Fungsi dan Cara Kerja CPU

Cara Kerja CPU

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.

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 ketik, 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 (RAM), yang mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada RAM 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 RAM. 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

Sejarah CPU

Hampir seluruh aspek kehidupan manusia saat ini tidak dapat dilepaskan dari teknologi, khususnya teknologi komputer. Dapat dilihat bahwa untuk menuliskan suatu dokumen, orang cenderung sudah meninggalkan mesin ketik manual dan sudah digantikan perannya oleh komputer. Kasir di suatu pertokoan besar (supermarket) sudah menggunakan peralatan otomatis berupa komputer yang didisain khusus untuk keperluan itu. Kumpulan lagu-lagu yang sebelumnya hanya dapat didengarkan melalui media kaset atau piringan hitam, saat ini sudah mulai dikemas dalam bentuk compact disk (CD) yang dapat didengarkan dengan menggunakan komputer multimedia. Belum lagi perkembangan teknologi komputer di bidang kesehatan yang maju sangat pesat untuk membantu diagnosa penyakit dan proses penyembuahnnya. Dan masih banyak lagi bidang-bidang kehidupan manusia yang saat ini sudah menggunakan peralatan komputer. Otak computer itu sendiri terdapat pada CPU(Central Procesing Unit).Untuk itu kita perlu tahu sdikit tentang sejarah CPU. Sejarah CPU dimulai dengan kemunculan 4 bit data bus microprocessor 4004 dari Intel pada 1970. Yang kemudian diperlebar menjadi 8 bit processor, i8008. Pada masa ini dalam satu chip processor tertampung 2000-4500 buah transistor. OS yang bekerja pada processor ini dikenal sebagai CP/M. Menyusul 8008, adalah Z80 yang 100% pin-kompatible dgn 8008. Karena kebutuhan akan bisnis software, maka 8 bit processor dengan 64KB space memori dirasakan tidak mencukupi. Maka kemudian muncul 16 bit processor dengan space memori 1 Mb, seperti i8086 yang kemudian menjadi dasar seri x86 processor.

Dijaman sekarang ini, CPU dapat bertahan dalam pasar selama 24 bulan. CPU yang lama, diganti dengan CPU baru, yang lebih baru dan baik. Lebih banyak fitur, lebih banyak tempat penyimpanan/cache, permintaan pasar hari ini, bahkan meminta lebih, sehingga perusahaan CPU berlomba untuk menciptakan yang baru, tapi tidak selalu bagus. Beberapa waktu yang lalu permintaan pasar melonjak, perusahaan – perusahaan CPU memaksakan diri untuk menghasilkan, tapi hanya beberapa yang sukses. Beberapa CPU design baru dihasilkan dan terbukti lebih baik, namun harga yang ditawarkan begitu tidak masuk akal. Hal ini mendorong CPU yang lama untuk terus diproduksi dan digunakan.Kecepatan CPU bisa bertambah (atau tidak), konsumsi listrik dapat dikurangi, bahkan suplai atau voltasi I/O dapat di desain untuk bekerja pada level rendah, tapi tetap ‘toleransi’ terhadap spesifikasi aslinya.

CPU (Central Processing Unit)

CPU (Central Processing Unit) adalah otak dari sistem komputer. Pekerjaan utama dari CPU adalah mengerjakan program yang terdiri atas instruksi-instruksi yang diprogram oleh programmer. Suatu program komputer akan menginstruksikan CPU untuk membaca informasi dari piranti input, membaca informasi dari dan menulis informasi ke memori, dan untuk menulis informasi ke output.Dalam mikrokontroler umumnya hanya ada satu program yang bekerja dalam suatu aplikasi. CPU M68HC05 mengenali hanya 60 instruksi yang berbeda. Karena itu sistem komputer ini sangat cocok dijadikan model untuk mempelajari dasar dari operasi komputer karena dimungkinkan untuk menelaah setiap operasi yang dikerjakan.

