MAKALAH Mikroprosesor Sistem dan Cara Kerja ALU dan Memori
Nama
: An’Anqinu An’Anqinudin din L. (3105211 (3105211014) 014)
Prodi
: Sistem Komputer.
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS TEKNOLOGI YOGYAKARTA 2010/2011
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kelimpahan rahmat dan karunia-Nya kepada kita, sehiangga dengan kesehatan dan kesempatan yang ada saya dapat menyelesaikan tugas makalah ini. Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada Dosen pembimbing Mata Kuliah mikroprosesor, yaitu Bapak Satyo Nuryadi, S.T. Yang telah memberikan tugas makalah mengenai “Sistem dan Cara Kerja ALU dan Memori” ini. Karena berkat beliau, kami dapat mengerti lebih banyak mengenai ALU dan memori pada komputer. Saya sebagai penulis makalah ini, dengan kerendahan hati mohon maaf kepada pembaca, jika terdapat kesalahan dan kekurangan di dalam penulisan makalah ini, karena saya menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam diri saya, yang masih dalam tahap proses pembelajaran.
Yogyakarta,
Maret 2011
DAFTAR ISI COVER.......................................................................................................................................i KATA PENGANTAR....................................................................................................................ii DAFTAR ISI.............................................................................................................................iii KATA PENGANTAR.................................................................................................. 2 DAFTAR ISI............................................................................................................. 3 BAB I ..................................................................................................................... 4 PENDAHULUAN....................................................................................................... 4 1.1 Latar Belakang.............................................................................................. 4 1.2 Rumusan Masalah........................................................................................ 5 1.3 Manfaat Penulisan......................................................................................... 5 BAB II..................................................................................................................... 6 LANDASAN TEORI................................................................................................... 6 2.1 Pengertian ALU dan Memory......................................................................... 6 2.2 Fungsi ALU dan Memory dalam Komputer..................................................... 6 BAB III.................................................................................................................... 8 PEMBAHASAN......................................................................................................... 8 3.1 CPU dan Mikroprosesor................................................................................. 8 3.2 Cara Kerja ALU ............................................................................................. 9 3.4 Cara Kerja Memori.......................................................................................11 BAB 4 ................................................................................................................. 13 PENUTUP..............................................................................................................13 4.1 Kesimpulan.................................................................................................. 13 4.2 Saran........................................................................................................... 13 DAFTAR PUSTAKA................................................................................................. 14
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Unit Pengolah Pusat (UPP) ( bahasa Inggris: CPU, singkatan dari Central Processing Unit), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak . Istilah lain, prosesor (pengolah data), sering digunakan untuk menyebut CPU. Adapun mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU. Microprocessor adalah mesin kecil sebagai pemroses dan pengendali utama proses yang terjadi pada komputer, yang dibuat dalam bentuk chip. Meskipun ukurannya secara fisik tidak terlalu besar, tetapi pemikir utama dari sebuah komputer adalah pada microprocessor ini, dan di sinilah proses utama diolah. Suatu hal yang tak dapat dipungkiri adalah bahwa wajah dunia sangat cepat berubah sejak ditemukannnya prosesor (sebutan umum untuk mikroprosesor) yang menjadi otak dari sistem komputer. Dengan kecerdasan dan kecepatan yang dimiliki oleh sebuah prosesor banyak hal yang dapat dikerjakannya seperti pengendalian alat-alat listrik dan elektronik rumah tangga sampai pengindaraan dan pengendalian jarak jauh yang tidak lagi dibatasi jarak, waktu dan ruang. Teknologi prosesor ternyata sangat mudah dan murah untuk diterapkan pada sistem alatalat bantu manusia. Televisi, Video CD, Mesin cuci, mobil, apalagi pesawat udara, pesawat ruang angkasa, satelit dan seterusnya telah menerapkan teknologi prosesor untuk meningkatkan unjuk kerjanya. Bagian yang paling utama di dalam sebuah prosesor adalah ALU (Aritmatic and Logic Unit) atau aritmatika dan logika, adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. 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. Memori ( Memory ) terdiri atas komponen-komponen elektronik yang menyimpan perintah- perintah yang menunggu untuk di eksekusi oleh prosesor,data yang diperlukan oleh insruksi (perintah) tersebut dan hasil-hasil dari data yang diproses ( informasi ). Memori biasanya terdiri atas satu chip atau beberapa papan sirkuit lainnya dalam prosesor. Memory komputer bisa diibaratkan sebagai papan tulis, dimana setiap orang yang masuk kedalam ruangan bisa membaca dan memanfaatkan data yang ada dengan tanpa merubah susunan yang tersaji. Data yang diproses oleh komputer, sebenarnya masih tersimpan didalam memory, dan dalam hal ini komputer hanya membaca data dan kemudian memprosesnya. Satu kali data tersimpan didalam memory komputer, maka data tersebut akan tetap tinggal disitu selamanya. Setiap kali memory penuh, maka data yang ada bisa dihapus sebagian ataupun seluruhnya untuk diganti dengan data yang baru.
