CPU terbagi dalam beberapa komponen utama diantaranya :
SYSTEM BUS
Sistem bus adalah bus komputer yang menghubungkan komponen utama dari sistem komputer, menggabungkan fungsi dari data bus untuk membawa informasi, address bus untuk menentukan di mana ia harus dikirim, dan control bus untuk menentukan operasi. Teknik ini dikembangkan untuk mengurangi biaya dan meningkatkan modularitas, dan meskipun populer pada 1970-an dan 1980-an, komputer yang lebih modern menggunakan berbagai bus yang terpisah disesuaikan dengan kebutuhan yang lebih spesifik.
- ADDRESS BUS : Digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori yang akan ditulis atau dibaca.Address bus biasanya terdiri atas 16, 20, 24, atau 32 jalur paralel.
- DATA BUS : Adalah jalur‐jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. 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, artinya CPU dapat membaca dan menirma data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.
- CONTROL BUS : Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 samapai 10 jalur paralel.
ALU (Arithmatic Logic Unit)
Unit aritmatika logika (ALU) adalah rangkaian digital yang digunakan untuk melakukan operasi aritmatika dan logika. Ini merupakan dasar fundamental dari central processing unit (CPU) dari komputer. CPU modern berisi ALU yang sangat kuat dan kompleks. Selain ALU, CPU modern berisi unit kontrol (CU).
Sebagian besar operasi dari CPU dilakukan oleh satu atau lebih ALU, yang memuat data dari register input. Sebuah register adalah sejumlah kecil penyimpanan yang tersedia sebagai bagian dari CPU. Unit kontrol memberitahu ALU operasi apa yang diperlukan untuk data tersebut itu dan ALU menyimpan hasilnya di output mendaftar. Unit kontrol memindahkan data antara register, ALU, dan memori.
Contoh operasi aritmetika 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 aritmetika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. 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:
- sama dengan ( = )
- tidak sama dengan ( <> )
- kurang dari ( < )
- kurang dari sama dengan ( <= )
- lebih dari ( > )
- lebih dari sama dengan ( >= )
Unit kendali / Control Unit (CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas bagian lainnya dari perangkat CPU.
Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor). CU, juga berfungsi untuk bersinkronasi antar komponen.
Tugas CU :
- Mengatur dan mengendalikan alat input dan output
- Mengatur dan mengendalikan instruksi-instruksi dari memori utama
- Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses
- Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmetika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.
- Menyimpan hasil proses ke memori utama.
- Single Cycle CU : Proses di CUl ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.
- Multi Cycle CU : Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU; bukan instruksi cycle selanjutnya.
Register prosesor merupakan memory yang dapat diakses secara cepat untuk central processing unit (CPU). Register biasanya terdiri dari sejumlah kecil penyimpanan cepat, meskipun beberapa register memiliki fungsi hardware tertentu, dapat berupa read-only atau menulis-hanya. Register biasanya ditangani oleh mekanisme lain dari memori utama, tetapi mungkin dalam beberapa kasus menjadi pemetaan memori.
Register prosesor biasanya berada di bagian atas hirarki memori, dan menyediakan cara tercepat untuk mengakses data. register prosesor biasanya mengacu hanya untuk kelompok register yang secara langsung dikodekan sebagai bagian dari instruksi, seperti yang didefinisikan oleh set instruksi. Namun, CPU modern dengan kinerja tinggi sering memiliki duplikat dari "register arsitektur" dalam rangka meningkatkan kinerja melalui daftar penamaan register, yang memungkinkan eksekusi paralel. desain x86 modern mengakuisisi teknik ini sekitar tahun 1995 dengan rilis dari Pentium Pro, Cyrix 6x86, Nx586, dan AMD K5.
Register dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
- User Accessible Register
- Data Register
- Address Register
- General Purpose Register
- Status Register
- Floating Point Register
- Constant Register
- Vector Register
- Special Purpose Register
- Internal Register
- Instruction Register
- Register yang terhubung dengan informasi dari ram : Memory Buffer Register, Memory Data Register, Memory Address Register
Referensi :
- https://en.wikipedia.org/wiki/Central_processing_unit
- http://study.com/academy/lesson/arithmetic-logic-unit-alu-definition-design-function.html
- https://id.wikipedia.org/wiki/Unit_aritmatika_dan_logika
- https://id.wikipedia.org/wiki/Unit_Kendali
- https://en.wikipedia.org/wiki/System_bus
- https://en.wikipedia.org/wiki/Processor_register
