PENGANTAR TEKNOLOGI INFORMASI PERTEMUAN 3 PROCESSING UNIT TUJUAN

PENGANTAR TEKNOLOGI INFORMASI PERTEMUAN 3 PROCESSING UNIT

TUJUAN n n n Agar Mahasiswa dapat menyebutkan komponen-komponen pemrosesan data Agar Mahasiswa dapat menyebutkan bagian dari alat pemroses Agar Mahasiswa dapat menyebutkan cara pemrosesan data

PROCESSING UNIT n n Dua komponen yang menjalankan proses dalam komputer, yaitu : q Central Processing Unit (CPU) q Memory. Kedua komponen tersebut terletak pada Motherboard.

MOTHERBOARD n n Merupakan papan sirkuit utama dari komputer. Motherboard terdiri dari : - CPU, BIOS (Basic Input Output System), memory, port serial dan parallel, slot tambahan, dan semua peralatan kontrol tambahan, seperti display screen, keyboard, dan disk drive.

MOTHERBOARD n n n n Power Connector dihubungkan pada power supplay Memory Banks dihubungkan pada RAM chip EIDE dihubungkan pada Hard Disk Floppy Connector dihubungkan Floppy Disk Drive PCI Slots digunakan untuk menempatkan card-card seperti NIC, VGA, dll ISA Slot tipe lain dari card slot Chipset (mengontrol interaksi antara perangkat keras komputer ZIF Socket digunakan untuk Processor

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) n n n CPU adalah otak dari komputer. Kadang hanya disebut sebagai processor atau central processor CPU adalah tempat dimana hampir semua perhitungan dikerjakan.

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) n Jenis-jenis Processor q CISC (Complex Instruction Set Computers) n n n Dilafalkan dengan sisk, Pada umumnya PC menggunakan arsitektur CISC, dimana CPU mendukung sebanyak dua ratus instruksi Contoh : pengambilan dari memori (load), operasi aritmatika, dan penyimpanan ke dalam memori (store)

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) q RISC (Reduced Instruction Set Computer) n n Dilafalkan dengan risk, Jenis processor yang mengenali sejumlah instruksi Salah satu keuntungan dari RISC adalah dapat mengerjakan instruksi dengan sangat cepat karena instruksinya sangat sederhana. Biasanya digunakan untuk komputer server

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) n Pada mesin berskala besar, CPU memerlukan satu atau lebih PCB (printed circuit boards). n Pada personal computer dan workstations, CPU diletakkan pada single chip yang disebut sebagai MICROPROCESSOR.

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) n Ada dua fungsi utama dari processor yaitu : q Fungsi kontrol adalah fungsi dari processor untuk menterjemahkan instruksi-instruksi program dan menjamin bahwa instruksi-instruksi tersebut dijalankan dengan urutan yang benar. q Fungsi eksekusi adalah fungsi dari processor untuk menjalankan tugas perhitungan yang spesifik seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian serta pembagian.

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) n Contoh instruksi-instruksi : q q Move Instructions Assembler Machine Code MOV AL, 15 MOV BL, [15] D 0 00 15 D 1 01 15 Explanation AL = 15 Copy 15 into AL BL = [15] Copy RAM[15] into BL Direct Arithmetic and Logic Instructions Assembler Machine Code Explanation ADD AL, BL A 0 00 01 AL = AL + BL SUB BL, CL A 1 01 02 BL = BL - CL

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) n Bagian-bagian dari CPU adalah : q q q q Arithmetic Logic Unit (ALU) Control Unit (CU) Registers Data Cache Bus Unit Instruction Cache Prefetch Unit Decode Unit

CPU - Control Unit (CU) Control Unit mempunyai tugas untuk : n q q q Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output. Mengambil instruksi-instruksi dari Main Memory. Mengambil data dari Main Memory kalau diperlukan oleh proses. Mengirim instruksi ke Arithmatic and Logic Unit (ALU) bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja ALU Menyimpan hasil proses ke Main Memory.

