Proses Device Doc.

3

BAB II

(PROCESS DEVICE)

Piranti proses adalah adalah alat dimana instruksi – instruksi

program diproses untuk mengolah data yang sudah

dimasukkan lewat Peranti masukan dan hasilnya akan

ditampilkan di Peranti keluaran.

2.1 Pengertian Prosesor

Prosesor atau lebih dikenal dengan Central Processing Unit ( CPU )

merupakan otaknya komputer. Fungsi Processor adalah menjalankan program-

program yang disimpan dalam memori utama (main memory) dengan cara

mengambil instruksi, menguji instruksi tersebut, dan menjalankaninstruksi satu

demi satu atau fungsinya adalah menghitung, melakukan operasi logika,

mengelola aliran data dengan membaca aliran data dengan membaca instruksi dari

memori dan mengeksekusinya. Pada komputer mikro unit pemrosesan ini disebut

denganmicro-processor (pemroses mikro) atau processor yang berbentuk chip

yang terdiri dari ribuan sampai jutaan IC.

2.2 Sejarah Prosesor

Mikroprosesor yang pertama kali diciptakan yaitu Intel 4004 yang

diperkenalkan pada tahun 1971.Prosesor ini sangat sederhana,hanya bisa

melakukan operasi sebesar 4 bit perwaktu.Aplikasi prosesor ini adalah untuk

menyusun kalkulator elektronik portable.

Mikroprosesor yang pertama kali digunakan untuk komputer rumah adalah Intel

8080 yang diperkenalkan pertama kali pada tahun 1974.Prossesor ini berukuran 8

bit.Digunakan pertama kali pada Kit Altair.Kit buatan MITS yang diperkenalkan

pada tahun 1975 inilah yang dianggap sebagai cikal bakal komputer personal yang

pertama.Namun yang dinamakan PC seperti yang sekarang diperkenalkan pertama

kali oleh IBM pada tahun 1982,yang disebut IBM PC.Komputer ini menggunakan

prosesor Intel 8088 yang sebenarnya telah diperkenalkan pada tahun 1979.

Mikroprosesor yang digunakan pada PC dari waktu ke waktu juga berubah.Secara

kronologis,prosesor-prosesor yang digunakan sampai pada akhir tahun 2002

4

adalah 8088,80286,80386,80486,Pentium,Pentium II,Pentium III,dan Pentium

IV.Sebagai bahan pertimbangan,prosesor Pentium 4 mempunyai kecepatan 5000

kali lebih cepat daripada prosesor 8088.

Nama

Tahu

n

Transisto

r (ribu)

Kecepata

n Clock

Leba

r Data

(Bit)

Lebar Bus(bit

)

Lebar Bus

Alamat(bi

t)

MIPS

8080 1974 6 2 Mhz 8 8 20 0,64

8088 1979 29 5 Mhz 16 8 20 0,33

80286 1982 134 6 Mhz 16 16 24 1

80386 1985 275 16 Mhz 32 32 32 5

80486 1989 1.200 25 Mhz 32 32 32 20

Pentiu

m

1993 3.100 60 Mhz 32 64 32 100

Pentim

II

1997 7.500 233Mhz 32 64 36 ~300

Pentiu

m III

1999 9.500 450 Mhz 32 64 36 ~510

Pentiu

m IV

2000 42.000 1.5 Ghz 3

2

64 36 ~1,70

0

Beberapa hal yang perlu diketahui tentang tabel diatas:

Tahun menyatakan tahun saat prosesor dirilis pertama kali.Perlu

diketahui,umumnya proesor dengan nama yang sama dikembangkan

beberapa kali.Sebagai contoh,kecepatan Pentium 4 ketika pertama kali

dipublikasikan adalah 1,5 Ghz tetapi pada akhir tahun 2002 telah mencapai

di atas 2 Ghz.

Transistor menyatakan jumlah transistor yang terkandung dalam sebuah

cip.

