Tugas Organisasi & Arsistektur Komputer

STRUKTUR KOMPUTER

1.      Register-register internal CPU:
Memory Buffer Register (MBR) atau Memory Data Register (MDR) :
berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori, atau digunakan
untuk menerima word dari memori.

2.      Memory Address Register (MAR) : menentukan alamat di memori yang
isinya akan diambil ke MBR atau  yang akan diisi dengan data yang
terdapat di MBR.

3.      Instruction Register (IR) : tempat menampung instruksi yang akan
dieksekusi.

4.      Program Counter (PC) : menyimpan alamat instruksi berikutnya yang
akan diambil dari memori.

5.      Accumulator : digunakan untuk menyimpan sementara operand dan hasil
operasi ALU.

Data Fungsi Komputer

1.      Fungsi dasar yang dibentuk komputer adalah eksekusi program.

2.      Program yang akan dieksekusi terdiri dari instruksi-instruksi yang
tersimpan di dalam memori.

3.       Proses eksekusi instruksi terdiri dari 2 langkah :

4.      Pengambilan instruksi dari memori ke CPU (siklus pengambilan).  Proses eksekusi instruksi di CPU (siklus eksekusi).

5.      Eksekusi program merupakan perulangan siklus pengambilan dan siklus
eksekusi.

Siklus Instruksi Dasar

1.      Eksekusi program akan terhenti apabila komputer dimatikan, terjadi
kesalahan, atau terdapat instruksi yang menghentikan komputer.

2.      Mengambil instruksi berikutnya Eksekusi instruksi Siklus Pengambilan (Fetch Cycle) & Siklus Eksekusi (Execute Cycle)

3.      Pada awal setiap siklus instruksi, CPU membaca instruksi dari memori.

4.      Sebuah register yang disebut Program Counter (PC) digunakan untuk
menunjukkan alamat instruksi yang akan diambil dari memori.

5.      Setiap kali sebuah instruksi dibaca, isi PC akan ditambah sehingga CPU
akan membaca instruksi selanjutnya secara berurutan.

6.      Instruksi yang dibaca akan dimuatkan ke sebuah register di dalam CPU
yang disebut Instruction register (IR).

7.      Selanjutnya CPU menginterpretasikan instruksi dan melakukan aksi yang
diperlukan.

Register internal CPU :

·         Program Counter (PC) = menyimpan alamat instruksi

·         Instruction Register (IR) = menampung instruksi yang sedang
dieksekusi

·         Accumulator (AC) = register penyimpanan temporer

Kode atau instruksi :

·         0001   = Isi memori, yang alamatnya dinyatakan pada bit 4 sampai bit
15 pada format instruksi, disalinkan ke Accumulator.

·         0010 = Simpan isi accumulator  ke memori, yang alamatnya
dinyatakan pada bit 4 sampai bit 15.

·         0101 =Tambahkan isi AC dengan  isi memori, yang alamatnya
dinyatakan pada bit 4 sampai bit 15.

Kumpulan register :

·         9  Memory Buffer Register (MBR)

·         9  Memory Address Register (MAR)

·         9  Instruction Register (IR)

·         9  Instruction Buffer Register (IBR): digunakan untuk menyimpan
sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori.

·         9  Program Counter (PC)

·         9  Accumulator dan Multiplier -Ouotient (MQ) : digunakan untuk
menyimpan sementara operand dan hasil operasi ALU.

Pada IAS, setiap siklus instruksi terdiri dari dua subsiklus. Selama siklus
pengambilan, op code instruksi berikutnya dimuatkan ke IR dan alamat
dimuatkan ke MAR. Instruksi ini   dapat diambil dari IBR atau dapat
diperoleh dari memori dengan cara memuatkan sebuah word ke dalam
MBR, dan kemudian diturunkan ke IBR, IR dan MAR.

KOMPONEN UTAMA CPU

- Arithmetic and Logic Unit (ALU)
- Control Unit (CU)
- Registers
- CPU Interconnections
Arithmetic and Logic Unit

• Bertugas membentuk fungsi-fungsi pengolahan data komputer.
• Arithmetic Logic Unit sering disebut dengan bahasa mesin (machine language) karena bagian ini mengerkjakan instruksi-instruksi bahasa mesin yang diberikan kepadanya.
• Arithmetic Logic Unit terdiri dari dua bagian yaitu unit arithmetic dan unit logika Boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

Control Unit [CU]

• Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya.
• Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi-intstruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

Registers [Top Level Memory]

• Media penyimpanan 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 dan keluaran.

KOMPONEN INTERNAL CONTROL PROCESSING UNIT [CPU]

Fungsi CPU

• 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).

I/O Interrupt

Untuk memulai mengoperasikan I/O,  CPU memanggil register-register yang cocok untuk device controller. Kemudian device controller menjawab dengan mengisi register-register berupa tanggapan yang akan diberikan. Sebagai contoh, jika ada permintaan transfer data dari suatu device ke local buffer, dan transfer telah selesai didlakukan, maka device controller menginformasikan ke CPU bahwa pekerjaan tersebut telah selesai. Komunikasi ini akan menyebabkan terjadinya interrupt

Struktur DMA

Transfer data dari buffer ke memori atau sebaliknya dilakukan per-karakter, dimana setiap kali transfer selalu ada interrupt dari CPU sebelum dan sesudah transfer. Jika waktu untuk mentransfer satu karakter sebesar 2 µs dan sekali interrupt butuh 1 ms, maka untuk mentransfer data dari memori ke buffer butuh 4 µs per karakter. Untuk mempersingkat waktu, digunakan DMA (Direct Memory Access). Dengan menggunakanDMA transfer data dapat dilakukan secara langsung oleh device controller per-blok tanpa ada campur tangan dari CPU. CPU hanya memberikan interrupt sebelum dan sesudah transfer setiap blok.
Keuntungan menggunakan mode DMA amat terasa pada sistem operasi multitasking seperti UNIX, karena transfer data dengan mode DMA akan menghemat resource CPU sehingga CPU dapat mengerjakan pekerjaan lain. Pada sistem operasi singletasking, seperti DOS, CPU harus menunggu sehingga transfer data selesai terlebih dahulu baru bisa melanjutkan pekerjaan yang lainnya.

Ada dua jenis DMA, yaitu:

1. Third-party DMA, menggunakan DMA controller yang ada pada motherboard untuk melakukan operasi transfer data.
2. First-party DMA (busmastering DMA), untuk melakukan operasi transfer data dikerjakan oleh bagian logic di interface card.