ALAT PEMPROSESAN

Pendahuluan

1. 
   

Alat dimana intruks-intruksi program di proses untuk mengolah data yang di masukan lewat input hasilnya di tampilkan di output. Alat pemprosesan terdiri dari central processor(CPU) & main memory.]

2. CPU(Central Processing Unit)

Merupakan tempat pemprosesan instruksi-instruksi program. CPU terdiri dari dua bagian,yaitu:

1. Control Unit (Control Unit)

Tugas dari control unit adalah:

• Mengatur dan mengendalikan alat input dan output.

• Mengambil intsruksi-instruksi dari main memory.

• Mengambil data dari main memory kalau di perlukan oleh proses.

• Mengirim instruksi ke arithmetic and logic unit bila ada perhitungan arithmatika.

• Menyimpan hasil proses ke main memory.

2. Arithmetic And Logic Unit (Unit arithmatika dan logika)

Tugas utama:

• Melakukan semua perhitungan arithmatika atau matematika yang terjadi sesuai instruksi program.

Tugas lain:

• Melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua elemen logika dengan operator logika, yaitu:

• Sama dengan(=)

• Tidak sama dengan(<>)

• Kurang dari(<)

• Kurang atau sama dengan dari(<=)

• Lebih besar dari(>)

• Lebih besar atau sama dengan dari(>=)

3. Register

Merupakan simpanan kecil yang mempunyai kecepatan tinggi, lebih cepat sekitar 5 sampai 10 kali dibanding dengan kecepatan perekaman atau pengambilan data di main memory.

Register yang berhubungan dengan instruksi yang sedang diproses adalah instruction register dan program counter. Instruction register atau disebut juga program register digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang di proses,sedangkan program counter atau control counter atau instruction counter adalah register yang digunakan untuk menyimpan alamat lokasi dari main memory yang berisi instruksi yang sedang di proses.

Untuk komputer IBM PC yang menggunakan microprocessor Intel 8088, mempunyai general purpose register (Register yang berhubungan dengan data yang sedang di proses) sebanyak 1 buah register,sebuah digunakan untuk accumulator yaitu register yang diberi nama AX register dan tiga buah yang lain untuk operand register,yaitu BX,CX,DX register.

Operand register digunakan untuk menampung data atau operand yang sedang di operasikan. Accumulator adalah register yang digunakan menyimpan hasil dari operasi arithmatika dan operasi logika.

Register lain yang digunakan sebagai jembatan antara CPU dengan main memory adalah:

• Memory data register.

Digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari main memory ke CPU.

• Memory address register.

Digunakan untuk menampung alamat data di main memory yang akan di ambil atau yang akan di rekam.

3. ARRAY PROCESSOR

Adalah processor terpisah yang dapat di tambahkan pada processor utama. Dengan array processor, perhitungan arithmatika yang besar dan sulit dapat dilakukan dengan memecah atau membagi perhitungan.

4. MAIN MEMORY

Main memory dapat dibayangkan sebagai sekumpulan kotak-kotak yang mana masing-masing kotak dapat menyimpan suatu penggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Tiap-tiap lokasi dari kotak ditunjukan oleh suatu alamat. Alamat memory merupakan suatu nomor yang menunjukan lokasi tertentu dari kotak memory.

4.1. RAM

RAM merupakan memory yang dapat di akses yaitu dapat diisi dan diambil isinya oleh programer.

Struktur dari RAM dibagi menjadi 4,yaitusebagai berikut ini.

• Input storage, digunakan untuk menampung inputyang dimasukan lewat alat input.

• Program storage, digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi program yang akan di proses.

• Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil pengolahan.

• Output storage, digunakan untuk menyimpan hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output.

4.2. ROM

Memory ini hanya dapat di baca saja. Programer tidak bisa mengisi sesuatu dalam ROM.Isi ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya berupa sistem operasi yang terdiri dari program-program pokok yang diperlukan sistem komputer. Instruksi-instruksi yang tersimpan di ROM disebut dengan microinstuctions atau microcode, karena hardware dan software dijadikan satu oleh pabrik pembuatnya. ROM itu sendiri adalah hardware sedang microinstruktion adalah software.

