Sistem Komputer - Chapter Eight

Sistem Komputer

Chapter Eight

Mesin Konseptual Sederhana

Tahukah kerabat babeh opiq, bahwa kita bisa membuat abstraksi sebuah mesin komputer dengan menciptakan sebuah mesin konseptual sederhana?

Kalian diberi sebuah mesin konseptual sederhana ciptaan Mr. ALGO dan menyimulasikan cara kerjanya, yang seperti cara kerja sebuah komputer, tetapi dengan lebih sederhana. Pada bagian ini, kalian akan memahami bahwa instruksi program dalam bahasa yang lebih dekat ke manusia harus diterjemahkan menjadi instruksi dalam bahasa mesin untuk dapat dijalankan. Ingat bahwa dengan struktur komputer yang terdiri atas input, output, memori dan CPU, komputer hanya dapat membaca data dari perangkat masukan, menulis data ke perangkat keluaran, menyalin data dari CPU ke memori atau dari memori ke CPU, dan melakukan perhitungan aritmatika dan logika. Dengan kemampuan tersebut, kita dapat menuliskan program komputer yang beragam dan luar biasa daya gunanya!

Program komputer terdiri atas sekumpulan instruksi. Instruksi yang dijalankan oleh mesin harus dikenali oleh CPU yang disebut bahasa mesin. Bagaimana sebuah komputer menjalankan sebuah program dalam bahasa mesin? Komputer akan menjalankan (mengeksekusi) perhitungan dengan langkah yang disebut “fetch execute cycle” (siklus ambil dan jalankan). Fetch execute cycle ialah operasi yang paling mendasar dalam komputer, yang juga disebut “fetch decode execute cycle”. Selama fetch execute cycle, mesin komputer akan mengambil instruksi dari memori dan menjalankan instruksi tersebut sesuai dengan jenis instruksinya. Mengapa disebut fetch execute cycle? Siklus untuk fetching, decoding, dan executing sebuah instruksi ini akan diulang-ulang oleh CPU selama mesin komputer hidup!

Gambaran siklusnya ditunjukkan dalam Gambar dibawah ini yang menunjukkan lebih detail bagian-bagian dari CPU.

1. CU akan mengambil instruksi (Fetch).

2. CU akan menerjemahkan instruksi tersebut harus melakukan apa, misalnya menyimpan data, menghitung, atau lainnya. Ingat, bahwa komputer hanya dapat melakukan perhitungan dan menyimpan/mengambil, atau mengirimkan data ke input/output device

3. ALU akan mengambil data yang diperlukan untuk menjalankan instruksi, dan data yang sedang diproses disimpan dalam Register.

4. ALU menjalankan instruksi.

Berikut ini gambaran Memori dan Register dari sebuah mesin ciptaan Mr. ALGO tersebut. Alamat pada mesin ini dinyatakan dalam kode Heksadesimal. Memori dibagi-bagi menjadi kotak-kotak. Setiap kotak mempunyai alamat dan dapat berisi data. Misalnya, mesin ciptaan kalian memiliki kapasitas memori untuk menampung 4 data dengan alamat AAA1 s.d AAA4 dan CPU mempunyai 2 register dengan alamat REG1 dan REG2 yang ilustrasikan seperti pada gambar di bawah ini. Sebetulnya, semua data akan disimpan dalam bentuk biner, seperti yang telah dipelajari di jenjang SMP. Namun demikian, untuk kemudahan membaca, data semua ilustrasi, data tetap dituliskan dalam besaran desimal.

Sekarang, kalian akan mensimulasi Fetch instruction cycle tersebut untuk menjalankan instruksi perhitungan aritmatika sederhana sebagai berikut yang semula ditulis dalam bahasa yang lebih dipahami manusia (bahasa tingkat tinggi).

Mesin Konseptual Sederhana akan mengeksekusi perintah tersebut dalam beberapa langkah karena data disimpan dalam memori (disimpan dalam variabel X dan Y), sedangkan proses perhitungan penjumlahan harus dilakukan oleh ALU yang merupakan bagian dari CPU. Misalnya, nilai dari variabel X disimpan dalam alamat AAA1 dan nilai dari variabel Y disimpan dalam AAA2, dan nilai variabel Jumlah akan disimpan dalam alamat AAA4. Data harus dibawa ke Register untuk dijumlahkan.

Mesin Konseptual Sederhana menjalankan beberapa instruksi bahasa mesin sebagai berikut untuk menjalankan program di atas.

Eksekusi dari perintah-perintah tersebut secara berturut-turut ditunjukkan dengan ilustrasi sebagai berikut.

Mesin Konseptual Sederhana tersebut hanya mempunyai 2 register (REG1 dan REG2), dan dirancang agar jika melakukan operasi aritmatika dua buah bilangan, hasilnya disimpan pada register yang menyimpan operan ke-2.

Mungkin saja, ada orang yang menciptakan mesin konseptual lain yang mempunyai 3 register. Seandainya, mesin mempunyai 3 register, bisa saja hasil penjumlahan disimpan pada register ke-3. Jumlah register dan bagaimana operasi dilakukan, serta hasil operasi aritmatika disimpan, itu ditentukan oleh penciptanya, merupakan spesiikasi mesin.

Kita juga dapat menciptakan mesin konseptual yang sangat sederhana, yang hanya mempunyai 1 register untuk menampung data, yang biasanya disebut AKUMULATOR karena semua operan dan hasil perhitungan disimpan di register tunggal. Perintah TAMBAH dilakukan dengan menambahkan data yang diambil dari memori ke satu-satunya register itu. Perintah Mesin misalnya:

Untuk menambahkan 100+200, instruksi yang dilakukan oleh mesin dengan satu AKUMULATOR yang hanya mempunyai 4 alamat memori AAA1, AAA2, AAA3 dan AAA4 diberikan sebagai berikut.

Jika kalian perhatikan, instruksi-instruksi di atas merupakan rangkaian perintah yang dilakukan untuk menghitung penjumlahan 100+200. Instruksi yang diberikan bergantung pada spesiikasi mesinnya, dan mesin juga dapat mempunyai satu atau lebih register. Pencipta mesin yang akan merancang mesinmesin

komputer tersebut, dan mewujudkannya menjadi perangkat elektronik yang dapat berfungsi sesuai spesiikasi. Tentu saja, gambaran pelaksanaan instruksi di atas ialah penyederhanaan karena yang dilakukan oleh komputer sebenarnya jauh lebih rinci. Data 100 dan 200 dalam desimal pun akan direpresentasi dalam bentuk biner seperti yang kalian telah pelajari di tingkat SMP.

Unit pembelajaran ini memberikan gambaran bahwa ekspresi yang ditulis dalam bahasa yang dimengerti manusia harus diterjemahkan sangat detail agar dapat dieksekusi oleh mesin ciptaan kalian. Komputer yang selama ini kalian gunakan sebenarnya mirip dengan mesin konseptual sederhana tersebut, hanya kecepatan melaksanakan instruksi sangat cepat sekali.