KOMPONEN SISTEM MIKROPROSESOR

4 Komponen Utama Sistem Mikroprosesor (ada yang mengelompokkan menjadi 5) :

1.      Mikroprosesor itu sendiri (MPU/Microprocessor Unit atau CPU/Central Processing Unit)

2.      Random Access Memory (RAM)

3.      Read Only Memory (ROM)

4.      Port Input/Output (PIO)

5.      Unit Detak (Clock Unit)

Saat bekerja, komponen tersebut saling berkomunikasi/mentransfer data. Media transfer datanya berupa sekelompok jalur-jalur penghubung yang disebut bus. Ada 3 jenis bus yang terdapat dalam sistem mikroprosesor, yaitu: bus alamat (address bus), bus data (data bus), dan bus kontrol/kendali (control bus).

1.      Mikroprosesor itu sendiri (MPU atau CPU)

Mikroprosesor berfungsi sebagai otak sistem. Ia mengatur kerja sisitem berdasarkan urutan program yang telah ditetapkan. Ia mengatur keluar masuknya data dari/ke antar bagian dalam sistem. Ia juga mengatur aktivitas keluar/masuk data dari/ke perangat diluar sistem.

MPU adalah sebuah CPU yang tersusun dari 3 bagian pokok yaitu:

·         Arithmetic Logic Unit (ALU) --> menyediakan fungsi pengolahan

·         Control Unit (CU) --> mengontrol fungsi prosesor

·         Register Unit (RU) --> tempat penyimpanan sementara dalam mikroprosesor

Sebagai CPU, MPU bekerja dan melakukan fungsi dasar yaitu fungsi logika dan aritmetika. Fungsi logika antara lain fungsi AND, OR, XOR, CPL, dan NEG. Sedangkan fungsi Aritmetika antara lain: ADD, SUB, ADC, SBC, INC, dan DEC.

Disamping fungsi pengolahan aritmetika dan logika MPU juga melakukan fungsi pengalihan data dengan menggunakan perintah MOV, atau LOAD, EXCHANGE, PUSH, dan POP. Untuk menyimpan program dan data yang digunakan pada sistem mikroprosesor harus dilengkapi dengan Memori. Jadi, memori mutlak diperlukan dalam sistem mikroprosesor. Tanpa ada memori, sistem mikroprosesor tidak dapat bekerja, terutama memori program dalam ROM.

·         ALU (Arithmetic Logic Unit)

ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit (unit aritmatika dan logika), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. Tugas lalin dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu: a. sama dengan (=) b. tidak sama dengan (<>) c. kurang dari (<) d. kurang atau sama dengan dari (<=) e. lebih besar dari (>) f. lebih besar atau sama dengan dari (>=) (sumber:

Manfaat ALU

Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer. ALU juga disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing – masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. ALU menjalankan operasi penambahan , pengurangan, dan operasi-operasi sederhana lainnya pada input-outputnya, dengan demikian memberikan suatu hasil pada register output. Register output ini dapat disimpan kembali kedalam sebuah register. Kemudian ,register tersebut dapat ditulis (disimpan) ke dalam memori, jika memang dikehendaki.

Biasanya disingkat dengan ALU. Arithmetic Logical Unit merupakan unit penalaran secara logic. ALU ini adalah merupakan Sirkuit CPU berkecepatan tinggi yang bertugas menghitung dan membandingkan. Angka-angka dikirim darimemori ke ALU untuk dikalkulasi dan kemudian dikirim kembali ke memori. Jika CPU diasumsikan sebagai otaknya komputer, maka ada suatu alat lain di dalam CPU tersebut yang kenal dengan nama Arithmetic Logical Unit (ALU), ALU inilah yang berfikir untuk menjalankan perintah yang diberikan kepada CPU tersebut. ALU sendiri merupakan suatu kesatuan alat yang terdiri dari berbagai komponen perangkat elektronika termasuk di dalamnya sekelompoktransistor, yang dikenal dengan nama logic gate, dimana logic gate ini berfungsi untuk melaksanakan perintah dasar matematika dan operasi logika. Kumpulan susunan dari logic gate inilah yang dapat melakukan perintah perhitungan matematika yang lebih komplit seperti perintah “add” untuk menambahkan bilangan, atau “devide” atau pembagian dari suatu bilangan. Selain perintah matematika yang lebih komplit, kumpulan dari logic gate ini juga mampu untuk melaksanakan perintah yang berhubungan dengan logika, seperti hasil perbandingan dua buah bilangan. Instruksi yang dapat dilaksanakan oleh ALU.

