Sistem Kerja Komputer

Komputer merupakan sebuah alat yang melakukan pekerjaan dengan menjalankan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Sebuah program dibuat oleh seorang programmer untuk menginstruksikan kepada komputer jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana dan melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh pemakai komputer. Dalam menjalankan sebuah program komputer memiliki komponen-komponen yang saling terkait dan terorganisasi secara terstruktur, memiliki fungsi-fungsi logika dalam menjalankan instruksi yang diberikan oleh program tersebut.

Komputer sebagai suatu sistem terdiri dari sub sistem yang saling berhubungan sehingga dapat memiliki satu tujuan dalam melaksanakan tugas yang diberikan. Sub sistem yang dimaksud antara lain hardware (perangkat keras komputer), software (perangkat lunak komputer), dan brainware (manusia sebagai perangkat akal), prosedur dan sumber daya. 

Sebuah komputer memiliki beberapa komponen pendukung yang saling berkaitan diantaranya adala memori, Central Prosesing Unit (CPU) dan input/output. Gambar berikut menjelaskan blok diagram dari sebuah komputer

Gambar 1. Skema Blok Sistem Komputer

1.    Memori Komputer

Memori merupakan komponen pembantu kerja CPU dalam melakukan pemrosesan data atau pengeksekusian sebuah perintah. Program-program dan perintah yang akan dieksekusi oleh prosesor sebelumnya disimpan terlebih dahulu dalam sebuah memori.

Sebuah komputer memiliki berbagai jenis memori yang memiliki kinerja dan kapasitas serta kecepatan berbeda-beda sesuai dengan tingkat hirarkinya. Memori memiliki hirarki paling atas, memiliki kecepatan yang paling tinggi tetapi memiliki kapasitas (kemampuan penyimpanan data) paling rendah. Sesuai tingkat hirarkinya memori dalam sebuah komputer dibedakan sebagai berikut :

a.       Register

Register merupakan memori dengan hirarki yang paling tinggi, yang berada dalam chip sebuah prosessor dan merupakan bagian integral dari prosesor itu sendiri. Register merupakan memori dengan kemampuan proses paling cepat dimana proses baca dan tulis dilakukan dalam satu siklus detak.

b.      Chace Memory (Static RAM)

Cache memory merupakan memory yang berada pada hirarki kedua setelah register. Cache memiliki kapasitas kecil tetapi berkecepatan tinggi dan dipasang diantara prosesor dan memori utama. Cache memori disebut juga RAM statik karena dilihat dari bahannya yang statis. Ditinjau dari pemasangannya memori cache terdiri dari dua jenis yaitu :

• Internal Cache merupakan memori cache yang dipasang langsung dalam sebuah prosesor. Kapasitas umumnya sekitar 8 KB, waktu yang diperlukan untuk mengakses data adalah beberapa siklus detak.
• External Cache merupakan memori cache level kedua. Memori ini memiliki kapasitas yang lebih besar dari internal cache dan ditempatkan diluar chip prosesor.

c.       Memori Utama (Dynamic RAM)

Memori utama menggunakan bahan yang bersifat statis sehingga sering disebut RAM (Random Access Memory). Memori ini berhubungan langsung dengan prosesor dalam menyediakan program dan data yang dibutuhkan. Memori utama ini bersifat volatile (sementara) dimana hanya menyimpan data dan program selama komputer hidup (memiliki daya listrik).

d.      Memori Sekunder

Memori ini disebut secondary memory karena menyediakan media penyimpanan sekunder dalam jangka waktu lama untuk program dan data yang kadang-kadang dibutuhkan, tetapi tidak aktif. Biasanya terdiri dari unit disk yang terhubung secara elektronik sistem. Operasi I/O dibutuhkan disini untuk mengakses informasi yang tersimpan dalam memori sekunder. Memori ini dari bahannya bisa berupa antara lain :

-          Magnetic Disk

-          Optical disk

-          Magnetic Tape

2.    Central Prosesing Unit

CPU terdiri dari :

a)    Arithmetic and Logic Unit (ALU)

ALU bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer. ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya.  Seperti istilahnya ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing – masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Fungsi-funsi yang didefinisikan pada ALU adalah add (penjumlahan), addu (penjumlahan tidak bertanda), sub (pengurangan), subu (pengurangan tidak bertanda, and, or, xor, sll (shift left logical), slr (shift right logical), sra (shift right arithmetic) dan lain-lain.

