ORKOM 12: CONTROL UNIT

. Organisasi Processor #1
Hal-hal yang perlu dilakukan CPU adalah :

1. Fetch Instruction = mengambil instruksi
2. Interpret Instruction = Menterjemahkan instruksi
3. Fetch Data = mengambil data
4. Process Data = mengolah data
5. Write data = menulis data

 

Organisasi Processor #2

• Agar dapat melakukan hal-hal diatas maka CPU perlu menyimpan data untuk sementara waktu
• CPU harus dapat mengingat lokasi instruksi terakhir sehingga CPU akan dapat mengambil instruksi berikutnya.
• CPU perlu menyimpan instruksi dan data untuk sementara waktu pada saat instruksi sedang di eksekusi.
• Dengan kata lain CPU memerlukan memori internal berukuran kecil.

Organisasi Processor #3

2. Organisasi Register
Register dalam CPU memiliki dua fungsi :

  1. User-visible Register

  2. Control and status Register

A. User-Visible Register #1

Adalah register yang dapat direferensikan dengan menggunakan bahasa mesin yang dieksekusi CPU

User-Visible Register #2
•  Terdiri dari :
– General Purpose =dapat berisi operand sembarang op-code
– Data = hanya dapat dipakai untuk menampung data
– Alamat = dapat di gunakan untuk mode pengalamatan tertentu
– Kode-kode kondisi (flag) = bit-bit yang di setel perangkat keras CPU sebagai hasil operasi
B. Control dan Status Register
•  Adalah register-register yang digunakan oleh unit kontrol untuk mengontrol operasi CPU dan oleh program sistem operasi untuk mengontrol eksekusi program

Terdapat empat buah register yang penting
 

1. Program Counter (PC) berisi alamat instruksi yang akan
2. Instructions Register (IR) berisi instruksi yang terakhir diambil 
3. Memory Address Register (MAR) Berisi alamat sebuah lokasi didalam memori Memory Buffer
4. Register (MBR) Berisi sebuah word data yang akan dituliskan kedalam memori atau word yang terakhir di baca

 Program Status Word (PSW)
•  Semua rancangan CPU mencakup
sebuah register atau sekumpulan register
sering kali disebut Program Status Word
(PSW) yang berisi informasi status.
•  Biasanya PSW berisi kode kondisi dan
informasi status lainnya

Common field atau flag meliputi
hal-hal berikut ini #1

– Sign = berisi bit tanda hasil operasi aritmetika
terakhir
– Zero = disetel bila hasil sama dengan nol
– Carry = disetel apabila operasi yang
dihasilkan didalam carry (penambahan)
kedalam bit yang lebih tinggi atau borrow
(pengurangan) dari bit yang lebih tinggi
– Equal = disetel apabila hasil pembandingan
logikanya sama
– Overflow = digunakan untuk mengindikasikan
overflow aritmetika
– Interrupt enable / disable = di gunakan untuk
mengizinkan atau mencegah interrupt
– Supervisor = mengindikasikan apakah CPU
sedang mengeksekusi dalam mode
supervisor atau dalam mode user.
3. Siklus Instruksi
A. Proses Tak Langsung #1
* Eksekusi sebuah instruksi melibatkan
sebuah operand atau lebih di dalam
memori, yang masing-masing operand
memerlukan akses memori
* Apabila digunakan pengalamatan tak
langsung, maka diperlukan akses memori
tambahan
* Kita dapat menganggap pengambilan
alamat-alamat tak langsung sebagai
sebuah sub instruksi atau lebih.
* Kegiatan utamanya terdiri dari aktifitas-
aktifitas pengambilan instruksi dan
pengeksekusian instruksi.
* Operand yang dibutuhkan diambil dengan
menggunakan pengalamatan tak langsung
* Setelah eksekusi dilakukan, interrupt
dapat diproses sebelum mengambil
instruksi berikutnya
Aliran data : #1
* Pada saat pengambilan instruksi di baca dari memory
* Dalam CPU, PC berisi alamat berikutnya yang akan diambil
* Alamat ini di pindahkan ke MAR dan ditaruh di bus alamat
* Unit control meminta pembacaan memori dan hasilnya disimpan di bus data dan disalin ke MBR
dan kemudian di pindahkan ke IR
* Sementara itu PC naik nilainya 1, sebagai persiapan untuk pengambilan selanjutnya.
* Bila siklus pengambilan telah selesai, Unit kontrol memeriksa isi IR untuk
menentukan apakah IR berisi operand specifier yang menggunakan pengalamatan tak langsung
* Apabila berisi operand maka dilakukan siklus tak langsung

4. Pipelining Instruksi #1
* Efesiensi sebuah sistem komputer dinilai
berdasarkan kecepatan perangkat keras
dan fasilitas-fasilitas perangkat lunak.
* Penilaian ini disebut dengan troughput =
jumlah pemrosesan yang dapat dikerjakan
dalam suatu interval waktu tertentu.
* Salah satu teknik yang mendorong peningkatan
suatu sistem troughput yang cukup hebat
disebut sebagai pemrosesan PIPELINE
* Pemrosesan Pipeline dalam suatu komputer
diperoleh dengan membagi suatu fungsi yang
akan dijalankan menjadi beberapa sub fungsi
yang lebih kecil dan merancang perangkat keras
yang terpisah (STAGE), untuk setiap sub fungsi.
* Stage-stage itu kemudian bersama-sama
membentuk pipeline tunggal untuk menjalankan
fungsi asli
Sinkronisasi Pipeline #1
* Pada semua baris perakitan industri,
efesiensi suatu pipeline dapat berkurang
jauh akibat suatu bottleneck.
* Bottleneck terjadi sewaktu pemrosesan
pada suatu stage, menghabiskan waktu
lebih lama dari stage yang lain
* Karena itu idealnya kita menginginkan
pada semua stage menghabiskan waktu
yang sama.
* Untuk menyamakan waktu yang
diperlukan pada setiap stage maka stage-
stage tersebut harus di sinkronisasi.
* Dapat dilakukan dengan menyisipkan
kunci-kunci sederhana antara stage-stage
tersebut
Efisiensi Pipeline
* Suatu fungsi pipeline hampir selalu lebih
baik dari pada fungsi non-pipeline
* Namun pada kenyataannya, harga
pipeline tersebut sangat mempengaruhi
kapan dan apakah fungsi-fungsi yang di
pipeline-kan lebih baik atau tidak.

Beberapa penyebab harga pipeline:
1. Tambahan kunci (latch) perangat keras yang dibutuhkan
2. Kendali yang diperlukan untuk penjadwalan input tersebut.
3. Waktu yang dihabiskan oleh data dalam latch untuk menyesuaikan diri dengan suatu penangguhan clock yang seragam
4. Jumlah rata-rata input yang tersedia

Klasifikasi Pipeline :
A. Klasifikasi berdasarkan Fungsi
Pipelining Aritmatika = Proses
segmentasi fungsi dari ALU dari sistem
yang muncul dalam kategori ini.

Pipelining Instruksi
* Proses fetch pada instruksi tidak akan dimulai
sampai eksekusi tidak akan dimulai sampai
eksekusi instruksi sebelumnya selesai.
* Untuk mem-pipelinekan fungsi ini, instruksi-
instruksi yang berdampingan di fetch dari memori
ketika instruksi yang sebelumnya di decode dan
di jalankan.
* Proses pipelining instruksi disebut instructions

Pipelining Prosessor
* Sewaktu stage dari suatu stage
merupakan merupakan prosessor aktual dan latch-latch saling berbagi memori
antara prosessor-prossor tersebut maka pipeline itu disebut sebagai pipeline prossor.
4. Register-register Processor Pentium
Gambar Unit Integer