Struktur dan Fungsi Prosesor (William Stalling)

Download Document Lengkap (Ada Gambarx) --> [DOWNLOAD] via 4shared.com

“STRUKTUR DAN FUNGSI PROSESSOR”

12.1 Organisasi Komputer

Agar lebih mudah memahami tentang organisasi komputer maka ada baiknya kita mengetahui komponen utama dari prosessor beserta fungsinya, yaitu :

1.      Fetch instruction : prosessor membaca instruksi dari memori (register, cache, main memory)

2.      Interpret instruction : instruksi diterjemahkan untuk menentukan aksi yang harus dilakukan

3.      Fetch data : eksekusi dan instruksi mungkin membutuhkan data dari memori/modul I/O

Dalam melakukan hal-hal diatas, terlihat bahwaprosesor membutuhkan internal memori untuk menyimpan sementara instruksi dan data selama proses berjalan.

Pada gambar di bawah, terlihat struktur prosesor. Komponen utama prosesor terhubung oleh sistem bus. Pada saat proses,  ALU (Arithmatic Logic Unit) berfungsi sebagai penghitung dan pemroses data, CU (Control Unit) berfungsi sebagai pengatur data masuk dan keluar dari CPU, sedangkan yang berfungsi sebagai internal memori disebut register memory.

12.2 Organisasi Register

Sebuah prosesor terdiri dari sejumlah register yang merupakan memori berkecepatan paling tinggi dan berukuran lebih kecil daripada memori utama. Register didalam prosesor mempunyai dua fungsi, sebagai berikut :

·         User-visible register : memungkinkan bahasa mesin dapat mengurangi resensi memori utama dengan mengoptimalkan penggunaan register.

·         Control dan status register : digunakan oleh prosesor untuk mengontrol operasi prosesor dan mengontrol eksekusi program.

User-visible register

User –visible register dapat direferensikan dengan menggunakan bahasa mesin yang dieksekusi oleh prosesor selain yang umumnya dapat dipakai oleh seluruh program, termasuk program aplikasi dan program sistem. Jenis register yang umumnya tersedia adalah register data, alamat, dan kode kondisi.

Data register dapat di-assign ke beraneka ragam fungsi oleh pemrogram. Pada keadaan tertentu bersifat serbaguna dan dapat digunakan sembarang instruksi mesin yang melakukan operasi data itu. Namun, sering kali terdapat keterbatasan. Misalnya, mungkin saja terdapat register yang didedikasikan untuk operasi floating-point.

Address register berisi alamat data dan instruksi yang terdapat didalam memori utama, atau register itu berisi bagian alamat yang digunakan didalam perhitungan alamat lengkap. Register ini dapat saja berbentuk serbaguna, atau dapat juga ditunjukkan untuk mode pengalamatan tertentu. Berikut ini beberapa contoh.

·         Indeks register (pengalamatan terindeks) adalah mode pengalamatan biasa yang dipakai untuk mendapatakan alamat efektifnya melibatkan penambahan suatu indeks terhadap nilai basis.

·         Segment pointer (pengalamatan tersegmentasi), memori dibagi menjadi segmentasi yang memiliki blok-blok word yang panjangnya tidak tetap. 

·         Stack pointer, apabila terdapat pengalamatan user-visible stack, terdapat sebuah register yang diperuntukkan untuk menunjukkan kebagian atas stack. Ini memungkinkan penggunaan instruksi yang tidak mengandung field alamat, seperti push dan pop.

Control Register dan Status Register

Bermacam-macam register yang digunakan untuk mengontrol operasi prosesor. Pada sebagian besar mesin, sebagian besar register tersebut bersifat tidak visible terhadap pengguna. Bebrapa register dapat diakses oleh instruksi-instruksi mesin yang dieksekusi dalam mode sistem operasi. Tentu saja, mesin yang berbeda akan memiliki organisasi register yang berlainan dan akan memakai terminology yang berbeda pula. Disamping register-register MAR (Memory Address Register), MBR(Memory Buffer Register), I/O AR, I/O BR, terdapat register-register yang penting bagi eksekusi instruksi seperti dibawah ini.

·         Program Counter (PC) : berisi alamat instruksi yang akan diambil

·         Instruction Register (IR) : Berisi instruksi terkahir yang digunakan

12.3.         Siklus Instruksi

Adapun cara kerja CPU ialah ketika data serta atau instruksi dimasukkan ke processing devices, pertama sekali diletakkan di MAA(melalui Input-storage), yakni apabila berbentuk instruksi ditampung oleh Control Unit diProgram-storage, namun apabila berbentuk data ditampung diWorking-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 aritmatika dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk mengerjakan berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung pada akumulator. Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di akumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage. Jika pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil kembali hasil pengolahan dari Working-storage untuk ditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan kepada output-devices.

