Unit Pemroses Sentral (UPS) (bahasa Inggris: 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.
Komponen 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.
·
Register merupakan
alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang
digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori
ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat di olah
ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. Secara analogi, register ini dapat
diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara
manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi
ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan
mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.
·
ALU unit yang
bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar
instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa karena
bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika
boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama
dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika yang terjadi sesuai
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 (¹ ), kurang dari
(<), kurang atau sama dengan (£ ), lebih besar dari (>), dan lebih besar
atau sama dengan (³ ).
·
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 Unitdi
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 dariOutput-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 dengan penghitung program akan memantau instruksi yang sukses
dijalankan supaya instruksi tersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar
dan sesuai.
Percabangan
Instruksi
Pemrosesan instruksi dalam CPU
dibagi atas dua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap-II
disebut Instruction Execute. Tahap-I berisikan pemrosesan CPU dimana Control
Unit mengambil data dan/atau instruksi dari main-memory ke register, sedangkan
Tahap-II berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit menghantarkan data
dan/atau instruksi dari register ke main-memory untuk ditampung di MAA, setelah
Instruction Fetch dilakukan. Waktu pada tahap-I ditambah dengan waktu pada
tahap-II disebut waktu siklus mesin (machine cycles time).
Penghitung program dalam CPU umumnya bergerak secara berurutan.
Walaupun demikian, beberapa instruksi dalam CPU, yang disebut dengan instruksi lompatan, mengizinkan
CPU mengakses instruksi yang terletak bukan pada urutannya. Hal ini disebut
juga percabangan instruksi (branching instruction). Cabang-cabang
instruksi tersebut dapat berupa cabang yang bersifat kondisional (memiliki
syarat tertentu) atau non-kondisional. Sebuah cabang yang bersifat
non-kondisional selalu berpindah ke sebuah instruksi baru yang berada di luar
aliran instruksi, sementara sebuah cabang yang bersifat kondisional akan
menguji terlebih dahulu hasil dari operasi sebelumnya untuk melihat apakah
cabang instruksi tersebut akan dieksekusi atau tidak. Data yang diuji untuk
percabangan instruksi disimpan pada lokasi yang disebut dengan flag.
Bilangan
Yang Dapat Ditangani
Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis bilangan, yaitu fixed-point dan floating-point. Bilangan fixed-point memiliki nilai digit spesifik pada
salah satu titik desimalnya. Hal ini memang membatasi jangkauan nilai yang
mungkin untuk angka-angka tersebut, tetapi hal ini justru dapat dihitung oleh
CPU secara lebih cepat. Sementara itu, bilangan floating-point merupakan
bilangan yang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di mana sebuah angka
direpresentasikan sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10
(seperti 3,14 x 1057). Notasi ilmiah seperti ini merupakan cara yang
singkat untuk mengekspresikan bilangan yang sangat besar atau bilangan yang
sangat kecil, dan juga mengizinkan jangkauan nilai yang sangat jauh sebelum dan
sesudah titik desimalnya. Bilangan ini umumnya digunakan dalam
merepresentasikan grafik dan kerja ilmiah, tetapi proses aritmatika terhadap
bilangan floating-point jauh lebih rumit dan dapat
diselesaikan dalam waktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkin dapat
menggunakan beberapa siklus detak CPU. Beberapa komputer menggunakan sebuah
prosesor sendiri untuk menghitung bilangan floating-point yang disebut dengan FPU (disebut juga math
co-processor) yang dapat
bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat penghitungan bilangan floating-point. FPU saat ini menjadi
standar dalam banyak komputer karena
kebanyakan aplikasi saat ini banyak beroperasi menggunakan bilangan floating-point.
0 Comments
