Diagram blok CPU

Nama : Agung Febnika D.S

Npm : 10413345

Kelas : 3IB03A

DIAGRAM BLOG CPU

Sebuah komputer moderen/digital dengan program yang tersimpan di dalamnya merupakan sebuah system yang memanipulasi dan memproses informasi menurut kumpulan instruksi yang diberikan.

Hardware yang dipakai untu membuat modul seperti :

1. Register
2. Elemen aritmatika dan logika
3. Unit pengendali
4. Unit memori
5. Unit masukan/keluaran (I/O)

Komputer dapat dibagi menjadi 3 bagian utama, yaitu :

1.      Unit pengolahan pusat (CPU)

2.      Unit masukan/keluaran (I/O)

3.      Unit memori

Konsep Bus

Bus adalah merupakan kawat atau sebuah jalur fisik yang berfungsi menghubungkan register-register dengan unit-unit fungsional yang berhubungan dengan tiap-tiap modul.

pada gambar diatas merupakan cara pemrosesan suatu data melalui control BUS.CPU akan membaca ke memori selanjutnya data dari CPU akan dikirim lalu diroses ke input/output.apabila memerlukan operasi aritmatika maka data kembali dimasukan ke ALU untuk diproses dan disinkronasikan lalu dikirim kembali ke CPU.

Unit kontrol

 CPU bertugas mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

tugas dari unit kendali ini adalah:
•Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
•Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama
•Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.
•Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU.
•Menyimpan hasil proses ke memori utama.

ARITHMATIC LOGIC UNIT

unit  yang  bertugas  untuk  melakukan  operasi  aritmetika  dan  operasi logika  berdasar  instruksi  yang  ditentukan.  ALU  sering  di  sebut  mesin bahasa  karena  bagian  ini  ALU  terdiri  dari  dua  bagian,  yaitu  unit arithmetika  dan  unit  logika  Boolean.

Ø  Tugas  utama  dari  ALU  adalah  melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi  program.  ALU  melakukan  semua  operasi  aritmatika  dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.

Ø  Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai  dengan  instruksi  program. 

Ø  Melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program

Ø  Membantu Control Unit saat melakukan perhitungan aritmatika (ADD, SUB) dan logika (AND, OR, XOR, SHL, SHR)

Bagian dari komputer yang menggenerasi signal yang mengontrol operasi komputer.

Berikut  tugas Control Unit adalah mengontrol sisklus Mesin Von Neumann :

Ø  Menjemput instruksi berikutnya yang akan dijalankan dari memori, menempatkannya dalam register instruksi (IR) dan  menambahkan (Increment) PC untuk menunjukkan atau mengarahkan ke instruksi beikutnya yang ada dalam memori,

Ø  Mendekode dan menjalankan instruksi yang baru saja dijemput.

Ø  Unit kontrol menghasilkan signal kontrol yang mengatur komputer. Untuk komputer yang sangat sederhana,unit control ini bisa mengirim microorder,yakni signal individual yang dikirimkan melalui jalur kontrol dedicated,untuk mengontrol komponen dan peralatan individual.

Ø  Yang lebih umum  dilakukan oleh unit control adalah menghasilkan set mikroorder secara serempak dari pada microorder individual.set mikrooder yang dihasilkan oleh unit kontrol pada sekali saat disebut microinstruction.

Operasi Mikro

Operasi Mikro untuk kendali logika ( Control Logic Unit ) bertugas untuk mengatur seluruh aktifitas perangkat keras di dalam komputer dan juga untuk memindahkan data antar register. cara untuk melakukan operasi mikro tersebut dengan menggunakan bahasa transfer register / Register Transfer Language (RTL).

Berikut cara menggunakan Bahasa RTL :

Artinya isi register A1 dan A2 dijumlahkan dengan menggunakan sirkuit adder biner dan hasil jumlahnya ditransfer ke register A3.

