Organisasi Komputer & Organisiasi Prosesor

Organisasi Komputer & Organisiasi Prosesor Organisasi Sistem Komputer Priyanto E-mail : [email protected] Mobile: 0811282609 Program Studi Pendidikan Teknik Informatika Jurusan Pendidikan Teknik Elektronika FT UNY 2015

• Komputer adalah mesin elektronik yang dapat melakukan operasioperasi aritmatik dan lojik. • Komputer terdiri dari sistem interkoneksi: – Prosesor,

– Memori, dan – Input/Output (I/O)

Organisasi Sistem Komputer

2

• Prosesor, formalnya central processing unit (CPU), tugasnya melakukan eksekusi instruksi. • Memori atau memori utama, digunakan untuk menyimpan data dan program sementara selama proses komputer. • Input/Output – Input devices menerima data atau perintah dan mengirimkan ke CPU. – Output devices menampilkan data yang sudah diproses (informasi) yang dapat dimengerti dan dapat digunakan. 3


4


5


6

Timing

Internal Bus

Clock

Control Bus

ALU

Control Unit

Internal Control

Address Bus

Data Bus

Register Power Supply


7

Setiap prosesor memiliki beberapa perbedaan dan keistimewaan, tetapi organisasi dasarnya terdiri dari 3 bagian:

 Arithmatic Logic Unit (ALU),  Register

 Control Unit (CU).


8

• Arithmatic and Logical Unit (ALU), melakukan operasi aritmatik (penjumlahan dan pengurangan) dan operasi logika (OR, AND, INVERT, dan EXOR). • Register, adalah memori kecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan informasi selama operasi CPU. • Control Unit (CU), bertanggung jawab untuk fetching instruksi dari memori utama dan menentukan tipenya (artinya). Dalam tugasnya, CU membangkitkan sinyal kontrol yang mengontrol aliran informasi di dalam CPU. Organisasi Sistem Komputer

9


10


11

ALU melakukan operasi aritmatik dan lojik pada operand-operand.  Operand-operand tersebut disimpan sementara di dalam register. Pada beberapa prosesor hasil operasi disimpan pada register khusus yang disebut akumulator.  Tipe operasi ditentukan oleh control unit yang mendekode instruksi yang difetch dan kemudian mengumpankan ke ALU dengan sinyal-sinyal kontrol yang sesuai. Organisasi Sistem Komputer

12

• General Purpose Register (GPR) • Program Counter (PC) atau Instruction Pointer (IP)

• Instruction Register (IR) • Buffer Register • Status Register • Stack Pointer Organisasi Sistem Komputer

13

General Purpose Register (GPR) digunakan untuk menyimpan alamat dan data sementara selama operasi prosesor. Organisasi Sistem Komputer

14

• PC berisi alamat awal program, atau alamat instruksi yang akan di-fetch. • PC ditambah setiap instruksi baru di-fetch, sehingga PC selalu menunjuk pada lokasi instruksi berikutnya.


15

• Instruksi-instruksi program terdiri dari opcode dan field alamat. • IR mengekstrak instruksi dari data buffer register hanya bagian opcode-nya saja. • Setelah itu control unit mendekode isi IR dan membangkitkan sinyal kontrol yang menghidupkan kegiatan sesuai dengan instruksi tersebut.


16

• Data Buffer Register : memisahkan bus data eksternal dengan bus internal CPU. • Address Buffer Register : memisahkan bus alamat eksternal dengan bus internal CPU. • Dalam beberapa kasus buffer register dapat berupa gerbang penyangga saja.


17

• Status register menyimpan word status program yang terdiri dari bit-bit flag dan bit-bit kontrol.

• Flag diset secara otomatis oleh kejadian tertentu selama operasi aritmatik dan lojik. • Bit kontrol diset oleh program agar meng-enable mode-mode operasi CPU.


18

Control Logic Control ROM

IR

Control Unit

• Control unit (CU) membangkitkan urutan sinyal yang berasal dari clock. • Tipe urutan sinyal tergantung pada opcode dari masukan yang diberikan dari sumber luar ke CPU. • Masukan eksternal tersebut dapat merupakan permintaan interupsi pada program (interupt request).


19

• Sinyal kontrol internal untuk pengaktifan ALU dan pembukaan/penutupan data path antar register. • Sinyal kontrol eksternal ditujukan untuk memori dan I/O. Sinyal ini dikirimkan untuk pengaktifan transfer data atau sebagai tanggapan terhadap interupsi dan permintaan bus.


20

• Biasanya CU menggunakan microcoding. • Microcoding mengacu pada penggunaan pola biner untuk mengenkode sinyal kontrol pada setiap langkah. • Setiap pola menempati satu lokasi read-only memory (ROM) dan disebut microinstruction. • Urutan microinstruction disebut microprogram.


21

External Control

Ke Memori dan IO

Timing

Control Logic Control ROM

External Input

IR Power Supply

Internal Bus

Clock

Control Unit

Internal Control

ABR

Address Bus

DBR

Data Bus

Ke Memori dan IO

ALU GPR Stack Pointer Status Register

PC/IP Organisasi Sistem Komputer

22


23

A0 A1 A2

Address Bus

A0 A1

Memory

CPU Data Bus

CS R/W

R/W

A0 A1

IO R/W CS

Control Bus Organisasi Sistem Komputer

24


25

• Program komputer, atau program saja, adalah urutan instruksi, ditulis untuk melakukan tugas tertentu pada komputer. • Program ditulis oleh Programmer menggunakan bahasa pemrograman. • Instruksi program dapat dieksekusi oleh CPU apabila berada di RAM. • Saat menjalankan program, program dipanggil dari hard disk untuk dimual (load) di RAM


26


27

CPU bertugas untuk mengeksekusi program yang tersimpan dalam memori utama dengan melakukan: • Fetching instruksi dari memori utama • Dekode instruksi di Control Unit • Eksekusi instruksi di ALU 28

Execute

29

Store: menyimpan hasil di RAM 30

• CPU melakukan FETCHING instruksi ke memori yang alamatnya ditunjukkan oleh IP • CPU menerima instruksi melalui bus data: – Instruksi masuk ke IR – Instruksi di-DECODE oleh decode unit

• Instruksi dieksekusi oleh ALU (Execute Unit) • Hasil eksekusi disimpan di GPR 31

32

33

• Kecepatan ini dinyatakan dalam millions instruction per second (MIPS).

• MIPS ditentukan oleh frekuensi Clock • Frekuensi Clock: – 4.7 MHz (PC tahun 80-an) – 3 GHZ (PC tahun 2000-an)

34

T Frek (f)

T = 1/f

1 Instruksi (FDE)

5 Hz

0.2 S

0.6 S

5 kHz

0.2 mS

0.6 mS

5 MHz

0.2 uS

0.6 uS

5 GHz

0.2 nS

0.6 nS 35

Frek (f)

T = 1/f

5 Hz 5 kHz 5 MHz 5 GHz

0.2 S 0.2 mS 0.2 uS 0.2 nS

1 Instruksi (FDE) 0.6 S 0.6 mS 0.6 uS 0.6 nS

36

Kecepatan FDE ditentukan oleh frekuensi Clock 37

Priyanto [email protected]


38

Organisasi Komputer & Organisiasi Prosesor

Recommend Documents