Proses Kerja CPU

Jika komputer dinyalakan, yang dikenal dengan nama booting, komputer akan menjalankan bootstrap program yaitu sebuah program sederhana yang disimpan dalam ROM yang berbentuk chip CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) . Chip CMOS modern biasanya bertipe EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), yaitu memori non-volatile (tak terhapus jika power dimatikan) yang dapat ditulis dan dihapus dengan pulsa elektronik. Lalu bootsrap program ini lebih dikenal sebagai BIOS (Basic Input Output System) .Bootstrap program utama, yang biasanya terletak di Motherboard akan memeriksa hardware-hardware utama dan melakukan inisialisasi terhadap program dalam hardware yang dikenal dengan nama firmware .Bootstrap program utama kemudian akan mencari dan meload kernel sistem operasi ke memorilalu dilanjutkan dengan inisialisasi sistem operasi.Dari sini program sistem operasi akan menunggu kejadian tertentu. Kejadian ini akan menentukan apa yang akan dilakukan sistem operasi berikutnya ( event-driven ). Kejadian ini pada komputer modern biasanya ditandai dengan munculnya interrupt dari software atau hardware, sehingga Sistem Operasi ini disebut Interrupt-driven. Interrupt dari hardwaresoftware mengirim interrupt dengan cara menjalankan system call atau juga dikenal dengan istilah monitor call . System/Monitor calltrap yaitu interrupt khusus yang dihasilkan oleh software karena adanya masalah atau permintaan terhadap layanan sistem operasi. Trap ini juga sering disebut sebagai exception . Setiap interrupt terjadi, sekumpulan kode yang dikenal sebagai ISR (Interrupt Service Routine)polling yang membuat komputer memeriksa satu demi satu perangkat yang ada untuk menyelidiki sumber interrupt dan dengan cara menggunakan alamat-alamat ISR yang disimpan dalam array yang dikenal sebagai interrupt vector di mana sistem akan memeriksa Interrupt Vector setiap kali interrupt terjadi.Arsitektur interrupt harus mampu untuk menyimpan alamat instruksi yang di- interrupt . Pada komputer lama, alamat ini disimpan di tempat tertentu yang tetap, sedangkan padakomputer baru, alamat itu disimpan di stack bersama-sama dengan informasi state saat itu.



KOMPONEN PADA CPU

1. Motherboard


2. Processor


3. Memori Utama (RAM + ROM)


4. I/O Controller & Connector
   
5. VGA (Video Graphics Array)


6. Hardisk Drive


7. Floppy Disk Drive


8. CDROM dan DVDROM Drive


9. Sound Card dan Speaker
   
10. Power Supply


11. Slot Ekspansi
    

1. Motherboard

Motherboard adalah salah satu hardware / perangkat keras yang menjadi penyangga utama dalam rangkaian komputer. Hardware yang satu ini memiliki fungsi sebagai tempat tertancapnya dari seluruh komponen koputer. Melihat fungsinya yang demikian rawan, maka dari itu kita harus tahu motherboard yang mana yang bisa menunjang sistem komputer. Motherboard merupakan salah satu komponen dari Rangkaian Komputer, Komponen tersebut dinamakan Motherborad karena memang komponen ini merupakan komponen utama dari rangkaian CPU, jadi motherboard dapat diartikan dalam bahasa Indonesia adalah Papan Induk atau papan utama

2. Microprocessor

Microprocessor atau biasa disebut dengan processor adalah otak yang mengatur kerja sebuah komputer.Artinya seluruh aktivitas sebuah komputer dikontrol dan diperintah dari processor.

3. MEMORI

Memori merupakan perangkat yang amat penting dalam sistem berbasis mikroprosesor, mikrokontroller, maupun PC. Memori digunakan untuk menyimpan data baik yang digunakan sebagai program maupun sebagai penyimpan data yang diproses oleh CPU. Dua tipe memori yang dikenal adalah RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory). Kedua jenis memori ini jika digunakan pada sistem berbasis mikroprosesor umumnya diletakkan pada ruang pengaksesan yang berbeda.

