Piranti Proses (Process Device)

PIRANTI PROSES

PENGANTAR TEKNOLOGI INFORMASI

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Saat ini kita sedang berada pada peradaban dunia modern, saat dimana berbagai ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang pesat. Teknologi paling mutahir dan canggih terus bermunculan, berbagai perusahaan pengembang teknologi saling bersaing, dan begitu banyak orang-orang jenius menemukan inovasi-inovasi baru. Manusia semakin dimanja dengan berbagai produk teknologi tersebut. Bukan hanya multifungsi, teknologi sekarang sudah sangat praktis dan menjamur di seluruh aspek kehidupan manusia. Di pabrik, di kantor, di sekolah, di rumah sakit, di bank, di jalan, di bandara, di kendaraan pribadi, di rumah, di dapur, hingga di kamar tidur, semuanya telah dilengkapi oleh berbagai macam produk teknologi canggih.

Salah satu yang paling maju saat ini adalah teknologi informasi. Contoh mudah yang sering kita jumpai, yakni saat dimana hampir semua kalangan memiliki handphone ataupun smartphone sebagai alat komunikasi, laptop dan tablet bukan barang langka lagi, adanya internet sebagai jendela dunia, google sebagai mesin pencari apa saja, berbagai macam penyedia layanan email, social media serta berbagai kemudahan dalam bersosial dan mendapatkan informasi lainnya. Tak ketinggalan bermacam-macam aplikasi pembantu pekerjaan manusia yang setiap detik diakses oleh ribuan orang di bumi ini.

Ketika semua ini terjadi, kebanyakan orang hanya sibuk untuk memiliki dan menggunakan teknologi tercanggih nan mutakhir tersebut tanpa memperdulikan serta mengetahui bagaimana alat dan sistemnya bekerja, bagaimana sebuah komponen mungil memproses data yang beraneka-ragam untuk menjadi sebuah produk dan informasi yang diinginkan. Ataupun bagaimana sebuah alat yang dapat mendeteksi suara, cahaya, suhu, atau gerak menjadi sebab sebuah alat lain beroprasi. Tak banyak mereka yang mencari tahu akan hal itu, akibatnya kebanyakan orang hanya berperan sebagai pengguna atau dijuluki sebagai “korban teknologi“, apalagi bangsa Indonesia. Banyak kalangan dan tokoh yang menyesali atas status bangsa ini, mereka berharap kita sebagai bangsa merah putih tidak menjadi “korban teknologi“ saja, akan tetapi menjelma menjadi developer dan penyumbang produk teknologi informasi pula, yang kreatif dan penuh inovasi. Semua itu tak akan dapat dicapai dengan usaha yang setengah-setengah, mesti dengan kesungguhan dan pengorbanan. Lagi-lagi kita tetap saja tertinggal, dunia luar seakan begitu cepat berputar. Mungkin salah satu faktor ketertinggalan kita adalah kurangnya dalam membaca, baik itu membaca ilmu pengetahuan maupun membaca keagungan Allah dalam alam semesta ini.

Berangkat dari sana, kami berupaya keras untuk membuat makalah tentang piranti proses ini agar bisa menjadi bahan bacaan bagi kita semua. Karena kami sadar bahwa dari kebanyakan produk teknologi terutama teknologi informasi merujuk kepada satu alat, yakni komputer. Komputer adalah alat paling mendasar dan pokok dalam sebuah produk teknologi modern. Yang dahulu kala komputer adalah sebuah alat yang hanya dapat berfungsi sebagai mesin hitung, kini telah bertransformasi menjadi alat serbaguna dan paling berperan dalam perkembangan zaman modern. Oleh karena itu, kita harus mengetahui dengan jelas apa sebenarnya dasar di dalam komputer itu, komponen-komponen apa saja yang berperan dalam pemrosesan data yang didapat dari piranti masukan yang kemudian diteruskan menuju piranti keluaran, dan sebenarnya bagaimana piranti-piranti tersebut memrosesnya.

Adalah tak dapat diterima bila mahasiswa teknik informatika yang mempelajari pengkodean rumit untuk membuat sebuah produk teknologi informasi tetapi tidak mengetahui bagaimana komputer atau laptop yang mereka gunakan memroses pekerjaan mereka. Sudah seharusnya kita mengetahui dari dasar bagaimana sebuah komputer bekerja. Pada akhirnya, kita bangsa Indonesia sebagai mahasiswa UIN Sunan Gunung Djati Bandung benar-benar harus bersungguh-sungguh dalam menciptakan produk teknologi yang lebih canggih dari apa yang telah ada sekarang dan menjadikan kiblat teknologi ke negeri kita tercinta ini.

1.2. Tujuan

1.      Mahasiswa dapat menjelaskan komponen-komponen penting dalam piranti proses

2.      Supaya dapat menjelaskan bagaimana data dari piranti input diproses dalam sebuah komputer

3.      Mengerti tentang CPU, Main Memori, serta pembagian-pembagiannya

4.      Memahami tahapan proses data untuk menghasilkan informasi ke piranti output

1.3. Rumusan Masalah

1. Apa definisi piranti proses (process devices)?
2. Sebutkan komponen terpenting dari piranti proses!
3. Jelaskan bagaimana data masukan diproses dalam CPU!

