CPU (Centra Proccesing Unit)

Pengertian CPUMungkin kita kadang bertanya, bagaimana komputer bisa mengolah data dengan begitu cepat dan tepat? Jawabannya, seperti halnya manusia, komputer memiliki “otak”, yang disebut dengan CPU (Central Processing Unit).

CPU merupakan unit pemrosesan terpenting dalam perangkat komputer. Istilah CPU terkadang dinyatakan sebagai kotak atau casing yang di dalamnya terdapat beberapa perangkat keras, seperti motherboard, harddisk, RAM, VGA card, kabel (power supply), dan lain sebagainya. Padahal sebenarnya CPU adalah perangkat keras (hardware) yang terdapat di dalam casing dan terdapat pada motherboard.
Agar tidak salah paham lagi tentang CPU, artikel ini akan memberikan informasi lebih detail mengenai CPU pada komputer. Juga dijelaskan tentang komponen-komponen CPU dan cara kerja CPU pada komputer.
 
Pengertian Central Processing Unit (CPU)
Central Processing Unit (CPU) adalah perangkat keras komputer yang memahami dan mengeksekusi perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain untuk CPU pengolah (processor), sering digunakan untuk menyebut CPU. Mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi di sirkuit terintegrasi. Sejak pertengahan 1970-an, mikroprosesor sirkuit terintegrasi telah umum digunakan dan telah menjadi aspek penting dari eksekusi CPU.
 
Komponen CPU
Berikut ini terdapat beberapa komponen cpu, terdiri atas:
1.   Unit Kontrol
Unit kontrol yang mengelola program. Komponen ini tentunya ada di semua CPU. CPU bertugas mengendalikan komputer agar sinkronisasi yang terjadi antar komponen bekerja dalam menjalankan fungsi operasi. termasuk tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil perintah, instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi.
Jika ada instruksi untuk aritmatika atau penalaran logis, unit kontrol akan mengirimkan instruksi ke ALU. Hasil pengolahan data dibawa oleh control unit ke main memory untuk disimpan, dan waktu akan dipresentasikan ke hasil alat. Dengan demikian tugas unit kontrol ini adalah:
a.   Mengatur dan mengontrol alat input (masukan) dan output (keluaran).
b.   Mengambil instruksi dari memori utama.
c.   Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.
d.   Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika dan perbandingan logika, lalau mengawasi kerja dari ALU.
e.   Menyimpan hasil proses ke memori utama.
2.   Register
Register adalah perangkat penyimpanan kecil yang memiliki akses dengan kecepatan yang cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data untuk diproses atau data untuk diproses lebih lanjut.
Secara analogi, register ini dapat diibaratkan sebagai memori di otak ketika kita melakukan pemrosesan manual, jadi otak dapat diibaratkan sebagai CPU yang berisi memori, unit kontrol yang mengatur semua aktivitas tubuh dan memiliki tempat untuk melakukan perhitungan dan perhitungan. . perbandingan logis.
 
3.   Unit ALU
Unit ALU berfungsi untuk melakukan operasi aritmatika dan logika berdasarkan instruksi yang ditentukan. ALU sering disebut bahasa mesin karena pada bagian ini ALU terdiri dari dua bagian yaitu unit aritmatika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugasnya masing-masing.
Tugas utama ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika yang dilakukan sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika berdasarkan penjumlahan, sehingga rangkaian elektronik yang digunakan disebut penambah.
Tugas lain dari ALU adalah membuat keputusan pada operasi logis sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operan dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (¹), kurang dari (<), kurang dari atau sama dengan (£), lebih besar dari (>), dan lebih lebih besar atau sama dengan (³).
Interkoneksi CPU dan koneksi bus sistem menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register dan juga dengan bus CPU eksternal yang terhubung dengan sistem lain, seperti memori utama, perangkat input/output.
 
4.   CPU Interconnections
Merupakan sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU yaitu ALU, control unit dan register, serta dengan bus eksternal CPU yang terhubung dengan sistem lain. Seperti memori utama, perangkat input/output.
 
Bagian-Bagian CPU
Berikut ini terdapat beberapa bagian-bagian cpu, terdiri atas:
1.   Casing
Casing adalah bagian paling luar dari PC yang sering disebut sebagai CPU ini, fungsinya yaitu sebagi penutup dan tempat dudukan komponen lain serta sebagai pelindung komponen komponen didalamnya dari kotoran dan debu.
2.   Processor
Processor merupakan otak atau induk dari setiap pemrosesan komputer, penjelasan processor telah saya jelaskan diatas.
3.   Motherboard
Motherboard seperti namanya merupakan sebuah papan sirkuit yang berfungsi sebagai tempat dudukan komponen elektronik atau komponen kompter lainnya yang saling terhubung. Fungsi utamanya yaitu untuk menghubungkan tiap komponen agar dapat saling berkomunikasi dan bertukar data satu sama lain.
4.   RAM
RAM (Random Access Memory) merupakan sebuah memori utama komputer yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan data yang telah diproses oleh processor sebelum dilanjutkan ke bagian lain yang membutuhkan, oleh sebab itu RAM juga sering disebut sebagai memori penyimpanan sementara.
5.   Harddisk
Harddisk berfungsi sebagai tempat penyimpanan data secara konvensional yang umum digunakan. Umumnya harddisk saat ini memiliki kapasitas penyimpanan yang sangat besar mulai dari ratusan GB hingga TB. Contoh data yang disimpan dalam harddisk yaitu lagu, video, gambar, aplikasi dan lain sebagainya.
6.   VGA Card
VGA (Video Graphic Editor) Card merupakan komponen yang berfungsi untuk mengolah data grafis untuk ditampilkannya ke monitor. VGA Card merupakan salah satu komponen paling penting saat menjalankan aplikasi yang menampilkan grafis di monitor seperti game, video dan sebagainya.
7.   Sound Card
Sound Card berfungsi untuk mengolah data berupa audio atau suara dari/ke perangkat keras yang terkait seperti speaker dan mic.
8.   Optical Disk Drive
Optical Disk Drive atau lebih sering disebut dengan CD/DVD Room saja merupakan komponen yang berfungsi untuk membaca dan menulis pada piringan CD/DVD.
9.   Power Supply
Power Supply berfungsi untuk meneruskan atau mengalirkan listrik ke setiap komponen komputer agar dapat beroperasi.
 
Fungsi CPU
CPU berfungsi seperti kalkulator, hanya saja jauh lebih bertenaga dalam hal memproses daya CPU. Fungsi utama CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logis pada data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa perangkat keras, seperti keyboard, pemindai, kontrol tuas, dan mouse. CPU dikendalikan menggunakan seperangkat perangkat lunak komputer.
Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU untuk membaca dari media penyimpanan, seperti hard drive, floppy disk, CD, atau tape recorder. Instruksi-instruksi ini kemudian disimpan terlebih dahulu di memori fisik (MAA), di mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya CPU dapat mengakses data pada MAA untuk menentukan alamat data yang diinginkan.
Saat program dijalankan, data mengalir dari RAM ke unit yang disebut bus, yang menghubungkan CPU ke MAA. Data tersebut kemudian didekodekan menggunakan proses yang dikenal sebagai unit decoder instruksi yang dapat menerjemahkan instruksi.
Data kemudian masuk ke unit aritmatika dan logika (ALU) yang melakukan perhitungan dan perbandingan. Data dapat disimpan sementara oleh ALU di lokasi memori yang disebut register yang dapat diambil dengan cepat untuk diproses.
ALU dapat melakukan operasi tertentu, antara lain menambah, menambah, mengurangi, menguji kondisi data dalam register, mengirim kembali hasil pemrosesan ke memori fisik, media penyimpanan, atau mendaftar jika akan melakukan proses pemrosesan lagi. Selama proses ini, sebuah unit di dalam CPU yang disebut program counter akan memantau instruksi-instruksi yang telah berhasil dijalankan agar instruksi-instruksi tersebut dapat dijalankan dengan urutan yang benar dan tepat.
 
Cara Kerja CPU
Ketika data/instruksi dimasukkan ke perangkat pemrosesan, mereka pertama kali ditempatkan di MAA (melalui penyimpanan input). Jika berupa instruksi yang disimpan oleh Control Unit di Program-storage, tetapi berupa data yang disimpan di Working-storage).
Jika register sudah siap menerima eksekusi kerja, Control Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage untuk ditempatkan di Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisi instruksi disimpan di program counter. Sedangkan data diambil oleh Work Unit Control-storage untuk ditampung dalam general purpose register (dalam hal ini Operand-list).
Jika pekerjaan yang dilakukan oleh instruksi adalah aritmatika dan logis, ALU akan mengambil alih operasi yang akan dilakukan berdasarkan set instruksi. Hasilnya disimpan di akumulator. Jika hasil pengolahan telah selesai maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di akumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage.
Apabila pembangunan secara keseluruhan telah selesai maka Unit Pengendali akan mengolah Work Storage untuk ditampung di Output Storage. Nantinya output-storage, hasil pemrosesan akan ditampilkan ke perangkat output.
 
Percabangan Instruksi
Pemrosesan instruksi di CPU dibagi menjadi dua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap-II disebut Instruction Execute. Tahap-I berisi pemrosesan CPU di mana Unit Kontrol mengambil data dan/atau instruksi dari memori utama ke register, sedangkan Tahap-II berisi pemrosesan CPU di mana Unit Kontrol mengirimkan data dan/atau instruksi dari register ke memori utama untuk ditampung di MAA, setelah instruksi Fetch selesai. Waktu pada tahap-I ditambah waktu pada tahap-II disebut waktu siklus mesin.
Penghitung program pada CPU umumnya bergerak secara berurutan. Namun, beberapa instruksi dalam CPU, yang disebut instruksi terpotong, memungkinkan CPU mengakses instruksi yang tidak berurutan. Ini disebut percabangan instruksi. Instruksi cabang dapat bersyarat (memiliki kondisi tertentu) atau tidak bersyarat.
Cabang non-kondisional selalu beralih ke instruksi baru di luar aliran instruksi, sedangkan cabang kondisional memeriksa hasil pertama dari operasi sebelumnya untuk melihat apakah instruksi cabang akan dieksekusi atau tidak. Data yang dibutuhkan untuk instruksi percabangan disimpan di lokasi yang disebut flag.
 
Bilangan yang dapat ditangani
Sebagian besar CPU dapat menangani dua jenis angka, yaitu fixed-point dan floating-point. Angka titik tetap memiliki nilai digit tertentu untuk satu titik desimal. Itu tidak membatasi kisaran nilai yang mungkin untuk angka-angka ini, tetapi akan dihitung oleh CPU yang lebih cepat.
Sedangkan bilangan floating-point adalah bilangan yang dinyatakan dalam notasi ilmiah, dimana bilangan tersebut direpresentasikan sebagai bilangan desimal dikalikan dengan pangkat 10 (seperti 3,14 x 1057). Notasi ilmiah seperti ini adalah cara singkat untuk menyatakan bilangan yang sangat besar atau bilangan yang sangat kecil, dan juga memungkinkan untuk mendapatkan banyak nilai 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 memerlukan beberapa siklus kecepatan CPU.
Beberapa komputer menggunakan prosesor mereka sendiri untuk menghitung angka floating-point yang disebut FPU (juga dikenal sebagai co-processor matematika) yang dapat bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat perhitungan angka floating-point. FPU saat ini menjadi standar di banyak komputer karena sebagian besar aplikasi saat ini beroperasi menggunakan angka floating-point.
 
Daftar Pustaka:
Herwindo, dan Akbar, Ali. 2005. Mengenal Sistem Komputer Masa Kini. Bandung: Yrama Widya.