Kecepatan clock menyatakan jumlah pulsa yang dapat di bangkitkan oleh

clock yang memicu prosesor

Lebar data menyatakan lebar dari ALU ( bagian dalam prosesor yang

menangani pemrosesan aritmetik dan logika).

5

MIPS (Millions of Intructions Per Second) menyatakan jumlah jutaan

instruksi perdetik yang dapat ditangani oleh proesor.

2.3 Macam – macam Prosesor

Di Indonesia kita tahu ada 2 jenis processor yang paling digemari oleh

masyarakat, yaitu INTEL dan AMD. Hal ini memang tidak lepas dari

kehandalan kedua processor tersebut dari segi performa dan kualitas. Dan

sudah dibuktikan oleh masarakat. Namun kali ini akan berbagi lebih

banyak informasi mengenai jenis processor, yaitu :

1. INTEL

2.

Merupakan sebuah processor buatan Intel Corporation. Masyarakat

pasti tidak meragukan lagi dengan yang satu ini. Awal dibuat pada tahun

1968 yang mempunyai kelebihan sebagai berikut :

lebih tahan terhadap panas

Mempunyai turbo bost yang berguna untuk meningkatkan performa dan

kecepatan. Seperti pada jenis Core I3, I5 dan I7.

6

Memiliki brand alias nama yang sudah lebih dulu dikenal masyarakat,

sehingga mempunyai daya jual yang tinggi.

2. AMD

AMD adalah kependekan dari Advanced Micro Device Inc.

Merupakan pesaing utama intel. Processor jenis ini banyak diminati oleh

penghobi game. Karena ada salah satu produknya yang dilengkapi

dengan VGA Ati Radeon. Jika dibanding dengan intel, konsumsi daya

AMD lebih besar, sehingga lebih boros listrik.

3. ARM

7

Mungkin anda jarang atau belum pernah mendengar jenis processor

ini, karena memang sebagian besar digunakan pada perangkat Handpone,

music player dan router.

4. CYRIX

Diproduksi pertama pada tahun 1988. Mempunyai fitur kecepatan

yang cukup optimal dan juga suhu kerja yang rendah. Namun secara

kwalitas, masih dibawah intel dan AMD.

5. TRANSMETA

8

Awal diproduksi tahun 1995. Keunggulannya yaitu membutuhkan

daya yang lebih sedikit, harga yang lebih murah dan tidak cepat panas.

6. VIA

Pertama kali diproduksi tahun 1987 oleh Negara Taiwan. Dan lebih

difokuskan untuk menjalankan perangkat yang lebih ringan dan relative

kecil.

7. CENTAUR

Dibuat pada tahun 1995 oleh Glen Henry dkk. Namun kemampuna

processor ini masih kalah dibanding diatas.

2.4 Macam – Macam Processor Smartphone Android

1. Exynos

Processor Exynos ini dikembangkan dibawah naungan perusahaan

Samsung Electronics. Processor ini dibangun dengan basis System on a Chip

(SoC) yang memang dikhususkan untuk perangkat mobile, seperti

Smartphone dan Tablet. Processor Exynos ini banyak dipasarkan dengan

berbagai jenis yang memiliki beda spesifikasi. Misalnya pada keluaran

pertamanya, pihak Samsung Electronics mengeluarkan Exynos 3110 atau

hummingbird. Pernah denger nggak processor dengan jenis itu ? processor

jenis ini memang jarang dijumpai pada perangkat – perangkat cerdas jaman

sekarang karena sudah digantikan dengan processor – processor keluaran

9

terbaru. Kelebihan processor ini adalah dibidang game dan kinerja

multitaskingnya.