BAB II

PEMBAHASAN

2.1.   Definisi Piranti Proses

                   Piranti (device) adalah perangkat/alat yang memiliki fungsi khusus dengan dihubungkan ke perangat lain. Sedangkan Proses adalah suatu tahapan untuk mengolah, mengintegrasi dan mengelola sesuatu yang telah diperoleh/dikerjakan agar menghasilan sebuah produk/pekerjaan lain. Maka Piranti Proses didefinisikan sebuah alat dimana instruksi-instruksi program diproses untuk mengolah data yang sudah dimasukkan lewat piranti masukan dan hasilnya akan ditampilkan di piranti keluaran. Saat komputer berjalan, terdapat banyak proses yang berjalan secara bersamaan. Sebuah proses dibuat melalui system call create process yang membentuk proses turunan (child process) yang dilakukan oleh proses induk (parent process).
          Pemrosesan data dalam sebuah perangkat komputer dikerjakan oleh CPU (Central Processing Unit/Unit Pengolah Pusat). Selama proses data, data tersebut diubah bentuk, urutan, dan strukturnya sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil yang diinginkan. Hasil dari pemrosesan tersebut disimpan dalam media penyimpanan data. CPU pada komputer mikro disebut dengan micro-processor (pemroses mikro). Micro¬processor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu (integrated circuit) sehingga tak heran kalau istilah processor seringkali digunakan juga untuk menyebut CPU.

Ketika sebuah proses dibuat maka proses tersebut dapat memperoleh sumber-daya seperti CPU clock, memori, berkas, atau perangkat I/O. Sumber daya ini dapat diperoleh langsung dari sistem operasi, dari proses induk yang membagi-bagikan sumber daya kepada setiap proses turunannnya, atau proses turunan dan proses induk berbagi sumber-daya yang diberikan sistem operasi. Piranti proses terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dan Main Memory.

2.2.    Pengelolaan Proses

Proses perlu dikelola karena dalam sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O. Perkembangan sistem komputer mendatang adalah menuju ke sistem multi-processing, multiprogramming, terdistribusi dan paralel yang mengharuskan adanya proses-proses yang berjalan bersama dalam waktu yang bersamaan. Hal demikian merupakan masalah yang perlu diperhatikan oleh perancang sistem operasi. Kondisi dimana pada saat yang bersamaan terdapat lebih dari satu proses, hal itu disebut dengan kongkurensi (proses-proses yang kongkuren).

Proses-proses yang mengalami kongkuren dapat berdiri sendiri (independen) atau dapat saling berinteraksi, sehingga membutuhkan sinkronisasi atau koordinasi proses yang baik. Proses tersebut tidak lepas dari peran prosesor sebagai pengendali dari berjalannya sebuah proses. Sebagai gambaran besarnya langkah inputan supaya menjadi sebuah keluaran melalui tahapan sebagai berikut :

(Gambar 2.1 Diagram Piranti Proses)

Berdasarkan gambar di atas, sebuah inputan akan melintasi dua jalur utama yakni CPU (processor) dan main memory sebelum menjadi keluaran. CPU memiliki beberapa bagian, begitu pula main memory. Untuk lebih jelasnya akan dipaparkan dalam pembahasan berikutnya.

2.2.1. Perangkat Pembantu Tahap Pemrosesan

Sebelum membahas komponen utama dari CPU diatas, ada beberapa perangkat pemroses yang memiliki tugas khusus dan berperan penting dalam membantu proses sebelum dan sesudah diolah oleh prosesor. Beberapa perangkat tersebut sebagai berikut :

a.      Power Supply

Power supplay menyediakan arus listrik untuk berbagai peralatan CPU power supplay mengkonversi listrik yang memiliki arus AC (arus bolak balik) menjadi arus DC (arus searah/retap). Kualitas power supplay menentukan kwalitas kinerja komputer. Daya sebesar 300-400 wat yang disalurkan power supplay biasanya cukup bagi komputer yang digunakan untuk pengetikan ataupun grafik. Sementara, daya 400-500 watt dibutuhkan jika komputer bekerja menggunakan banyak menggunakan Periferal (unit tambahan).

(Gambar 2.2 Power Supply)

 

b. Motherboard

(Gambar 2.3 Motherboard)

Motherboard adalah papan rangkaian utama komputer untuk memasang processor, memory dan perangkat lainnya.

c. VGA Card

VGA Card  adalah komponen yang tugasnya memroses dan menghasilkan tampilan secara visual dari komputer. Semakin tinggi kemampuan VGA Card, maka semakin halus tampilan visual komputer ke monitor. Komputer harus memiliki VGA Card . VGA Card adalah komponen yang tugasnya menghasilkan tampilan secara visual dari komputer. Semakin tinggi kemampuan VGA Card, maka semakin halus tampilan visual komputer ke monitor. VGA merupakan standar grafis terakhir yang diikuti oleh mayoritas pabrik pembuat kartu grafis komputer. Tampilan Windows sampai sekarang masih menggunakan modus VGA karena didukung oleh banyak produsen monitor dan kartu grafis.

