itu antara lain :

Tambah, Kurang, Kali, Bagi, sedangkan operasi logika antara lain :

OR,AND,NOT,EXOR,EXNOR dan lain-lain. ALU (Arithmetic and Logic Unit) adalah

sebuah kumpulan gerbang logika yang disatukan untuk dapat mengerjakan beberapa fungsi

tertentu tergantung kontrol yang diberikan.

Alur ALU dari sebuah prosesor

Agar ALU dapat melakukan proses aritmatika dan logika maka input data ALU harus

dua buah yang masing-masing dinamakan input X (X0, X1,….. X n-1) dan input Y (Y0, Y1,

…… Y n-1 ). Agar proses pada ALU dapat berlangsung maka pada salah satu inputnya harus

dibantu oleh sebuah register Y yang berguna untuk menahan salah satu data yang akan di

proses di input Y. Sedangkan data kedua dapat langsung dimasukkan ke input X.

Ketika sinyal kontrol diberikan ke ALU maka data hasil proses ALU akan terjadi di

outputnya. Agar data ini tidak terganggu oleh yang lain maka data hasil proses itu langsung

dipindahkan ke register Z yang terletak di Output ALU. Data yang sudah berada di register Z

itu akan dapat dipindahkan ke register lain untuk di proses selanjutnya.

Register Y adalah sebuah register yang ditempatkan di salah satu input ALU

(arithmatic and Logic Unit) yang berguna untuk menahan salah satu data yang akan di proses

ALU tersebut. Misalnya ALU diperintahkan untuk menjumlahkan dua buah bilangan 1001

dengan 1100. Maka data operand pertama 1001 harus dimasukkan ke register Y untuk

ditahan sementara di input Y ALU. Setelah itu data operand kedua 1100 langsung

dimasukkan ke input X ALU bersama dengan sinyal control ADD. Hasil dari proses

penjumlahan tersebut akan dimasukkan ke register Z dan Carry out ke Co ALU. Jadi register

Z berguna untuk menahan data hasil proses ALU.

Selain register Y dan register Z ternyata ALU memerlukan register-register lain untuk

membantu tugasnya agar dapat melakukan proses yang benar. Diperlukan register serbaguna

untuk memasukkan data operan pertama ke register Y serta data operan kedua pada input X

dari ALU. Sebelum diproses oleh ALU maka kedua data harus ada secara bersama-sama pada

kedua input ALU tersebut.

Ini adalah gambar proses ALU

.

3.4 Cara Kerja Memori Memori ( Memory ) terdiri atas komponen-komponen elektronik yang menyimpan

perintah- perintah yang menunggu untuk di eksekusi oleh prosesor,data yang diperlukan oleh

insruksi (perintah) tersebut dan hasil-hasil dari data yang diproses ( informasi ). Memori

biasanya terdiri atas satu chip atau beberapa papan sirkuit lainnya dalam prosesor. Secara

garis besar, memori dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu memori utama dan

memori pembantu.

1. Kapasitas

Kapasitas dinyatakan dalam byte (1 byte = 8 bit) atau word. Panjang word yang

umum adalah 8, 16, dan 32 bit.

2. Satuan transfer

Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari

modul memori. Tiga konsep dalam satuan transfer:

• Word. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan

untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.

• Addressable Units. Pada sejumlah sistem, Addressable Unit adalah word.

Hubungan antara panjang A suatu alamat dan jumlah NA addressable unit

adalah 2= N

• Unit of Transfer. Adalah jumlah bit yang dibaca atau yang dituliskan ke

dalam memori pada suatu saat.

3. Kinerja.

Pada memori utama, terdapat tiga buah parameter unjuk kerja:

• Access Time. Bagi RAM, access time merupakan waktu yang dibutuhkan

untuk melakukan operasi baca atau tulis. Bagi non RAM, access time

adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada

lokasi tertentu.