Input dan output ALU :

Input : data 1 lebarnya 32 bit, data 2 lebarnya 32 bit, latch enable lebarnya 1 bit, function lebarnya 1 bit.

Output : data hasil, zero flag, negative flag, overflow flag.

 

 

b)   Control Unit

Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi operasinya. Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi – instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. Pada unit kendali ini terdapat finite state machine yaitu rangkaian yang berfungsi untuk menentukan jalur-jalur kendali yang aktif pada suatu waktu berdasarkan masukan kode operasi dan instruction register.

c)    Register

Register ada beberapa macam diantaranya :

• Register Latch digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara yang akan dimasukkan ke dalam register file. Data yang disimpan sementara berasal dari destination bus.
• Register File adalah komponen yang didalamnya terdiri dari sekumpulan register tujuan umum yang digunakan sebagai tempat penyimpanan data dan hasil operasi. Jumlah register file sebanyak 32 buah dengan lebar masing-masing 32 bit.
• Register A adalah register yang digunakan untuk menyimpan sementara data yang akan dioperasikan pada ALU yang berasal dari register file.
• Register B adalah register yang digunakan untuk menyimpan sementara data yang akan dioperasikan pada ALU yang berasal dari register file.
• IAR (Instruction Address Register) merupakan register address instruksi dengan input berasal dari destination bus dan output menuju bus1 dan bus2.
• Register sementara digunakan untuk menyimpan sementara nilai hasil operasi.
• Pencacah Program (Program counter) merupakan register yang berfungsi sebagai pencacah program yang akan dijalankan. Nilai program counter akan di set nol kemudian setiap kali selesai menjalankan instruksi, nilainya akan berubah sesuai dengan jenis instruksinya.
• MAR (Memory Address Register) adalah register yang menghasilkan alamat yang akan dituju pada memori.
• MUX Address merupakan gerbang pemilih alamat memori yang dituju. Input mux address berasal dari MAR dan program counter.
• MDR (Memory Data Register) adalah register yang berfungsi untuk mengatur data hasil operasi.
• MUX Data merupakan gerbang pemilih data yang akan masuk ke dalam MDR (memory data register). Input data yang tersedia berasal dari memori sendiri dan dari data destination bus.
• IR (Instruktion Register) berfungsi untuk menyimpan sementara instruksi yang di fetch dari memori instruksi. Instruksi yang berada pada IR dibagi menjadi dua bagian yaitu opcode (kode operasi) sepanjang 6 bit dari bit ke-26 sampai dengan bit ke31 dan operand sepanjang 26 bit dari bit ke-0 sampai bit ke-25.

d)   CPU Interconnections

Komponen bus berfungsi sebagai jalur umum untuk menghantarkan data dari satu komponen ke komponen yang lain. Bus terdiri dari tiga jenis yaitu bus data satu, bus data dua dan bus data tujuan. Bus mempunyai lebar 32 bit. Komponen bus sifatnya pasif yaitu sebagai penghantar jika terdapat data yang masuk ke dalamnya.

3.    Input/Output

Perangkat input merupakan bagian perangkat yang digunakan dalam memberikan instruksi. Diantaranya keyboard, mouse, scaner dan lain-lain. Sedangkan perangkan output adalah perangkat yang digunakan untuk melihat hasil dari intruksi yang dilakukan setelah melalui proses. Contoh perangkat output diantaranya monitor, printer.