Pengertian CPU

Mungkin Kita kadang bertanya, bagaimanakah komputer dapat mengolah suatu data dengan sangat cepat dan juga tepat?

Jawabannya, seperti halnya manusia, komputer mempunyai “otak”, yaitu yang disebut CPU (Central Processing Unit).

CPU merupakan sebuah unit proses yang paling utama dalam sebuah perangkat komputer. Istilah CPU terkadang dinyatakan sebagai sebuah kotak atau casing yang di dalamnya terdapat beberapa perangkat keras, seperti motherboard, hardisk, RAM, kartu VGA, kabel (power supply), dan lain-lain. Padahal CPU sebenarnya adalah perangkat keras (hardware) yang terdapat di dalam casing tersebut dan terdapat pada bagian motherboard.

Agar tidak lagi salah dalam mengartikan tentang CPU, pada makalah ini akan disajikan informasi yang lebih rinci mengenai CPU pada komputer. Selain itu, dijelaskan juga mengenai komponen-komponen CPU serta bagaimana proses kerja CPU itu pada komputer.

Pengertian Central Processing Unit (CPU)

Central Processing Unit (CPU) adalah perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain dari CPU prosesor (processor), sering digunakan untuk merujuk ke CPU. Mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu. Sejak pertengahan 1970-an, satu mikroprosesor sirkuit terpadu telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam pelaksanaan CPU.

Komponen CPU

Berikut ini terdapat beberapa komponen cpu, terdiri atas:

1.   Unit Kontrol

Unit kontrol yang mengatur jalannya program. Komponen ini tentu ada di semua CPU. CPU bertugas mengontrol komputer sehingga sinkronisasi yang terjadi antara komponen bekerja dalam menjalankan fungsi operasi. termasuk tanggung jawab unit kontrol ialah mengambil perintah, instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi.

Jika ada instruksi untuk aritmatika atau perbandingan logika, unit kontrol akan mengirim instruksi ke ALU. Hasil pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama untuk disimpan, dan waktu akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah:

a.   Mengatur dan mengontrol alat input (masukan) dan output (keluaran).

b.   Mengambil instruksi dari memori utama.

c.   Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

d.   Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika dan perbandingan logika, lalau mengawasi kerja dari ALU.

e.   Menyimpan hasil proses ke memori utama.

2.   Register

Register adalah perangkat penyimpanan kecil yang memiliki akses ke kecepatan yang cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan / atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah atau data untuk diproses lebih lanjut.

Dengan analogi, register ini dapat diibaratkan sebagai memori dalam otak ketika kita melakukan pengolahan manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi kenangan, unit kontrol yang mengatur semua aktivitas tubuh dan memiliki tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.

3.   Unit ALU

Unit ALU berfungsi untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering disebut bahasa mesin dikarenakan pada bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, arithmetika satuan dan boolean unit logika, yang masing-masing memiliki spesifikasi pekerjaan sendiri.

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

Tugas lain dari ALU adalah untuk membuat keputusan dari operasi logika sesuai dengan perintah program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (¹), kurang dari (<), kurang dari atau sama dengan (£), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan (³).

Interkoneksi yang CPU dan bus sistem koneksi yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, perangkat input / output.

4.   CPU Interconnections

Adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register-register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan system lainnya. Seperti memori utama, piranti masukkan/keluaran.

Bagian-Bagian CPU

Berikut ini terdapat beberapa bagian-bagian cpu, terdiri atas:

1.   Casing

Casing adalah bagian paling luar dari PC yang sering disebut sebagai CPU ini, fungsinya yaitu sebagi penutup dan tempat dudukan komponen lain serta sebagai pelindung komponen komponen didalamnya dari kotoran dan debu.

2.   Processor

Processor merupakan otak atau induk dari setiap pemrosesan komputer, penjelasan processor telah saya jelaskan diatas.

3.   Motherboard

Motherboard seperti namanya merupakan sebuah papan sirkuit yang berfungsi sebagai tempat dudukan komponen elektronik atau komponen kompter lainnya yang saling terhubung. Fungsi utamanya yaitu untuk menghubungkan tiap komponen agar dapat saling berkomunikasi dan bertukar data satu sama lain.

4.   RAM

RAM (Random Access Memory) merupakan sebuah memori utama komputer yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan data yang telah diproses oleh processor sebelum dilanjutkan ke bagian lain yang membutuhkan, oleh sebab itu RAM juga sering disebut sebagai memori penyimpanan sementara.

5.   Harddisk

Harddisk berfungsi sebagai tempat penyimpanan data secara konvensional yang umum digunakan. Umumnya harddisk saat ini memiliki kapasitas penyimpanan yang sangat besar mulai dari ratusan GB hingga TB. Contoh data yang disimpan dalam harddisk yaitu lagu, video, gambar, aplikasi dan lain sebagainya.

6.   VGA Card

VGA (Video Graphic Editor) Card merupakan komponen yang berfungsi untuk mengolah data grafis untuk ditampilkannya ke monitor. VGA Card merupakan salah satu komponen paling penting saat menjalankan aplikasi yang menampilkan grafis di monitor seperti game, video dan sebagainya.

7.   Sound Card

Sound Card berfungsi untuk mengolah data berupa audio atau suara dari/ke perangkat keras yang terkait seperti speaker dan mic.

8.   Optical Disk Drive

Optical Disk Drive atau lebih sering disebut dengan CD/DVD Room saja merupakan komponen yang berfungsi untuk membaca dan menulis pada piringan CD/DVD.

