Bagaimana Cara Kerja ALU ( Arithmetic
Logic Unit ) didalam sistem komputer
Arithmatic and Logic
Unit (ALU) adalah salah satu bagian/komponen dalam sistem didalam sistem
komputer yang berfungsi melakukan operasi/perhitungan aritmatika dan logika
(seperti penjumlahan, pengurangan dan beberapa logika lain), ALU bekerja sama
dengan memori. Dimana hasil dari perhitungan di dalamALU di simpan ke dalam
memori. Perhitungan dalam ALU menggunakan kode biner, yang merepresentasikan
instruksi yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang diolah (operand). ALU
biasanya menggunakansistem bilangan biner (two’s complement) dan ALU mendapat
data dari register. Kemudian data tersebut diproses dan hasilnya akan disimpan
dalam register tersendiri yaitu ALU output register, sebelum disimpan dalam
memori.
Pada saat sekarang ini
sebuah chip/IC dapat mempunyai beberapa ALU sekaligus yang memungkinkan untuk
melakukan kalkulasi secara paralel. Salah satu chip ALU yang sederhana terdiri
dari 1 buah ALU adalah IC 74LS382/HC382ALU (TTL). IC ini terdiri dari 20 kaki
dan beroperasi dengan 4×2 pin data input pinA dan pinB dengan 4 pin
keluaran pinF. Fungsi ALU unit ini
adalah untuk melakukan suatu proses data yang berbentuk angka dan
logika, seperti data matematika dan statistika. ALU terdiri
dariregister-register untuk menyimpan informasi.
Tugas utama dari
ALU adalah melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai
dengan instruksi program. Sirkuit yang digunakan oleh ALUini disebut dengan
adder karena operasi yang dilakukan dengan dasar penjumlahan. Tugas lain dari
ALU adalah melakukan keputusan dari operasi sesuai dengan instruksi program
yaituoperasi logika (logical operation). Operasi logika meliputi perbandingan
dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu :
· Sama
dengan (=).
· Tidak sama dengan (
<> ).
· Kurang
dari ( < ).
· Kurang atau sama dengan
dari ( <= ).
· Lebih
besar dari ( > ).
Lebih besar atau sama
dengan dari ( >= ) Arithmetic and Logic Unit (ALU): Bertugas membentuk fungsi - fungsi pengolahan
data komputer. ALU sering disebut mesin bahasa (machine language)
karena bagian inimengerjakan instruksi - instruksi bahasa mesin yang diberikan
padanya. Seperti istilahnya ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika
dan unit logika boolean, yang masing - masing memiliki spesifikasi tugas
sendiri. Representasi Integer Bilangan yang digunakan untuk mekanisme
representasi data komputer adalah bilangan biner, semua
itu biasa terjadi karena faktor-faktor berikut :
1. Komputer secara elektronika hanya mampu membaca
2 kondisi sinyal
- Ada tegangan / ada
sinyal.
- Tidak ada tegangan /
tidak ada sinyal.
2. Kondisi tersebut yang digunakan untuk merepresentasikan bilangan dankode-kode biner
- Ada tegangan sebagai
representasi nilai 1.
- Tidak ada tegangan
sebagai representasi nilai 0.
Sistem bilangan
merupakan tata aturan atau susunan dalam menentukan nilai suatu bilangan, antara
lain sistem desimal, biner, hexadesimal, oktal, BCD, Grey Code, Exess-3 dan
lain-lainnya yang dibagi berdasarkan basis yang digunakan dalam
penentuannilaidari bilangan tersebut. Jenis-jenis sistem bilangan adalah
sebagai berikut:
1. Desimal
2. Biner
3. Heksadesimal
4. Oktal
Sistem bilangan yang umum dipakai adalah
sistem bilangan desimal adalah sebagai berikut:
1. Desimal
Merupakan suatu sistem bilangan yang
berbasis 10 (tiap bilangan dalam sistem tersebut dikalikan dengan 10x), terdiri dari angka : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
9.
2. Biner
Merupakan suatu sistem bilangan yang
berbasiskan 2 (tiap bilangan dalam sistem tersebut dikalikan dengan 2x), terdiri dari angka 0 dan 1.
