• CPU
• 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
• Komponen Utama CPU
v Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk fungsi ‑ fungsi pengolahan data komputer
v Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi ‑ fungsi operasinya
v Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data
v 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 sistem lainnya
v Arithmetic and Logic Unit (ALU)
v Bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer.
v ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya.
v Seperti istilahnya ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing – masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.
v Control Unit
v Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi operasinya.
v Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi – instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.
v Registers
v Media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.
v Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.
• Fungsi CPU
v Fungsi CPU adalah menjalankan program ‑ program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi ‑ instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah
v 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)
v Siklus Fetch - Eksekusi
v Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori
v Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC)
v PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi
v Aksi CPU
v CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
v CPU –I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
v Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.
• Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusiSiklus Instruksi
v Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya
v Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU
v Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan
v Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori
v Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul 1/0
v Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi
v Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori
Unit arimathichal logical unit
Dalam komputasi, Unit aritmatika logika (ALU) adalah sirkuit digital yang melakukan operasi aritmatika dan logika. ALU adalah sebuah blok bangunan fundamental dari central processing unit komputer, dan bahkan mikroprosesor sederhana mengandung satu untuk tujuan seperti timer mempertahankan. Prosesor ditemukan di dalam CPU modern dan graphics processing unit (GPU) mengakomodasi ALUS sangat kuat dan sangat kompleks, sebuah komponen tunggal mungkin berisi sejumlah alus.
Matematikawan John von Neumann, yang diusulkan konsep ALU pada tahun 1945, ketika ia menulis sebuah laporan mengenai yayasan untuk komputer baru yang disebut EDVAC. Penelitian ALUS tetap merupakan bagian penting dari ilmu komputer, jatuh di bawah struktur aritmatika dan logika dalam Sistem Klasifikasi ACM Computing.
Isi
[Sembunyikan]
* 1 numerik sistem
* Ikhtisar 2 Praktis
o 2.1 operasi Sederhana
o 2.2 operasi Kompleks
o 2.3 Input dan output
o 2,4 ALUS vs FPUs
* 3 Lihat juga
* 4 Catatan
* 5 Referensi
* 6 Pranala luar
[Sunting] sistem Numerik
Artikel utama: representasi nomor Ditandatangani
Sebuah ALU harus memproses nomor menggunakan format yang sama seperti sisa sirkuit digital. Format prosesor modern hampir selalu melengkapi biner keterwakilan dua nomor. Awal komputer menggunakan berbagai macam sistem bilangan, termasuk yang melengkapi ', melengkapi dua itu tanda-besarnya format, dan bahkan sistem desimal benar, dengan berbagai representasi [NB 2] dari angka. ALUS untuk setiap salah satu yang membuatnya lebih mudah untuk ALUS untuk menghitung penambahan dan pengurangan yang. [Kutipan diperlukan]
Melengkapi yang 'dan dua melengkapi sistem nomor memungkinkan untuk pengurangan harus dicapai dengan menambahkan negatif angka dalam cara yang sangat sederhana yang meniadakan kebutuhan untuk sirkuit khusus untuk melakukan pengurangan, namun, menghitung negatif dalam melengkapi dua itu membutuhkan menambahkan satu untuk order bit rendah dan menyebarkan membawa. Cara alternatif untuk melakukan dua yang melengkapi pengurangan dari A-B adalah untuk menyajikan satu untuk membawa input dari Adder dan menggunakan ¬ B daripada B sebagai input kedua.
[Sunting] Ikhtisar Praktis
Kebanyakan dari operasi prosesor dilakukan oleh satu atau lebih alus. Sebuah ALU beban data dari register input, sebuah Unit Kontrol eksternal kemudian memberitahu ALU untuk melakukan pada data, dan kemudian ALU menyimpan hasilnya ke dalam daftar output. Control Unit bertanggung jawab untuk memindahkan data yang diproses antara, ALU register dan memori.
[Sunting] operasi Sederhana
Sebuah contoh sederhana logika aritmatika Unit (2-bit ALU) yang melakukan AND, OR, XOR, dan penambahan
ALUS paling dapat melakukan operasi berikut:
* Operasi logika Bitwise (AND, NOT, OR, XOR)
* Operasi aritmatika Integer (penambahan, pengurangan, dan kadang-kadang perkalian dan pembagian, meskipun hal ini lebih mahal)
* Bit pengalihan operasi (menggeser atau memutar kata dengan jumlah tertentu bit ke kiri atau kanan dengan atau tanpa ekstensi tanda). Pergeseran dapat dilihat sebagai perkalian dan pembagian oleh kekuatan dua.