9.   Power Supply

Power Supply berfungsi untuk meneruskan atau mengalirkan listrik ke setiap komponen komputer agar dapat beroperasi.

Fungsi CPU

Fungsi CPU seperti kalkulator, hanya jauh lebih kuat pengolahan daya CPU. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logika pada data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa perangkat keras, seperti keyboard, scanner, tuas kontrol, dan mouse. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan instruksi perangkat lunak komputer.

Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU untuk membaca dari media penyimpanan, seperti hard disk, disket, CD, atau tape recorder. Instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu di memori fisik (MAA), yang setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data pada MAA untuk menentukan alamat data yang diinginkan.

Ketika program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan bus, yang menghubungkan CPU dengan MAA. Data tersebut kemudian diterjemahkan menggunakan proses yang disebut sebagai unit pendekoder instruksi yang bisa menerjemahkan instruksi.

Data kemudian pergi ke aritmatika dan logika Unit (ALU) yang melakukan kalkulasi dan perbandingan. Data dapat disimpan sementara oleh ALU dalam sebuah lokasi memori yang disebut register yang dapat diambil dengan cepat untuk diolah.

ALU dapat melakukan operasi tertentu, termasuk penambahan, perkalian, pengurangan, pengujian kondisi data dalam register, untuk mengirimkan hasil pengolahan kembali ke memori fisik, media penyimpan, atau mendaftar jika akan memproses pengolahan lagi. Selama proses ini terjadi, sebuah unit dalam CPU yang disebut program counter akan memantau instruksi berhasil dieksekusi sehingga instruksi dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan tepat.

Cara Kerja CPU

Ketika data/instruksi dimasukkan ke processing-perangkat, pertama kali ditempatkan pada MAA (melalui input-storage). Jika dalam bentuk instruksi disimpan oleh Control Unit di Program-storage yang, tetapi merupakan bentuk data yang disimpan dalam Working-storage).

Jika register siap untuk menerima pelaksanaan pekerjaan, maka Control Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage untuk ditampungkan ke Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisi instruksi yang disimpan dalam program counter. Sedangkan data diambil oleh Control Unit Kerja-storage untuk ditampung di register tujuan umum (dalam hal ini di Operand-daftar).

Jika pengerjaan yang dilakukan oleh instruksi yang aritmatika dan logika, ALU akan mengambil alih operasi yang harus dilakukan berdasarkan set instruksi. Hasilnya disimpan dalam akumulator. Jika hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di akumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage.

Jika pembangunan secara keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil pengolahan Kerja penyimpanan untuk ditampung ke Output-storage. Kemudian nanti output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke perangkat output.

Percabangan Instruksi

Instruksi pemrosesan dalam CPU dibagi menjadi dua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap-II disebut Instruction Execute. Tahap-I berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit mengambil data dan / atau instruksi dari main-memory ke register, sedangkan Tahap-II berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit memberikan data dan / atau instruksi dari register ke main-memory untuk ditampung di MAA, setelah Instruction Fetch dilakukan dengan. Waktu di panggung-I ditambah waktu di panggung-II disebut waktu siklus mesin (waktu siklus mesin).

Program counter dalam CPU umumnya bergerak secara berurutan. Namun, beberapa petunjuk di CPU, disebut instruksi melompat, memungkinkan CPU untuk mengakses instruksi yang tidak dalam rangka. Ini disebut bercabang petunjuk (percabangan instruksi). Cabang instruksi tersebut dapat cabang bersyarat (memiliki kondisi tertentu) atau non-kondisional.

Sebuah cabang dari non-kondisional selalu berpindah ke sebuah instruksi baru yang berada di luar aliran instruksi, sementara sebuah cabang bersyarat akan memeriksa hasil pertama operasi sebelumnya untuk melihat apakah cabang instruksi akan dijalankan atau tidak. Data yang diuji untuk percabangan instruksi disimpan di lokasi yang disebut bendera.

Bilangan yang dapat ditangani

Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis bilangan, yaitu fixed-point dan floating-point. Nomor fixed-point memiliki nilai digit spesifik untuk satu titik desimal. Itu tidak membatasi rentang nilai yang mungkin untuk angka-angka ini, tetapi ini akan dihitung oleh CPU lebih cepat.

Sementara itu, angka floating-point adalah angka dinyatakan dalam notasi ilmiah, di mana nomor diwakili sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10 (seperti 3,14 x 1057). Notasi ilmiah seperti ini merupakan cara yang singkat untuk mengekspresikan bilangan yang sangat besar atau angka yang sangat kecil, dan juga memungkinkan mencapai nilai sangat banyak sebelum dan sesudah titik desimal.

Angka-angka ini umumnya digunakan untuk mewakili grafik dan karya ilmiah, tetapi proses aritmatika pada angka floating-point jauh lebih rumit dan dapat diselesaikan dalam waktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkin dapat menggunakan beberapa siklus CPU tingkat.

Beberapa komputer menggunakan prosesor sendiri untuk menghitung bilangan floating-point yang disebut FPU (juga dikenal sebagai matematika co-processor) yang dapat bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat perhitungan angka floating-point. FPU saat ini standar dalam banyak komputer karena kebanyakan aplikasi yang saat ini beroperasi menggunakan angka floating-point.

Daftar Pustaka:

Herwindo, dan Akbar, Ali. 2005. Mengenal Sistem Komputer Masa Kini. Bandung: Yrama Widya.