3. Jenis-jenis Main Memory

Berdasarkan dari komponen-komponennya sebagai berikut:

• VACUUM TUBE

Komputer jenis pertama ENIAC pada tahun 1946 menggunakan tabung hampa udara untuk main memory. Vacuum tube ini relatif berukuran besar dan tiap-tiap tabung udara mewakili nilai 1 bit.

• MAGNETIC CORE STORAGE

Selama 10 tahun antara tahu 1960 sampai 1970 penggunaan magnetic core storage sebagai komponen main memory telah banyak digunakan. Magnetic core storage terdiri dari ribuan magnetik kecil berukuran diameter 18mm dengan lubang berdiameter 10mm,berujud seperti kue donat. Tiap-tiap core dihubungkan dengan kabel kawat membentuk suatu bidang core(core plane). Beberapa core plane satu diatas yang lain membentuk suatu tumpukan core(core stack)

• PLANAR THIN-FILM STORAGE

Planar thin-film storage terbuat dari lempeng tipis keramik atau metal tembus pandang yang berisi kumpulan besi nikel berbentuk empat persegi panjang yang dihubungkan dengan kabel-kabel.

• SEMICONDUCTOR STORAGE

Sejak tahun 1970-an sampai sekarang, semiconductor storage mulai banyak digunakan untuk main memory. Sekarang semiconductor storage terbuat dari VLSI(Very Large Scale integration) yang mana integration berarti meletakan sejumlah besar sirkuit ke dalam suatu chip.Semiconductor storage mempunyai sifat volatile yaitu isi dari memori akan hilang bila arus listrik di putus,karena sifat volatile bila arus listrik tiba-tiba terputus mendadak maka data yang tersimpan di RAM akan hilang.

• JOSEPHSON JUNCTION

Merupakan memori yang dapat memindahkan dari bit 1 ke bit 0 atau sebaliknya dengan kecepatan yang tinggi kurang dari sepertreliun detik.

• CHARGE-COUPLED DEVICE

Merupakan memori yang terdiri dari ribuan metal bujur sangkar berukuran kecil yang masing-masing dapat menyimpan informasi digit binari dalam bentuk beban elektronik(electric charge).

4. HUBUNGAN ANTARA CPU DENGAN MAIN MEMORY DAN ALAT-ALAT A/O

Hubungan antara CPU dengan main memory ataupun dengan alat-alat input/output dilakukan dengan suatu jalur yang disebut dengan bus. Bus yang menghubungkan CPU dengan alat-alat input/output tidak di letakan langsung pada alat-alat input/output tsb,tapi dapat melalui alat I/O port atau DMA conroller atau I/O channel.

3. Bus

Bus(pathway) merupakan suatu sirkuit yang merupakan jalur informasi antara dua atau lebih alat-alat dalam sistem komputer. Macam-macam bus adalah:

• Internal bus adalah bus yang menghubungkan CPU dengan main memory

• External bus adalah bus yang menghubungkan CPU alt-alat input/output.

• Data bus adalah bus yang digunakan untuk jalur transportasi data dan instruksi.

• Address bus adalah bus yang digunakan untuk jalur transportasi alamat di main memory.

• Control bus adalah bus yang digunakan untuk mengirim sinyal sebagai pemberitahuan akan dikirimkan suatu informasi.

3. I/O Port

Alat-alat input/output tidak dilekatkan langsung ke bus melainkan suatu I/O port I/O interface. Alat-alat input/output dapat berkomunikasi denga CPU dengan cara mengirimkan informasi lewat bus. Informasi yang dikirim dari alat input/output(peripheral device) ke main memory atau register di CPU diletakan di I/O port dan dikirim lewat data bus.Demikian juga bila informasi dari main memory akan dikirim ke peripheral device juga melalui data bus dan diterima di I/O port.

3. DMA Controller

Merupakan suatu proses yang membuat komunikasi informasi antara peripheral device dengan main memory akan lebih efesien. Cara DMA ini dilakukan dengan melekatkan bus pada DMA contoller yang dihubungkan dengan peripheral device.

3. I/O Channel

Adalah suatu DMA controller yang dipergunakan bersama -sama untuk sejumlah alat-alat I/O. Masing-masing alat I/O dihubungkan dengan suatu channel lewat suatu controller dapat digunakan untuk sejumlah alat-alat I/O yang sejenis, misalnya 2 atau lebih disk drive akan digunakan , dapat dipergunakan sebuah controller. Controller ini fungsinya sama dengan I/O port atau I/O interfice untuk cara program – controlled I/O.