• Memory Cycle Time. Terdiri dari access time ditambah dengan waktu

tambahan yang diperlukan transient agar hilang pada saluran signal atau

untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif.

• Transfer Rate. Transfer rate adalah kecepatan data agar dapat ditransfer ke

unit memori atau ditransfer dari unit memori. Pada RAM, transfer rate =

1/(waktu sikius).

Bagi non RAM terdapat hubungan:

N = TN = TA + R

TN = Waktu rata-rata untuk membaca atau menulis N bit.

TA = Waktu access rata-rata.

N = Jumlah bit.

R = Kec. transfer, dalam bit per detik (bps).

RAM berfungsi untuk membantu Processor dalam penyediaan data “super cepat”

yang dibutuhkan. RAM berfungsi layaknya seperti HDD Digital, karena seluruh komponen

RAM sudah menggunakan teknologi digital. Dengan RAM, maka Processor tidak perlu

menunggu kiriman data dari HDD. Saat ini RAM DDR2 mempunyai bandwidth 3,2 GB/s

(PC400), agar tidak menganggu pasokan maka saat ini Motherboard menggunakan teknologi

Dual Channel yang dapat melipatgandakan bandwidth menjadi 2x dengan memperbesar

arsitektur menjadi 128-bit. Itu artinya, 2 keping DDR2 dalam mode Dual Channel dapat

memasok data dalam jumlah yang pas ke Processor (3,2 GB/s x Dual Channel = 6,4 GB/s).

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali

diletakkan di RAM (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 Accumulator.

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.

BAB 4

PENUTUP

4.1 Kesimpulan ALU (Aritmatic and Logic Unit) atau aritmatika dan logika, adalah salah satu bagian

dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan

aritmatika dan logika. Tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit) adalah melakukan

semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program.

ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Sirkuit elektronik di ALU yang digunakan

untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. Operasi aritmatika itu antara lain :

Tambah, Kurang, Kali, Bagi, sedangkan operasi logika antara lain :

OR,AND,NOT,EXOR,EXNOR dan lain-lain. ALU (Arithmetic and Logic Unit) adalah

sebuah kumpulan gerbang logika yang disatukan untuk dapat mengerjakan beberapa fungsi

tertentu tergantung kontrol yang diberikan.

Memory berfungsi sebagai tempat penyimpanan data sementara. Memory bekerja

dengan menyimpan & menyuplai data-data penting yg dibutuhkan Processor dengan cepat

untuk diolah menjadi informasi. Karena itulah, fungsi kapasitas merupakan hal terpenting

pada memory. Dimana semakin besar kapasitasnya, maka semakin banyak data yang dapat

disimpan dan disuplai, yang akhirnya membuat Processor bekerja lebih cepat. Suplai data ke

RAM berasal dari Hard Disk, suatu peralatan yang dapat menyimpan data secara permanen

4.2 Saran1. Mikroprosesor adalah unit penting yang melakukan eksekusi perintah. Maka

gunakan kemampuan ALU dan prosesor tidak melampaui batasnya agar dapat

terjaga baik.

2. Gunakan Memori (RAM) dengan kapasitas yang cukup dan sesuai kerja

Mikroprosesor.

DAFTAR PUSTAKA

http://blog.ub.ac.id/sriningsih/

http://wwwmusti07-informasi.blogspot.com/2009/06/keunggulan-teknik-informasi.html

http://rmp.ums.ac.id/silabi/D400/TKE442/Silabus_Kontrol_Pnematik.doc

http://rmp.ums.ac.id/silabi/D400/TKE442/Silabus_Kontrol_Pnematik.doc

http://digishared.blogspot.com/2010/04/cara-kerja-alu-1-bit.html

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

http://gpinkom.wordpress.com/2008/07/14/prosesor-komponen-dan-cara-kerja/

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

http://kur2003.if.itb.ac.id/file/IntroTI-02.pdf

http://rmp.ums.ac.id/silabi/D400/TKE442/Silabus_Kontrol_Pnematik.doc