[Sunting] Kompleks operasi
Insinyur dapat mendesain Logic Unit Aritmatika untuk menghitung operasi apapun. Operasi yang lebih kompleks, semakin mahal ALU adalah, semakin banyak ruang menggunakan dalam prosesor, semakin besar kekuatan itu menghilang. Oleh karena itu, insinyur kompromi. Mereka membuat ALU cukup kuat untuk membuat cepat prosesor, namun tidak begitu kompleks untuk menjadi penghalang. Misalnya, menghitung akar kuadrat dari suatu bilangan dapat menggunakan:
1. Perhitungan dalam Desain clock tunggal sebuah ALU sangat kompleks yang menghitung akar kuadrat dari setiap nomor dalam satu langkah.
2. Desain pipa Perhitungan ALU yang sangat kompleks yang menghitung akar kuadrat dari setiap nomor dalam beberapa langkah. Hasil antara pergi melalui serangkaian sirkuit diatur seperti jalur produksi pabrik. ALU dapat menerima nomor baru untuk menghitung bahkan sebelum memiliki menyelesaikan yang sebelumnya. ALU sekarang dapat menghasilkan angka secepat satu-jam ALU, meskipun hasilnya mulai mengalir keluar dari ALU hanya setelah penundaan awal.
3. Desain Iteratif perhitungan ALU kompleks yang menghitung akar kuadrat melalui beberapa langkah. Hal ini biasanya bergantung pada kontrol dari unit kontrol yang kompleks dengan built-in microcode.
4. Co-prosesor Desain ALU sederhana di prosesor, dan menjual prosesor khusus dan mahal terpisah yang pelanggan dapat menginstal hanya di samping satu ini, dan mengimplementasikan satu dari pilihan di atas.
5. Software perpustakaan Katakan kepada programmer bahwa tidak ada co-prosesor dan ada emulasi ada, sehingga mereka akan harus menulis algoritma sendiri untuk menghitung akar kuadrat oleh perangkat lunak.
6. Software emulasi Emulasikan keberadaan co-prosesor, yaitu, setiap kali sebuah program mencoba untuk melakukan perhitungan akar kuadrat, membuat prosesor memeriksa apakah ada hadiah co-prosesor dan menggunakannya jika ada satu, jika tidak ada satu, mengganggu pengolahan program dan memanggil sistem operasi untuk melakukan perhitungan akar kuadrat melalui beberapa algoritma perangkat lunak.
Pilihan di atas pergi dari satu tercepat dan paling mahal dengan yang paling lambat dan paling mahal. Oleh karena itu, sementara bahkan komputer sederhana dapat menghitung rumus paling rumit, komputer paling sederhana biasanya akan memakan waktu lama melakukan hal itu karena beberapa langkah untuk menghitung formula.
Powerfull prosesor seperti Core Intel dan AMD64 menerapkan opsi # 1 untuk beberapa operasi sederhana, # 2 untuk operasi kompleks yang paling umum dan # 3 untuk operasi yang sangat kompleks.
[Sunting] Input dan output
Masukan ke ALU adalah data yang akan dioperasikan pada (disebut operand) dan sebuah kode dari unit kontrol yang menunjukkan operasi untuk melakukan. Output-nya adalah hasil dari perhitungan.
Dalam banyak desain ALU juga membutuhkan atau menghasilkan sebagai masukan atau keluaran satu set kode kondisi dari atau ke status register. Kode-kode ini digunakan untuk menunjukkan kasus seperti membawa-in atau membawa-keluar, overflow, membagi-dengan-nol, dll
[Sunting] ALUS vs FPUs
Sebuah unit floating-point juga melaksanakan operasi aritmatika antara dua nilai, tetapi mereka melakukannya untuk nomor dalam representasi floating-point, yang jauh lebih rumit daripada melengkapi representasi dua digunakan dalam sebuah ALU khas. Untuk melakukan perhitungan ini, FPU memiliki sirkuit kompleks beberapa built-in, termasuk beberapa ALUS internal.
Dalam praktik modern, insinyur biasanya merujuk ke ALU sebagai sirkuit yang melakukan operasi aritmatika integer (seperti melengkapi dua dan BCD). Sirkuit yang menghitung format yang lebih kompleks seperti floating point, bilangan kompleks, dll biasanya menerima nama yang lebih spesifik seperti FPU.
Matematikawan John von Neumann, yang diusulkan konsep ALU pada tahun 1945, ketika ia menulis sebuah laporan mengenai yayasan untuk komputer baru yang disebut EDVAC. Penelitian ALUS tetap merupakan bagian penting dari ilmu komputer, jatuh di bawah struktur aritmatika dan logika dalam Sistem Klasifikasi ACM Computing.
