1. 1Sejarah2. Komponen CPU3. Cara Kerja CPU 2.1. Fungsi CPU
2.2. Percabangan Instruksi 2.3. Bilangan Yang Dapat Ditangani4.
Gambar
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.