Siklus Instruksi terdiri atas siklus fetch dan siklus eksekusi.

Siklus Fetch:

·       Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori.

·        Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut dengan Program Counter (PC).

·      PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi.

·      Instruksi-instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).

·        Instruksi-instruksi ini dalam bentuk kode-kode biner yang dapat di interprestasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan.

Siklus Tidak Langsung

- Setelah siklus fetch, siklus berikutnya adalah mengambil operand sumber.

- Dengan asumsi format intruksi satu alamat, dimana pengalamatan langsung dan tak langsung diijinkan.

- Apabila operasi tersebut menspesifikasi alamat tak langsung, maka siklus tak langsung harus mendahului siklus eksekusi. Contoh aliran data tak langsung dalam operasi mikro

t1 : MAR c (IRaddress)

t2 : MBR c (memory)

t3 : Iraddress c (MBRaddress)

            Siklus Eksekusi

·  Instruction Address Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasikan atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.

·  Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau mengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.

·  Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.

·   Operator Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.

·    Operand Fetch (OF), mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.

·     Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.

·    Operand Store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.

Aksi CPU

·  CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.

·  CPU – I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.

·  Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.

·  Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi.

Read More

Aritmatika Komputer (Wiliam Stalling)

Download Document Lengkap (Ada Gambarx) --> [DOWNLOAD] via 4shared.com

“ARITMATIKA KOMPUTER”

Di dalam aritmatika komputer terdapat beberapa sub bab bahasan di antaranya:

1.    ALU (ARITMATIC LOGIC UNIT)

2.      Integer Representasi

3.      Integer Aritmatika

4.      Floating-point Representation

5.      Floating-point Arithmatic

Sedang aritmatika komputer sendiri itu akan banyak membahas tentang bagaimana cara menyelesaikan suatu logika aritmatika, seperti pertambahan, pengurangan, pembagian, dan perkalian dalam bentuk bilangan biner. Karena komputer tidak bisa mengonsumsi bahasa manusia dan harus menerjemahkannya ke dalam bentuk angka biner dan juga komputer hanya akan mengartikan perintah user dalam bentuk bilangan biner.

Nah, pada bab ini banyak akan di jelaskan tentang bagaimana sebenarnya komputer itu akan melakukan operasi penerjemahan perintah user ke dalam bilangan biner.

PENJELASAN

ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit (bahasa Indonesia: 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 (>)

Operasi aritmatika binary, merupakan proses aritmatikan yang melandasi tentang proses aritmatika dan logika pada sistem digital dan komputer modern. Namun pada kenyataanya, operasi aritmatika tersebut tidak dapat diwakili oleh operasi yang terdapat pada gerbang dasar, walaupun secara prinsipnya tiap-tiap gerbang mewakili satu operasi aritmatika, terutama operasi aritmatika penjumlahan dan pengurangan.
Rangkaian aritmatika adalah rangkaian yang dapat melakukan proses operasi aritmatika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Pada saat kita menjumlahkan bilangan biner 1+1, bila diwakili dengan operasi penjumlahan dengan gerbang OR, akan menghasilkan keluaran yang berbeda dengan operasi aritmatika sesungguhnya, dimana jika dioperasikan dengan gerbang OR akan diperoleh adalah 1+1=10.
Maka untuk menjawab pertanyaan ini dibutuhkan sebuah rangkaian yang dapat diwakili opersi aritmatik yang sesungguhnya.
Aturan satandar dalam penjumlahan :
0+0=1
0+1=1
1+0=1
1+1=0 dengan carry 1
Aturan standar dalam pengurangan :
0-0=0
0-1=1 dengan borrow 1
1-0=1
1-1=0 dengan carry 1

Contoh angka pertama yang ditulis dalam biner sebagai berikut:
Desimal Biner
Nol                  00
Satu                 11
Dua 2              10
Tiga 3              11
Empat 4           100
Lima 5             101
Enam 6            110
Tujuh 7            111
Delapan 8        1000
Sembilan 9      1001
Sepuluh 10      1010
Sebelas 11       1011
Dua belas 12   1100

Aritmatika komputer menyajikan 4 operasi bilangan biner

·         Penjumlahan

·         Pengurangan

·         Perkalian

·         Pembagian

Read More

Penjelasan Input/Output ( I / O) Wiliam Stalling

DOWNLOAD document(.Doc) Lengkap --> [DOWNLOAD] via 4shared.com

INPUT / OUTPUT ( I / O)

Sistem komputer tidak akan berguna tanpa adanya peralatan input dan output. Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat eksternal yang menyediakan alat untuk pertukaran data di antara lingkungan luar dan komputer.

