Arsitektur Komputer:Central Processing Unit

ALU (Arithmetic and Logic Unit)

• ALU merupakan bagian komputer yang berfungsi membentuk operasi-operasi aritmatika dan logik terhadap data membentuk operasi-operasi aritmatika dan logik terhadap data
• Semua elemen lain sistem komputer (control unit, register, memori, I/O) berfungsi terutama untuk membawa data ke ALU untuk selanjutnya di proses dan kemudian mengambil kembali hasilnya.

Representasi Integer
- 1101.0101 = -11.3125

Representasi Nilai Tanda

Bentuk yang paling sederhana representasi yang memakai bit tanda adalah representasi nilaitanda.

Misal :

+18 = 00010010
-18  = 10010010

(sign magnitute/nilai tanda)

Terdapat kekurangan pada cara diatas

Komplement-2

• +7 = 0111 +18 = 00010010
• -7  = 1001 - 18 = 11101101
• Dapat di simpulkan bahwa hasil akan berbeda dengan nilai tanda

Representasi fixed point
Semua representasi di atas dapat pula disebut dengan fixed point, karena radix pointnya (binary pointnya) tetap dan diasumsikan akan berada di sebelah kanan.

Aritmatika Integer
A. Negasi Untuk membuat negasi gunakan komplement dua (dianjurkan)
Penjumlahan negasi :
+7 = 0111
-7 =  1001
maka bila ada soal (-7) + (+5) =

1001
0101

------

1110

Aritmatika Integer
Hasil = 1110 adalah bilangan negatif maka positifnya adalah = komplement 2-kan bilangan tersebut : 0010 = +2 maka bilangan 1110 adalah negatif dari 2 atau (-2)

Aturan overflow = Bila dua buah bilangan ditambahkan, dan keduanya positif atau keduanya negatif maka over flow akan terjadi jika dan hanya jika hasilnya memiliki tanda yang berlawanan.

Contoh Pengalian
B. Pengalian :
                      1011
                    x1101
                    -------
                      1011
                    0000
                  1011

                  --------

                  1011
              10001111

Perkalian

• Perkalian dengan bilangan negatif juga akan sama cuma negatif tersebut harus dihasilkan dari komplemen 2
• Karena hasil kali (-) dengan (+) = (-) maka hasil kali tersebut komplement duakan untuk mengetahui hasilnya.

 Pembagian

Representasi Floating Point
Representasi Floating Point
Misal :

Aritmetika Floating Point

Penambahan dan pengurangan

• a. periksa bilangan-bilangan nol
• b. ratakan significand
• c. tambahkan atau kurangkan significand
• d. normalisasi hasilnya

Contoh soal

Perkalian dan Pembagian
a. Kalikan atau bagi significand
b. tambahkan atau kurangkan eksponensial
contoh :

Operasi MikroOperasi Mikro

• Fungsi dari sebuah komputer adalah untuk eksekusi program
• Setiap siklus yang lebih kecil akan terdiri dari sejumlah langkah yang masing-masing langkah tersebut terdiri dari register-register CPU. Dapat di sebut langkah-langkah tersebut sebagai operasi mikro.
• Operasi mikro adalah operasi fungsional atau atomik suatu CPU.

Siklus Pengambilan

• MAR dihubungkan dengan alamat bus sistem. MAR menspesifikasikan alamat di dalam memori untuk operasi read dan write.
• MBR dihubungkan dengan saluran data bus sistem. MBR berisi nilai yang akan disimpan di memori atau nilai terakhir yang di baca dari memori.
• PC Menampung alamat instruksi berikutnya  yang akan di ambil.
• IR Menampung instruksi terakhir yang diambil.

Siklus Pengambilan :

Siklus Tak Langsung

Siklus Interupt

Penambahan (ADD)
1. ADD R1,X = Menambahkan isi lokasi X ke register R1

2. ISZ X = Isi lokasi X ditambahkan dengan 1. Apabila hasilnya sama dengan nol, maka instruksi berikutnya dilompati.

• 3. BSA X : Alamat instruksi yang berada setelah instruksi BSA disimpan di lokasi X,  dan eksekusi dilanjutkan pada lokasi X+1. Alamat yang di simpan akan di gunakan kemudian untuk keperluan return.

Siklus Instruksi

• Setiap fase siklus instruksi dapat di uraikan menjadi operasi mikro elementer.
• Ada empat buah kode siklus instruksi (ICC).
• ICC menandai status CPU dalam hal bagian tempat siklus tersebut berada.

Kode ICC:

• 00 : fetch
• 01 : Indirect
• 10 : execute
• 11 : interupt

Kontrol CPU
Karakterisasi Unit Kontrol :

1. Menentukan elemen dasar CPU
2. Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan CPU
3. Menentukan fungsi-fungsi yang harus di lakukan unit kontrol agar menyebabkan pembentukan operasi mikro

Elemen Dasar Fungsional CPU

1. ALU
2. Register-register
3. Lintasan data internal
4. Lintasan data eksternal
5. Unit Kontrol

Unit Kontrol melakukan dua tugas dasar :

• Pengurutan
• Eksekusi

Sinyal Kontrol
Input sinyal kontrol :

• Clock
• register Instruksi
• sinyal kontrol dari bus kontrol
• flag

Output sinyal kontrol :

• Sinyal kontrol di dalam CPU
• Sinyal kontrol bagi bus kontrol

Latihan silahkan kerjakan