Unit Pemroses Sentral: Perbedaan revisi

4.397 bita dihapus ,  10 bulan yang lalu
Arithmetic logic unit (ALU) adalah sirkuit digital di dalam prosesor yang melakukan operasi aritmatika integer dan [[Operasi bitwise|logika bitwise]]. Input ke ALU adalah kata-kata data yang akan dioperasikan (disebut [[operand]]), informasi status dari operasi sebelumnya, dan kode dari unit kontrol yang menunjukkan operasi mana yang harus dilakukan. Bergantung pada instruksi yang dijalankan, operand dapat berasal dari [[Register prosesor|register CPU internal]] atau memori eksternal, atau mungkin merupakan konstanta yang dihasilkan oleh ALU itu sendiri.
 
=== CaraRentang Kerja CPUinterger ===
Setiap CPU merepresentasikan nilai numerik dengan cara tertentu. Misalnya, beberapa komputer digital awal merepresentasikan angka sebagai nilai sistem angka desimal (basis 10) yang sudah dikenal, dan yang lainnya menggunakan representasi yang lebih tidak biasa seperti terner (basis tiga). Hampir semua CPU modern merepresentasikan angka dalam bentuk biner, dengan setiap digit diwakili oleh beberapa kuantitas fisik bernilai dua seperti [[Volt|voltase]] "tinggi" atau "rendah".{{Efn|The physical concept of [[voltage]] is an analog one by nature, practically having an infinite range of possible values. For the purpose of physical representation of binary numbers, two specific ranges of voltages are defined, one for logic '0' and another for logic '1'. These ranges are dictated by design considerations such as noise margins and characteristics of the devices used to create the CPU.}}
Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali diletakkan di MAA (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 Akumulator. Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka ''Control Uni''t 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''.
[[Berkas:Binary_Forty.PNG|kiri|jmpl|Kata enam-bit yang berisi representasi yang dikodekan biner dari nilai desimal 40. Kebanyakan CPU modern menggunakan ukuran kata yang merupakan pangkat dua, misalnya 8, 16, 32 atau 64 bit.]]
 
=== Fungsi CPU ===
CPU berfungsi seperti [[kalkulator]], hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi [[aritmetika]] dan [[logika]] terhadap data yang diambil dari [[memori (komputer)|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 (komputer)|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.
 
Terkait dengan representasi numerik adalah ukuran dan presisi bilangan bulat yang dapat diwakili oleh CPU. Dalam kasus CPU biner, ini diukur dengan jumlah bit (digit signifikan dari bilangan bulat yang dikodekan biner) yang dapat diproses CPU dalam satu operasi, yang biasa disebut ''[[Word (arsitektur komputer)|ukuran kata]]'', ''lebar bit'', ''lebar jalur data'', ''presisi integer''. , atau ''ukuran integer''. Ukuran bilangan bulat CPU menentukan kisaran nilai bilangan bulat yang dapat dioperasikan secara langsung. Misalnya, CPU [[Komputasi 8-bit|8-bit]] dapat secara langsung memanipulasi bilangan bulat yang diwakili oleh delapan bit, yang memiliki kisaran 256 (<math>2^8</math>) nilai bilangan bulat terpisah.
Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan [[bus (komputer)|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 [[ALU|unit aritmetika 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 (komputer)|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. Selama Tahap-I Control Unit mengambil data dan/atau instruksi dari main-memory ke register, sedangkan selama Tahap-II 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 (EN: "machine cycle 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, yaitu sebuah angka direpresentasikan sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10 (seperti 3,14 x 10<sup>57</sup>). 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 aritmetika 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''.
 
== Referensi ==
9.808

suntingan