CPU - Arithmetic Logic Unit (ALU) n n n ALU adalah tahapan terakhir dari proses didalam chip. ALU adalah bagian yang pintar dari chip yang melaksanakan perintah seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. ALU juga bisa membaca perintah logika seperti OR, AND, dan NOT. Pesan dari Control Unit memberitahukan ALU apa yang harus dikerjakan dan ALU mengambil data dari Register untuk menyempurnakan tugas.

CPU - Registers n n n Register adalah area penyimpanan kecil untuk data yang digunakan oleh Arithmatic and Logic Unit (ALU) untuk menyempurnakan tugas yang diberikan oleh Control Unit. Data yang diolah bisa berasal dari Data Cache, Main Memory atau Control Unit dan semuanya disimpan di lokasi khusus didalam register. Hal ini membuat pengambilan kembali dari ALU dapat lebih cepat dan efisien.

CPU - Data Cache n n Data Cache bekerja sama dengan Arithmatic & Logic Unit (ALU) dan Register serta Decode Unit. Di tempat inilah data yang sudah diberi tanda dari Decode Unit disimpan untuk selanjutnya digunakan oleh Arithmatic & Logic Unit (ALU) dan dimana hasil akhir dipersiapkan untuk didistribusikan ke bagian lain dari komputer.

CPU - Bus Unit n Bus Unit adalah tempat dimana instruksi masuk dan keluar processor dari Main Memory komputer.

CPU - Instruction Cache n n Instruction Cache adalah gudang instruksi yang berada dalam chip, sehingga processor tidak perlu menghentikan dan mencari instruksi dari Main Memory komputer. Akses yang cepat ini menjadikan proses menjadi lebih cepat, secepat pengambilan instruksi dari Prefecth Unit dimana instruksi ditempatkan di urutan yang benar untuk melakukan proses.

CPU - Prefetch Unit n n Prefetch Unit menentukan kapan mengambil data dan instruksi dari Instruction Cache atau Main Memory komputer berdasarkan perintah atau tugas yang diberikan. Ketika instruksi tersebut tiba disaat tugas yang sangat penting untuk Prefetch Unit, Prefetch Unit mengatur agar semua instruksi-instruksi itu teratur dengan benar untuk selanjutnya dikirim ke Decode Unit.

CPU - Decode Unit n n Decode Unit hanya melakukan decoding atau menterjemahkan instruksi dari bahasa mesin yang kompleks ke dalam format sederhana yang dimengerti oleh Arithmatic & Logic Unit (ALU) dan Register. Hal ini menjadikan proses lebih efisien.

CPU – How Processor Work n n Berikut adalah contoh perjalanan instruksi yang dikerjakan didalam processor. Operasi yang akan dicontohkan adalah operasi penjumlahan 2+3=5 Referensi diambil dari www. intel. com – How Microprocessor Work

CPU – How Processor Work Dengan menekan tombol 2 membuat processor menjadi siap dan memberikan tanda pada Prefetch Unit untuk meminta Memori Utama komputer untuk menyiapkan instruksi pada data yang baru karena belum ada instruksi dalam Instruction Cache. Instruksi data yang baru masuk melalui Bus Unit dan tersimpan dalam Instruction Cache sebagai “ 2=X".

CPU – How Processor Work Prefetch Unit kemudian meminta Instruction Cache untuk menyalin kode “ 2=X" dan mengirimkannya ke Decode Unit untuk proses selanjutnya. Dalam Decode Unit, instruksi “ 2=X" diterjemahkan kedalam bentuk string of binary code yang dikirimkan ke Control Unit dan Data Cache untuk memberitahukan apa yang selanjutnya dikerjakan. Dalam Control Unit string of binary code tersebut diterjemahkan disimpan dalam Data Cache dimana angka “ 2" tersimpan dalam suatu alamat yaitu "X" yang menunggu untuk proses selanjutnya.

CPU – How Processor Work Ketika menekan tombol 3, Prefeth Unit akan meminta Memori Utama komputer dan Instruction Cache untuk instruksi khusus pada data baru ini. Apabila tidak ditemukan instruksi yang sama, maka instruksi akan datang dari Memori Utama Sama seperti “ 2=X", instruksi data yang baru masuk kedalam processor dari Memori Utama dan tersimpan dalamat Instruction Cache dengan kode “ 3=Y".