1.2 Rumusan Masalah Berkaitan dengan cara kerja ALU dan Memori seperti yang dipaparkan di atas, maka penulis dapat membuat sebuah pertanyaan tentang: 1. Apakah peran ALU dalam mikroprosesor ? 2. Bagaimanakah cara kerja memori dalam CPU ?
1.3 Manfaat Penulisan 1. Mengetahui kegunaan ALU dalam kerja mikroprosesor. 2. Mengetahui cara kerja memori dalam CPU.
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian ALU dan Memory ALU (Aritmatic and Logic Unit) atau aritmatika dan logika, adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. 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. Sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. Operasi aritmatika itu antara lain : Tambah, Kurang, Kali, Bagi, sedangkan operasi logika antara lain : OR,AND,NOT,EXOR,EXNOR dan lain-lain. ALU (Arithmetic and Logic Unit) adalah sebuah kumpulan gerbang logika yang disatukan untuk dapat mengerjakan beberapa fungsi tertentu tergantung kontrol yang diberikan. Memory biasanya disebut sebagai RAM, singkatan dari Random Access Memory. Memory berfungsi sebagai tempat penyimpanan data sementara. Memory bekerja dengan menyimpan & menyuplai data-data penting yg dibutuhkan Processor dengan cepat untuk diolah menjadi informasi. Karena itulah, fungsi kapasitas merupakan hal terpenting pada memory. Dimana semakin besar kapasitasnya, maka semakin banyak data yang dapat disimpan dan disuplai, yang akhirnya membuat Processor bekerja lebih cepat. Suplai data ke RAM berasal dari Hard Disk, suatu peralatan yang dapat menyimpan data secara permanen.
2.2 Fungsi ALU dan Memory dalam Komputer Pada saat menggunakan komputer, pertama kali yang akan kita dapati adalah saat booting,
komputer
mulai
melakukan
pemrograman
untuk
menuju
Sistem
operasi
yangdimilikinya, pada saat kita melakukan suatu perintah.misal masuk dalam microsoft office dan mulai bekerja,maka pada saat itulah prosesor bekerja untuk menghasilkan sebuah alur yang memerintahkan ALU untuk mengeksekusi hitungan-hitungan operasi aritmatika. Dan saat itu pula prosesor menyimpan sementara dalam memory. RAM berfungsi untuk membantu Processor dalam penyediaan data “super cepat” yang dibutuhkan. RAM berfungsi layaknya seperti HDD Digital, karena seluruh komponen RAM
sudah menggunakan teknologi digital. Dengan RAM, maka Processor tidak perlu menunggu kiriman data dari HDD. Saat ini RAM DDR2 mempunyai bandwidth 3,2 GB/s (PC400), agar tidak menganggu pasokan maka saat ini Motherboard menggunakan teknologi Dual Channel yang dapat melipatgandakan bandwidth menjadi 2x dengan memperbesar arsitektur menjadi 128-bit. Itu artinya, 2 keping DDR2 dalam mode Dual Channel dapat memasok data dalam jumlah yang pas ke Processor (3,2 GB/s x Dual Channel = 6,4 GB/s). 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 Workingstorage). 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.
