Pengertian CPU : Macam, Cara Kerja Dan Fungsi CPU

Ngelmu.id – CPU dapat kita ketahui secara ringkas dari kepanjangan CPU itu sendiri. CPU merupakan singkatan dari Central Processing Unit atau Pengolah Pusat. Secara awam kita sering menyebutnya sebagai processor, karena merupakan pusat pengolahan data dalam sebuah komputer. CPU diibaratkan sebagai sebuah otak dari komputer itu sendiri. Cepat atau lambatnya kinerja dari sebuah komputer cukup ditentukan oleh kualitas dan teknologi dari CPU yang digunakan.

Pengertian CPU

CPU, singkatan dari Central Processing Unit adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menerima dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Processor sering digunakan untuk menyebut CPU pada umumnya. Adapun mikroprocessor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprocessor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU.

Macam-Macam CPU

Unit Kontrol (Control Unit)

Unit kontrol ini adalah bagian dari processor yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini terdapat dalam semua CPU. CPU bertugas 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. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU (Aritmathic Logic Unit). Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah :

  • Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
  • Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
  • Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.
  • Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika.
  • Mengawasi kerja dari ALU.
    Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Register

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. jika dianalogikan, register ini dapat diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.

ALU (Aritmathic Logic Unit)

ALU merupakan bagian dari CPU yang bertugas untuk melakukan operasi aritmatika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering disebut mesin bahasa, karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmatika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.

Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (1), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (£ ), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan.

Cara Kerja CPU

Setelah mengetahui tentang Pengertian CPU dan komponen-komponennya, selanjutnya adalah membahas tentang cara kerja CPU. Meskipun disebut sebagai “otak” computer, namun CPU tidak benar-benar bekerja seperti manusia. CPU hanya bekerja untuk memindahkan data yang telah ditentukan oleh program.

Pada dasarnya CPU bekerja dengan 3 fungsi dasar, yaitu menerima input (masukan), memproses data dan menyediakan output (keluaran). Input yaitu proses memasukkan data eksternal ke dalam komputer. Yang termasuk perangkat input pada komputer adalah mouse, keyboard, modem dan scanner. Setelah itu data input tersebut selanjutnya akan diolah menjadi output oleh CPU. Output ialah hasil dari pengolahan data yang dilakukan oleh sistem komputer.

Output tersebut dapat disimpan secara permanen maupun sementara. Disinilah peran memori. Jika intruksi yang diberikan berbentuk logika dan aritmatika, maka ALU akan mengambil alih operasi dan kemudian mengolahnya. Jika intruksi telah selesai dikerjakan, maka control unit akan mengambil hasil dari pengolahan yang sebelumnya telah ditampung atau disimpan secara sementara untuk ditampung lagi ke Output-Storage.

Setelah ditampung di Output-Storage, maka selanjutnya hasil dari pengolahan sistem tersebut akan ditampilkan di Output-Device, melalui perangkat yang terpasang pada komputer seperti monitor, printer atau program komputer yang menjalankannya.

Fungsi CPU

Fungsi CPU seperti kalkulator, hanya jauh lebih kuat pengolahan daya CPU. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logika pada data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa perangkat keras, seperti keyboard, scanner, tuas kontrol, dan mouse. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan instruksi perangkat lunak komputer.

Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU untuk membaca dari media penyimpanan, seperti hard disk, disket, CD, atau tape recorder. Instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu di memori fisik (MAA), yang setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data pada MAA untuk menentukan alamat data yang diinginkan.

Ketika program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan bus, yang menghubungkan CPU dengan MAA. Data tersebut kemudian diterjemahkan menggunakan proses yang disebut sebagai unit pendekoder instruksi yang bisa menerjemahkan instruksi.

Data kemudian pergi ke aritmatika dan logika Unit (ALU) yang melakukan kalkulasi dan perbandingan. Data dapat disimpan sementara oleh ALU dalam sebuah lokasi memori yang disebut register yang dapat diambil dengan cepat untuk diolah.

ALU dapat melakukan operasi tertentu, termasuk penambahan, perkalian, pengurangan, pengujian kondisi data dalam register, untuk mengirimkan hasil pengolahan kembali ke memori fisik, media penyimpan, atau mendaftar jika akan memproses pengolahan lagi. Selama proses ini terjadi, sebuah unit dalam CPU yang disebut program counter akan memantau instruksi berhasil dieksekusi sehingga instruksi dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan tepat.

 

Proses CPU

Instruksi pemrosesan dalam CPU dibagi menjadi dua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap-II disebut Instruction Execute. Tahap-I berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit mengambil data dan / atau instruksi dari main-memory ke register, sedangkan Tahap-II berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit memberikan data dan / atau instruksi dari register ke main-memory untuk ditampung di MAA, setelah Instruction Fetch dilakukan dengan. Waktu di panggung-I ditambah waktu di panggung-II disebut waktu siklus mesin (waktu siklus mesin).

Program counter dalam CPU umumnya bergerak secara berurutan. Namun, beberapa petunjuk di CPU, disebut instruksi melompat, memungkinkan CPU untuk mengakses instruksi yang tidak dalam rangka. Ini disebut bercabang petunjuk (percabangan instruksi). Cabang instruksi tersebut dapat cabang bersyarat (memiliki kondisi tertentu) atau non-kondisional.

Sebuah cabang dari non-kondisional selalu berpindah ke sebuah instruksi baru yang berada di luar aliran instruksi, sementara sebuah cabang bersyarat akan memeriksa hasil pertama operasi sebelumnya untuk melihat apakah cabang instruksi akan dijalankan atau tidak. Data yang diuji untuk percabangan instruksi disimpan di lokasi yang disebut bendera.

Jenis Bilangan CPU

Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis bilangan, yaitu fixed-point dan floating-point. Nomor fixed-point memiliki nilai digit spesifik untuk satu titik desimal. Itu tidak membatasi rentang nilai yang mungkin untuk angka-angka ini, tetapi ini akan dihitung oleh CPU lebih cepat.

Sementara itu, angka floating-point adalah angka dinyatakan dalam notasi ilmiah, di mana nomor diwakili sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10 (seperti 3,14 x 1057). Notasi ilmiah seperti ini merupakan cara yang singkat untuk mengekspresikan bilangan yang sangat besar atau angka yang sangat kecil, dan juga memungkinkan mencapai nilai sangat banyak sebelum dan sesudah titik desimal.

Angka-angka ini umumnya digunakan untuk mewakili grafik dan karya ilmiah, tetapi proses aritmatika pada angka floating-point jauh lebih rumit dan dapat diselesaikan dalam waktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkin dapat menggunakan beberapa siklus CPU tingkat.

Beberapa komputer menggunakan prosesor sendiri untuk menghitung bilangan floating-point yang disebut FPU (juga dikenal sebagai matematika co-processor) yang dapat bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat perhitungan angka floating-point. FPU saat ini standar dalam banyak komputer karena kebanyakan aplikasi yang saat ini beroperasi menggunakan angka floating-point.