2. Tegra

Processor yang kedua ini yakni Tegra. Processor ini dikeluarkan oleh

pihak NVIDIA. Processor product nvidia ini dikabarkan memang sangat

berkembang dikarenakan teknologinya yang lebih dulu menggunakan

teknologi quad-core dimana pada saat yang hampir bersamaan , produsen lain

masih gencar dengan teknologi dual-core. Processor tegra ini adalah NVIDIA

Tegra 3 dimana memiliki keunggulan didalam visualisasi yang apik dengan

konsumsi daya yang tidak besar. NVIDIA biasanya memang digunakan pada

PC yang memang digunakan untuk game, jadi mungkin itu juga tidak jauh

dari kinerja NVIDIA tegra untuk Smartphone ini.

3. OMAP

Processor OMAP ini adalah hasil kerja Texas Instrument. Processor

jenis ini sering digunakan karena kelebihannya yang dapat memberikan serta

memproses tampilan situs internet layaknya anda browsing website pada

10

komputer, processor ini juga memberikan antarmuka yang lebih cepat,

dengan OMAP ini Smartphone dapat menunjang kamera primer dan sekunder

secara lebih kuat juga mampu menampilkan video Full HD dengan kualitas

yang bagus.

4. Snapdragon

Processor jenis ini sering kali tampil pada dapur pacu Smartphone

pada saat ini, mungkin anda juga sering menjumpainya tetapi belum

mengetahui lebih detail tentangnya. Banyak kabar yang menyebutkan bahwa

processor Qualcomm ini memliki kinerja yang bagus dibanding dengan yang

lain, karena dapat terlihat pada saat ini banyak sekali Smartphone yang

menggunakan CPU jenis ini. Mungkin processor ini dapat memberikan

kinerja yang baik untuk device serta memiliki beberapa teknologi yang dapat

memberikan banyak efek positif pada Smartphone atau Tablet.

5. MediaTek

11

Processor jenis ini adalah hasil produksi dari

perusahaan MediaTek atau yang lebih dikenal dengan MTK yakni perusahaan

yang menjual komponen untuk perangkat komunikasi nirkabel. Alasan

mengapa CPU jenis ini banyak digunakan, karena disamping harga nya yang

relative murah, processor MediaTek ini memiliki kemampuan kerja yang

tidak diragukan lagi dibanding yang lain.

6. PXA

Processor PXA ini merupakan produk processor dari perusahaan

marvell. Processor jenis ini memang jarang ditemui pada perangkat cerdas

seperti Smartphone serta Tablet. Disebut – sebut PXA ini memiliki

teknologi SoC ( System On a Chip ). Banyak sekali keuntungan dari

teknologi tersebut, disamping dapat meminimalisir daya teknologinya

sangat fungsiolitas untuk perangkat cerdas baik Smartphone atau Tablet.

12

2.5 Komponen Mikroprosesor ( Prosesor )

Processor terdiri dari tiga komponen, yaitu :

1. Control Unit (CU), berfungsi mengendalikan operasi yang dilaksanakan

sistem komputer.

Conrtol Unit, mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada

sistem komputer, kapan alat input menerima data dan kapan data diolah

serta kapan ditampilkan pada alat output. Mengartikan instruksi-instruksi

dari program komputer. Membawa data dari alat input ke memori utama.

Mengambil data dari memori utama untuk diolah. Mengirim instruksi ke

ALU jika ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan

logika. Membawa hasil pengolahan data kembali ke memori utama lagi

untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output.

2. Arithmetic Logical Unit (ALU), berfungsi melakukan operasi aritmatika dan

logika.

13

Unit Aritmatika dan Logika, atau Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat

yang melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan

sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder juga 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 (≠),

kurang dari (<), kurang atau sama dengan (≤), lebih besar dari (>), dan lebih

besar atau sama dengan (≥) ALU juga dapat melakukan pelaksanaan

arimatika (pengurangan, penambahan dan semacamnya), pelaksanaan logis (

AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan(membandingkan dua

slot dengan kesetaraan).