Mesin komputer akan memiliki nilai apabila bisa berinteraksi dengan dunia luar. Lebih dari itu, komputer tidak akan berfungsi apabila tidak dapat berinteraksi dengan dunia luar. Ambil contoh saja, bagaimana kita bisa menginstruksikan CPU untuk melakukan suatu operasi apabila tidak ada keyboard. Bagaimana kita melihat hasil kerja sistem komputer bila tidak adamonitor.Keyboard dan monitor tergolong dalam perangkat eksternal komputer.

Perangkat eksternal yang dihubungkan modul I/O seringkali disebut perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.

Sistem komputer tidak akan berguna tanpa adanya peralatan input dan output. Operasi-operasi I/O diperoleh melalui sejumlah perangkat eksternal yang menyediakan alat untuk pertukaran data di antara lingkungan luar dengan komputer. Perangkat eksternal dihubungkan dengan komputer oleh suatu link dengan modul I/O

Link digunakan untuk pertukaran kontrol, status, dan data antara modul I/O sering kali disebut sebagai perangkat peripheral, atau untuk mudahnya disebut peripheral.

A.    KLASIFIKASI

Secara umum perangkat eksternal diklasifikasikan menjadi 3 katagori :

1. Human Readable

    yaitu perangkat yang berhubungan dengan manusia sebagai pengguna komputer.

    Cocok untuk berkomunikasi dengan pengguna komputer.   

    Contohnya: monitor, keyboard, mouse, printer, joystick, disk drive.

2. Machine readable

    yaitu perangkat yang berhubungan dengan peralatan. Biasanya berupa modul sensor

    dan tranduser untuk monitoring dan kontrol suatu peralatan atausistem.

    cocok untuk berkomunikasi dengan peralatan.

3. Communication

   yatu perangkat yang berhubungan dengan komunikasi jarak jauh.Misalnya: NIC dan    

   modem. cocok untuk berkomunikasi dengan perangkat jarak jauh.

   Interface ke modul I/O adalah dalam bentuk signal-signal control, status dan data.

B.     CARA KERJA SECARA UMUM

Perangkat eksternal dihubungkan dengan komputer oleh suatu link dengan modul I/O. Link digunakan untuk pertukaran control, status dan data antara modul I/O dengan perangkat eksternal.

Data berbentuk sekumpulan bit untuk dikirimkan ke modul I/O atau diterima dari modul I/O. Control Signalmenentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan perangkat, seperti mengirimkan data ke modul I/O (INPUT atau READ), menerima data dari modul I/O (OUTPUT atau WRITE), report status, atau membentuk fungsi control tertentu ke perangkat. Signal status menandai status perangkat. Misalnya READY/NOT READY untuk menunjukan kesiapan perangkat untuk mengirimkan data.

Control logic berkaitan dengan perangkat yang mengontrol operasi perangkat dalam memberikan respons yang berasal dari modul I/O. Transducer mengubah data dari energi listrik menjadi energi lain selama berlangsungnya output dan dari bentuk energi tertentu menjadi energi listrik selama berlangsungnya input. Umumnya, suatu buffer dikaitkan dengan transducer untuk menampung sementara data yang ditransfer di antara modul I/O dan dunia luar. Ukuran buffer yang umum adalah 8 hingga 16 bit.

Prinsip kerja yang dilakukan perangkat input adalah merubah perintah yang dapat dipahami oleh manusia kepada bentuk yang dipahami oleh komputer (machine readable form), ini berarti mengubahkan perintah dalam bentuk yang dipahami oleh manusia kepada data yang dimengerti oleh komputer yaitu dengan kode-kode binary (binary encoded information). Perangkat input dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu perangkat input langsung dan perangkat input tidak langsung. Perangkat input langsung yaitu input yang digunakan langsung diproses di CPU, tanpa melalui media lain. Sedangkan perangkat input tidak langsung adalah input yang dimasukkan tidak langsung dip roses di CPU

C.    PERANGKAT MASUKAN DAN KELUARAN

Sering disebut device manager. Menyediakan device driver yang umum sehingga operasi I/O dapat seragam (membuka, membaca, menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca berkas pada perangkat keras, CD-ROM dan floppy disk. Komponen Sistem Operasi untuk sistem I/O:

·                  Penyangga: menampung sementara data dari/ ke perangkat I/O.

·                  Spooling: melakukan penjadualan pemakaian I/O sistem supaya lebih efisien (antrian dsb.).

·                  Menyediakan driver: untuk dapat melakukan operasi rinci untuk perangkat keras I/O tertentu.

