Struktur Fungsi CPU (Central Processing Unit) pada Mikroprosessor

Tujuan

• Menjelaskan tentang komponen utama CPU dan Fungsi CPU
• Membahas struktur dan fungsi internal prosesor, organisasi ALU, control unit dan register
• Menjelaskan fungsi prosesor dalam menjalankan instruksi-instruksi mesin

Apakah CPU itu? Central Processing Unit 

• Merupakan komponen terpenting dari sistem komputer
• Komponen pengolah data berdasarkan instruksi yang diberikan kepadanya
• Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen

Fungsi Utama

• Menjalankan program – program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi – instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah.
• Pandangan paling sederhana proses eksekusi program adalah dengan mengambil pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute)

Blok Komponen Utama CPU

Gambar 1. Kompoen Utama CPU

Gambar 2. Struktur Komponen Utama CPU

Arithmetic and Logic Unit (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.

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.

Registers

• Media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.
• Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.

CPU Interconnections

• Sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal dan bus – bus eksternal CPU
• Komponen internal CPU yaitu ALU, unit kontrol dan register – register.
• Komponen eksternal CPU : sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran

Isi dari CPU :

PC: Program Counter yang mana berisi alamat memory untuk mengambil instruksi selanjutnya

IR: Instruction Register yang menampung instruksi yang diambil dari memory

AC: Accumulator merupakan penampung sementara untuk data hasil eksekusi instruksi

Gambar 3. Siklus Intruksi CPU

Fetch Cycle

• Program Counter (PC) berisi alamat instruksi yang akan dibaca
• Processor membaca instruksi dari alamat memory yang ditunjuk PC
• Increment PC (PC = PC + 1) - kecuali ada perintah lain
• Instruksi di-load ke Instruction Register (IR)
• Processor menterjemahkan isi instruksi dan memerintahkan aksi yang sesuai dg isi instruksi

Execute Cycle

• Transfer data antara CPU dengan main memory
• Transfer data antara CPU dengan modul I/O
• Data processing (operasi aritmetik / logika terhadap data oleh CPU)
• Control
• Perubahan urutan program (merubah isi PC) dg instruksi JUMP
• Menghentikan program di tengah jalan dengan insruksi HALT
• Kombinasi dari hal-hal diatas