BAGAIMANA PROSES CPU?
CPU adalah otak dari komputer. Ini disebut Central Proses Satuan. CPU menjemput dan mengeksekusi instruksi. CPU terdiri dari Unit Aritmatika dan Logika (ALU), unit kontrol, register dan bus.
Bagian dari CPU;
ALU: adalah sirkuit digital yang menghitung operasi aritmatika (seperti penambahan, pengurangan, dll) dan operasi logika (seperti Exclusive Or) antara dua angka. ALU adalah sebuah blok bangunan fundamental dari central processing unit komputer.
Control Unit: mengontrol operasi CPU, termasuk operasi ALU, pergerakan data dalam CPU, dan pertukaran data dan sinyal kontrol melalui interface eksternal (misalnya, bus sistem)
Register: komponen ini lokasi memori khusus yang dapat diakses sangat cepat. Tiga register akan ditampilkan: Instruksi Register (IR), Counter Program (PC), dan Accumulator.
Bus: komponen ini adalah jalan raya informasi untuk CPU. Bus bundel kabel kecil yang membawa data antar komponen. Tiga bus yang paling penting adalah alamat, data, dan bus kontrol.
Bagaimana CPU bekerja ??
Sebuah komputer memiliki otak dan kita menyebutnya CPU. Pertama, kita menggambarkan CPU dan komponen. Setelah kita melihat ke dalam bagaimana karya CPU dan CPU evolutaion dalam waktu. Kita bisa menunjukkannya dalam gambar ini;
Pengenalan mikroprosesor di 1970-an secara signifikan mempengaruhi desain dan implementasi CPU. Sejak diperkenalkannya mikroprosesor pertama (Intel 4004) pada tahun 1970 dan pertama banyak digunakan mikroprosesor (Intel 8080) pada tahun 1974, kelas ini CPU telah hampir sepenuhnya diambil alih semua metode pengolahan pusat pelaksanaan satuan lainnya. Mainframe dan komputer mini produsen waktu meluncurkan program pembangunan IC eksklusif untuk meng-upgrade arsitektur komputer mereka yang lebih tua, dan instruksi akhirnya menghasilkan set mikroprosesor yang kompatibel yang mundur-kompatibel dengan perangkat keras mereka yang lebih tua dan perangkat lunak. Dikombinasikan dengan munculnya dan keberhasilan besar akhirnya komputer pribadi sekarang di mana-mana, istilah "CPU" kini diterapkan hampir secara eksklusif untuk mikroprosesor.
Generasi sebelumnya CPU yang diimplementasikan sebagai komponen diskrit dan berbagai sirkuit terpadu yang kecil (IC) pada satu atau lebih papan sirkuit. Mikroprosesor, di sisi lain, adalah CPU yang diproduksi pada jumlah yang sangat kecil dari IC; biasanya hanya satu. Keseluruhan ukuran CPU kecil akibat dilaksanakan pada satu mati berarti waktu switching lebih cepat karena faktor fisik seperti penurunan kapasitansi gerbang parasit. Hal ini telah memungkinkan mikroprosesor sinkron untuk memiliki tarif jam mulai dari puluhan megahertz beberapa gigahertz. Selain itu, sebagai kemampuan untuk membangun transistor sangat kecil pada IC meningkat, kompleksitas dan jumlah transistor dalam sebuah CPU tunggal telah meningkat secara dramatis. Tren ini banyak diamati dijelaskan oleh hukum Moore, yang telah terbukti menjadi prediktor yang cukup akurat dari pertumbuhan CPU (dan lainnya IC) kompleksitas sampai saat ini.
Sementara kompleksitas, ukuran, konstruksi, dan bentuk umum dari CPU telah berubah drastis selama enam puluh tahun terakhir, perlu dicatat bahwa desain dasar dan fungsi tidak banyak berubah sama sekali. Hampir semua CPU umum hari ini bisa sangat akurat digambarkan sebagai von Neumann mesin disimpan-program.
Sebagai hukum tersebut Moore terus berlaku, kekhawatiran muncul tentang batas-batas terintegrasi teknologi sirkuit transistor. Miniaturisasi ekstrim dari gerbang elektronik yang menyebabkan efek dari fenomena seperti electromigration dan kebocoran subthreshold untuk menjadi jauh lebih signifikan. Ini kekhawatiran baru adalah salah satu dari banyak faktor yang menyebabkan peneliti untuk menyelidiki metode baru komputasi seperti komputer kuantum, serta untuk memperluas penggunaan paralelisme dan metode lain yang memperpanjang kegunaan dari klasik Model von Neumann. Semua von Neumann penggunaan CPU untuk operasi fetch, decode, melaksanakan dan writeback.
Langkah pertama, mengambil, melibatkan mengambil sebuah instruksi (yang diwakili oleh nomor atau urutan angka) dari memori program. Lokasi di memori program ditentukan oleh program counter (PC), yang menyimpan nomor yang mengidentifikasi posisi saat ini dalam program. Dengan kata lain, program counter melacak tempat CPU dalam program saat ini. Setelah instruksi diambil, PC bertambah dengan panjang kata instruksi dalam hal unit memori. Seringkali instruksi yang akan diambil harus diambil dari memori yang relatif lambat, menyebabkan CPU untuk warung sambil menunggu instruksi untuk dikembalikan. Masalah ini sebagian besar dibahas dalam prosesor modern oleh cache dan arsitektur pipa.
Instruksi yang CPU menjemput dari memori digunakan untuk menentukan apa CPU adalah melakukan. Pada langkah decode, instruksi dipecah menjadi bagian-bagian yang memiliki signifikansi untuk bagian lain dari CPU. Cara di mana nilai numerik instruksi ditafsirkan didefinisikan oleh set instruksi arsitektur CPU (ISA) .Often, satu kelompok angka dalam instruksi, disebut opcode, mengindikasikan operasi untuk melakukan. Bagian yang tersisa dari jumlah biasanya menyediakan informasi yang diperlukan untuk instruksi tersebut, seperti operan untuk operasi penjumlahan. Operan tersebut dapat diberikan sebagai nilai konstan (disebut nilai langsung), atau sebagai tempat untuk mencari nilai: register atau alamat memori, sebagaimana ditentukan oleh beberapa mode pengalamatan. Dalam desain yang lebih tua bagian dari CPU yang bertanggung jawab untuk decoding instruksi adalah perangkat keras yang tidak bisa diubah. Namun, dalam CPU lebih abstrak dan rumit dan ISA, microprogram yang sering digunakan untuk membantu dalam menerjemahkan instruksi menjadi berbagai sinyal konfigurasi untuk CPU. Microprogram ini kadang-kadang ditulis ulang sehingga dapat dimodifikasi untuk mengubah cara CPU decode instruksi bahkan setelah itu telah diproduksi.
Setelah mengambil dan decode langkah, langkah eksekusi dilakukan. Selama langkah ini, berbagai bagian CPU dihubungkan sehingga mereka dapat melakukan operasi yang diinginkan. Jika, misalnya, operasi selain diminta, unit aritmatika logika (ALU) akan terhubung ke satu set input dan satu set output. Masukan menyediakan nomor yang akan ditambahkan, dan output akan berisi jumlah akhir. ALU berisi sirkuit untuk melakukan aritmatika sederhana dan operasi logis pada input (seperti penambahan dan bitwise operasi). Jika operasi penjumlahan menghasilkan hasil terlalu besar untuk CPU untuk menangani, bendera overflow aritmetika dalam bendera mendaftar juga dapat diatur.
Langkah terakhir, writeback, hanya "menulis kembali" hasil eksekusi langkah untuk beberapa bentuk memori. Sangat sering hasilnya ditulis ke beberapa internal yang mendaftar CPU untuk akses cepat dengan instruksi berikutnya. Dalam kasus lain hasil dapat ditulis dengan lebih lambat, tapi lebih murah dan lebih besar, memori utama. Beberapa jenis instruksi memanipulasi program counter daripada secara langsung menghasilkan data hasil. Biasanya ini disebut "melompat" dan memfasilitasi perilaku seperti loop, pelaksanaan program bersyarat (melalui penggunaan lompatan bersyarat), dan fungsi dalam program. Banyak instruksi juga akan mengubah keadaan digit dalam "bendera" mendaftar. Bendera ini dapat digunakan untuk mempengaruhi bagaimana sebuah program berperilaku, karena mereka sering menunjukkan hasil berbagai operasi. Sebagai contoh, salah satu jenis "membandingkan" instruksi menganggap dua nilai dan menetapkan nomor dalam bendera mendaftar sesuai dengan mana yang lebih besar. Flag ini kemudian bisa digunakan oleh instruksi jump kemudian untuk menentukan aliran program.
Setelah pelaksanaan instruksi dan writeback data yang dihasilkan, seluruh proses berulang, dengan siklus instruksi berikutnya biasanya mengambil instruksi berikutnya-in-urutan karena nilai bertambah dalam program counter. Jika instruksi selesai adalah melompat, program counter akan dimodifikasi mengandung alamat instruksi yang melompat ke, dan pelaksanaan program terus normal. Dalam CPU yang lebih kompleks dari yang dijelaskan di sini, beberapa instruksi dapat diambil, diterjemahkan, dan dieksekusi secara bersamaan. Bagian ini menjelaskan apa yang umumnya disebut sebagai "pipa klasik RISC" yang sebenarnya cukup umum di antara CPU sederhana yang digunakan di banyak perangkat elektronik (sering disebut mikrokontroler)