Isi
[Sembunyikan]
* 1 numerik sistem
* Ikhtisar 2 Praktis
o 2.1 operasi Sederhana
o 2.2 operasi Kompleks
o 2.3 Input dan output
o 2,4 ALUS vs FPUs
* 3 Lihat juga
* 4 Catatan
* 5 Referensi
* 6 Pranala luar
[Sunting] sistem Numerik
Artikel utama: representasi nomor Ditandatangani
Sebuah ALU harus memproses nomor menggunakan format yang sama seperti sisa sirkuit digital. Format prosesor modern hampir selalu melengkapi biner keterwakilan dua nomor. Awal komputer menggunakan berbagai macam sistem bilangan, termasuk yang melengkapi ', melengkapi dua itu tanda-besarnya format, dan bahkan sistem desimal benar, dengan berbagai representasi [NB 2] dari angka. ALUS untuk setiap salah satu yang membuatnya lebih mudah untuk ALUS untuk menghitung penambahan dan pengurangan yang. [Kutipan diperlukan]
Melengkapi yang 'dan dua melengkapi sistem nomor memungkinkan untuk pengurangan harus dicapai dengan menambahkan negatif angka dalam cara yang sangat sederhana yang meniadakan kebutuhan untuk sirkuit khusus untuk melakukan pengurangan, namun, menghitung negatif dalam melengkapi dua itu membutuhkan menambahkan satu untuk order bit rendah dan menyebarkan membawa. Cara alternatif untuk melakukan dua yang melengkapi pengurangan dari A-B adalah untuk menyajikan satu untuk membawa input dari Adder dan menggunakan ¬ B daripada B sebagai input kedua.
[Sunting] Ikhtisar Praktis
Kebanyakan dari operasi prosesor dilakukan oleh satu atau lebih alus. Sebuah ALU beban data dari register input, sebuah Unit Kontrol eksternal kemudian memberitahu ALU untuk melakukan pada data, dan kemudian ALU menyimpan hasilnya ke dalam daftar output. Control Unit bertanggung jawab untuk memindahkan data yang diproses antara, ALU register dan memori.
[Sunting] operasi Sederhana
Sebuah contoh sederhana logika aritmatika Unit (2-bit ALU) yang melakukan AND, OR, XOR, dan penambahan
ALUS paling dapat melakukan operasi berikut:
* Operasi logika Bitwise (AND, NOT, OR, XOR)
* Operasi aritmatika Integer (penambahan, pengurangan, dan kadang-kadang perkalian dan pembagian, meskipun hal ini lebih mahal)
* Bit pengalihan operasi (menggeser atau memutar kata dengan jumlah tertentu bit ke kiri atau kanan dengan atau tanpa ekstensi tanda). Pergeseran dapat dilihat sebagai perkalian dan pembagian oleh kekuatan dua.
[Sunting] Kompleks operasi
Insinyur dapat mendesain Logic Unit Aritmatika untuk menghitung operasi apapun. Operasi yang lebih kompleks, semakin mahal ALU adalah, semakin banyak ruang menggunakan dalam prosesor, semakin besar kekuatan itu menghilang. Oleh karena itu, insinyur kompromi. Mereka membuat ALU cukup kuat untuk membuat cepat prosesor, namun tidak begitu kompleks untuk menjadi penghalang. Misalnya, menghitung akar kuadrat dari suatu bilangan dapat menggunakan:
1. Perhitungan dalam Desain clock tunggal sebuah ALU sangat kompleks yang menghitung akar kuadrat dari setiap nomor dalam satu langkah.
2. Desain pipa Perhitungan ALU yang sangat kompleks yang menghitung akar kuadrat dari setiap nomor dalam beberapa langkah. Hasil antara pergi melalui serangkaian sirkuit diatur seperti jalur produksi pabrik. ALU dapat menerima nomor baru untuk menghitung bahkan sebelum memiliki menyelesaikan yang sebelumnya. ALU sekarang dapat menghasilkan angka secepat satu-jam ALU, meskipun hasilnya mulai mengalir keluar dari ALU hanya setelah penundaan awal.
3. Desain Iteratif perhitungan ALU kompleks yang menghitung akar kuadrat melalui beberapa langkah. Hal ini biasanya bergantung pada kontrol dari unit kontrol yang kompleks dengan built-in microcode.
4. Co-prosesor Desain ALU sederhana di prosesor, dan menjual prosesor khusus dan mahal terpisah yang pelanggan dapat menginstal hanya di samping satu ini, dan mengimplementasikan satu dari pilihan di atas.
