Organisasi Komputer & Organisiasi Prosesor · 2018. 7. 16. · Organisasi Komputer Organisasi...
Transcript of Organisasi Komputer & Organisiasi Prosesor · 2018. 7. 16. · Organisasi Komputer Organisasi...
-
Organisasi Komputer
Organisasi Komputer & Organisiasi Prosesor
-
• Komputer adalah mesin elektronik
yang dapat melakukan operasi-
operasi aritmatik dan lojik.
• Komputer terdiri dari sistem
interkoneksi:
– Prosesor,
– Memori, dan
– Input/Output (I/O)
2
-
• Prosesor, formalnya central processing unit (CPU), tugasnya melakukan eksekusi instruksi.
• Memori atau memori utama, digunakan untuk menyimpan data dan program sementara selama proses komputer.
• Input/Output
– Input devices menerima data atau perintah dan mengirimkan ke CPU.
– Output devices menampilkan data yang sudah diproses (informasi) yang dapat dimengerti dan dapat digunakan.
3
-
4
-
5
-
6
-
ControlUnit
Timing
ALU
Register
Address Bus
Data Bus
Control Bus
Internal
Control
Clock
Power
Supply
Inte
rnal B
us
7
-
Setiap prosesor memiliki beberapaperbedaan dan keistimewaan, tetapiorganisasi dasarnya terdiri dari 3 bagian:
Arithmatic Logic Unit (ALU),
Register
Control Unit (CU).
8
-
• Arithmatic and Logical Unit (ALU), melakukan operasi
aritmatik (penjumlahan dan pengurangan) dan operasi
logika (OR, AND, INVERT, dan EXOR).
• Register, adalah memori kecepatan tinggi yang digunakan
untuk menyimpan informasi selama operasi CPU.
• Control Unit (CU), bertanggung jawab untuk fetching instruksi
dari memori utama dan menentukan tipenya (artinya). Dalam
tugasnya, CU membangkitkan sinyal kontrol yang mengontrol
aliran informasi di dalam CPU.
9
-
10
-
11
-
ALU melakukan operasi aritmatik dan lojik pada operand-operand.
Operand-operand tersebut disimpan sementara di dalam register. Pada beberapa prosesor hasiloperasi disimpan pada register khusus yang disebutakumulator.
Tipe operasi ditentukan oleh control unit yang mendekode instruksi yang difetch dan kemudianmengumpankan ke ALU dengan sinyal-sinyal kontrolyang sesuai.
12
-
• General Purpose Register (GPR)
• Program Counter (PC) atauInstruction Pointer (IP)
• Instruction Register (IR)
• Buffer Register
• Status Register
• Stack Pointer
13
-
General Purpose Register (GPR) digunakanuntuk menyimpan alamat dan data sementara
selama operasi prosesor.
14
-
• PC berisi alamat awalprogram, atau alamatinstruksi yang akan di-fetch.
• PC ditambah setiap instruksi
baru di-fetch, sehingga PC
selalu menunjuk pada lokasi
instruksi berikutnya.
15
-
• Instruksi-instruksi program terdiri dari opcode dan fieldalamat.
• IR mengekstrak instruksi dari data buffer register hanyabagian opcode-nya saja.
• Setelah itu control unit mendekode isi IR danmembangkitkan sinyal kontrol yang menghidupkankegiatan sesuai dengan instruksi tersebut.
16
-
• Data Buffer Register : memisahkan bus data eksternaldengan bus internal CPU.
• Address Buffer Register : memisahkan bus alamateksternal dengan bus internal CPU.
• Dalam beberapa kasus buffer register dapat berupagerbang penyangga saja.
17
-
• Status register menyimpan word status program yang terdiri dari bit-bit flag dan bit-bit kontrol.
• Flag diset secara otomatis oleh kejadian tertentuselama operasi aritmatik dan lojik.
• Bit kontrol diset oleh program agar meng-enablemode-mode operasi CPU.
18
-
• Control unit (CU) membangkitkanurutan sinyal yang berasal dari clock.
• Tipe urutan sinyal tergantung padaopcode dari masukan yang diberikandari sumber luar ke CPU.
• Masukan eksternal tersebut dapatmerupakan permintaan interupsi padaprogram (interupt request).
19
ControlUnit
Control
Logic
Control
ROM
IR
-
• Sinyal kontrol internal untuk pengaktifan ALU dan pembukaan/penutupan data path antar register.
• Sinyal kontrol eksternal ditujukan untuk memori dan I/O. Sinyal ini dikirimkan untuk pengaktifan transfer data atau sebagai tanggapan terhadap interupsi dan permintaan bus.
20
-
• Biasanya CU menggunakan microcoding.
• Microcoding mengacu pada penggunaan pola biner untuk mengenkode sinyal kontrol pada setiap langkah.
• Setiap pola menempati satu lokasi read-only memory (ROM) dan disebut microinstruction.
• Urutan microinstruction disebut microprogram.
21
-
ControlUnit
Timing ABR
DBR
ALU
GPR
StackPointer
Status
Register
PC/IP
ControlLogic
Control
ROM
IR
Address Bus
Data Bus
External Control
External Input
InternalControl
Clock
Power
Supply
Inte
rna
l B
us
Ke
Memori
dan IO
Ke Memori
dan IO
22
-
23
-
A0
A1
Memory
A0
A1
IO
Address Bus
Da
ta B
us
Control Bus
A0
A1
A2
CPU
R/W
R/W
R/W
CS
CS
24
-
25
-
• Program komputer, atau program saja, adalahurutan instruksi, ditulis untuk melakukan tugas tertentu pada komputer.
• Program ditulis oleh Programmer menggunakanbahasa pemrograman.
• Instruksi program dapat dieksekusi oleh CPU apabilaberada di RAM.
• Saat menjalankan program, program dipanggil darihard disk untuk dimual (load) di RAM
26
-
27
-
28
CPU bertugas untuk mengeksekusi program yang tersimpan dalam memori utama dengan melakukan:
• Fetching instruksi dari memori utama
• Dekode instruksi di Control Unit
• Eksekusi instruksi di ALU
-
Execute
29
-
30
Store: menyimpan hasil di RAM
-
• CPU melakukan FETCHING instruksi kememori yang alamatnya ditunjukkanoleh IP
• CPU menerima instruksi melalui bus data:
– Instruksi masuk ke IR
– Instruksi di-DECODE oleh decode unit
• Instruksi dieksekusi oleh ALU (Execute Unit)
• Hasil eksekusi disimpan di GPR
31
-
32
-
33
-
• Kecepatan ini dinyatakan dalammillions instruction per second (MIPS).
• MIPS ditentukan oleh frekuensi Clock
• Frekuensi Clock:
– 4.7 MHz (PC tahun 80-an)
– 3 GHZ (PC tahun 2000-an)
34
-
35
Frek (f) T = 1/f 1 Instruksi (FDE)
5 Hz 0.2 S 0.6 S
5 kHz 0.2 mS 0.6 mS
5 MHz 0.2 uS 0.6 uS
5 GHz 0.2 nS 0.6 nS
T
-
Frek (f) T = 1/f 1 Instruksi (FDE)
5 Hz 0.2 S 0.6 S
5 kHz 0.2 mS 0.6 mS
5 MHz 0.2 uS 0.6 uS
5 GHz 0.2 nS 0.6 nS
36
-
Kecepatan FDE ditentukan olehfrekuensi Clock
37
-
38