(Gambar 2.4 VGA Card)

d. Sound Card

Sound card adalah perangkat multimedia yang berfungsi untuk mengolah suara pada komputer.

(Gambar 2.5 Sound Card)

 

e. I/O Card

Input / Output Card ( I/O Card ) adalah sebuah kartu elektronik yang berfungsi menghubungkan antara motherboard dengan unit masukan dan unit keluaran. I/O Card juga berfungsi menghubungkan motherboard dan hard disk serta floppy disk drive.

(Gambar 2.6 PROM)

 

2.3. CPU (Central Processing Unit)

(Gambar 2.7 Prosesor)

CPU (Central Processing Unit) atau juga disebut processor merupakan otaknya sebuah komputer. Fungsi processor adalah bekerja dengan aritmatika dan logika untuk menjalankan program-program yang disimpan dalam memori utama (main memory) atau yang dimasukkan melalui unit masukkan seperti  keyboard, scanner, atau joystick, dengan cara mengambil instruksi, menguji instruksi tersebut, dan menjalankan instruksi satu demi satu. Pada komputer mikro unit, pemrosesan ini disebut dengan micro-processor (pemroses mikro) atau processor yang berbentuk chip yang terdiri dari ribuan sampai jutaan IC. Kecepatan processor atau CPU ini diukur dengan satuan hitung hertz atau clock cycles. CPU terdiri dari 2 bagian utama, yaitu unit kendali (control unit) dan unit arithmatika dan logika (arithmatik and logic unit). Disamping 2 bagian utama, CPU mempunyai beberapa bagian lainnya, yakni register  dan I/O management data.

Kinerja dari setiap jenis processor bervariasi dan dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:
1.    Kecepatan Clock
2.    Lebar register/data bus internal
3.    Lebar data bus eksternal
4.    Kapasitas cache memori (L1 dan L2)

(Gambar 2.8 Komponen Prosesor)

1)   Control Unit (CU)

                    Bagian ini bertugas untuk mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer serta mengatur kapan alat menerima data dan kapan data tersebut diolah, serta kapan ditampilkan pada alat output. Selain itu control unit mengartikan instruksi-instrusi dari progam komputer yang membawa data input ke memory. Bila ada instruksi pada arithmatika atau perbandingan logika control unit mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data ini dibawa oleh control unit ke main memory untuk di simpan.

Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Tugas control unit adalah sebagai berikut :

a.  Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

b.  Mengabil instruksi dari main memory.

c.  Mengambil data dari min memory kalau diperlukan oleh proses.

d.  Mengirim instruksi ke arithmetic and logic unit bila ada perhitungan arithmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja arithmetic and logic unit.

e.  Menyimpan hasil proses ke main memory.

Unit Control memiliki masukan-masukan yakni sebagai berikut :

a.  Clock/Pewaktu

Pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.

b. Register instruksi

Opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.

c. Flag

Flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.

d. Sinyal kontrol untuk mengontrol bus

Bagian bus control sistem memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi.

Selain itu, CU juga memiliki 2 macam, yakni Single-Cycle CU dan Multy-Cycle CU
1.  Single-Cycle CU

Proses di CU ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

2. Multi-Cycle CU

Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU; bukan instruksi cycle selanjutnya.

2)   Arithmetic and Logical Unit (ALU)

ALU singkatan dari Arithmetic Logic Unit (bahasa Indonesia: unit aritmatika dan logika), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. Tugas lalin dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program.

 Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu:
a. sama dengan (=)
b. tidak sama dengan (<>)
c. kurang dari (<)
d. kurang atau sama dengan dari (<=)
e. lebih besar dari (>)
f. lebih besar atau sama dengan dari (>=)

ALU bekerja besama-sama memori, di mana hasil dari perhitungan di dalam ALU 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 menggunakan sistem bilangan biner two’s complement. 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).

Arithmatic Logical Unit (ALU), fungsi unit ini adalah untuk melakukan suatu proses data yang berbentuk angka dan logika, seperti data matematika dan statistika. ALU terdiri dari register-register untuk menyimpan informasi.Tugas utama dari ALU adalah melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. Rangkaian pada ALU (Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangan dinamakan dengan Adder. Adder digunakan untuk memproses operasi aritmetika, Adder juga disebut rangkaian kombinasional aritmatika.

Ada 3 jenis adder:

1.    Rangkaian Adder dengan menjumlahkan dua bit disebut Half Adder.
 2. Rangkaian Adder dengan menjumlahkan tiga bit disebut Full Adder.
 3.  Rangkain Adder dengan menjumlahkan banyak bit disebut Paralel Adder

1. Half Adder

Rangkaian Half Adder merupakan dasar penjumlahan bilangan Biner yang terdiri dari satu bit, oleh karena itu dinamai Penjumlah Tak Lengkap.
a. jika A = 0 dan B = 0 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 0.
b. jika A = 0 dan B = 1 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 1.
c. jika A = 1 dan B = 1 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 0
Jika A=1 dan B=1 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0. Dengan nilai pindahan cy(Carry Out) = 1. Dengan demikian, half adder memiliki 2 masukan (A dan B) dan dua keluaran (S dan Cy).

2. Full Adder

Sebuah Full Adder menjumlahkan dua bilangan yang telah dikonversikan menjadi bilangan-bilangan biner. Masing-masing bit pada posisi yang sama saling dijumlahkan. Full Adder sebagai penjumlah pada bit-bit selain yang terendah. Full Adder menjumlahkan dua bit input ditambah dengan nilai Carry-Out dari penjumlahan bit sebelumnya. Output dari Full Adder adalah hasil penjumlahan (Sum) dan bit kelebihannya (carry-out).

3. Paralel Adder

Rangkaian Parallel Adder adalah rangkaian penjumlah dari dua bilangan yang telah dikonversikan ke dalam bentuk biner. Anggap ada dua buah register A dan B, masing-masing register terdiri dari 4 bit biner : A3A2A1A0 dan B3B2B1B0.
Rangkaian Parallel Adder terdiri dari Sebuah Half Adder (HA) pada Least Significant Bit (LSB) dari masing-masing input dan beberapa Full Adder pada bit-bit berikutnya. Prinsip kerja dari Parallel Adder adalah sebagai berikut : penjumlahan dilakukan mulai dari LSB-nya. Jika hasil penjumlahan adalah bilangan desimal “2” atau lebih, maka bit kelebihannya disimpan pada Cout, sedangkan bit di bawahnya akan dikeluarkan pada Σ. Begitu seterusnya menuju ke Most Significant Bit (MSB)nya.

3)   Register

Merupakan simpanan kecil yang mempunyai kecepatan tinggi lebih cepat 5 -10 kali dibandingkan dengan kecepatan perekaman atau pengambilan data di main memory. Register digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang diproses oleh CPU. Sedangkan instruksi-instruksi dan data lainnya yang menunggu giliran untuk diproses disimpan di memori utama terlebih dahulu.

Secara logika, register ini diibaratkan dengan ingatan dalam otak, bila anda melakukan pengolahan data secara manual. Sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengendalikan seluruh kegiatan tubuh dan tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika. Progam kumpulan data yang diletakan di memori utama dapat diibaratkan sebagai sebuah meja. Progam tersebut akan memproses instruksi-instruksi yang ada didalamnya. Instruksi yang dibaca dan diingat (instruksi yang sedang diproses disimpan di register). Misalnya instruksi tersebut berbunyi HITUNG C = A + B, maka anda membutuhkan data untuk nilai A dan B yang masih ada di meja. Data tersebut anda baca dan masuk ke dalam ingatan. Data yang sedang dalam proses di simpan di register, yaitu A bernilai 2 dan B bernilai 3. Sekarang dalam ingatan otak anda telah tersimpan suatu instruksi bahwa nilai dari C sekarang dapat anda hitung hasilnya, yaitu sebesar 5. Hasil dari perhitungan ini perlu anda tuliskan kembali ke meja (hasil pengolahan direkam kembali ke main memory) setelah semua instruksi selesai anda proses, kemungkinan program, data dan hasil pengolahan ingin anda simpan secara permanen untuk keperluan di lain watu. Jadi, ada 3 macam ingatan yang dipergunakan di dalam sistem komputer yaitu :

1.  Register, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang di proses.

2.  Main memory, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang diproses dan hasil dari pengolahan.

3.  External memory (simpanan luar), dipergunakan untuk menyimpan program dan data secara permanen.

Di dalam CPU ada beberapa macam register dengan fungsinya yang beragam pula. Dibawah ini disebutkan macam-macam register tersebut bersama fungsi-fungsiya :

a.  Register Data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).

b.  Register Alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.

c.  Register General Purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.

d.  Register Floating-Point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik mengambang (floating-point). adalah sebuah bilangan yang dapat digunakan untuk menggambarkan sebuah nilai yang sangat besar atau sangat kecil (bilangan pecahan desimal atau bilangan yang memiliki koma dan pangkat).Bilangan ini dapat direpresentasikan menjadi dua bagian, yakni bagian mantisa dan bagian eksponen (E). Bagian mantisa menentukan digit dalam angka tersebut, sedangkan eksponen menentukan nilai berapa besar pangkat pada bagian mantisa tersebut (jarak dari posisi titik desimal).

e.  Register Konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.

f.  Register Vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD.

g.  Register special purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.

h.  Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa bentuk tertentu, digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain prosesor tertentu saja. Mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi prosesor. Berikut ini adalah ukuran register dan padanan prosesornya.

Register	Prosesor
4-bit	Intel 4004
8-bit	Intel 8080
16-bit	Intel 8086, Intel 8088, Intel 80286
32-bit	Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium Pro, Intel Pentium, Intel Pentium 2, Intel Pentium 3, Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel Xeon, AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD Athlon MP, AMD Athlon XP, AMD Athlon 4, AMD Duron, AMD Sempron
64-bit	Intel Itanium, Intel Itanium 2, Intel Xeon, Intel Core, Intel Core 2, AMD Athlon 64, AMD Athlon X2, AMD Athlon FX, AMD Turion 64, AMD Turion X2, AMD Sempron

4)      I/O Management Data

Unit Input/Output (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor yang digunakan oleh mikroprosesor itu untuk berhubungan dengan dunia luar. Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikroprosesor ini. Unit output biasanya digunakan untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor.

Komponen-komponen dalam processor dihubungkan oleh sebuah bus. Bus ada tiga macam yaitu :Bus Alamat (Addres Bus), Bus Data (Data Bus), Bus Kendali (Control Bus).

A.  Data Bus

Adalah jalur‐jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Karena pada suatu saat tertentu masing‐masing saluran hanya dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, artinya CPU dapat membaca dan menirma data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.

B.  Address Bus

Digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori yang akan ditulis atau dibaca.Address bus biasanya terdiri atas 16, 20, 24, atau 32 jalur paralel.

C.   Control Bus

Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 samapai 10 jalur paralel. Processor dapat dibedakan dari perbedaan jumlah data bus-nya. Misalnya pada processor 8 bit, itu berarti processor tersebut memiliki 8 data bus.

2.4. Main Memory

CPU (processor) hanya dapat menyimpan data dan instruksi di register yang ukurannya kecil, sehingga tidak dapat menyimpan nama informasi yang dibutuhkan untuk keseluruhan proses dari progam.

 Main Memory dapat dibayangkan sebagai sekumpulan kotak-kotak yang masing-masing kotak dapat menyimpan suatu fungsi penggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Tiap-tiap lokasi dari kotak ditunjukkan oleh suatu alamat. Alamat memory merupakan suatu nomor yang menunjukan lokasi tertentu dari kotak memory. Main memory terdiri dari RAM dan ROM, serta di bantu oleh Cache Memory.

1)    RAM (Random Acces Memory)

(Gambar 2.9 RAM)

Merupakan jenis memori yang isinya dapat diganti-ganti selama komputer dihidupkan dan sebagai suatu penyimpanan data yang dapat dibaca atau ditulis dan dapat dilakukan secara berulang-ulang dengan data yang berbeda-beda. Jenis memori ini merupakan jenis volatile (mudah menguap), yaitu data yang tersimpan akan hilang jika catu dayanya dimatikan. Karena alasan tersebut, maka program utama tidak pernah disimpan di RAM. Random artinya data yang disimpan pada RAM dapat diakses secara acak. Modul memori RAM yang umum diperdagangkan berkapasitas 128 MB, 256 MB, 512 MB, 1 GB, 2 GB, dan 4 GB. Data yang ada di RAM bisa diakses jauh lebih cepat daripada yang ada di hardisk, untuk DDR2 SDRAM saja bisa lebih cepat 40 sampai 100 kali dibanding akses ke hardisk, dan untuk jenis DDR3 bisa 100 sampai 300 kali lebih cepat dibanding akses ke hardisk (sebagai gambaran, akses Hardisk SATA dalam dunia nyata sekitar 80-100 MB/s sedangkan USB 2.0 antara 10MB/s sampai 20 MB/s).

Jenis-jenis RAM yang saat ini dikembangkan sebagai berikut:

a. DRAM (Dynamic RAM) adalah jenis RAM yang digunakan untuk personal komputer atau workstation.

b. SDRAM (Synchoronous Dynamic RAM) adalah jenis yang lain dari DRAM yang tersinkronisasi dengan clock speed microprocessor agar penggunaannya lebih optimal.

c. RDRAM (Rambus Dynamic RAM) adalah jenis RAM yang memiliki kinerja yang sangat tinggi dan tidak banyak memakan tenaga listrik.

d. DRDRAM (Direct Rambus Dynamic RAM) menggunakan 16-bit, menggunakan pipelining untuk memindahkan ata dari RAM ke chace memory dari jalur yang lebih dekat ke processor atau display.

RAM dapat dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu jenis Statik dan Dinamik. RAM statik biasanya digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang tidak memerlukan kapasitas memori RAM yang besar. Adapun RAM dinamik menyimpan satu bit informasi data sebagai muatan. RAM dinamik menggunakan kapasitansi gerbang substrat sebuah transistor MOS sebagai sel memori elementer. Untuk menjaga agar data yang tersimpan dalam RAM dinamik tetap utuh, data tersebut harus disegarkan kembali dengan cara membaca dan menulis ulang data tersebut ke memori. RAM dinamik ini digunakan untuk aplikasi yang memerlukan RAM dengan kapasitas besar, misalnya dalam sebuah komputer pribadi (PC).

Semua data dan progam yang dimasukan lewat alat input akan disimpan terlebih dahulu di main memory, khususnya di RAM. RAM merupakan memory yang dapat di akses, yaitu diisi dan diambil isinya oleh programmer. Struktur dari RAM dibai menjadi 4 bagian, yaitu :

a.  Input storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukan lewat alat input.

b.  Progam storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi progam yang akan diproses.

c.  Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahan.

d.  Output storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output.

Input yang dimasukkan lewat alat input, pertama kali ditampung terlebih dahulu di input storage, bila input tersebut berbentuk program, maka dipindahkan ke progam storage dan bila berbentuk data, akan dipindahkan ke working storage. Hasil dari pengolahan juga ditampung di working storage dan hasil yang akan di tampilkan ke alat output dipindahkan ke output storage.

RAM mempunyai kemampuan untuk melakukan pengecekan dari data yang disimpannya, yang disebut dengan isitilah parity check. Bila data hilang atau rusak, dapat diketahui dari sebuah bit tambahan yang disebut dengan parity bit atau check bit.

2) ROM ( Read Only Memory)

Merupakan perangkat keras pada komputer berupa chip memori semikonduktor yang isinya hanya dapat dibaca. Jenis memori ini, datanya hanya bisa dibaca dan tidak bisa ditulis secara berulang-ulang. Memori ini berjenis non-volatile, artinya data yang disimpan tidak mudah menguap (hilang) walaupun catu dayanya dimatikan. Karena memori ini biasa digunakan untuk menyimpan program utama dari suatu sistem. Di dalam PC, ROM biasa disebut BIOS (Basic Input/Output System) atau ROM-BIOS. Instruksi dalam BIOS inilah yang akan dijalankan oleh mikroprosesor ketika komputer mulai dihidupkan.

Sampai sekarang dikenal beberapa jenis ROM yang pernah beredar dan terpasang pada komputer, antara lain :

a. PROM (Progammable Read-Only-Memory) : Jika isi ROM ditentukan oleh vendor, PROM dijual dalam keadaan kosong dan kemudian dapat diisi dengan program oleh pemakai. Setelah diisi dengan program, isi PROM tak bisa dihapus.

(Gambar 2.10 PROM)

 

b. EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory) : Berbeda dengan PROM, isi EPROM dapat dihapus setelah diprogram. Penghapusan dilakukan dengan menggunakan sinar ultraviolet.

(Gambar 2.11 EPROM)

c. OTP (One Time Programing) adalah eprom yang tidak dilengkapi dengan jendela penyinaran ultraviolet.

(Gambar 2.12 OTP)

 

d.  EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only0Memory) : EEPROM dapat menyimpan data secara permanen, tetapi isinya masih bisa dihapus secara elektris melalui program. Salah satu jenis EEPROM adalah Flash Memory. Flash Memory biasa digunakan pada kamera digital, konsol video game, dan cip BIOS.

(Gambar 2.13 EAROM)

(Gambar 2.13 EEPROM)

e.  EAROM (Electrically Alterable Read Only Memory): EAROM yaitu ROM yang hanya dapat diubah atau dihapus dengan elektrik, baik untuk membaca atau menulis. Operasi penulisan untuk EAROM memerlukan waktu 1 mili detik, sedangkan untuk pembacaan memerlukan waktu sekitar 1 mikro detik, sehingga EAROM tidak dapat dipergunakan sebagai memori baca / tulis yang serba guna. Keuntungan EAROM, yaitu tidak mudah terhapus dan tidak memerlukan catu daya tambahan seperti baterai.

ROM hanya dapat dibaca saja, programmer tidak bisa mengisi sesuatu ke dalam ROM. Isi ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya, berupa system operasi (Operasi System) yang terdiri dari progam-progam pokok yang diperlukan oleh sistem komputer, seperti misalnya progam untuk mengatur penampilan karakter di layar, pengisian tombol kunci di keyboard untuk keperluan kontrol tertentu bootstrap progam. Beberapa komputer misalnya komputer mikcro apple dan IBM PC, ROM juga diisi dengan progam interpreter BASIC.

Bootsrap progam diperlukan pada waktu pertama kali sistem komputer diaktifkan, yang proses ini sering kali diistilahkan sebagai booting yang dapat berupa cold booting dan warm booting. Cold booting merupakan proses pengaktifan sistem komputer pada saat pertama kali, untuk mengambil proses bootstrap progr am dari keadaan listrik komputer mati dengan cara menghidupkannya, sedangkan warm botting merupakan proses pengulangan pengambilan bootstrap progam pada saat komputer hidup dengan cara menekan beberapa tombol tertentu di keyboard seperti (Ctrl + Alt + Del) yang ditekan secara bersamaan. Warm booting ini biasanya dilakukan saat sistem komputer macet atau mengalami hangout.

Instruksi-instruksi yang disimpan di ROM disebut dengan microinstructions atau microcode atau disebut juga dengan firmware, karena hardware dan software dijadikan satu oleh pabrik pembuatnya. ROM itu sendiri adalah hardware sedang microinstructions adalah software.

Isi dari ROM tidak boleh hilang atau rusak, bila terjadi demikian, maka sistem komputer tidak akan berfungsi. Oleh karena itu, untuk mencegahnya, pabrik komputer merancang ROM sedemikian rupa sehingga hanya bisa dibaca saja, tidak dapat diisi oleh progammer supaya tidak terganti oleh isi yang lain yang dapat menyebabkan isi ROM rusak.

3)  Cache Memory

Cache berasal dari kata cach yakni sebuah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan sementara. Sesuai definisi tersebut Cache Memory adalah tempat menyimpan data sementara. Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkan transfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache tersebut, sehingga apabila ada data yang ingin diakses dengan data yang sama, maka akses akan dapat dilakukan lebih cepat. Cache memori ini terletak antara register dan memory utama sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama.

Penggunaan cache ditujukan untuk meminimalisir terjadinya bottleneck dalam aliran data antara processor dan RAM. Sedangkan dalam terminologi software, istilah ini merujuk pada tempat penyimpanan sementara untuk beberapa file yang sering diakses (biasanya diterapkan dalam network).

Sebagai tambahan dari register, beberapa CPU menggunakan cache memory atau disebut dengan scratch-pad memory atau high-speed buffer atau buffer memory dengan maksud supaya  kerja dari CPU lebih efesien dan mengurangi waktu yang terbuang. Tanpa cache memory, CPU akan menunggu data atau instruksi diterima dari main memory atau menunggu hasil pengolahan selesai dikirim ke main memory baru proses selanjutnya bisa dilakukan, padalah proses dari main memory lebih lambat dibandingkan dengan kecepatan register. Cache memory diletakkan diantara CPU dengan main memory. Cache Memory memiliki 3 jenis, yakni : L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau level one cache. Kemudian L2 cache disebut dengan istilah secondary cache, second level cache, atau level two cache. Dan L3 cache. Untuk lebih jelasnya tentang cache memory dijabarkan sebagai berikut:

a)         Jenis-Jenis Cache Memory

L1 cache terintegrasi dengan chip prosesor, artinya letak L1 cache sudah menyatu dengan chip prosesor (berada di dalam keping prosesor).

Letak L2 cache, ada yang menyatu dengan chip prosesor, ada pula yang terletak di luar chip prosesor, yaitu di motherboard dekat dengan posisi dudukan prosesor. Pada era prosesor intel 80486 atau sebelumnya, letak L2 cache kebanyakan berada di luar chip prosesor. Chip cache terpisah dari prosesor, berdiri mandiri dekat chip prosesor. Sejak era prosesor Intel Pentium, letak L2 cache ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor (menyatu dengan keping prosesor). Posisi L2 cache selalu terletak antara L1 cache dengan memori utama (RAM).

Sedangkan L3 cache belum diimplementasikan secara umum pada semua jenis prosesor. Hanya prosesor-prosesor tertentu yang memiliki L3 cache.

b)        Kecepatan Cache Memory

Transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan L2 cache maupun L3 cache (bila ada). Kecepatannya mendekati kecepatan register. L1 cache ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor. Secara fisik L1 cache tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. L1 cache adalah lokasi pertama yang diakses oleh prosesor ketika mencari pasokan data. Kapasitas simpan datanya paling kecil, antara puluhan hingga ribuan byte tergantung jenis prosesor. Pada beberapa jenis prosesor pentium kapasitasnya 16 KB yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu 8 KB untuk menyimpan instruksi, dan 8 KB untuk menyimpan data.

Transfer data tercepat kedua setelah L1 cache adalah L2 cache. Prosesor dapat mengambil data dari cache L2 yang terintegrasi (on-chip) lebih cepat dari pada cache L2 yang tidak terintegrasi. Kapasitas simpan datanya lebih besar dibandingkan L1 cache, antara ratusan ribu byte hingga jutaan byte, ada yang 128 KB, 256 KB, 512 KB, 1 MB, 2 MB, bahkan 8 MB, tergantung jenis prosesornya. Kapasitas simpan data untuk L3 cache lebih besar lagi, bisa ratusan juta byte (ratusan mega byte).

c)         Fungsi Cache Memory

Cache memory harus lebih cepat dari main memory dan mempunyai ukuran yang cukup besar, tetapi tidak sebesar main memory. Sebenarnya cache memory tidak diperlukan bilamana main memory dibuat secepat cache memory, tetapi cara demikian tidaklah ekonomis.

Ketika data dibaca/ditulis di memori utama (RAM) oleh prosesor, salinan data beserta address-nya (yang diambil/ditulis di memori utama) disimpan juga di cache. Sewaktu prosesor memerlukan kembali data tersebut, prosesor akan mencari ke cache, tidak perlu lagi mencari di memori utama.

Jika isi cache penuh, data yang paling lama akan dibuang dan digantikan oleh data yang baru diproses oleh prosesor. Proses ini dapat menghemat waktu dalam proses mengakses data yang sama, dibandingkan jika prosesor berulang-ulang harus mencari data ke memori utama.

Secara logika, kapasitas cache memory yang lebih besar dapat membantu memperbaiki kinerja prosesor, setidak-tidaknya mempersingkat waktu yang diperlukan dalam proses mengakses data.

2.5.   Proses Pengesekusian Program

Setiap bahasa pemograman dilengkapi dengan penerjemahan yang berbeda, bahkan untuk setiap versi yang berbeda juga mempuyai compiler khusus yang berbeda dengan versi lain. Semakin baru versi bahasa pemograman akan semakin banyak variasi perintah yang dimiliki, namun tetap mempertahankan perintah dalam versi sebelumnya. Akibatnya, suatu program aplikasi yang ditulis dalam versi yang awal akan dapat diproses oleh compiler dalam versi yang lebih baru, namun tidak demikian sebalikanya.

Secara umum, proses menjalankan suatu program yang ditulis dengan bahasa pemograman hingga menghasilkan keluaran sesuai yang diprogamkan harus melalui tiga tahapan utama, yaitu sebagai berikut:

1 . Tahap kompilasi (Compilation)

Tahap kompilasi merupakan proses menejermahkan program applikasi yang ditulis dalam bahasa pemograman menjadi program dalam bahasa mesin yang disebut Object Program. Program dalam bahasa mesin tersebut masih belum dijalankan/dieksekusi.

2 . Tahap penggabungan (link)

Tahap penggabungan merupakan proses menggabungkan program bahasa mesin yang dihasilkan pada tahap 1 dengan beberapa komponen lain yang diperlukan sehingga menjadi program exe (executable machine) yang siap dieksekusi.

3 . Tahap eksekusi (execution)

Tahap eksekusi merupakan proses pelaksanan intruksi dalam program aplikasi yang sesungguhnya. Dalam tahap ini data-data masukaan dibaca untuk diproses dan akan memberikan hasil sesuai yang diinginkan sebagaimana tertulis dalam programnya.

(Gambar 2.14 Siklus Eksekusi Intruksi)

 

BAB III

PENUTUP

3.1.   Kesimpulan

Dalam mengolah perintah dari piranti input, ada beberapa piranti yang berperan penting didalamnya, salah satunya adalah CPU yang bertugas dalam penerjemahan intruksi, main memori sebagai penyalur dan penyimpan proses, ada pula VGA sebagai pengolah gambar visual agar tampil dengan baik di layar monitor, dan lain sebagainya. Piranti-piranti tersebut yakni yang dinamakan “Piranti Proses”.

Selain CPU sebagai bagian terpenting dalam tahap pemrosesan data, ada Main Memory sebagai penyimpan data yang akan/sedang diproses. Informasi yang telah disimpan tersebut ada yang disalurkan ke CPU ataupun kepada piranti output langsung. Main memory ada yang bersifat penyimpan sementara atau yang disebut RAM, ada yang bersifat tidak dapat dirubah atau yang disebut ROM, dan ada pula yang bersifat penyimpan berulang atau yang disebut Cache Memory.

Tahapan proses dalam menjalankan program agar menjadi keluaran yang sesuai dengan yang diinginkan, yakni mula-mula sebuah intruksi atau data yang masuk dari piranti input diterjemahkan oleh ALU menjadi bahasa mesin, setiap proses dicontrol oleh Control Unit, keduanya adalah komponen dari prosesor. Setelah semua dimengerti oleh CPU barulah hasilnya dieksekusi, atau bisa gabungkan dahulu dengan intruksi lain, ataupun bisa disimpan dalam main memory.

3.2.   Saran

          Alhamdulillah berakhirlah pembahasan Piranti Proses dalam makalah ini. Peyusun sadar bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran begitu kami harapkan untuk memperbaiki segala kekurangan dan kealpaan kami, supaya kedepannya kami dapat membuat makalah yang lebih baik dan tentunya lebih bermanfaat dan menjadi wadah pengetahuan dan informasi bagi banyak orang. Sekian dan terima kasih.

Daftar Pustaka

Bambang Hariyanto. Ir., Mt., 1997, Sistem Operasi Edisi 3, Bandung:Penerbit Informatika

Nur’aeni, Neni, 2012, http://neninuraeni1511.blogspot.nl/2012/12/perkembangan-teknoogi-informasi_9.html?m=1, diakses pada tanggal 24 September 2014, pada pukul 11:20 WIB

Dewi, Damayanti, 2012, http://dewidamayanti1a.blogspot.com/2012/10/piranti-proses-processing-device.html?m=1, diakses pada tanggal 24 September 2014, pada pukul 11:30 WIB

Zulfitra, Budi,  2012, http://budi-zulfitra.binushacker.net/2012/11/alat-pemproses-proses-device-pada_2684.html 12:41, diakses pada tanggal 24 September 2014, pada pukul 12:41 WIB

Taufik, Ahmad Fadli, 2012, http://ahmadfhadli.wordpress.com/2012/06/contoh-makalah-mengenai-input output-dan-alat-pemroses/   , diakses pada tanggal 24 Sepetember 2014, pada pukul 20:40 WIB

Mubarak, Fikri Fikrul, 2012, http://fikrifikrulmubarok.blogspot.nl/2012/10/piranti-proses.html?m=1 , diakses pada tanggal 2 Oktober 2014, pada pukul 11:20 WIB