5. Software perpustakaan Katakan kepada programmer bahwa tidak ada co-prosesor dan ada emulasi ada, sehingga mereka akan harus menulis algoritma sendiri untuk menghitung akar kuadrat oleh perangkat lunak.
6. Software emulasi Emulasikan keberadaan co-prosesor, yaitu, setiap kali sebuah program mencoba untuk melakukan perhitungan akar kuadrat, membuat prosesor memeriksa apakah ada hadiah co-prosesor dan menggunakannya jika ada satu, jika tidak ada satu, mengganggu pengolahan program dan memanggil sistem operasi untuk melakukan perhitungan akar kuadrat melalui beberapa algoritma perangkat lunak.
Pilihan di atas pergi dari satu tercepat dan paling mahal dengan yang paling lambat dan paling mahal. Oleh karena itu, sementara bahkan komputer sederhana dapat menghitung rumus paling rumit, komputer paling sederhana biasanya akan memakan waktu lama melakukan hal itu karena beberapa langkah untuk menghitung formula.
Powerfull prosesor seperti Core Intel dan AMD64 menerapkan opsi # 1 untuk beberapa operasi sederhana, # 2 untuk operasi kompleks yang paling umum dan # 3 untuk operasi yang sangat kompleks.
[Sunting] Input dan output
Masukan ke ALU adalah data yang akan dioperasikan pada (disebut operand) dan sebuah kode dari unit kontrol yang menunjukkan operasi untuk melakukan. Output-nya adalah hasil dari perhitungan.
Dalam banyak desain ALU juga membutuhkan atau menghasilkan sebagai masukan atau keluaran satu set kode kondisi dari atau ke status register. Kode-kode ini digunakan untuk menunjukkan kasus seperti membawa-in atau membawa-keluar, overflow, membagi-dengan-nol, dll
[Sunting] ALUS vs FPUs
Sebuah unit floating-point juga melaksanakan operasi aritmatika antara dua nilai, tetapi mereka melakukannya untuk nomor dalam representasi floating-point, yang jauh lebih rumit daripada melengkapi representasi dua digunakan dalam sebuah ALU khas. Untuk melakukan perhitungan ini, FPU memiliki sirkuit kompleks beberapa built-in, termasuk beberapa ALUS internal.
Dalam praktik modern, insinyur biasanya merujuk ke ALU sebagai sirkuit yang melakukan operasi aritmatika integer (seperti melengkapi dua dan BCD). Sirkuit yang menghitung format yang lebih kompleks seperti floating point, bilangan kompleks, dll biasanya menerima nama yang lebih spesifik seperti FPU.
Logika Aritmatika dia Unit (ALU) pada dasarnya adalah jantung dari CPU. Ini adalah apa yang memungkinkan komputer untuk menambah, mengurangi, dan melakukan operasi logis dasar seperti DAN / ATAU. Karena setiap komputer harus mampu melakukan fungsi-fungsi yang sederhana, mereka selalu dimasukkan dalam CPU. Bagaimana sebuah perusahaan desain ALU mereka memiliki dampak yang signifikan pada kinerja keseluruhan dari CPU mereka. Pada artikel ini saya akan memberikan pengenalan singkat ke beberapa dasar-dasar desain ALU, Anda akan segera melihat bagaimana hal-hal rumit bisa mendapatkan.
Logika Gates
Sebelum kita sampai ke desain keseluruhan dari ALU, pertama kita harus memahami dasar-dasar gerbang logika. Gambar 1 menunjukkan gerbang logika dasar yang ditunjukkan pada representasi grafis mereka. Perlu diingat bahwa masing-masing dapat dibuat dari transistor dengan menggabungkan mereka dalam cara yang berbeda. Apa jenis transistor dan bagaimana mereka diatur dapat mempengaruhi kinerja gerbang.
'DAN' Gerbang
'ATAU' Gerbang
'XOR' Gerbang
'TIDAK' Gerbang
'NAND' Gerbang
'NOR' Gerbang
'XNOR' Gerbang
Logika Gates
Sebelum kita sampai ke desain keseluruhan dari ALU, pertama kita harus memahami dasar-dasar gerbang logika. Gambar 1 menunjukkan gerbang logika dasar yang ditunjukkan pada representasi grafis mereka. Perlu diingat bahwa masing-masing dapat dibuat dari transistor dengan menggabungkan mereka dalam cara yang berbeda. Apa jenis transistor dan bagaimana mereka diatur dapat mempengaruhi kinerja gerbang.
'DAN' Gerbang
'ATAU' Gerbang
'XOR' Gerbang
'TIDAK' Gerbang
'NAND' Gerbang
'NOR' Gerbang
'XNOR' Gerbang
No comments:
Post a Comment