ALU (Arithmetical Logical Unit) juga berfungsi untuk melakukan perhitungan aritmatika (Matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. Sirkuit yang digunakan oleh ALU ini disebut dengan ADDer karena operasi yang dilakukan sesuai dengan dasar penjumlahan. Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi yaitu operasi logika.

a.       Adder

Rangkaian ALU (Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangan dinamakan dengan Adder. Karena Adder digunakan untuk memproses operasi aritmetika, maka Adder juga sering disebut rangkaian kombinasional aritmetika.

b.      Logic

Operasi Logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tetentu, yaitu :

-          Sama Dengan (=)

-          Tidak Sama Dengan (<>)

-          Kurang dari (<)

-          Kurang atau sama dengan dari (<=)

-          Lebih besar dari (>)

-          Lebih besar atau sama dengan dari (>=)

·         CONTROL UNIT

Unit kontrol (bahasa Inggris: Control Unit - CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.

Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor).

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

1.      Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

2.      Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

3.      Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.

4.      Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.

5.      Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Macam-macam CU

a.       Single-Cycle CU

Proses di CU ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycleini tidak efisien.

b.      Multi-Cycle CU

Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU; bukan instruksi cycle selanjutnya.

·         REGISTER

Register prosesor, dalam arsitektur komputer adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.

Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori ini berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.

Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.Jenis register

Register terbagi menjadi beberapa kelas:

-          Register data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).

-          Register alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.

-          Register general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.

-          Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik mengambang floating-point.

-          Register konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.

-          Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD.

-          Register special purpose yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.

Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa arsitektur tertentu, digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi prosesor.

2.      Random Access Memory (RAM) ada yang menyebut juga Read Write Memory (RWM)

RAM adalah media pengingat sementara. Mirip dengan fungsi papan tulis, RAM dapat menjadi tempat menulis hasil kerja, hasilnya dapat dibaca oleh komponen lain, kemudian isinya dapat dihapus jika tidak diperlukan lagi.

Pada saat catu daya listrik dimatikan, isi RAM akan lenyap dan RAM kembali kosong. Karena itu, RAM disebut sebagai memory volatile (memori yang isinya dapat menguap).

RAM diperlukan oleh sistem karena selama proses kerja, banyak proses tulis/baca data yang tidak bersifat permanen. Jika proses tulis/baca ini dilakukan pada media semacam disket, harddisk, atau CD (jenis Read/Write yang dapat dibaca dan ditulis), maka aksesnya membutuhkan waktu yang lebih lama. Oleh karena itu, kapasitas RAM yang lebih besar mengakibatkan bertambahnya kecepatan proses kerja sistem mikroprosesor. Hal ini dapat diamati pada komputer PC yang kita gunakan. Tambahkan kapasitas RAM PC kita dua atau empat kali lipat, pasti akan diperoleh proses kerja yang lebih cepat.

3.      Read Only Memory (ROM)

Sesuai dengan namanya, data pada ROM hanya dapat dibaca. Data ditulis sekali dan setelah itu hanya dibaca saja. Kita tidak dapat dengan mudah menulis data ke ROM semudah menulis ke RAM. Data yang ditulis pada ROM lebih bersifat permanen dibandingkan data pada RAM. Karena itu, ROM disebut juga memory non-volatile. Karena sifatnya itu, oleh produsen mainboard, ROM pada komputer PC diisi program awal berupa identifikasi sistem dan pengaktifan program system operasi (terdapat dalam disket/harddisk). Tanpa adanya program awal ini, ketika komputer PC dinyalakan, mikroprosesor tidak dapat melakukan apa-apa. Berbeda dengan ROM pada PC yang hanya diisi program mula, ROM pada sistem single chip atau single board diisi dengan seluruh program yang akan dijalankan. Proses pengisian kita lakukan dengan alat yang bernama ROM writer.

4.      Port Input/Output (PIO)

Port input/output adalah komponen yang menghubungkan mikroprosesor dengan perangkat luar (harddisk, printer, keyboard, monitor, dll.). Jadi, port disini berlaku sebagai “pintu” ke perangkat luar. Sebagaimana memori, port I/O juga bukan merupakan komponen tunggal (artinya ada banyak port di dalam sistem komputer) yang masing-masing diberi alamat tertentu.



Download Disini !!!