3. Register-register, berfungsi sebagai memori utama yang bekerja sangat

cepat sebagai tempat operan-operan dari operasi yang akan

dilakukan.Register yang memiliki fungsi Alat penyimpanan kecil dengan

kecepatan akses cukup tinggi, yg digunakan untuk menyimpan data dan

instruksi yang sedang diproses, sementara data dan instruksi lainnya yang

menunggu giliran untuk diproses, masih disimpan di dalam memori utama.

Banyak register dalam CPU, masing-masing sesuai dengan fungsinya

yaitu :

1. Instruction Register ( IR )

Digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses.

2. Program Counter ( PC )

Digunakan untuk menyimpan alamat lokasi dari memori utama yang

berisi instruksi yang sedang diproses. Selama pemrosesan instruksi, isi

PC diubah menjadi alamat dari memori utama yang berisi instruksi

berikutnya.

3. General Purpose Register

14

Punya kegunaan umum yang berhubungan dengan data yang sedang

diproses. Contoh, yang digunakan untuk menampung data disebut

operand register, untuk menampung hasil disebut accumulator.

4. Floating Point unit

Floating point atau bilangan titik mengambang, adalah sebuah bilangan

yang dapat digunakan untuk menggambarkan sebuah nilai yang sangat

besar atau sangat kecil (bilangan pecahan desimal atau bilangan yang

memiliki koma dan pangkat).Bilangan ini dapat direpresentasikan menjadi

dua bagian, yakni bagian mantisa dan bagian eksponen (E). Bagian mantisa

menentukan digit dalam angka tersebut, sedangkan eksponen menentukan

nilai berapa besar pangkat pada bagian mantisa tersebut (jarak dari posisi

titik desimal). Untuk memudahkan pengertiannya, berikut ini contohnya:

Contoh 1.

Misalkan terdapat sebuah bilangan 7052000000 maka bilangan ini dapat

dituliskan dalam bentuk bilangan floating point: 7052E6 yang secara

matematis artinya: 7052 x 106Bagian mantisanya adalah 7052 bagian

eksponennya adalah E6

Contoh 2.

Misalkan terdapat sebuah bilangan 0.00000944 maka bilangan ini dapat

dituliskan dalam bentuk bilangan floating point: 944E-5 yang secara

matematis artinya: 944 x 10-5

Bagian mantisanya adalah 944 bagian eksponennya adalah E-5

Prosesor-prosesor sederhana umumnya hanya memiliki unit aritmatika

dan logika, serta unit kontrol yang beroperasi pada dasar bilangan bulat

(integer) saja. Untuk menghitung bilangan atau nilai floating point dapat

dilakukan dengan bantuan software (perangkat lunak) sehingga operasinya

menjadi lambat.

15

Melihat kenyataan ini sebenarnya diperlukan unit khusus atau sebuah

prosesor tambahan yang digunakan untuk kalkulasi atau memproses

bilangan floating point. Unit khusus untuk memproses bilangan floating

point ini disebut unit titik mengambangatau Floating Point Unit (FPU).

Prosesor-prosesor Intel x86 sebelum Intel 80486 memiliki FPU yang

terpisah, berada di luar prosesor, berbentuk sebuah chip yang

dinamakan Math co-processor. Math co-processor inilah yang bertugas

khusus mengolah bilangan floating point.Prosesor Intel 80486 atau

setelahnya (misalnya Intel Pentium dan setelahnya) memiliki FPU internal

yang berada di dalam prosesor itu sendiri, sehingga kinerjanya pun

menjadi semakin tinggi. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa FPU

adalah sebutan untuk unit pemroses di dalam mikroprosesor yang bertugas

menangani bilangan mengambang (floating point). FPU memegang

peranan penting dalam sebuah prosesor. FPU digunakan sebagian besar

permainan komputer (game), spreadsheet (program tabel berlajur atau

untuk kepentingan lainnya).

5. Cache (L1, L2. L3[optional])

Cache adalah memory berukuran kecil yang sifatnya temporary

(sementara). Walaupun ukuran filenya sangat kecil, namun keceptannya

sangat tinggi. Dalam terminologi hardware, istilah ini biasanya merujuk

pada memory berkecepatan tinggi yang menjembatani aliran data antara

processor dengan memory utama (RAM) yang biasanya memiliki

kecepatan jauh lebih rendah. Cache berfungsi untuk mempercepat akses

data pada komputer karena cache menyimpan data/informasi yang telah

diakses oleh suatu buffer, sehingga meringankan kerja processor.

Kecepatan cache memory

Transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan

L2 cache maupun L3 cache (bila ada). Kecepatannya mendekati kecepatan

register. L1 cache ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor.

16

Secara fisik L1 cache tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. L1 cache

adalah lokasi pertama yang diakses oleh prosesor ketika mencari pasokan

data. Kapasitas simpan datanya paling kecil, antara puluhan hingga ribuan

byte tergantung jenis prosesor. Pada beberapa jenis prosesor pentium

kapasitasnya 16 KB yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu 8 KB untuk

menyimpan instruksi, dan 8 KB untuk menyimpan data.

Transfer data tercepat kedua setelah L1 cache adalah L2 cache. Prosesor

dapat mengambil data dari cache L2 yang terintegrasi (on-chip) lebih cepat

dari pada cache L2 yang tidak terintegrasi. Kapasitas simpan datanya lebih

besar dibandingkan L1 cache, antara ratusan ribu byte hingga jutaan byte,

ada yang 128 KB, 256 KB, 512 KB, 1 MB, 2 MB, bahkan 8 MB,

tergantung jenis prosesornya. Kapasitas simpan data untuk L3 cache lebih

besar lagi, bisa ratusan juta byte (ratusan mega byte).

6. I/O Management Data

Unit Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor yang

digunakan oleh mikroprosesor itu untuk berhubungan dengan dunia luar.

Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari

luar ke dalam mikroprosesor ini.

Unit output biasanya digunakan untuk menampilkan data, atau dengan

kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor.

Komponen-komponen itu dihubungkan oleh sebuah bus. Bus ada tiga

macam yaitu :Bus Alamat (Addres Bus), Bus Data (Data Bus), Bus Kendali

(Control Bus).

A. Data Bus

Adalah jalur‐jalur perpindahan data antar modul dalam sistem

komputer. Karena pada suatu saat tertentu masing‐masing saluran hanya dapat

membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat

ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara

keseluruhan. Sifatnya bidirectional, artinya CPU dapat membaca dan menirma

17

data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur

paralel.

B. Address Bus

Digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada

proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori

yang akan ditulis atau dibaca.Address bus biasanya terdiri atas 16, 20, 24, atau

32 jalur paralel.

C. Control Bus

Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke

Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 samapai 10 jalur paralel.

Processor dapat dibedakan dari perbedaan jumlah data bus-nya. Misalnya

pada processor 8 bit, itu berarti processor tersebut memiliki 8 data bus.

2.6 Cara kerja CPU

Seperti yang telah disebutkan, semua instruksi yang kita keluarkan terhadap

computer, baik dengan cara mengetik mengggunakan keyboard atau

menggunakan mouse, akan diubah menjadi bahasa mesin yang hanya dapat

dipahami oleh mesin. Nah, instruksi dalam bahasa mesin dalam bahasa

khusus CPU, yang disebut dengan instruction set architecture (ISA,

diterjemahkan sebagai arsitektur set instruksi), yang akan dipecah ke dalam

banyak instruksi yang jauh lebih sederhana lagi, yang disebut dengan

microcode. Instruksi-instruksi dalam microcode ini, seperti halnya saat

menjumlahkan angka yang ada dalam register semuanya telah ditanamkan di

dalam CPU, dan merupakan instruksi yang paling dasar yang digunakan oleh

CPU.

Agar computer dapat melakukan sinkronisasi terhadap semua operasinya,

maka computer menggunakan sebuah system clock atau system timer, yakni

sebuah komponen kecil yang ditaruh pada motherboard. Secara berkala,

system clock akan mengirimkan sebuah sinyal kepada seluruh komponen

computer, yang mungkin mirip dengan detak jantung manusia

atau metronome yang digunakan oleh para musisi. Nah, sinyal-sinyal ini

18

umumnya disebut dengan sebuah siklus, atau dalam bahasa Inggrisnya

disebut clock cycle yang dinyatakan dalam satuan Hertz. Karena satuan Hertz

menggunakan prefiks satuan yang biasa (bukan pangkat 2), maka 1 kilohertz

setara dengan 1000 detakan pada system clock, dan 1 megahertz setara

dengan 1000000 detakan, dan seterusnya.

Banyak komputer sekarang yang berjalan dengan system clock 200 MHz, dan

semua perangkat yang terkoneksi ke system unit akan melakukan sinkronisasi

dengaan system clock tersebut, dengan cara menyelaraskan dengan kecepatan

yang sama dengan system clock atau beberapa kali lebih banyak bila memang

lebih cepat dari 200 MHz, atau beberapa kali lebih banyak bila lebih lambat

dari 200 MHz, dengan menggunakan sebuah angka sebagai faktor

pengali (multiplier). Sebagai contoh, untuk sebuah CPU yang memiliki

kecepatan 2000 MHz (2 GHz), memiliki faktor pengali 10, yang berarti

kecepatan CPU tersebut berdetak 10 kali untuk setiap siklusnya.

Nah, untuk setiap detak CPU, prosesor akan dapat mengeksekusi satu

microcode atau lebih. Sebagian besar computer modern mampu mengerjakan

lebih banyak lagi dalam satu waktunya, dan untuk system seperti itu lazim

diberi atribut sebagai superscalar, yang merujuk pada kemampuan CPU

untuk memproses banyak instruksi per siklusnya (dalam Bahasa

Inggrisnya Instruction per cycle). Nah, CPU yang memiliki kecepatan yang

lebih tinggi akan mampu memproses banyak instruksi per detiknya daripada

CPU yang sama yang memiliki kecepatan yang lebih rendah.

19

Saat CPU memproses satu microcode, maka kondisi itu disebut sebagai siklus

mesin, atau machine cycle. Setiap siklus mesin memiliki empat operasi yang

diilustrasikan pada gambar di bawah ini.

1. Fetch, yakni saat instruksi program diambil dari memori, baik memori

register, cache, RAM, atau memori sekunder/tersier lainnya. Hal ini

dilakukan oleh Prefetch Unit.

2. Decode, yakni saat instruksi program tersebut diterjemahkan oleh Decode

Unit agar komponen Control Unit, Arithmetic and Logic Unit serta

Floating Point Unit dapat memahaminya.

3. Execute, yakni saat instruksi dilaksanakan.

4. Store, yakni saat data asli atau hasil perhitungan dari ALU atau FPU

disimpan di dalam register CPU.

Karena memang dalam satu siklus mesin hanya terjadi satu proses instruksi

microcode, maka proses yang terlihat sederhana oleh kita justru

membutuhkan banyak sekali siklus mesin. Sebagai contoh, anggaplah kita

sedang mengalikan 4 dengan 5—sesuatu yang sederhana karena kita dapat

20

menyelesaikannya kurang dari satu detik. Bagi CPU, instruksi 4*5 akan

melibatkan beberapa instruksi seperti di bawah ini:

1. Ambil angka 4 dari RAM, terjemahkan, dan simpan di lokasi X di register.

2. Ambil angka 5 dari RAM, terjemahkan, dan simpan di lokasi Y di register.

3. Ambil dan terjemahkan insturksi perkalian, lalu kalikan angka yang ada di

lokasi X dan Y di register, lalu simpan hasilnya di lokasi Z di register.

4. Ambil dan terjemahkan instruksi untuk menampilkan hasil

perkaliannya,dan keluarkan output hasil perhitungan dari lokasi Z di

register ke RAM.