BAB III PEMBAHASAN 3.1 CPU dan Mikroprosesor Unit Pengolah Pusat (UPP) (bahasa Inggris: CPU, singkatan dari Central Processing Unit), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain, prosesor (pengolah data), sering digunakan untuk menyebut CPU. Adapun mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU. Microprocessor adalah mesin kecil sebagai pemroses dan pengendali utama proses yang terjadi pada komputer, yang dibuat dalam bentuk chip. Meskipun ukurannya secara fisik tidak terlalu besar, tetapi pemikir utama dari sebuah komputer adalah pada microprocessor ini, dan di sinilah proses utama diolah. Suatu hal yang tak dapat dipungkiri adalah bahwa wajah dunia sangat cepat berubah sejak ditemukannnya prosesor (sebutan umum untuk mikroprosesor) yang menjadi otak dari sistem komputer. Dengan kecerdasan dan kecepatan yang dimiliki oleh sebuah prosesor banyak hal yang dapat dikerjakannya seperti pengendalian alat-alat listrik dan elektronik rumah tangga sampai pengindaraan dan pengendalian jarak jauh yang tidak lagi dibatasi jarak, waktu dan ruang. Teknologi prosesor ternyata sangat mudah dan murah untuk diterapkan pada sistem alatalat bantu manusia. Televisi, Video CD, Mesin cuci, mobil, apalagi pesawat udara, pesawat ruang angkasa, satelit dan seterusnya telah menerapkan teknologi prosesor untuk meningkatkan unjuk kerjanya.
Processing Unit ini berfungsi untuk mengolah data dari input menjadi output.
3.2 Cara Kerja ALU ALU (Aritmatic and Logic Unit) atau aritmatika dan logika, adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. 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. Sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. Operasi aritmatika itu antara lain : Tambah, Kurang, Kali, Bagi, sedangkan operasi logika antara lain : OR,AND,NOT,EXOR,EXNOR dan lain-lain. ALU (Arithmetic and Logic Unit) adalah sebuah kumpulan gerbang logika yang disatukan untuk dapat mengerjakan beberapa fungsi tertentu tergantung kontrol yang diberikan. Alur ALU dari sebuah prosesor
Agar ALU dapat melakukan proses aritmatika dan logika maka input data ALU harus dua buah yang masing-masing dinamakan input X (X0, X1,….. X n-1) dan input Y (Y0, Y1, …… Y n-1 ). Agar proses pada ALU dapat berlangsung maka pada salah satu inputnya harus dibantu oleh sebuah register Y yang berguna untuk menahan salah satu data yang akan di proses di input Y. Sedangkan data kedua dapat langsung dimasukkan ke input X. Ketika sinyal kontrol diberikan ke ALU maka data hasil proses ALU akan terjadi di outputnya. Agar data ini tidak terganggu oleh yang lain maka data hasil proses itu langsung dipindahkan ke register Z yang terletak di Output ALU. Data yang sudah berada di register Z itu akan dapat dipindahkan ke register lain untuk di proses selanjutnya. Register Y adalah sebuah register yang ditempatkan di salah satu input ALU (arithmatic and Logic Unit) yang berguna untuk menahan salah satu data yang akan di proses ALU tersebut. Misalnya ALU diperintahkan untuk menjumlahkan dua buah bilangan 1001 dengan 1100. Maka data operand pertama 1001 harus dimasukkan ke register Y untuk ditahan sementara di input Y ALU. Setelah itu data operand kedua 1100 langsung dimasukkan ke input X ALU bersama dengan sinyal control ADD. Hasil dari proses penjumlahan tersebut akan dimasukkan ke register Z dan Carry out ke Co ALU. Jadi register Z berguna untuk menahan data hasil proses ALU. Selain register Y dan register Z ternyata ALU memerlukan register-register lain untuk membantu tugasnya agar dapat melakukan proses yang benar. Diperlukan register serbaguna untuk memasukkan data operan pertama ke register Y serta data operan kedua pada input X dari ALU. Sebelum diproses oleh ALU maka kedua data harus ada secara bersama-sama pada kedua input ALU tersebut. Ini adalah gambar proses ALU
.
3.4 Cara Kerja Memori Memori ( Memory ) terdiri atas komponen-komponen elektronik yang menyimpan perintah- perintah yang menunggu untuk di eksekusi oleh prosesor,data yang diperlukan oleh insruksi (perintah) tersebut dan hasil-hasil dari data yang diproses ( informasi ). Memori biasanya terdiri atas satu chip atau beberapa papan sirkuit lainnya dalam prosesor. Secara garis besar, memori dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu memori utama dan memori pembantu. 1. Kapasitas
Kapasitas dinyatakan dalam byte (1 byte = 8 bit) atau word. Panjang word yang umum adalah 8, 16, dan 32 bit. 2. Satuan transfer
Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori. Tiga konsep dalam satuan transfer: •
Word. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.
•
Addressable Units. Pada sejumlah sistem, Addressable Unit adalah word. Hubungan antara panjang A suatu alamat dan jumlah
NA addressable unit
adalah 2= N •
Unit of Transfer. Adalah jumlah bit yang dibaca atau yang dituliskan ke dalam memori pada suatu saat.
3. Kinerja.
Pada memori utama, terdapat tiga buah parameter unjuk kerja: •
Access Time. Bagi RAM, access time merupakan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Bagi non RAM, access time adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada lokasi tertentu.
•
Memory Cycle Time. Terdiri dari access time ditambah dengan waktu tambahan yang diperlukan transient agar hilang pada saluran signal atau untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif.
•
Transfer Rate. Transfer rate adalah kecepatan data agar dapat ditransfer ke unit memori atau ditransfer dari unit memori. Pada RAM, transfer rate = 1/(waktu sikius).
Bagi non RAM terdapat hubungan: N = TN = TA + R TN = Waktu rata-rata untuk membaca atau menulis N bit. TA = Waktu access rata-rata. N = Jumlah bit. R = Kec. transfer, dalam bit per detik (bps). RAM berfungsi untuk membantu Processor dalam penyediaan data “super cepat” yang dibutuhkan. RAM berfungsi layaknya seperti HDD Digital, karena seluruh komponen RAM sudah menggunakan teknologi digital. Dengan RAM, maka Processor tidak perlu menunggu kiriman data dari HDD. Saat ini RAM DDR2 mempunyai bandwidth 3,2 GB/s (PC400), agar tidak menganggu pasokan maka saat ini Motherboard menggunakan teknologi Dual Channel yang dapat melipatgandakan bandwidth menjadi 2x dengan memperbesar arsitektur menjadi 128-bit. Itu artinya, 2 keping DDR2 dalam mode Dual Channel dapat memasok data dalam jumlah yang pas ke Processor (3,2 GB/s x Dual Channel = 6,4 GB/s). 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 Workingstorage). 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.
BAB 4 PENUTUP 4.1 Kesimpulan ALU (Aritmatic and Logic Unit) atau aritmatika dan logika, adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. 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. Sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. Operasi aritmatika itu antara lain : Tambah, Kurang, Kali, Bagi, sedangkan operasi logika antara lain : OR,AND,NOT,EXOR,EXNOR dan lain-lain. ALU (Arithmetic and Logic Unit) adalah sebuah kumpulan gerbang logika yang disatukan untuk dapat mengerjakan beberapa fungsi tertentu tergantung kontrol yang diberikan. Memory berfungsi sebagai tempat penyimpanan data sementara. Memory bekerja dengan menyimpan & menyuplai data-data penting yg dibutuhkan Processor dengan cepat untuk diolah menjadi informasi. Karena itulah, fungsi kapasitas merupakan hal terpenting pada memory. Dimana semakin besar kapasitasnya, maka semakin banyak data yang dapat disimpan dan disuplai, yang akhirnya membuat Processor bekerja lebih cepat. Suplai data ke RAM berasal dari Hard Disk, suatu peralatan yang dapat menyimpan data secara permanen
4.2 Saran 1. Mikroprosesor adalah unit penting yang melakukan eksekusi perintah. Maka gunakan kemampuan ALU dan prosesor tidak melampaui batasnya agar dapat terjaga baik. 2. Gunakan Memori (RAM) dengan kapasitas yang cukup dan sesuai kerja Mikroprosesor.
DAFTAR PUSTAKA
http://blog.ub.ac.id/sriningsih/ http://wwwmusti07-informasi.blogspot.com/2009/06/keunggulan-teknik-informasi.html http://rmp.ums.ac.id/silabi/D400/TKE442/Silabus_Kontrol_Pnematik.doc http://rmp.ums.ac.id/silabi/D400/TKE442/Silabus_Kontrol_Pnematik.doc http://digishared.blogspot.com/2010/04/cara-kerja-alu-1-bit.html http://id.wikipedia.org/wiki/Mikroprosesor http://gpinkom.wordpress.com/2008/07/14/prosesor-komponen-dan-cara-kerja/ http://id.wikipedia.org/wiki/Arsitektur_komputer http://kur2003.if.itb.ac.id/file/IntroTI-02.pdf http://rmp.ums.ac.id/silabi/D400/TKE442/Silabus_Kontrol_Pnematik.doc
