1. 1. 1Sejarah2. Komponen CPU3. Cara Kerja CPU 2.1. Fungsi CPU 2.2. Percabangan Instruksi 2.3. Bilangan Yang Dapat Ditangani4. Gambar
2. 2. CPU (Central Processing Unit) adalahbagian utama komputer yang berupaperangkat keras dan merupakan otaknya komputer .Fungsi CPU yang terdapatpada semua jenis computer adalah untukmemproses data-data yang dimasukanlewat papan ketik dan ditampilkan lewatlayar monitor.Perkembangan CPU dibagi beberapaPeriode :
3. 3. Generasi Pertama ENIAC(Electrical Numeric Intregrator andComputer) yang diproduksi oleh IBM pada tahun1945 Adalah salah satu moyang computer yangukuranya super-besar.Bayangkan saja,denganperangkat yang terdiri dari 18.000 tabung kedapudara, dibutuhkan ruangan seluas 18x8 meterpersegi untuk pengoperasianya!hampir separuhluas lapangan sepak bola. Perkembangan CPU generasi pertama berlanjutdengan lahirnya EDVAC(Electronic DiscreteVariable Automatic Computer) adalah computerukuran besar pertama yang digunakan untukkeperluan bisnis pada tahun 1951-an.
4. 4. 2. Generasi Kedua Ditemukannya transistor pada tahun 1956 menjadiawal dari revolusi computer.Transistor menggantikantube vakum pada televise,radio,dan computersehingga ukurannya menjadi jauh lebih kecil daripadasebelumnya.Transistor juga membuat kebutuhan listrikmenjadi lebih rendah. Pada periode ini mulai dikenal bahasapemrograman.Dengan bahasapemrograman,computer mulai mudah dimengertibanyak orang karena istilah yang digunakan untukmemasukan data bukan lagi angka angka binermelainkan sudah berupa teks. Pada masa ini,computer semakin banyakdimanfaatkan untuk kepentingan bisnis karena bendaini telah mampu menjalankan fungsi fungsi transaksibisnis.
5. 5. Generasi Ketiga Ditemukan IC (Integrated Circuit) oleh Jack Kilby pada tahun1960-an menjadi tonggak penanda revolusicomputer,khususnya perangkat CPU.IC menutup kelemahanyang ditimbulkan oleh pemakaian transistor pada CPU yangmenjadikan perangkat computer cepat panas. Walaupun dalam banyak hal,transistor mengungguli tubevakum,namun pemakaian transistor menghasilkan panascukup besar yang berpotensi merusak bagian bagian dalamcomputer. Batu kuarsa berhasil mengatasi masalah ini. IC memadukantiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silicon kecilyang terbuat dari pasir kuarsa.lalu para ilmuwan berhasilmemadatkan banyak komponen CPU ke dalam satu chiptunggal yang disebut semikonduktor. Ditemukannya system operasi sebagai bagian dari perangkatlunak juga menjadi penanda penting generasi ini.
6. 6. 4. Generasi Keempat Pembuat Chip Intel 4004 pada 1971 oleh intel membawa kemajuan cukupsignifikan bagi perkembangan CPU.Saat itulah penggabungan berbagaikomponen yang sebelumnya terpisah pada perangkat CPU menjadikenyataan.Komponen komponen seperti memori,bus,dan prosesor dapatdisatukan hanya dalam satu perangkat chip yang kecil. Komputer tidak lagi sebesar lapangan sepakbola atau seukuran gedung dankamar.komputer berubah menjadi jauh lebih mini.maka pada awal 1970-an,mulailah computer diproduksi untuk semua kalangan,tidak hanya sebataspada pelaku bisnis besar. Jika sebelumnya CPU dalam sebuah computer terpisah dari layarmonitor,penemuan laptop pada awal 1990-an mengubah paradigm bahwacomputer harus berada pada satu tempat tertentu.Apa lagi waktu itukebutuhan manusia akan perangkat computer yang mudah dibawa kemana-mana mulai meningkat.maka penemuan laptop menjadi kabar yangsangat menggembirakan.Saat itulah CPU mulai terintegrasi dengan layarmonitor. Era globalisasi ditandai dengan revolusi onternet pada awal1990.Paradigma manusia terhadap benda computer semakin fleksibellagi.berkat teknologi internet yang memudahkan berbagai aksesinformasi,manusia semakin ingin berkeliling dunia. Trend yang berkembang selanjutnya yaitu menyatunya perangkat CPUdengan monitor,yang dikenal dengan nama tablet PC.contohnya adalahIpad.