3. Heksadesimal
Merupakan suatu sistem bilangan yang
berbasiskan 16 (tiap bilangan dalam sistem tersebut dikalikan dengan 16x), terdiri dari 10 angka
yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 dan 6 huruh yaitu A, B, C, D, E,
F.
4. Oktal
Merupakan suatu sistem bilangan yang
berbasiskan 8 (tiap bilangan dalam sistem tersebut dikalikan dengan 8x),
terdiri dari delapan angka yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
5. BCD (Binary-Coded
decimal)
Merupakan format untuk merepresentasikan
bilangan desimal (integer) dengan empat bit(satu
nibble) untuk setiap angka penyusunnya.
6. Gray Code
Merupakan sistem bilangan yang memliki
sistem mirip dengan biner hanya saja dalamsusunan bilangan ini yang boleh
berubah pada urutan selanjutnya hanya 1 angka. Misalnya001 berikutnya 011 berikutnya 010 dan selanjutnya.
7. Excess-3
Merupakan sistem bilangan yang secara
sederhana dapat diartikan sebagai bilangan biner yang memiliki lebih tiga angka dari bilangan biner biasa.Contohnya 0 =
011, 1 = 100, 2 =101 dan seterusnya.
3. Floating Point Representation
Representasi Integer oleh Biner Dalam
sistem bilangan biner ada 4 macam sistem untuk merepresentasikan integer yaitu:
- Representasi unsigned
integer.
- Representasi nilai tanda
(sign magnitude).
- Representasi bias.
- Representasi komplemen
dua (2’s complement).
1. Unsigned Integer
- Untuk
keperluan penyimpanan dan pengolahan komputer diperlukan bilangan biner yangterdiri atas 0 dan 1.
- 1 byte (8 bit binary
digit) dapat digunakan untuk menyatakan bilangan desimal dari 0 ± 255.
Kelemahan Unsigned Integer
- Hanya dapat menyatakan
bilangan positif.
- Sistem ini tidak bisa
digunakan untuk menyatakan bilangan integer negatif.
2. Representasi Nilai Tanda
(sign magnitude)
- Karena kelemahan
unsigned integer.
- Dikembangkan beberapa
konvensi untuk menyatakan bilangan integer negatif konvensi.
- Perlakuan bit yang
paling kiri (MSB) di dalam byte sebagai tanda.
- Bila MSB = 0 maka
bilangan tersebut positif.
- Jika MSB = 1 maka
bilangan tersebut negatif.
Kelemahan sign magnitude
- Adanya representasi
ganda pada bilangan 0.
3. Representasi Bias
- Digunakan untuk menyatakan
exponen (bilangan pemangkat) pada representasi floating point.
- Dapat menyatakan
bilangan bertanda, yaitu dengan mengurutkan dari bilangan negativeterkecil
dapat dijangkau sampai bilangan positif paling besar yang bisa dijangkau.
- Mengatasi permasalahan
pada sign magnitude yaitu +0 dan -0.
4. Representasi komplemen 2
(two’s complement)
- Merupakan perbaikan dari
representasi nilai bertanda (sign magnitude) yang mempunyaikekurangan pada
operasi penjumlahan dan pengurangan serta representasi nilai 0.
Bilangan Negatif Pada 2’s Complement ada 2
yaitu:
1. Sistem
bilangan dalam 2’s complement menggunakan bit paling kiri (MSB) sebagai bittandadan sisanya sebagai
bit nilai seperti pada sign magnitude.
2. Bilangan negatif dalam
2’s complement dibentuk.
Unit Aritmetika dan
Logika merupakan bagian pengolah bilangan dari sebuah komputer. Didalam operasi
aritmetika ini sendiri terdiri dari berbagai macam operasi diantaranya
adalahoperasi penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Mendesain ALU
juga memiliki cara yang hampir sama
dengan mendesain enkoder, dekoder, multiplexer, dan demultiplexer.
Rangkaian utama yang digunakan untuk melakukan perhitungan ALU adalahAdder.
Rangkaian ALU
(Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangandinamakan
dengan Adder . KarenaAdder digunakan untuk memproses
operasi aritmetika, maka Adder juga sering disebut rangkaian kombinasional
aritmetika. Ada 3 jenis Adder yaitu:
1. Rangkaian Adder yang hanya menjumlahkan
dua bit disebut Half
Adder.
