DEFINISI, CARA KERJA DAN DESAIN PROSESOR

Devinisi Prosesor atau CPU, Cara Kerja dan Desainnya

Apa itu prosesor?

Definisi Prosesor
Processor atau CPU (Central Processing Unit) merupakan otak dari komputer yang melakukan pemerosesan dan operasi perhitungan dan logika terhadap instruksi program yang diberikan ke komputer.

Chip processor dibuat dari keping silikon murni sebesar kuku jari berisi rangkaian terintegrasi dari ribuan hingga jutaan transistor yang mengimplementasikan fungsi dari processor. Rangkaian processor dihubungkan dengan kaki-kaki yang terdapat di bawah chip untuk jalur komunikasi sinyal masuk dan keluar dari rangkaian.

Kinerja dari setiap jenis processor bervariasi dan dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:

Kecepatan Clock
Lebar register/data bus internal
Lebar data bus eksternal
Kapasitas cache memori (L1 dan L2)

Menurut sejarah, processor telah banyak mengalami revolusi/perubahan, baik dari segi bentuk/arsitektur, fungsi dan juga kecepatan. Dari jaman processor keluaran Intel yaitu processor Intel 4004 (Generasi awal tapi bukan yang pertama) hingga saat ini yaitu Intel Core 2 Processor. Perbedaannya tentu sangat-sangat jauh baik dari segi bentuk, fungsi dan kecepatan. Intel 4004 memiliki clock speed sebesar 108KHz, jumlah transistor 2300, belum terdapat cache, bus speed 108 KHz, dan berfungsi untuk manipulasi aritmatika dasar. Processor Intel Core 2 Processor memiliki clock speed sebesar 3,2 GHz, jumlah transistor sebanyak 820 juta, cache sebesar 12 MB, bus speed 1600 MHz, dan memiliki fungsi yang sangat kompleks untuk multimedia, komputasi dan sebagainya (fungsi komputer saat ini).

Processor Merupakan bagian utama dari computer karena processor berfungsi untuk mengatur semua aktivitas yang ada pada computer. Satuan kecepatan dari processor adalah MHz ( Mega Hertz ) atau GHz ( 1000 MegaHertz ), dimana semakin besar nilainya semakin cepat proses eksekusi pada computer. Processor dapat kita analogikan sebagai otak dari computer. Hardware ini berfungsi untuk melakukan segala macam proses dalam system computer. Sehingga processor sangat menentukan kecepatan dan performa system computer.

Cara Kerja Processor

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali diletakkan di RAM (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 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 Accumulator. 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. di Program Counter.

Langkah-langkah yang dilakukan dalam suatu proses desain CPU:

Mendeskripsikan RTN : pada tahap ini setiap instruction set didefinisikan secara jelas dengan menggunakan register transfer notation.

Menentukan Data Path : koleksi/kumpulan register tambahan dan register penghubung yang diperlukan dalam proses pengeksekusian suatu instruksi, yang termasuk dalam instruction set, secara keseluruhan. Pada tahap menentukan data path ini, penggunaan RTN akan sangat diperlukan untuk menjelaskan langkah-langkah yang terjadi dalam proses pengeksekusian masing-masing instruksi. Pada tahap ini kita juga harus membuat asumsi tentang bagaimana komponen-komponen hardware bekerja. Kumpulan asumsi-asumsi yang dibuat akan dijadikan spesifikasi bagi disain logika dari perangkat keras data path.

Mendesain perangkat keras, sesuai dengan spesifikasi data path : untuk melaksanakan tahap ini, desainer harus memikirkan sinyal-sinyal kontrol yang harus di-generate agar suatu langkah dalam urutan proses pengeksekusian suatu instruksi dapat berlangsung, seperti "strobe" untuk me-load register ke bus, dsb.

Membuat Control Unit : membuat Control Unit yang akan menghasilkan dan mengatur sinyal-sinyal kontrol dalam urutan yang tepat sehingga langkah-langkah dalam urutan proses pengeksekusian instruksi dapat berlangsung dengan benar.

Hal yang harus dipahami dan diingat dengan baik dalam keseluruhan proses desain CPU adalah bahwa setiap langkah menghasilkan spesifikasi-spesifikasi yang harus dipenuhi pada langkah selanjutnya.

Konsep awal yang sangat penting adalah perbedaan antara abstract RTN dan concreate RTN:

Abstarct RTN menjelaskan perubahan pada programmer-visible registers yang disebabkan oleh pengeksekusian suatu instruksi.
Concreate RTN menjelaskan secara detail langkah-langkah register transfer yang terjadi pada data path sehingga menghasilkan perubahan pada programmer-visible registers secara keseluruhan. Unit kerja dari suatu abstract RTN adalah eksekusi instruksi, sementara langkah-langkah pada concreate RTN berhubungan dengan pulsa clock prosesor.

CORETAN RINA