[Teknologi Informasi] PROCESS DEVICE ~ WNNDesign

(PROCESS DEVICE)

Piranti proses adalah adalah alat dimana instruksi – instruksi program diproses untuk mengolah data yang sudah dimasukkan lewat Peranti masukan dan hasilnya akan ditampilkan di Peranti keluaran.

2.1 Pengertian Prosesor

Prosesor atau lebih dikenal dengan Central Processing Unit ( CPU ) merupakan otaknya komputer. Fungsi Processor adalah menjalankan program-program yang disimpan dalam memori utama (main memory) de
ngan cara mengambil instruksi, menguji instruksi tersebut, dan menjalankaninstruksi satu demi satu atau fungsinya adalah menghitung, melakukan operasi logika, mengelola aliran data dengan membaca aliran data dengan membaca instruksi dari memori dan mengeksekusinya. Pada komputer mikro unit pemrosesan ini disebut denganmicro-processor (pemroses mikro) atau processor yang berbentuk chip yang terdiri dari ribuan sampai jutaan IC.

2.2 Sejarah Prosesor

Mikroprosesor yang pertama kali diciptakan yaitu Intel 4004 yang diperkenalkan pada tahun 1971.Prosesor ini sangat sederhana,hanya bisa melakukan operasi sebesar 4 bit perwaktu.Aplikasi prosesor ini adalah untuk menyusun kalkulator elektronik portable.

Mikroprosesor yang pertama kali digunakan untuk komputer rumah adalah Intel 8080 yang diperkenalkan pertama kali pada tahun 1974.Prossesor ini berukuran 8 bit.Digunakan pertama kali pada Kit Altair.Kit buatan MITS yang diperkenalkan pada tahun 1975 inilah yang dianggap sebagai cikal bakal komputer personal yang pertama.Namun yang dinamakan PC seperti yang sekarang diperkenalkan pertama kali oleh IBM pada tahun 1982,yang disebut IBM PC.Komputer ini menggunakan prosesor Intel 8088 yang sebenarnya telah diperkenalkan pada tahun 1979.

Mikroprosesor yang digunakan pada PC dari waktu ke waktu juga berubah.Secara kronologis,prosesor-prosesor yang digunakan sampai pada akhir tahun 2002 adalah 8088,80286,80386,80486,Pentium,Pentium II,Pentium III,dan Pentium IV.Sebagai bahan pertimbangan,prosesor Pentium 4 mempunyai kecepatan 5000 kali lebih cepat daripada prosesor 8088.

Nama	Tahun	Transistor (ribu)	Kecepatan Clock	Lebar Data (Bit)	Lebar Bus(bit)	Lebar Bus Alamat(bit)	MIPS
8080	1974	6	2 Mhz	8	8	20	0,64
8088	1979	29	5 Mhz	16	8	20	0,33
80286	1982	134	6 Mhz	16	16	24	1
80386	1985	275	16 Mhz	32	32	32	5
80486	1989	1.200	25 Mhz	32	32	32	20
Pentium	1993	3.100	60 Mhz	32	64	32	100
Pentim II	1997	7.500	233Mhz	32	64	36	~300
Pentium III	1999	9.500	450 Mhz	32	64	36	~510
Pentium IV	2000	42.000	1.5 Ghz	32	64	36	~1,700

Beberapa hal yang perlu diketahui tentang tabel diatas:

Tahun menyatakan tahun saat prosesor dirilis pertama kali.Perlu diketahui,umumnya proesor dengan nama yang sama dikembangkan beberapa kali.Sebagai contoh,kecepatan Pentium 4 ketika pertama kali dipublikasikan adalah 1,5 Ghz tetapi pada akhir tahun 2002 telah mencapai di atas 2 Ghz.
Transistor menyatakan jumlah transistor yang terkandung dalam sebuah cip.
Kecepatan clock menyatakan jumlah pulsa yang dapat di bangkitkan oleh clock yang memicu prosesor
Lebar data menyatakan lebar dari ALU ( bagian dalam prosesor yang menangani pemrosesan aritmetik dan logika).
MIPS (Millions of Intructions Per Second) menyatakan jumlah jutaan instruksi perdetik yang dapat ditangani oleh proesor.