Random Access Memori (RAM)

Ram adalah suatu memori baca tulis, artinya data dapat dibaca dari atau ditulis ke RAM dan dapat dilakukan secara berulang-ulang dengan data yang berbeda-beda. Jenis memori ini merupakan jenis volatile (mudah menguap), yaitu data yang tersimpan akan hilang jika catu dayanya dimatikan. Karena alasan tersebut, maka program utama tidak pernah disimpan di RAM. Random artinya data yang disimpan pada RAM dapat diakses secara acak. RAM dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu jenis statik dan jenis dinamik. RAM statik menyimpan satu bit informasi dalam sebuah flip-flop. Jenis RAM ini asyncronous dan tidak memerlukan sinyal clock. RAM statik biasanya digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang tidak memerlukan kapasitas memori RAM yang besar. RAM dinamik menyimpan satu bit informasi data sebagai muatan. RAM dinamik menggunakan kapasitansi gerbang substrat sebuah transistor MOS sebagai sel memori elementer. Untuk menjaga agar data yang tersimpan RAM dinamik tetap utuh, data tersebut harus disegarkan kembali dengan cara membaca dan menulis ulang data tersebut kememori. RAM dinamik ini digunakan untuk aplikasi ynag memerlukan RAM dengan kapasitas besar, misalnya dalam sebuah komputer pribadi (PC).

Read Only Memory (ROM)

Jenis memori ini datanya hanya bisa dibaca dan tidak bisa ditulis secara berulang-ulang. Memori ini berjenis non-volatile, artinya data yang disimpan tidak mudah menguap (hilang) walaupun catu dayanya dimatikan. Karena itu memori ini biasa digunakan untuk menyimpan program utama dari suatu sistem.

Jenis ROM yang dikenal dipasaran ada lima jenis yaitu :

• ROM (Read Only Memory) yang diprogram dalam proses pembuatannya. Jenis ini tidak dapat diprogram ulang.
  
• PROM (Programmable ROM) yang diprogram dengan cara memutuskan hubungan sekering internal. PROM hanya dapat diprogram satu kali dan tidak dapat diprogram ulang.
  
• EPROM (Erasable PROM) yang diprogram dengan cara mengisi gerbang tersekat dari piranti. Dihapus dengan cara pemberian sinar ultra violet melalui jendela pada bagian atas IC. Setelah dihapus dapat diprogram ulang.
  
• EEPROM (Electrically EPROM) sama saja dengan EPROM, hanya cara penghapusannya dilakukan secara listrik.
  Flash EPROM yang diprogram dengan cara mengisi gerbang tersekat pada piranti. Memori ini dapat diisi ulang.

4. I/O Controller & Connector

I/O Controller & Connector adalah Suatu Perangkat di dalam sebuah CPU yang bertugas membantu prosesor untuk melakukan koneksi dengan komponen pendukung (peripheral), terdiri dari suatu IC kendali dan konektor.

5. VGA (Video Graphics Array)

Berfungsi untuk mengirimkan data-data visual (gambar) ke monitor sehingga dapat dilihat oleh pengguna.

6. Hardisk Drive

Hardisk merupakan komponen vital dalam sebuah komputer karena pada komponen inilah semua data-data dan aplikasi yang ada disimpan.

7. Floppy Disk Drive
Floppy Disk Drive atau yang lebih dikenal dengan FDD adalah alat untuk membaca dan menuliskan data yang tersimpan di sebuah floppy disk (disket).

8. CDROM dan DVDROM Drive

ROM dan DVDROM Drive adalah suatu alat di CPU untuk membaca data dari media CD atau DVD.

9. Sound Card dan Speaker

Komponen ini berfungsi untuk menghasilkan suara yang dapat didengar oleh user melalui speaker yang dihubungkan dengan sound card tersebut.

10. Power Supply

Power supply adalah komponen PC yang mengatur supply listrik dari PLN ke komponen di dalam perangkat komputer tersebut.

11. Slot Expansion

expansion slot adalah tempat atau wadah dimana sebuah papan-rangkaian-elektronik (circuit board) bisa dipasang dengan cara ditancapkan. Circuit board ada bermacam-macam fungsinya, misalnya menambah memori, membuat kualitas suara atau gambar lebih bagus, modem, atau menyambungkan network.