control unit - D idi S upriyadi

Didi Supriyadi – ST3 Telkom Purwokerto
1







MK
: Organisasi dan Arsitektur Komputer
Kode MK
: MKB3012
SKS
: 2 SKS
Jadwal Perkuliahan : Setiap SELASA
Kelas A
: 08.40 – 10.20 ruang T-201
Kelas B
: 10.20 – 12.00 ruang T-201
Kelas C
: 12.50 – 14.30 ruang T-201
Pengampu/Dosen :
•
•
•
•
•
Nama
NIDN
HP
Pin BB
E-Mail
: Didi Supriyadi, S.T., M.Kom
: 0618038404
: 085743622236
: 521B39BA
: [email protected]
[email protected]
2

Mata kuliah Arsitektur dan Organisasi Komputer ini merupakan mata
kuliah yang bertujuan membekali mahasiswa untuk dapat mengetahui
konsep organisasi dan arsitektur komputer, representasi data dengan
benar dan memahami perkembangan sistem komputer; menganalisis
dengan menggunakan skema tentang komponen utama suatu
sistem komputer dan interkoneksi antar sistem maupun interkoneksi
dengan perangkat luarnya; menganalisis arsitektur dan organisasi
internal prosesor; menganalisis arsitektur dan organisasi dari control
unit sebuah sistem komputer; serta pemahaman organisasi paralel
dan multiprosessing dari sebuah sistem komputer.
3

Mengetahui, memahami gambaran organisasi dan arsitektur komputer dengan baik dan
mengetahui perkembangan/evolusi perkembangan teknologi komputer (C2)

Memahami bagaimana representasi data numerik dan non-numerik pada suatu komputer (C2)

Menganalisa struktur, fungsi, komponen utama sebuah sistem komputer dan
hubungan/interkoneksi antara bagian - bagian sistem komputer dengan membuat diagram atau
skema yang menunjukkan hubungan diantaranya termasuk di dalamnya juga mencakup konsep
memory, I/O, dan dukungan sistem operasi(C4)

Menganalisa struktur, fungsi dan hubungan antara bagian CPU/processor dengan membuat
diagram hubungannya dengan benar serta mampu mendiskusikan dengan baik dan benar serta
memahami konsep aritmatika komputer, arsitektur set instruksi, dan RISC(C4)

Menganalisa struktur, fungsi dan hubungan antara bagian Control Unit dengan membuat
diagram hubungannya secara benar serta memahami konsep microprogramming dengan baik
(C4)

Mengevaluasi dengan menunjukkan fakta evolusi perkembangan teknologi komputer dengan
benar dari sisi organisasi dan arsitekturnya (C6)
4
A.
Stallings, William. 2010. Computer Organization and Architecture
Designing for Performance 8th Edition. Prentice Hall. New Jersey.
B.
Null, Linda, and Lobur, Julia., 2003. The Essentials of Computer
Organization and Architecture. Jones and Bartlett. America.
C.
El-Barr, Abd, M., and El-Rewini, H., 2005. Fundamentals of Computer
Organization and Architecture. Wiley Interscience. Canada.
D.
Patterson, A., David, and Hennesey, L., Jhon, 2005. Computer
Organization and Design the Hardware/Software Interface. Morgan
Kaufmann Publishers. USA
5
6
1.
2.
3.
4.
5.
Overview of Computer Organization and Architecture and looks at
how Computer design has evolved
System Computer : Major Components are processor, memory, I/O
and their interconnection both with each other and the outside
world
Architecture and organization of the processor.T his part begins with
an extended discussion of computer arithmetic. Then it looks at the
instruction set architecture. The remainder of the part deals with the
structure and function of the processor, including a discussion of
reduced instruction set computer (RISC)
Discusses the internal structure of the processor’s control unit and
the use of microprogramming
Deals with parallel organization, including symmetric
multiprocessing, clusters, and multicore architecture
7
1
Organisasi dan
Arsitektur
2
Struktur dan Fungsi
3
Komponen Utama Komputer
14
Apa itu Arsitektur Komputer?
Apa itu Komputer?
15


Organisasi komputer mengacu pada unit operasional dan interkoneksi mereka
yang merealisasikan spesifikasi arsitektur.
Contoh Atribut organisasi termasuk detail-detail hardware transparan untuk
programmer, seperti sinyal kontrol, interface antara computer dan peripheral,
dan teknologi memori yang digunakan.
16
17

Arsitektur komputer mengacu pada atribut-atribut dari sistem yang terlihat
seorang programmer atau, dengan kata lain, atribut-atribut yang memiliki
dampak langsung pada eksekusi logis dari sebuah program

Contoh atribut arsitektur termasuk set instruksi, jumlah bit yang digunakan
untuk merepresentasikan berbagai jenis data (misalnya, angka, karakter), I / O
mekanisme, dan teknik untuk pengalamatan memori.

Contoh lain misalkan si programmer ketika akan coding, dia perlu mengetahui
apakah pada komputer yang sedangkan digunakannya memiliki instruksi
perkalian atau tidak? Bagaimana pengalamatan data di memori? Bagaimana
data direpresentasikan? Bagaimana bilangan direpresentasikan? Pertanyaanpertanyaan ini merupakan pertanyaan domain arsitektur komputer. Jika
dipersempit, maka fokus dari pembelajaran di bidang arsitektur komputer
adalah "bagaimana software bekerja pada hardware".
18

Kata komputer berasal dari bahasa Latin yaitu Computare yang artinya
menghitung. Dalam bahasa Inggris disebut to compute.

definisi komputer :sekumpulan alat elektronik yang saling bekerja sama,
dapat menerima data (input), mengolah data (proses) dan memberikan
informasi (output) serta terkoordinasi menurut seperangkat instruksi dibawah
kontrol program yang tersimpan di memorinya.
 Semua komputer memiliki 4 fungsi:
•Pengolahan data - Data processing
•Penyimpanan data - Data storage
•Pemindahan data - Data movement
•Kendali - Control
19



Students need to understand computer architecture in order to structure a
program so that it runs more efficiently on a real machine. In selecting a system
to use, they should be able to understand the tradeoff among various
components, such as CPU clock speed vs. memory size
Architecture extends upward into computer software because a processor’s
architecture must cooperate with the operating system and system software. It is
difficult to design an operating system well without knowledge of the underlying
architecture
Concepts used in computer architecture find application in other courses. In
particular, the way in which the computer provides architectural support for
programming languages and operating system facilities reinforces concepts from
those areas
20
Fungsi ?


Struktur: Cara di mana komponen yang saling terkait
Fungsi: Operasi masing-masing komponen individu sebagai bagian
dari struktur
21



Gambar disamping
penggambaran sederhana
suatu komputer.
Komputer berinteraksi dalam
beberapa mode dengan
lingkungan eksternal.
Secara umum, semua
keterkaitan kepada lingkungan
eksternal dapat
diklasifikasikan sebagai
perangkat periferal atau
komunikasi baris.
22
23

Ada empat komponen struktural utama
komputer:
 Central Processing Unit (CPU): Mengontrol
operasi komputer dan melakukan fungsi
pengolahan data, sering hanya disebut
sebagai prosesor.
 Main memory: menyimpan data
 I / O: Data Bergerak antara komputer dan
lingkungan eksternal.
 Sistem interkoneksi: Beberapa mekanisme
yang menyediakan komunikasi antara CPU,
memori utama, dan I / O.
24

komponen struktural utama dari CPU adalah
sebagai berikut:
 Control unit: Mengontrol operasi CPU dan
karenanya komputer
 Aritmatika dan Logic Unit (ALU): Melakukan
fungsi pengolahan data komputer
 Register: Menyediakan penyimpanan internal ke
CPU
 CPU interkoneksi: Beberapa mekanisme yang
menyediakan untuk komunikasi antara unit
kontrol, ALU, dan register

CPU melakukan kerja dengan langkah sbb:



Mengambil instruksi yang dikodekan secara biner dari
memori utama
Men-dekode instruksi menjadi proses-proses sederhana
Melaksanakan proses-proses tersebut
25
Operasi-operasi pada pemroses
dikategorikan menjadi:
 Operasi aritmetika



Operasi logika


Penambahan, pengurangan, perkalian, pembagian
dsb
OR, AND, X-OR, inversi dsb
Operasi pengendalian

Operasi percabangan, lompat dsb
26

komponen struktural utama dari CU adalah
sebagai berikut:
 Sequencing Logic
 Control Unit registers and decoders
 Control memory
27
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-2 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.

28

Kesimpulan tugas dari unit kendali ini adalah:
 Mengatur & mengendalikan alat-alat input
dan output.
 Mengambil instruksi-instruksi dari memori
utama.
 Mengambil data dari memori utama (jika
diperlukan).
 Mengirim instruksi ke ALU bila ada
perhitungan aritmatika atau perbandingan
logika serta mengawasi kerja dari ALU.
 Menyimpan hasil proses ke memori utama.
29



Melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar
penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan
disebut adder.
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 (≥).
30

Ada tiga macam memori yang dipergunakan
di dalam sistem komputer yaitu:
 Register, digunakan untuk menyimpan instruksi
dan data yang sedang diproses.
 Main memory, dipergunakan untuk menyimpan
instruksi dan data yang akan diproses dan hasil
pengolahan.
 Secondary storage, dipergunakan untuk
menyimpan program dan data secara permanen.
31



Alat penyimpanan kecil dgn 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.
CPU diibaratkan sbg otak yg punya ingatan-2 (register) dan
pengendali organ tubuh (CU).
Program dan data diletakkan di memori utama yg
diibaratkan sbg sebuah meja. Program diproses (melakukan
satu per satu instruksi-instruksi yang ada di dalamnya).
32
Instruksi tsb dibaca & diingat (instruksi yg sedang diproses
disimpan di register).
 Misalnya HITUNG C = A + B, maka perlu data nilai A & B yg
masih ada di meja (di memori utama). Data ini dibaca dan
masuk ingatan kita (data yg sdg diproses disimpan di
register), misal A=2 dan B = 3, sehingga nilai C dapat dihitung
yaitu 5 (proses perhitungan ini dilakukan di ALU).
 Hasil dari perhitungan ini dituliskan kembali ke meja
(disimpan kembali ke memori utama).
 Setelah itu mungkin data, program, dan hasilnya disimpan
secara permanen ke dalam lemari kabinet (penyimpanan
sekunder).

33
Perangkat masukan/keluaran digunakan sistem
komputer untuk berinteraksi dengan
lingkungan luar, baik ke pemakai ataupun
lingkungan secara umum.
Perangkat masukan/keluaran terdiri dari dua
bagian, yaitu:
 Komponen mekanis, yaitu perangkat itu
sendiri
 Komponen elektronis, yaitu pengendali
perangkat berupa chip controller.
34
 Disebut
BUS dan interkoneksi ini berkaitan dengan tatacara
hubungan antarkomponen-komponen sistem komputer.
 Menghubungkan CPU dengan memori utama ataupun
dengan alat-alat input/output (I/O).
 Bus antara CPU dgn memori utama dilekatkan pada MDR,
MAR, dan unit kendali dalam CPU, dan disebut Internal Bus.
 BUS yang menghubungkan CPU dgn I/O tidak dilekatkan
langsung ke I/O, tetapi dilakukan melalui I/O port atau DMA
controller atau I/O channel, dan disebut External Bus.
 Di dalam Internal Bus, terdapat data bus yang dihubungkan
dengan MDR, address bus yang dihubungkan dengan MAR,
serta control bus yang dihubungkan dengan control unit.
35
Bus terdiri dari tiga macam, yaitu:
 Bus alamat (addres bus)
Untuk memberikan alamat dari memori atau port yang hendak
diakses. Bus alamat berisi 16, 20, 24 jalur sinyal paralel atau
lebih.
 Bus data (data bus)
Untuk membaca dan mengirim data dari/ke memori atau port.
Bus data berisi 8,16, 32 jalur sinyal paralel atau lebih.
 Bus kendali (control bus)
Sinyal bus kendali antara lain:
 Memory Read
 Memory Write
 I/O read
 I/O Write
36

Gambar disamping
menggambarkan fungsi
dasar komputer yang secara
umum dapat melakukan
empat hal :

Pengolahan data
 Penyimpanan data
 Data gerakan
 Kontrol
37

Contoh : Keyboard ke Layar
/ screen
38

Contoh : data hasil
download dari internet di
simpan ke hardisk
39
40
41
Memory Buffer Register ( MBR ) : tempat menampung data yang akan
ditulis ke memori atau data yang akan dibaca dari memori atau
digunakan untuk menerima data dari memori atau dari I / O Unit .
 Memory Address Register ( MAR ) : Menentukan alamat dalam memori
berikutnya yang akan ditulis dari atau dibaca ke MBR atau Tempat
untuk menampung alamat memori berikutnya yang akan dibaca/ditulis.
 Instruksi register ( IR ) : Berisi 8-bit opcode instruksi yang dieksekusi
atau berfungsi untuk menyimpan isntruksi yang baru saja diambil
(fetched).
 Instruction buffer register( IBR ) : Digunakan untuk sementara
memegang instruksi kanan dari sebuah kata dalam memori .
 I/O AR : tempat untuk menampung alamat device yang akan dikontrol.
 I/O BR : digunakan untuk menampung data yang dipertukarkan antara
device dengan CPU.
 Program counter ( PC ) : Berisi alamat instruksi berikutnya - pair
menjadi diambil dari memori atau menyimpan alamat instruksi
berikutnya.

42
43