STRUKTUR DAN FUNGSI CPU

Organisasi Processor

Organisasi Processor terdiri dari :

• ALU (Arithmatic and Logical Unit) : untuk melakukan komputasi atau pengolahan data aktual

• Cu (Control Unit) : untuk mengontrol perpindahan data dan instruksi ke / dari CPU dan juga mengontrol operasi ALU.

• Register : memory internal CPU

Hal-hal yang dilakukan CPU

• Fetch Instruction (Mengambil instruksi) : CPU membaca instruksi dari memory

• Interpret Instruction (Menterjemahkan instruksi) : CPU menterjemahkan instruksi untuk menentukan aksi yang diperlukan.

• Fetch Data (Mengambil data) : eksekusi  instruksi mungkin memerlukan pembacaan data dari memory atau dari modul I/O

• Process Data (Mengolah data) : eksekusi instruksi memerlukan operasi aritmatik atau logika.

• Write data (Menulis data) : Hasil eksekusi mungkin memerlukan penulisan data ke memory atau ke modul I/O

Organisasi Register
Organisasi register terdiri dari :

• User Visible register  : register yang isinya dapat diketahui oleh pemrogram, register ini juga  dapat meminimalkan referensi ke main memory
• Control  and Status register : register yang digunakan oleh CU, kontrol operasi CPU dan oleh sistem operasi untuk kontrol eksekusi program.

User Visible Register

Kategori-kategorinya :

• General purposes : dapat melaksanakan berbagai fungsi oleh pemrogram, antara lain berisi operand dari sembarang opcode, fungsi pengalamatan.
• Data : hanya dapat digunakan untuk  menampung data dan tidak dapat digunakan untuk kalkulasi dan alamat operand.
• Alamat : dapat digunakan untuk mode pengalamatan tertentu, antara lain :
• Segment pointer : untuk menyimpan alamat basis segmen.
• Register index : untuk menyimpan alamat-alamat yang terindeks.
• Stack Pointer : merupakan register yang dedicated menunjuk kebagian teratas stack.
• Kode-kode Kondisi (flag) : untuk menyimpan kode-kode kondisi berupa bit-bit yang disetel CPU sebagai hasil operasi  (positif, negatif, nol atau overflow)

Fungsi CPU

Sesuai dengan Instruction Set, yang terdiri dari 10 langkah, maka Fungsi CPU, terdiri dari:

a.       Pengambilan Instruksi ( Fetch Instructions )

b.      Penerjemahan Instruksi ( Interpret Instructions )

c.       Pengambilan Data ( Fetch Data )

d.      Pengeksekusian Data Dengan Instruksi ( Process Data )

e.      Penyimpanan Data Hasil Proses ( Write Data )

f.        Pengecekan Interupsi ( Interruption Check ) : CPU harus dapat mengecek Interupsi (INTR) apakah aktif atau tidak.

2.     Komponen-Komponen Utama CPU

a.       ALU ( Arithmetic Logic Unit )

b.      CU ( Control Unit )

c.       Register-Register

d.      Bus Internal CPU

Kebetulan, Komponen Utama Komputer Digital juga ada 4;

a.       CPU

b.      Memory

c.       I/O Unit

d.      System Bus

3.     Struktur Internal CPU (Blok Diagram CPU)

Arithmetic and Boolean Logic terdiri dari Circuit atau Rangkaian-rangkaian;
Rangkaian Aritmatika diantaranya:

a.       BCD Adder Circuit -->    Rangkaian Penjumlahan ( + )

b.      BCD Substraction Circuit --> Rangkaian Pengurangan ( - )

c.       BCD Multiplication Circuit --> Rangkaian Perkalian ( x )

d.      BCD Division Circuit -->     Rangkaian Pembagian ( / )

Di samping rangkaian aritmatika, ada juga rangkaian untuk pembanding ( logika ) melalui Rangkaian Logic untuk menentukan apakah sama (=) , lebih besar (>) , lebih kecil (<) , Tidak sama (≠) , Lebih besar sama dengan (≥) , Lebih kecil sama dengan (≤) .

Logika-logika diatas dirangkai dari Gate-Gate seperti AND, OR , dan NOT(Inventer)

Status Flags / Register Flag merupakan suatu register untuk menyimpan tanda-tanda ( Flags) seperti tanda minus, tanda plus tanda pinjam (Borrow)  saat pengurangan, dll. Register Flag merupakan pembantu dari Register Akumulator.

Register Akumulator  merupakan register pelaksana aritmatika yang sifatnya selalu akumulasi dari hasil operasi Aritmatika yang sedang diproses.

Shifter merupakan rangkaian pelaksana untuk Instruksi Geser ( Shift ) , yang terdiri dari SHL (Shift Left) ,SHR  (Shift Right) , dan RTA (Rotation) .

Complementer merupakan rangkaian untuk menentukan Complement dari setiap Sistem bilangan, misalnya : Complement -1 dari System bilangan Biner.

Control Unit merupakan unit pengontrol Register, ALU, dan juga Internal Bus CPU dengan mengendalikan dengan perintah-perintah dan juga menerima laporan(Report) dari tiap-tiap unit bila terjadi Error. Jika terdapat masalah/ error maka CU akan memberikan instruksi  INTR (Interrupt) untuk menunda process yang sedang berlangsung.

Registers merupakan memori yang terdapat di mikroprocessor  yang memiliki kapasitas sesuai dengan Operasi Bit dari masing-masing mikroprocessor( Misalnya : Pentium IV = 64 Bit ). Menurut fungsinya, register dibagi menjadi 2 kelompok , yaitu,

Register Penggunaan Umum (Multi Purpose Register ) terdiri dari:

a.       Register Accumulator

b.      Register Basic

c.       Register Counter

d.      Register Data

Register Penggunaan Khusus , terdiri dari:

a.       MAR

b.      MBR

c.       I/O AR

d.      I/O BR

e.      IR

f.        PC Register

Internal CPU Bus dibuat karena hubungan antar Register tidak ada yang tetap ( permanen ) , artinya , satu register harus dapet berhubungan ( oper ) dengan register lain, sesuai dengan tujuan Instruksi. Untuk ini dibutuhkan pengaturan hubungan antar register yang disebut Internal CPU Bus. Kesimpulannya, Fungsi dari Internal CPU Bus adalah sebagai Switching (Saklar).