4. PEMROSESAN INTRUKSI

Jika programer menginginkan CPU untuk mengerjakan sesuatu, maka harus ditulis satu intruksi yang disebut CPU. Kumpulan intruksi itu yang disebut program. Program dan data yang akan diproses dan diolah oleh CPU, harus diletakkan terlebih dahulu di main memory (konsep srtored- program). Instruksi- instruksi yang dapat diproses oleh CPU adalah instruksi-instruks di yang sudah berbentuk bahasa mesin, yang terdiri dari dua bagian yaitu operation code atau disebut dengan op code dan operand.

Op code menunjukan perintah yang akan dikerjakan oleh CPU, sedang operand menunjukan data atau register atau alamat dari data di main memory.

Pemrosesan instruksi yang dilakukan oleh CPU mencakup 2 tahap, yaitu instruction fetch dan intruction execute. Waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pemrosesan instruksi tersebut disebut dengan cycle time.

1. INTRUCTION FETCH

Disebut juga fetch phase atau fetch cycle atau instruction cycle, yaitu proses CPU mengambil atau membawa atau menjemput instruksi dari main memory ke CPU. Penjemputen instruksi ini dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

• Alamat dari instruksi yang ada di Program Caunter (PC) register diletakkan di Memory Address Register (MAR). MAR dihubungkan ke main memory dengan address bus, sehingga alamat dari intruksi tersebut dikirim ke main memory lewat address bus.

• Sementara itu control unit di CPU mengirimkan sinyal permintaan membaca instruksi lewat control bus untuk instruksi di alamat yang dikirim lewat address bus.

• Setelah mengirimkan siyal permintaan tersebut, CPU menunggu sampai menerima siyal jawaban dari main memory yang dikirim balik lewat control bus bahwa pengiriman instruksi telah dilakukan dan telah berada di Memori Data Register (MDR) lewat data bus.

• Inrtuksi yang telah berada di MDR dipindahkan CPU ke intruction Register (IR).

• Alamat instruksi sebelumnya di PC register ditambah satu yang merupakan alamat dan intruksi berikutnya di main memory.

2. INTRUCTION EXECUTE

Tahap ke dua dari pemrosesan instruksi adalah instruction execute atau executetion phase atau executetion cycle yaitu proses dari CPU untuk mengerjakan instruksi yang sudah dijemput (fetch) dari main memory dan sudah berada di IR register.

Langkah-langkahnya yaitu:

• Alamat dari main memory tempat data tersebut berada, yang ditunjukan oleh operand alamat diletakkan di MAR dan dikirimkan ke main memory lewat address bus.

• Control unit mengirimkan siyal permintaan membaca isi dari alamat memori tersebut ke main memory lewat control bus.

• Control unit menunggu siyal balik jawaban dari main memory bahwa data yang diminta sudah dikirim dan sebagai hasilnya main memory mengirim data tersebut ke MDR lewat data bus.

• Data yang sudah berada di MDR dikirim oleh control unit ke operand register.

Data yang sudah ada di operand register tersebut siap untuk diolah oleh ALU dan bila hasil pengolahan data akan direkamkan kembali ke main memory, maka dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut ini.

• Alamat dari main memory tempat data akan direkamkan, yang ditunjukkan oleh operand alamat diletakakan di MAR dan dikirim ke main memory lewat address bus.

• Data hasil pengolahan yang berada di accumulator dipindahkan ke MDR.

• Control unit mengirimkan sinyal permintaan tulis ke alamat memori tersebut ke main memory lewat control bus.

• Control unit menunggu siyal balik jawaban dari main memory lewat control bus bahwa perekaman data sudah dilakukan.

3. Cycle time

Waktu yang sibutuhkan untuk menyelesaikan tahap pertama yaitu intruction fetch disebut dengan intruction time (waktu intruksi). Waktu yang dibutuhkan utuk menyelesaikan tahap kedua yaitu intruction execute disebut denganwaktu pengerjaan (execution time). Tahap pertama dan kedua secara keseluruhan disebut dengan siklus mesin ( machine cycle) dan seluruh waktu yang dibutuhkan tahap pertama dan tahap kedua disebut dengan waktu siklus (cycle time).