CPU – How Processor Work Kemudian Prefetch Unit mendorong salinan dari kode " 3=Y" dari Instruction Cache dan mengirimkannya ke Decode Unit untuk proses selanjutnya. Dalam Decode Unit instruksi “ 3=Y" diterjemahkan kedalam string of binary code yang dikirimkan ke Control Unit dan Data Cache untuk memberitahukan apa yang selanjutnya dilakukan. Dalam Control Unit string of binary code dipecahkan disimpan dalam Data Cache dimana angka “ 3" tersimpan dalam suatu alamat yaitu "Y" dan sama seperti angka “ 2" sedang menggu proses selanjutnya.

CPU – How Processor Work Ketika menekan tombol “+“, Prefetch Unit meminta Memori Utama komputer dan Instruction Cache untuk instruksi khusus pada data baru ini, yang harus diambil dari Memori Utama. Karena ini merupakan instruksi baru maka tanda “+" masuk kedalam processor dari Memori Utama komputer dan disimpan pada suatu alamat pada Instruction Cache sebagai "X + Y=Z", menunjukkan bahwa perintah penjumlahan akan dilaksanakan.

CPU – How Processor Work Prefetch Unit selanjutnya meminta Instruction Cache untuk menyalin kode "X+Y=Z" dan mengirimkannya kedalam Decode Unit untuk proses selanjutnya. Dalam Decode Unit , "X + Y=Z " diterjemahkan dikirimkan ke Control Unit dan Data Cache untuk memberitahukan apa yang selanjutnya dikerjakan serta ALU memberikan pesan bahwa Penjumlahan akan dilaksanakan.

CPU – How Processor Work Dalam Control Unit kode di pecahkan dan perintah Penjumlahan dikirimkan ke ALU dimana "X" dan "Y" dijumlahkan bersama setelah dikirimkan dari Data Cache. ALU kemudian memberitahukan pada Register dan mengirimkan “ 5" kedalam suatu alamat didalam Register.

CPU – How Processor Work Ketika menekan tombol "=“, Prefetch Unit sekali lagi memeriksa Instruction Cache instruksi untuk data baru, yang tidak ditemukannya. Instruksi "=" masuk ke processor dari Memori Utama komputer melalui Bus Unit dan disimpan dalam suatu alamat di Instruction cache dengan kode "Print Z".

CPU – How Processor Work Prefetch Unit meminta Instruction Cache untuk menyalin kode "Print Z" dan mengirimkannya ke Decode Unit untuk perintah selanjutnya. Dalam Decode Unit instruksi "Print Z" diterjemahkan kedalam bentuk string of binary code yang selanjutnya dikirimkan ke Control Unit untuk memberitahukan apa yang selanjutnya dikerjakan.

CPU – How Processor Work Sekarang nilai Z sudah dihitung, dan terletak dalam file Register dengan hasil #5, perintah cetak hanya mengambil isi Register 5 dan menampilkannya ke layar sehingga user dapat melihat hasil dari perkalian 2+3.

CPU – How Processor Work n Dalam mengerjakan instruksi-instruksi, processor menggunakan beberapa cara, yaitu : q Sequential n Instruksi dikerjakan secara berurutan. n Instruksi kedua dikerjakan setelah instruksi pertama selesai q Pipelining n Instruksi dikerjakan hampir bersamaan n Instruksi pertama dijalankan (execute) pada saat instruksi kedua diterjemahkan (decode), dimana pada saat yang sama instruksi yang lain sedang diambil (fetch)

MAIN MEMORY n n Main Memori adalah sebuah tempat untuk menyimpan data yang besar yang berada didalam komputer utama tapi diluar processor. Mengacu pada physical memory yang berada didalam komputer. Kata main (utama) digunakan untuk membedakan dari external mass storage devices seperti disk drives. Istilah lain dari main memory adalah RAM.

MAIN MEMORY n Pada suatu saat Main Memori akan mengirim dalam bentuk data atau instruksi untuk Prefetch Unit, yang sering tersimpan dalam suatu alamat dalam Instruction Cache yang akan digunakan pada suatu saat

Tugas n Berikan contoh cara processor mengerjakan instruksi-instruksi dengan menggunakan Sequential dan pipelining ?