Namum apabila dilakukan pengulangan penjumlahan akan menyebabkan overflow dan untuk menampung overflow tersebut digunakan register 1-bit yaitu V sebagai register overflow serta pelengkap A3.

CLU bertugas untuk :

1. Memberi suatu instruksi dari memori

2. Memberi kode pada instruksi untuk menentukan operasi mana yang akan dilaksanakan

3. Menentukan sumber dan tujuan data di dalam perpindahan data

4. Mengeksekusi operasi yang dikerjakan

            Setelah menginterpretasi kode biner suatu instruksi, CLU menghasilkan serangkaian perintah kendali, yang disebut sebagai instruksi mikro (microinstruction ) atau operasi mikro.

          Instruksi mikro merupakan operasi primitif tingkat rendah yang bertindak secara langsung pada sirkuit logika suatu komputer dan mengatur fungsi-fungsi sebagai berikut :

1. Membuka/menutup gerbang ( gate ) dari sebuah register ke sebuah bus

2. Mentransfer data sepanjang bus

3. Memberi inisial sinyal-sinyal kendali seperti READ, WRITE, SHIFT, CLEAR dan      SET

4. Mengirimkan sinyal-sinyal waktu

5. Menunggu sejumlah periode waktu tertentu

6. Menguji bit-bit tertentu dalam sebuah register

Perancangan CLU

Terdapat 2 pendekatan dalam perancangan CLU, yaitu :

        1. Hardwired atau Random Logic

       Sejumlah gerbang ( gate ), counter dan register saling dihubungkan untuk menghasilkan sinyal-sinyal kendali. Setiap rancangan memerlukan sekelompok peranti logika dan hubungan yang berbeda-beda.

       2. Microprogrammed Control  

          Dibentuk serangkaian instruksi mikro ( program mikro ) yang disimpan dalam sebuah    memori kendali ( biasanya sebuah ROM ) dalam CLU.

    Microinstruction decoder menghasilkan dan mengeluarkan mikroorder di dasarkan  pada mikrointruksi dan op code intruksi yang akan di jalankan .yang terakhir sequncer menyinkronasikan aktivitas dari komponen unit kontrol.squencer adalah bagian inti (jantung) dari unit control.

Register

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. 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.

Kategori dalam register :

1.      register yang terlihat pemakai,

Register-register tipe ini terlihat oleh pemakai (pemrogram), pemrogram dapat memeriksa dan beberapa instruksi dapat digunakan untuk mengisi (memodifikasi) isi register tipe ini. Register tipe ini terdiri dari dua jenis, yaitu:
1. Data Register : Digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer)

2. Addres Register : Digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk    mengakses memori.

2.      register untuk kendali status.

Beragam register tipe ini digunakan untuk mengendalikan operasi pemroses. Kebanyakan tidak terlihat oleh pemakai. Sebagiannya dapat diakses dengan instruksi mesin yang dieksekusi dalam mode kontrol atau kernel sistem operasi.

Register untuk kendali status antara lain:

- register untuk alamat dan buffer (address and buffer register)

- register untuk eksekusi intruksi (instruction execution register)

- register untuk informasi status (status information register)

SIC (SIMPLIFIED INSTRUCTIONAL COMPUTER)

Komputer yang didasarkan pada SIC ini merupakan komputer yang termasuk dalam perancangan arsitektur yang sangat sederhana dan komputer ini dipersembahkan oleh BECK (1985).

Struktur Mesin SIC terdiri dari :

1. CPU
2. Unit memori
3. Minimal satu unit prinati I/O

Penggunaan register-register pada SIC 

1. Register A = register yang digunakan untuk proses perhitungan
2. Register X = register yang digunakan untuk mode pengalamatan berindex
3. Register PC = register  yang menyimpan alamat instruksi berikutnya
4. Register L = register yang menyimpan alamat asal sebelum melakukan subroutines
5. Register IR = register  yang menyimpan instruksi yang sedang dikerjakan
6. Register MBR = register yang digunakan untuk proses masukan atau keluaran data dari memori
7. Register MAR = register yang menyimpan alamat memori untuk proses pembacaan atau penulisan
8. SW = register yang berisi informasi status relatif terhadap instruksi sebelumnya
9. C = register yang membangkitkan signal waktu t0, t1, t2, t3
10. INT = register yang menentukan apakah signal interrupt telah diterima
11. F = register yang digunakan dalam proses”siklus fetch’
12. E = register khusus yang digunakan dalam proses “siklus eksekusi’
13. S = register yang akan mengaktifkan register C

Cara Kerja CPU

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 Working-storage). 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.  Selanjutnya di tamping di Output-storage dan ditampilkan ke output-devices.

Fungsi CPU

 CPU berfungsi seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data yang diambil dari memori atau  dari  informasi  yang  dimasukkan  melalui  beberapa  perangkat  keras,  seperti  papan  ketik,pemindai,  tuas  kontrol,  maupun  tetikus. CPU dapat mengakses data-data pada RAM dengan menentukan alamat data yang dikehendaki. Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan bus,

yang menghubungkan antara CPU dengan RAM. Data kemudian didekode dengan menggunakan unit proses yang disebut sebagai pendekoder  instruksi yang sanggup menerjemahkan instruksi . 

Data  bisa  jadi  disimpan  sementara  oleh  ALU  dalam  sebuah  lokasi  memori  yang disebut  dengan  register  supaya  dapat  diambil  kembali  dengan  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 memori fisik, media penyimpan, atau register apabila akan mengolah hasil pemrosesan lagi. memantau instruksi yang sukses dijalankan supaya instruksi tersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan sesuai.

Diagram Blok Komputer

Diagram Blok komputer adalah diagram yang dibuat untuk mempetakan proses kerja pada suatu komputer, hal ini bertujuan untuk memudahkan seseorang dalam mengenal komponen-komponen dalam CPU dan memahami alur kerja di dalamnya.

Komponen-komponen yang terdapat dalam komputer sangatlah beragam, serta mempunyai fungsi yang berbeda-beda, namun tetap dalam koridor yang sama.

1. Input Device
Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer contohnya :

a. Keyboard
• Fungsi :

Fungsi keyboard digunakan untuk mengetik teks dan angka ke dalam pengolah kata, editor    teks atau program lainnya. Sebuah keyboard komputer membedakan setiap tombol fisik dari setiap lain dan laporan semua penekanan tombol pada software. Keyboard juga digunakan untuk memainkan game komputer, baik dengan keyboard biasa atau dengan menggunakan keyboard dengan fitur-fitur game khusus, yang dapat mempercepat kombinasi keystroke yang sering digunakan. Keyboard  juga digunakan untuk memberikan perintah ke sistem operasi komputer, seperti ‘ kombinasi Windows Control-Alt-Delete, yang menampilkan jendela task manager dan masih banyak lainya.

• Jenis-jenis Keyboard :
Keyboard mengadopsi port PS / 2, menggunakan port USB. keyboard nirkabel.

b. Mouse
• Fungsi :
Mouse adalah perangkat genggam yang digunakan untuk menunjuk posisi kursor pada layar komputer. Hal ini memungkinkan pengguna untuk memilih item yang disimpan pada komputer dan, kemudian, melakukan tindakan pada item-item.
• Macam – macam :
1) Mouse Mekanik yaitu mouse dengan sensor mekanik berupa bola karet/logam di sisi bawah mouse yang dapat berputar ke semua arah. Sensor mekanik tersebut mendeteksi arah putar bola dan menggerakkan pointer/kursor pada layar sesuai arah tersebut
2) Mouse optomekanik, sama dengan mouse mekanik tetapi menambahkan sensor optic untuk mendeteksi gerakan dari bola mouse
3) Mouse optik, menggunakan sinar laser atau sinar LED (Light Emitting Diode) untuk mendeteksi pergerakan mouse

c. Scanner
• Fungsi :
Scanner adalah suatu alat yang bekerja dengan memindahkan objek yang terdapat diatas lensa scanner ke dalam memory penyimpanan komputer. Jadi jika diatas lensa scanner terdapat sebuah kertas yang berisi teks ataupun gambar, nantinya isi yang ada pada kertas yang bersangkutan ini akan dipindahkan 100% ke dalam komputer.

2. Output Device
Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

a. Monitor
• Macam teknologi monitor
1) CRT (Cathode Rays Tube)
2) LCD (Liquid Crystal Display)
3) LED (Light Emitting Diode)
Pada intinya 3 jenis monitor ini mempunyai perbedaan pada bentuk fisik, pancaran cahaya, dan kekuatan resolusi, serta daya listrik yang dibutuhkan.

b. Printer
• Fungsi :
Printer adalah alat untuk mencetak hasil kerja dari komputer kedalam media kertas
• Jenis-jenis printer
1) Printer Daisy Wheel
Printer jenis ini menggunakan kumpulan huruf yang tersusun dalam sebuah piringan, piringan ini bisa diganti-ganti sesuai dengan jenis huruf yang diinginkan. Cara bekerjanya relatip sangat lambat serta tidak lebih cepat dari mesin ketik listrik. Walaupun begitu, kualitas huruf yang ditampilkan sangatlah bagus. Kelemahan lainnya adalah, printer jenis ini tidak bisa digunakan untuk mencetak gambar ataupun grafik.
2) Printer Dot Matrix
Head dari printer jenis ini, terdiri atas 7 atau 9 ataupun 24 jarum yang tersusun secara vertical dan membentuk sebuah kolom. Pada saat bekerja, jarum yang ada akan membentuk character images melalui gesekan-gesekan jarum pada karbon dan kertas.
3) Printer Inkjet
Proses pencetakannya menggunakan semprotan tinta (dimana proses penyemprotannya diatur oleh komputer) ke media cetak guna menghasilkan character ataupun gambar yang sesuai. Karena menggunakan teknik semprot, maka printer jenis ini sama sekali tidak menimbulkan suara/brisik seperti halnya printer-printer sebelumnya.
4) Printer Laser jet
Printer jenis ini memakai sistem yang hampir sama dengan sistem yang dipakai oleh mesin foto-copy, sehingga hasil cetakkannya jauh lebih rapi jika dibanding dengan printer-printer sebelumnya. Proses pencetakkannya dilakukan dengan mem-fokuskan gambar yang akan dicetak titik pertitik yang dilakukan oleh semi conductor laser.
5) Printer Plotter
Plotter merupakan jenis printer yang dirancang secara khusus guna menghasilkan output komputer yang berupa gambar ataupun grafik. Dengan menghubungkan plotter pada sistem komputer, maka pelbagai bentuk gambar akan dapat disajikan secara prima. Landscape-arsitektur banyak menggunakan plotter guna menghasilkan gambar landscape, potongan pohon, ataupun untuk membantu memvisualisasikan efek dari segala kegiatan yang ada.
6) Printer Line
Printer yang mempunyai kemampuan untuk mencetak satu baris (line) kata-kata dalam satu saat. Dengan demikian, kecepatan cetak dari line printer ini menjadi tinggi sekali apabila dibanding dengan character printer. Line printer biasanya dihubungkan dengan mini ataupun mainframe komputer.
7) Printer Digital
Printer ini bisa mencetak gambar secara langsung dari kamera digital tanpa membutuhkan adanya sebuah PC. Walaupun demikian, printer jenis ini juga bisa dihubungkan dengan sebuah PC.

c. Speaker
Berfungsi untuk output suara.

3. I/O Ports
Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun mengirim data ke luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini.

4. CPU (Central Processing Unit)
Central Processing Unit (CPU) merupakan otak sistem komputer. CPU memiliki dua bagian fungsi operasional yaitu :
a. Arithmetical Logical Unit (ALU) sebagai pusat pengolah data.
b. Control Unit (CU) digunakan untuk mengontrol kerja komputer. Biasa disebut dengan nama processor saja.