·                   

D.             PRINSIP PERANGKAT KERAS I / O

Batasan : bagaimana hardware tersebut di program

Manajemen perangkat I/O mempunyai beragam fungsi, diantaranya :

·                  mengirimkan perintah ke perangkat I/O agar menyediakan layanan

·                  menangani interupsi perangkat I/O

·                  menangani kesalahan pada perangkat I/O

·                  menyediakan interface ke pemakai

E.     I/O DEVICE

Perangkat I/O dapat dibedakan berdasarkan :

1. Sifat aliran data, Berdasarkan aliran data dibedakan menjadi

a. Perangkat berorientasi blok (block-oriented devices)

Contohnya : disk, tape, CD-ROM, Optical disk

b. Perangkat berorientasi karakter (character-oriented devices)

Contohnya : terminals, line printer, punch card, network interfaces, pita kertas, mouse

Klasifikasi diatas tidak mutlak, karena ada beberapa perangkat yang tidak termasuk kategori diatas, misalnya : Clock, Memory Mapped Screen, Sensor

2. Sasaran komunikasi, Berdasarkan sasaran komunikasi dibedakan menjadi:

a. Perangkat yang terbaca oleh manusia (human readable device)

Contohnya :  VDT (Video Display Terminal) terdiri dari monitor, keyboard (+mouse)

b. Perangkat yang terbaca oleh mesin (machine readable device)

Contohnya : disk, tape, sensor, controller

c. Untuk komunikasi

Contohnya : modem

F.     DEVICE CONTROLLER

a.      Komponen elektronik

Device controller / adapter adalah untuk mengaktif-kan perangkat eksternal dan memberitahukan yang perlu dilakukan oleh perangkat / driver.

Contoh : unit tape megnetik diinstruksikan kembali ke posisi awal, bergerak ke record berikutnya.

b.      Komponen mekanik

Contohnya : head, motor stepper, printer

G.    KONEKSI 

Perangkat eksternal dapat dipasang melalui saluran, port, atau colokan tertentu. Pada komputer PC, saluran ini biasanya adalah saluran serial, saluran paralel, saluran USB, dan saluran PCMCIA. Dalam beberapa aplikasi, misalnya untuk menggabungkan dengan telepon seluler, dapat juga digunakan saluran inframerah (IrDA).  

Tujuan  Communication Synchronization adalah agar data yang dikirimkan dapat ditafsirkan (dimengerti) oleh penerima dengan tepat dan benar.

Fungsi sinkronisasi:

• Agar penerima mengetahui dengan tepat dan benar apakah sinyal yang diterima merupakan bit dari suatu data (sinkronisasi bit).

• Agar penerima mengetahui dengan tepat bit data (data bit) yang membentuk sebuah karakter (sinkronisasi karakter).

Perangkat-perangkat komunikasi memungkinkan komputer untuk saling bertukar data dengan perangkat jarak jauh, yang mungkin berupa perangkat human-readable, serperti terminal, perangkat mesin readable, atau bahkan komputer lainnya.

Port Komputer

Port komputer hardware berfungsi sebagai antarmuka sebuah komputer dengan komputer atau device lain.

Port serial

jenis ini mengirim dan menerima data 1 bit pada saat melalui kabel tunggal.

Digunakan antara lain : LCD

Port Paralel

Dapat mengirim dan menerima sejumlah bit data pada satu saat melalui satu set kabel.      

Universal Serial BUS

Pengembangan dari port serial. Sejumlah vendor dari devais standar seperti mouse dan printer telah beralih ke USB. USB lebih memudahkan berkoneksi, plug and play, dirancang tidak bergantung kepada expansion slot, bila dipasang copot, tidak perlu me-reboot komputer.

USB hub

Sebuah USB hub selain dapat menampung sejumlah device, juga dapat menampung sejumlah USB hub.

PCMCIA

Alat yang digunakan untuk menghubungkan komputer laptop (note book) dengan jaringan kabel , contohnya: 3 com.pcmcia ini sangat berguna sekali bagi pengguna note book agar terhubung dengan jaringan komputer.

Hub\Switch

Alat yang digunakan untuk menghubungkan kabel-kabel pada sebuah jaringan komputer. jadi hub ini berfungsi sebagaikonsentrator dari sebuah jaringan selain itu, hub juga berfungsi untuk mengatur arus data yang masuk dan keluar server, bisa di ibaratkan hub ini seperti lampu lalulintas, bila tidak ada lampu lalulintas, dapat dipastikan banyak terjadi kemacetan atau tabrakan, ini pula dapat terjadi pada jaringan.

Nir Kabel

Bluetooth, Infra merah, wireless, dll.

Read More