7. 7. merujuk kepada Perangkat Keras Komputeryang memahami dan melaksanakan perintahdan data dari perangkat lunak. Istilah lain,pemroses/prosesor (processor), seringdigunakan untuk menyebut CPU. Adapunmikroprosesor adalah CPU yang diproduksidalam sirkuit terpadu, seringkali dalamsebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejakpertengahan tahun 1970-an, mikroprosesorsirkuit terpadu-tunggal ini telah umumdigunakan dan menjadi aspek penting dalampenerapan CPU.
8. 8. Komponen CPU terbagi menjadi beberapa macam, yaitusebagai berikut. Unit kontrol yang mampu mengatur jalannya program.Komponen ini sudah pasti terdapat dalam semua CPU.CPU bertugas mengontrol komputer sehingga terjadisinkronisasi kerja antarkomponen dalam menjalankanfungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggungjawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi darimemori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atauperbandingan logika, maka unit kendali akan mengiriminstruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan datadibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untukdisimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alatoutput. Dengan demikian tugas dari unit kendali iniadalah:
9. 9. Mengatur dan mengendalikan alat-alatmasukan (input) dan keluaran (output).Mengambil instruksi-instruksi darimemori utama.Mengambil data dari memori utama (jikadiperlukan) untuk diproses.Mengirim instruksi ke ALU bila adaperhitungan aritmatika atauperbandingan logika serta mengawasikerja dari ALU.Menyimpan hasil proses ke memoriutama.
10. 10. Register merupakan alat penyimpanan kecilyang mempunyai kecepatan akses cukuptinggi, yang digunakan untuk menyimpandata dan/atau instruksi yang sedangdiproses. Memori ini bersifat sementara,biasanya digunakan untuk menyimpan datasaat di olah ataupun data untuk pengolahanselanjutnya. Secara analogi, register ini dapatdiibaratkan sebagai ingatan di otak bila kitamelakukan pengolahan data secara manual,sehingga otak dapat diibaratkan sebagaiCPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuankendali yang mengatur seluruh kegiatantubuh dan mempunyai tempat untukmelakukan perhitungan dan perbandinganlogika.
11. 11. ALU unit yang bertugas untuk melakukan operasiaritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yangditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa karenabagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unitarithmetika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugasutama dari ALU adalah melakukan semua perhitunganaritmatika yang terjadi sesuai dengan instruksiprogram. ALU melakukan semua operasi aritmatikadengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronikyang digunakan disebut adder. Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan darisuatu operasi logika sesuai dengan instruksi program.Operasi logika meliputi perbandingan dua operanddengan menggunakan operator logika tertentu, yaitusama dengan (=), tidak sama dengan ( ), kurang dari(),dan lebih besar atau sama dengan ( ).
12. 12. CPU Interconnections adalahsistem koneksi dan bus yangmenghubungkan komponeninternal CPU, yaitu ALU, unitkontrol dan register-register danjuga dengan bus-bus eksternalCPU yang menghubungkandengan sistem lainnya, sepertimemori utama, piranti masukan/keluaran.
13. 13. Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertamasekali diletakkan di MAA (melalui Input-storage); apabila berbentuk instruksiditampung oleh Control Unit di Program-storage, namun apabila berbentukdata ditampung di Working-storage). Jika register siap untuk menerimapengerjaan eksekusi, maka Control Unit akan mengambil instruksi dariProgram-storage untuk ditampungkan ke Instruction Register, sedangkanalamat memori yang berisikan instruksi tersebut ditampung di ProgramCounter. Sedangkan data diambil oleh Control Unit dari Working-storageuntuk ditampung di General-purpose register (dalam hal ini di Operand-register). Jika berdasar instruksi pengerjaan yang dilakukan adalaharithmatika dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untukmengerjakan berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung diAkumulator. Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akanmengambil hasil pengolahan di Accumulator untuk ditampung kembali keWorking-storage. Jika pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka ControlUnit akan menjemput hasil pengolahan dari Working-storage untukditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya dari Output-storage, hasilpengolahan akan ditampilkan ke output-devices.
