- Unit kontrol yang mampu mengatur jalannya program. Komponen
ini sudah pasti terdapat dalam semua CPU. CPU bertugas mengontrol
komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antarkomponen dalam
menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit
kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi 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. 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 masukan (input) dan keluaran (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 serta mengawasi kerja dari ALU.
- Menyimpan hasil proses ke memori utama.
- Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai
kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data
dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara,
biasanya digunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk
pengolahan selanjutnya. Secara analogi, 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 unit yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan
operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa
karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika
dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas
tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan
aritmatika 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 (³ ).
- 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, seperti memori utama, piranti
masukan /keluaran.
Cara Kerja CPU
Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices,
pertama sekali diletakkan di MAA (melalui Input-storage); apabila
berbentuk instruksi ditampung oleh Control Unit di Program-storage, namun apabila berbentuk data ditampung di Working-storage).
Jika register siap untuk menerima pengerjaan eksekusi, maka Control
Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage untuk ditampungkan ke
Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisikan instruksi
tersebut ditampung di Program Counter. Sedangkan data diambil oleh
Control Unit dari Working-storage untuk ditampung di General-purpose register (dalam hal ini di Operand-register).
Jika berdasar instruksi pengerjaan yang dilakukan adalah arithmatika
dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk mengerjakan
berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung di Akumulator.
Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di Accumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage. Jika pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan menjemput hasil pengolahan dari Working-storage untuk ditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke output-devices.
Fungsi CPU
CPU berfungsi seperti
kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi
aritmatika dan
logika terhadap data yang diambil dari
memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa
perangkat keras, seperti
papan tombol,
pemindai,
tuas kontrol, maupun
tetikus. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan instruksi
perangkat lunak komputer.
Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU dengan membacanya dari media penyimpan, seperti
cakram keras,
disket,
cakram padat, maupun pita perekam. Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada
memori fisik (MAA), yang mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut
alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada MAA dengan menentukan alamat data yang dikehendaki.
Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan
bus, yang menghubungkan antara CPU dengan MAA. Data kemudian didekode dengan menggunakan unit proses yang disebut sebagai
pendekoder instruksi yang sanggup menerjemahkan instruksi. Data kemudian berjalan ke
unit aritmatika dan logika (
ALU) yang melakukan kalkulasi dan perbandingan. Data bisa jadi disimpan sementara oleh
ALU dalam sebuah lokasi memori yang disebut dengan
register supaya dapat diambil kembali dengan cepat untuk diolah.
ALU
dapat melakukan operasi-operasi tertentu, meliputi penjumlahan,
perkalian, pengurangan, pengujian kondisi terhadap data dalam register,
hingga mengirimkan hasil pemrosesannya kembali ke
memori fisik,
media penyimpan, atau register apabila akan mengolah hasil pemrosesan
lagi. Selama proses ini terjadi, sebuah unit dalam CPU yang disebut
dengan
penghitung program akan memantau instruksi yang sukses dijalankan supaya instruksi tersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan sesuai.
Percabangan instruksi
Pemrosesan instruksi dalam CPU dibagi atas 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 menghantarkan data dan/atau
instruksi dari register ke main-memory untuk ditampung di MAA, setelah
Instruction Fetch dilakukan. Waktu pada tahap-I ditambah dengan waktu
pada tahap-II disebut waktu siklus mesin (machine cycles time).
Penghitung program dalam CPU umumnya bergerak secara berurutan.
Walaupun demikian, beberapa instruksi dalam CPU, yang disebut dengan instruksi lompatan, mengizinkan CPU mengakses instruksi yang terletak bukan pada urutannya. Hal ini disebut juga percabangan instruksi (branching instruction).
Cabang-cabang instruksi tersebut dapat berupa cabang yang bersifat
kondisional (memiliki syarat tertentu) atau non-kondisional. Sebuah
cabang yang bersifat non-kondisional selalu berpindah ke sebuah
instruksi baru yang berada di luar aliran instruksi, sementara sebuah
cabang yang bersifat kondisional akan menguji terlebih dahulu hasil dari
operasi sebelumnya untuk melihat apakah cabang instruksi tersebut akan
dieksekusi atau tidak. Data yang diuji untuk percabangan instruksi
disimpan pada lokasi yang disebut dengan flag.
Bilangan yang dapat ditangani
Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis bilangan, yaitu
fixed-point dan
floating-point. Bilangan
fixed-point
memiliki nilai digit spesifik pada salah satu titik desimalnya. Hal ini
memang membatasi jangkauan nilai yang mungkin untuk angka-angka
tersebut, tetapi hal ini justru dapat dihitung oleh CPU secara lebih
cepat. Sementara itu, bilangan
floating-point merupakan bilangan
yang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di mana sebuah angka
direpresentasikan sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10
(seperti 3,14 x 10
57). Notasi ilmiah seperti ini merupakan
cara yang singkat untuk mengekspresikan bilangan yang sangat besar atau
bilangan yang sangat kecil, dan juga mengizinkan jangkauan nilai yang
sangat jauh sebelum dan sesudah titik desimalnya. Bilangan ini umumnya
digunakan dalam merepresentasikan grafik dan kerja ilmiah, tetapi proses
aritmatika terhadap bilangan
floating-point jauh lebih rumit dan
dapat diselesaikan dalam waktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkin
dapat menggunakan beberapa siklus detak CPU. Beberapa komputer
menggunakan sebuah prosesor sendiri untuk menghitung bilangan
floating-point yang disebut dengan
FPU (disebut juga
math co-processor) yang dapat bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat penghitungan bilangan
floating-point.
FPU saat ini menjadi standar dalam banyak
komputer karena kebanyakan aplikasi saat ini banyak beroperasi menggunakan bilangan
floating-point.
