Sistem Komputer - Chapter Seven

Sistem Komputer

Chapter Seven

Bagaimana CPU Menjalankan Instruksi Program?

Mari, kita periksa cara unit pengolah pusat (CPU), dalam hubungannya dengan memori, menjalankan program komputer. Kita akan melihat bagaimana hanya satu instruksi dalam program yang dijalankan. Faktanya, kebanyakan komputer saat ini hanya dapat menjalankan satu instruksi pada satu waktu, meskipun mereka menjalaninya dengan sangat cepat. Banyak komputer pribadi dapat menjalankan instruksi dalam waktu kurang dari sepersejuta detik. Komputer yang dikenal sebagai superkomputer dapat menjalankan instruksi dalam waktu kurang dari sepermiliar detik.

Sebelum instruksi dapat dieksekusi, instruksi program dan data harus ditempatkan ke dalam memori dari perangkat input atau perangkat penyimpanan sekunder. Seperti yang ditunjukkan Gambar diatas (sebelah kiri), setelah data dan instruksi yang diperlukan berada dalam memori, unit pemrosesan pusat melakukan empat langkah berikut untuk setiap instruksi.

1. Unit kontrol mengambil (mendapat) instruksi dari memori.

2. Unit kontrol menerjemahkan instruksi (memutuskan apa artinya) dan memerintahkan agar data yang diperlukan dipindahkan dari memori ke ALU (unit aritmatika/logika). Dua langkah pertama ini bersama-sama disebut waktu instruksi, atau waktu-I.

3. Unit aritmatika/logika menjalankan instruksi aritmatika atau logika. Artinya, ALU diberikan kendali dan melakukan operasi aktual pada data.

4. Unit aritmatika/logika menyimpan hasil operasi ini dalam memori atau register. Langkah 3 dan 4 bersama-sama disebut waktu eksekusi, atau waktu-E.

Unit kontrol selanjutnya memerintahkan memori untuk mengirimkan hasilnya ke perangkat keluaran atau perangkat penyimpanan sekunder. Kombinasi waktu-I dan waktu-E disebut siklus mesin. Gambar diatas (kanan) menunjukkan instruksi yang melalui siklus mesin.

CPU memiliki clock internal yang menghasilkan detak (pulse) dengan kecepatan tetap untuk menyinkronkan semua operasi komputer. Sebuah instruksi siklus mesin tunggal dapat terdiri atas sejumlah besar sub-instruksi, yang masing-masing harus mengambil setidaknya satu siklus clock. Setiap jenis CPU dirancang untuk memahami sekumpulan instruksi tertentu yang disebut instruction set. Sama seperti, ada banyak bahasa berbeda yang dipahami orang, setiap jenis CPU memiliki instruction set yang dimengertinya. Oleh karena itu, CPU yang digunakan untuk PC merk Compaq tidak dapat memahami kumpulan instruksi dari CPU lain (misalnya Macintosh).

Pada memori, dapat tersimpan instruksi program dan juga data. Bagaimana control unit bisa membedakannya?

Lokasi dalam memori untuk setiap instruksi dan setiap bagian data diidentiikasi oleh sebuah alamat. Artinya, setiap lokasi memiliki nomor alamat, seperti locker (kotak penyimpan) di perpustakaan atau di sekolah. Seperti kotak penyimpan memiliki memiliki nomor yang tetap, isi kotak penyimpan bisa berbeda di suatu waktu, bisa berisi tas, bisa berisi buku, atau berisi tumbler tempat minum.

Seperti hal kotak penyimpan, memori bisa berisi instruksi atau data. Instruksi lama bisa diganti dengan instruksi baru, demikian juga data lama bisa diganti dengan data baru, tetapi memori tetap memiliki alamat yang sama. Tidak seperti kotak penyimpan, lokasi memori hanya dapat menampung sejumlah data dalam ukuran byte.

Gambar dibawah  menunjukkan bagaimana program memanipulasi data dalam memori. Sebuah program penggajian, misalnya, dapat memberikan instruksi untuk meletakkan data tarif (gaji-per jam) di lokasi kotak 3 dan jumlah jam kerja di lokasi kotak 6. Untuk menghitung gaji karyawan, instruksi untuk komputer, yaitu mengalikan data di lokasi kotak 3 dengan data di lokasi kotak 6 dan pindahkan hasilnya ke lokasi kotak 8. Pemilihan lokasi dapat dilakukan di mana saja yang belum digunakan. Pemrogram yang menggunakan bahasa pemrograman tidak perlu tahu nomor alamat mesin yang sebenarnya, karena setiap alamat data disebut dengan nama yang menjadi alamat simbolis. Dalam contoh ini, nama alamat simbolis adalah Tarif, Jam, dan Gaji.