14. 14. CPU berfungsi seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebihkuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalahmelakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data yangdiambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkanmelalui beberapa perangkat keras, seperti papan tombol,pemindai, tuas kontrol, maupun tetikus. CPU dikontrolmenggunakan sekumpulan instruksi perangkat lunakkomputer. Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan olehCPU dengan membacanya dari media penyimpan, seperticakram keras, disket, cakram padat, maupun pita perekam.Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulupada memori fisik (MAA), yang mana setiap instruksi akandiberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya,CPU dapat mengakses data-data pada MAA denganmenentukan alamat data yang dikehendaki.
15. 15. Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM kesebuah unit yang disebut dengan bus, yang menghubungkanantara CPU dengan MAA. Data kemudian didekode denganmenggunakan unit proses yang disebut sebagai pendekoderinstruksi yang sanggup menerjemahkan instruksi. Datakemudian berjalan ke unit aritmatika dan logika (ALU) yangmelakukan kalkulasi dan perbandingan. Data bisa jadidisimpan sementara oleh ALU dalam sebuah lokasi memoriyang disebut dengan register supaya dapat diambil kembalidengan 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 memorifisik, media penyimpan, atau register apabila akan mengolahhasil pemrosesan lagi. Selama proses ini terjadi, sebuah unitdalam CPU yang disebut dengan penghitung program akanmemantau instruksi yang sukses dijalankan supaya instruksitersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dansesuai.
16. 16. Pemrosesan instruksi dalam CPU dibagi atasdua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch,sedangkan Tahap-II disebut InstructionExecute. Tahap-I berisikan pemrosesan CPUdimana Control Unit mengambil datadan/atau instruksi dari main-memory keregister, sedangkan Tahap-II berisikanpemrosesan CPU dimana Control Unitmenghantarkan data dan/atau instruksi dariregister ke main-memory untuk ditampung diMAA, setelah Instruction Fetch dilakukan.Waktu pada tahap-I ditambah dengan waktupada tahap-II disebut waktu siklus mesin(machine cycles time).
17. 17. Penghitung program dalam CPU umumnya bergeraksecara berurutan. Walaupun demikian, beberapa instruksidalam CPU, yang disebut dengan instruksi lompatan,mengizinkan CPU mengakses instruksi yang terletakbukan pada urutannya. Hal ini disebut juga percabanganinstruksi (branching instruction). Cabang-cabang instruksitersebut dapat berupa cabang yang bersifat kondisional(memiliki syarat tertentu) atau non-kondisional. Sebuahcabang yang bersifat non-kondisional selalu berpindah kesebuah instruksi baru yang berada di luar aliran instruksi,sementara sebuah cabang yang bersifat kondisional akanmenguji terlebih dahulu hasil dari operasi sebelumnyauntuk melihat apakah cabang instruksi tersebut akandieksekusi atau tidak. Data yang diuji untuk percabanganinstruksi disimpan pada lokasi yang disebut dengan flag.
18. 18. Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenisbilangan, yaitu fixed-point dan floating-point.Bilangan fixed-point memiliki nilai digit spesifikpada salah satu titik desimalnya. Hal ini memangmembatasi jangkauan nilai yang mungkin untukangka-angka tersebut, tetapi hal ini justru dapatdihitung oleh CPU secara lebih cepat. Sementaraitu, bilangan floating-point merupakan bilanganyang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di manasebuah angka direpresentasikan sebagai angkadesimal yang dikalikan dengan pangkat 10 (seperti3,14 x 1057). Notasi ilmiah seperti ini merupakancara yang singkat untuk mengekspresikanbilangan yang sangat besar atau bilangan yangsangat kecil, dan juga mengizinkan jangkauan nilaiyang sangat jauh sebelum dan sesudah titikdesimalnya
19. 19. Bilangan ini umumnya digunakan dalammerepresentasikan grafik dan kerja ilmiah, tetapiproses aritmatika terhadap bilangan floating-pointjauh lebih rumit dan dapat diselesaikan dalamwaktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkindapat menggunakan beberapa siklus detak CPU.Beberapa komputer menggunakan sebuahprosesor sendiri untuk menghitung bilanganfloating-point yang disebut dengan FPU (disebutjuga math co-processor) yang dapat bekerjasecara paralel dengan CPU untuk mempercepatpenghitungan bilangan floating-point. FPU saat inimenjadi standar dalam banyak komputer karenakebanyakan aplikasi saat ini banyak beroperasimenggunakan bilangan floating-point.
20. 20. Sentral Processing Unit