2. Rangkaian Adder yang menjumlahkan tiga
bit disebut Full Adder.
3. Rangkaian Adder yang
menjumlahkan banyak bit disebut paralel Adder.
Bagaimana
cara kerja processor dalam memproses sebuah aplikasi ?
Elemen pada processor
Processor terdiri dari dari 4 elemen yang melakukan operasi
terhadap data, ke 4 elemen itu yaitu instruksi, petunjuk instruksi, beberapa
register dan ALU (Arithmetic Logic Unit). Petunjuk instruksi akan memberi tahu
processor dimana instruksi dari sebuah aplikasi diletakkan di memori.
Cara processor melakukan tugas : penunjuk instruksi
mengarahkan fetch instruksi ke sebuah spot di memori yang menampung sebuah
instruksi. Fetch kemudian menangkap instruksi tersebut dan memberikannya ke
dekoder instruksi, kemudian mengamati instruksi tersebut dan menentukan langkah
selanjutnya untuk melengkapi instruksi tersebut.
ALU kemudian mengerjakan perintah yang diminta instruksi :
menambah data, membagi data, atau memanipulasi data yang ada. Setelah processor
menerjemahkan dan mengerjakan instruksi, unit kontrol memberitahukan fetch
instruksi untuk menangkap instruksi berikutnya di memori. Proses ini
berlangsung terus menerus, dari satu instruksi ke instruksi berikutnya, dalam
suatu langkah yang rumit, untuk menciptakan hasil yang dapat dilihat di monitor
.
Untuk meyakinkan semua itu berjalan dalam satu kesatuan
waktu, bagian itu memerlukan suatu clock generator. Clock generator meregulasi
setiap langkah yang dikerjakan processor. Seperti sebuah metronome, sebuah
clock generator mengirim pulsa-pulsa elektrik untuk menentukan langkah yang
harus dikerjakan processor. Pulsa tersebut diukur dalam jutaan langkah per
detik, atau megahertz, yang dikenal sebagai ukuran kecepatan processor. Semakin
banyak pulsa dibuat, semakin cepat kerja processor.
Bagaimana cara kerja processor dalam memproses banyak
aplikasi ?
Untuk meningkatkan kinerja komputer, pembuat chip processor
menempatkan sebuah arithmetic logic unit (ALU) di dalam processor. Secara
teoritis ini berarti pemrosesan dapat dilakukan dua kali lebih cepat dalam satu
langkah.
Sebagai tambahan multiple ALU, kemudian diintegrasikan
Floating Point Unit ke dalam processor. FPU ini menangani angka dari yang
paling besar hingga yang paling kecil (yang memiliki banyak angka di belakang
koma). Sementara FPU menangani kalkulasi semacam itu, ALU menjadi bebas untuk
melakukan tugas lain dalam waktu yang bersamaan, untuk meningkatkan kinerja.
Processor juga menambah kecepatan pemrosesan instruksi
dengan melakukan pipelining instruksi, atau menjalankan instruksi secara
paralel satu dengan lainnya. Eksekusi dari sebuah instruksi memerlukan langkah
yang terpisah, sebagai contoh, fetching dan dekoding sebuah instruksi.
Sebenarnya processor harus menyelesaikan sebuah instruksi secara keseluruhan
sebelum melanjutkan ke instruksi berikutnya. Sekarang sirkuit yang berbeda
menangani langkah yang terpisah tersebut.
Begitu sebuah instruksi telah selesai dalam satu langkah
untuk dilanjutkan ke langkah berikutnya, transistor yang mengerjakan langkah
pertama bebas untuk mengerjakan instruksi berikutnya, sehingga akan mempercepat
kerja pemrosesan.
Sebagai tambahan untuk meningkatkan kinerja processor adalah
dengan memprediksi cabang-cabang instruksi, yaitu memperkirakan lompatan yang
akan dilakukan sebuah program dapat dilakukan; eksekusi secara spekulatif,
yaitu mengeksekusi cabang instruksi yang ada di dapat; dan penyelesaian tanpa
mengikuti urutan, yakni kemampuan untuk menyelesaikan sebuah seri instruksi
tidak berdasarkan urutan normal.
0 komentar:
Posting Komentar