Komponen-komponen yang terdapat dalam CPU adalah :
1) Mainboard
• Pengertian Mainboard
Motherboard atau mainboard merupakan papan utama dimana terdapat komponen-komponen serta chip controller yang bertugas mengatur lalu lintas data dalam sistem motherboard. Pada Motherboard juga terdapat socket untuk processor, slot-slot yang digunakan untuk pemasangan komponen kartu seperti VGA Card, SoundCard, Internal Modem, dan lain-lain.
• Fungsi Mainboard
1) Organisasi, mengatur dan menentukan alat ( peripheral ) yang bisa dipasang pada komputer
2) Kontrol, di dalam motherboard terdapat chipset dan program BIOS yang berfungsi mengatur data komponen komputer lain
3) Komunikasi, hampir semua komunikasi harus melalui motherboard.
2) Processor
• Fungsi
Processor berfungsi untuk mengontrol keseluruhan jalannya sebuah sistem komputer dan digunakan sebagai pusat atau otak dari komputer yang berfungsi untuk melakukan perhitungan dan menjalankan tugas.

• Cara kerja
Kerja processor akan terus terhubung dengan komponen komputer yang lainnya, terutama hardisk dan RAM. Dimana setiap data akan melalui processor mengeluarkan atau output yang sesuai. Processor hanya dapat mengenali bahasa mesin yaitu dengan notasi bilangan biner yang hanya berupa 2 angka saja yaitu 0 dan 1 (01010101). Bilangan biner merupakan notasi untuk perangkat elektronik di mana bilangan nol (0) menandakan tidak terdapat sinyal listrik dan bilangan satu (1) menandakan adanya sinyal listrik.

3) Memory
Terbagi menjadi beberapa macam yaitu :

a. ROM (Read-Only-Memory a.k.a firmware)
Memori yang isinya tidak hilang ketika tidak mendapat aliran listrik dan pada awalnya isinya hanya bisa dibaca. ROM pada komputer disediakan oleh vendor komputer dan berisi program atau data. Di dalam PC, ROM biasa disebut BIOS (Basic Input/Output System) atau ROM-BIOS. Instruksi dalam BIOS inilah yang akan dijalankan oleh mikroprosesor ketika komputer mulai dihidupkan.

b. RAM (Random-Access Memory)
Memori yang isinya dapat diganti-ganti selama komputer dihidupkan dan bersifat volatile. Selain itu, RAM mempunyai sifat yakni dapat menyimpan dan mengambil data dengan sangat cepat.

c. Memori Ekternal
Memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program. Contoh: Hardisk, Floppy Disk, Optical Disk dll.

5. Interkoneksi Antar Komponen
Disebut juga galur/jalur (bus) yang terdapat pada mainboard, bus ini terdiri dari 3 macam yaitu :

a. Data Bus
Adalah jalur-jalur perpindahan data antarmodul dalam sistem komputer. Biasanya terdiri dari 8, 16 , 32 atau 64 jalur data yang paralel. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, misalnya CPU dapat membaca dari memory atau port dan dapat juga mengirim ke memory atau port.

b. Address Bus
Digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini CPU akan mengirimkan alamat memory yang akan ditulis atau dibaca. Address Bus biasanya terdiri atas 16, 20, 24 atau 32 jalur paralel. Lebar Address Bus menentukan kapasitas memory maksimum sistem. Sebagai contoh bila
CPU mempunyai Address Bus 20 bit maka CPU dapat mengalamatkan 220 atau 1048576 alamat (1 MB).

c. Control Bus
Digunakan untuk mengontrol penggunaan, serta akses ke Data Bus dan Address Bus. Control Bus terdiri dari 4 sampai 10 jalur paralel. CPU akan mengirimkan sinyal pada control bus ini bila akan meng-enable sebuah alamat yang ditunjuk, baik itu memory atau I/O port.