2.3 Macam – macam Prosesor

Di Indonesia kita tahu ada 2 jenis processor yang paling digemari oleh masyarakat, yaitu INTEL dan AMD. Hal ini memang tidak lepas dari kehandalan kedua processor tersebut dari segi performa dan kualitas. Dan sudah dibuktikan oleh masarakat. Namun kali ini akan berbagi lebih banyak informasi mengenai jenis processor, yaitu :

1. INTEL

Merupakan sebuah processor buatan Intel Corporation. Masyarakat pasti tidak meragukan lagi dengan yang satu ini. Awal dibuat pada tahun 1968 yang mempunyai kelebihan sebagai berikut :

lebih tahan terhadap panas
Mempunyai turbo bost yang berguna untuk meningkatkan performa dan kecepatan. Seperti pada jenis Core I3, I5 dan I7.
Memiliki brand alias nama yang sudah lebih dulu dikenal masyarakat, sehingga mempunyai daya jual yang tinggi.

2. AMD

AMD adalah kependekan dari Advanced Micro Device Inc. Merupakan pesaing utama intel. Processor jenis ini banyak diminati oleh penghobi game. Karena ada salah satu produknya yang dilengkapi dengan VGA Ati Radeon. Jika dibanding dengan intel, konsumsi daya AMD lebih besar, sehingga lebih boros listrik.

3. ARM

Mungkin anda jarang atau belum pernah mendengar jenis processor ini, karena memang sebagian besar digunakan pada perangkat Handpone, music player dan router.

4. CYRIX

Diproduksi pertama pada tahun 1988. Mempunyai fitur kecepatan yang cukup optimal dan juga suhu kerja yang rendah. Namun secara kwalitas, masih dibawah intel dan AMD.

5. TRANSMETA

Awal diproduksi tahun 1995. Keunggulannya yaitu membutuhkan daya yang lebih sedikit, harga yang lebih murah dan tidak cepat panas.

6. VIA

Pertama kali diproduksi tahun 1987 oleh Negara Taiwan. Dan lebih difokuskan untuk menjalankan perangkat yang lebih ringan dan relative kecil.

7. CENTAUR

Dibuat pada tahun 1995 oleh Glen Henry dkk. Namun kemampuna processor ini masih kalah dibanding diatas.

2.4 Macam – Macam Processor Smartphone Android

1. Exynos

Processor Exynos ini dikembangkan dibawah naungan perusahaan Samsung Electronics. Processor ini dibangun dengan basis System on a Chip (SoC) yang memang dikhususkan untuk perangkat mobile, seperti Smartphone dan Tablet. Processor Exynos ini banyak dipasarkan dengan berbagai jenis yang memiliki beda spesifikasi. Misalnya pada keluaran pertamanya, pihak Samsung Electronics mengeluarkan Exynos 3110 atau hummingbird. Pernah denger nggak processor dengan jenis itu ?processor jenis ini memang jarang dijumpai pada perangkat – perangkat cerdas jaman sekarang karena sudah digantikan dengan processor – processor keluaran terbaru. Kelebihan processor ini adalah dibidang game dan kinerja multitaskingnya.

2. Tegra

Processor yang kedua ini yakni Tegra. Processor ini dikeluarkan oleh pihak NVIDIA. Processor product nvidia ini dikabarkan memang sangat berkembang dikarenakan teknologinya yang lebih dulu menggunakan teknologi quad-core dimana pada saat yang hampir bersamaan , produsen lain masih gencar dengan teknologi dual-core. Processor tegra ini adalah NVIDIA Tegra 3 dimana memiliki keunggulan didalam visualisasi yang apik dengan konsumsi daya yang tidak besar. NVIDIA biasanya memang digunakan pada PC yang memang digunakan untuk game, jadi mungkin itu juga tidak jauh dari kinerja NVIDIA tegra untuk Smartphone ini.

3. OMAP

Processor OMAP ini adalah hasil kerja Texas Instrument. Processor jenis ini sering digunakan karena kelebihannya yang dapat memberikan serta memproses tampilan situs internet layaknya anda browsing website pada komputer, processor ini juga memberikan antarmuka yang lebih cepat, dengan OMAP ini Smartphone dapat menunjang kamera primer dan sekunder secara lebih kuat juga mampu menampilkan video Full HD dengan kualitas yang bagus.

4. Snapdragon

Processor jenis ini sering kali tampil pada dapur pacu Smartphone pada saat ini, mungkin anda juga sering menjumpainya tetapi belum mengetahui lebih detail tentangnya. Banyak kabar yang menyebutkan bahwa processor Qualcomm ini memliki kinerja yang bagus dibanding dengan yang lain, karena dapat terlihat pada saat ini banyak sekali Smartphone yang menggunakan CPU jenis ini. Mungkin processor ini dapat memberikan kinerja yang baik untuk device serta memiliki beberapa teknologi yang dapat memberikan banyak efek positif pada Smartphone atau Tablet.

5. MediaTek

Processor jenis ini adalah hasil produksi dari perusahaan MediaTek atau yang lebih dikenal dengan MTK yakni perusahaan yang menjual komponen untuk perangkat komunikasi nirkabel. Alasan mengapa CPU jenis ini banyak digunakan, karena disamping harga nya yang relative murah, processor MediaTek ini memiliki kemampuan kerja yang tidak diragukan lagi dibanding yang lain.

6. PXA

Processor PXA ini merupakan produk processor dari perusahaan marvell. Processor jenis ini memang jarang ditemui pada perangkat cerdas seperti Smartphone serta Tablet. Disebut – sebut PXA ini memiliki teknologi SoC ( System On a Chip ). Banyak sekali keuntungan dari teknologi tersebut, disamping dapat meminimalisir daya teknologinya sangat fungsiolitas untuk perangkat cerdas baik Smartphone atau Tablet.

2.5 Komponen Mikroprosesor ( Prosesor )

Processor terdiri dari tiga komponen, yaitu :

1. Control Unit (CU), berfungsi mengendalikan operasi yang dilaksanakan sistem komputer.

Conrtol Unit, 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-instruksi 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.

2. Arithmetic Logical Unit (ALU), berfungsi melakukan operasi aritmatika dan logika.

Unit Aritmatika dan Logika, atau Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat yang melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder juga 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 (≥) ALU juga dapat melakukan pelaksanaan arimatika (pengurangan, penambahan dan semacamnya), pelaksanaan logis ( AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan(membandingkan dua slot dengan kesetaraan).

3. Register-register, berfungsi sebagai memori utama yang bekerja sangat cepat sebagai tempat operan-operan dari operasi yang akan dilakukan.Register yang memiliki fungsi Alat penyimpanan kecil dengan 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. Banyak register dalam CPU, masing-masing sesuai dengan fungsinya yaitu :

1. Instruction Register ( IR )

Digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses.

2. Program Counter ( PC )

Digunakan untuk menyimpan alamat lokasi dari memori utama yang berisi instruksi yang sedang diproses. Selama pemrosesan instruksi, isi PC diubah menjadi alamat dari memori utama yang berisi instruksi berikutnya.

3. General Purpose Register

Punya kegunaan umum yang berhubungan dengan data yang sedang diproses. Contoh, yang digunakan untuk menampung data disebut operand register, untuk menampung hasil disebut accumulator.

4. Floating Point unit

Floating point atau bilangan titik mengambang, 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). Untuk memudahkan pengertiannya, berikut ini contohnya:

Contoh 1.

Misalkan terdapat sebuah bilangan 7052000000 maka bilangan ini dapat

dituliskan dalam bentuk bilangan floating point: 7052E6 yang secara matematis artinya: 7052 x 10⁶Bagian mantisanya adalah 7052 bagian eksponennya adalah E6

Contoh 2.

Misalkan terdapat sebuah bilangan 0.00000944 maka bilangan ini dapat

dituliskan dalam bentuk bilangan floating point: 944E-5 yang secara matematis artinya: 944 x 10^-5

Bagian mantisanya adalah 944 bagian eksponennya adalah E-5

Prosesor-prosesor sederhana umumnya hanya memiliki unit aritmatika dan logika, serta unit kontrol yang beroperasi pada dasar bilangan bulat (integer) saja. Untuk menghitung bilangan atau nilai floating point dapat dilakukan dengan bantuan software (perangkat lunak) sehingga operasinya menjadi lambat.

Melihat kenyataan ini sebenarnya diperlukan unit khusus atau sebuah prosesor tambahan yang digunakan untuk kalkulasi atau memproses bilangan floating point. Unit khusus untuk memproses bilangan floating point ini disebut unit titik mengambangatau Floating Point Unit (FPU).

Prosesor-prosesor Intel x86 sebelum Intel 80486 memiliki FPU yang terpisah, berada di luar prosesor, berbentuk sebuah chip yang dinamakan Math co-processor. Math co-processor inilah yang bertugas khusus mengolah bilangan floating point.Prosesor Intel 80486 atau setelahnya (misalnya Intel Pentium dan setelahnya) memiliki FPU internal yang berada di dalam prosesor itu sendiri, sehingga kinerjanya pun menjadi semakin tinggi. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa FPU adalah sebutan untuk unit pemroses di dalam mikroprosesor yang bertugas menangani bilangan mengambang (floating point). FPU memegang peranan penting dalam sebuah prosesor. FPU digunakan sebagian besar permainan komputer (game), spreadsheet (program tabel berlajur atau untuk kepentingan lainnya).

5. Cache (L1, L2. L3[optional])

Cache adalah memory berukuran kecil yang sifatnya temporary (sementara). Walaupun ukuran filenya sangat kecil, namun keceptannya sangat tinggi. Dalam terminologi hardware, istilah ini biasanya merujuk pada memory berkecepatan tinggi yang menjembatani aliran data antara processor dengan memory utama (RAM) yang biasanya memiliki kecepatan jauh lebih rendah. Cache berfungsi untuk mempercepat akses data pada komputer karena cache menyimpan data/informasi yang telah diakses oleh suatu buffer, sehingga meringankan kerja processor.

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).

6. 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 itu 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.

2.6 Cara kerja CPU

Seperti yang telah disebutkan, semua instruksi yang kita keluarkan terhadap computer, baik dengan cara mengetik mengggunakan keyboard atau menggunakan mouse, akan diubah menjadi bahasa mesin yang hanya dapat dipahami oleh mesin. Nah, instruksi dalam bahasa mesin dalam bahasa khusus CPU, yang disebut dengan instruction set architecture (ISA, diterjemahkan sebagai arsitektur set instruksi), yang akan dipecah ke dalam banyak instruksi yang jauh lebih sederhana lagi, yang disebut dengan microcode. Instruksi-instruksi dalam microcode ini, seperti halnya saat menjumlahkan angka yang ada dalam register semuanya telah ditanamkan di dalam CPU, dan merupakan instruksi yang paling dasar yang digunakan oleh CPU.

Agar computer dapat melakukan sinkronisasi terhadap semua operasinya, maka computer menggunakan sebuah system clock atau system timer, yakni sebuah komponen kecil yang ditaruh pada motherboard. Secara berkala, system clock akan mengirimkan sebuah sinyal kepada seluruh komponen computer, yang mungkin mirip dengan detak jantung manusia atau metronome yang digunakan oleh para musisi. Nah, sinyal-sinyal ini umumnya disebut dengan sebuah siklus, atau dalam bahasa Inggrisnya disebut clock cycle yang dinyatakan dalam satuan Hertz. Karena satuan Hertz menggunakan prefiks satuan yang biasa (bukan pangkat 2), maka 1 kilohertz setara dengan 1000 detakan pada system clock, dan 1 megahertz setara dengan 1000000 detakan, dan seterusnya.

Banyak komputer sekarang yang berjalan dengan system clock 200 MHz, dan semua perangkat yang terkoneksi ke system unit akan melakukan sinkronisasi dengaan system clock tersebut, dengan cara menyelaraskan dengan kecepatan yang sama dengan system clock atau beberapa kali lebih banyak bila memang lebih cepat dari 200 MHz, atau beberapa kali lebih banyak bila lebih lambat dari 200 MHz, dengan menggunakan sebuah angka sebagai faktor pengali (multiplier). Sebagai contoh, untuk sebuah CPU yang memiliki kecepatan 2000 MHz (2 GHz), memiliki faktor pengali 10, yang berarti kecepatan CPU tersebut berdetak 10 kali untuk setiap siklusnya.

Nah, untuk setiap detak CPU, prosesor akan dapat mengeksekusi satu microcode atau lebih. Sebagian besar computer modern mampu mengerjakan lebih banyak lagi dalam satu waktunya, dan untuk system seperti itu lazim diberi atribut sebagai superscalar, yang merujuk pada kemampuan CPU untuk memproses banyak instruksi per siklusnya (dalam Bahasa Inggrisnya Instruction per cycle). Nah, CPU yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi akan mampu memproses banyak instruksi per detiknya daripada CPU yang sama yang memiliki kecepatan yang lebih rendah.

Saat CPU memproses satu microcode, maka kondisi itu disebut sebagai siklus mesin, atau machine cycle. Setiap siklus mesin memiliki empat operasi yang diilustrasikan pada gambar di bawah ini.

1. Fetch, yakni saat instruksi program diambil dari memori, baik memori

dilakukan oleh Prefetch Unit.

2. Decode, yakni saat instruksi program tersebut diterjemahkan oleh Decode

Unit agar komponen Control Unit, Arithmetic and Logic Unit serta

Floating Point Unit dapat memahaminya.

3. Execute, yakni saat instruksi dilaksanakan.

4. Store, yakni saat data asli atau hasil perhitungan dari ALU atau FPU

disimpan di dalam register CPU.

Karena memang dalam satu siklus mesin hanya terjadi satu proses instruksi microcode, maka proses yang terlihat sederhana oleh kita justru membutuhkan banyak sekali siklus mesin. Sebagai contoh, anggaplah kita sedang mengalikan 4 dengan 5—sesuatu yang sederhana karena kita dapat menyelesaikannya kurang dari satu detik. Bagi CPU, instruksi 4*5 akan melibatkan beberapa instruksi seperti di bawah ini: