Struktur CPU dan Sistem Interkoneksi

March 27, 2020
82
Views

Struktur Interkoneksi

Struktur interkoneksi merupakan kumpulan lintasan atau saluran berbagai modul seperti CPU, memori dan I/O. Struktur interkoneksi tergantung pada jenis data dan karakteristik pertukaran data.

Jenis data :

  1. Memory
  2. CPU

Memori

Pada umumnya, memori terdiri atas N word memori dengan panjang yang sama. Masing–masing word diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2, …N-1). Word dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol Read dan Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.

CPU (Central Processing Unit)

CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine–routine program yang diberikan padanya dan mengendalikan seluruh sistem komputer .

Modul Input / Output

Operasi modul I/O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan internal, modul I/O dipandang sebagai sebuah memori dengan operasi pembacaan dan penulisan. 

Struktur Interkoneksi

  • Memori ke CPU : CPU melakukan pembacaan data maupun perintah yang berasal dari memori.
  • CPU ke memori : CPU melakukan penyimpanan atau penulisan data ke memori.
  • I/O ke CPU. : CPU membaca data dari peripheral melalui modul I/O.
  • CPU ke I/O       : CPU mengirimkan data ke perangkat peripheral melalui modul I/O.
  • I/O ke memori atau dari memori : digunakan pada system DMA.

Interkoneksi Bus

Interkoneksi yang banyak digunakan sampai saat ini adalah system bus. Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer. Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit.

Fungsi Saluran Bus Secara Umum

  • Saluran data (data bus) merupakan lintasan untuk perpindahan data antar modul. Lintasan ini juga biasa disebut bus data.
  • Saluran alamat (address bus) merupakan saluran alamat adalah menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data, mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.
  • Saluran Kontrol (control bus) adalah Bagian saluran yang digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada. Control bubus terdiri atas 4 samapai 10 jalur paralel.

Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas :

  • Sinyal pewaktuan : menandakan validitas data dan alamat.
  • Sinyal–sinyal perintah : membentuk suatu operasi.

Jenis saluran control tugas :

  • Memory Write, Memerintahkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat
  • Memory Read, Memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data
  • I/O Write, Memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O
  • I/O Read, Memerintahkan data dari port I/O untuk ditempatkan pada bus data
  • Transfer ACK, Menunjukkan data telah diterima dari bus atau data telah ditempatkan pada bus
  • Bus Request, Menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus
  • Bus Grant, Menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus
  • Interrupt Request, Menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul
  • Interrupt ACK, Menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU
  • Clock Mengontrol, untuk sinkronisasi operasi antar modul
  • Reset, Menginisialisasi seluruh modul

Komponen Sistem Komputer

  • CPU (Central Processing Unit) atau Prosesor, yang terdiri dari: ALU (Arithmetic and Logic Unit), Register dan Control Unit
  • Memory
  • I/O Device

Ketiga komponen tersebut dihubungkan dengan suatu Struktur Interkoneksi tertentu. Pengetahuan tentang komponen-komponen ini beserta operasi atau interaksinya memungkinkan kita untuk melihat lebih dalam penyebab kelambatan sistem, jalur alternatif, skala kegagalan sistem dan peluang untuk peningkatan unjuk kerja.

Eksekusi Instruksi

Eksekusi Instruksi meliputi langkah-langkah berikut :

  1. Pengambilan instruksi dari lokasi yang ditunjuk tersebut, kemudian meletakkannya di register instruksi (Instruction Register) yang terletak berdampingan dengan Control Unit.
  2. Penterjemahan (decode) instruksi untuk mengetahui operasi apa yang  harus dilakukan.
  3. Kalkulasi alamat operand (data yang akan dilibatkan dalam operasi), kemudian ambil operand tersebut.
  4. Melakukan operasi tertentu terhadap operand tersebut.
  5.  Simpan hasilnya pada salah satu lokasi data, register atau memori.
  6.  Pengecekan terhadap keberadaan interupsi. Jika ada, maka eksekusi instruksi berikutnya ditunda dan operasi instruksi interupsi dimulai.

Interupsi (Interrupt)

Pengertian : Interupsi, yaitu mekanisme pengalihan kendali CPU dari program utama atau eksekusi normal ke program subrutin karena interupsi dari suatu modul I/O.

Fungsi :

  • Mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi.
  • Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU.

Tujuan :

  • Secara umum untuk manajemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul-modul I/O maupun memori.
  • Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU di samping itu kecepatan eksekusi masing-masing modul berbeda.
  • Dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul.

Perbedaan Siklus Intruksi Fetch dan Execute

Siklus Fetch :

  • Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori.
  • Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori.
  • Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut dengan Program Counter (PC).
  • PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi
  • Instruksi-instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR)
  • Instruksi-instruksi ini dalam bentuk kode-kode biner yang dapat di interprestasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan

Siklus Eksekusi :

  •  Instruction Address Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasikan atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
  • Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau mengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
  • Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
  • Operator Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
  • Operand Fetch (OF), mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
  • Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
  • Operand Store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *