modul 1modul.smkn4malang.sch.id/wp-content/uploads/2020/... · gambar 3.5 berikut menjelaskan...
TRANSCRIPT
MODUL 1
Disusun Oleh :
E-mail: [email protected]
PEMERINTAH PROPINSI JAWA TIMUR CABANG DINAS PENDIDIKAN WILAYAH KOTA MALANG
SMK NEGERI 4 MALANG Jl. Tanimbar 22 Malang 65117 ( (0341) 353798, Fax (0341) 363099
Website : www.smkn4malang.sch.id | e-mail
Modul Sistem Komputer
2
Halaman Perancis
Penulis :
Atik Rahmawati, S.Pd
(E-mail: [email protected])
Layouter:
Atik Rahmawati, S,Pd
Ilustrator :
Atik Rahmawati, S.Pd
Copyright ©2018
SMK Negeri 4 Malang.
Modul Sistem Komputer
3
Kata Pengantar
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat
limpahan rahmat dan karunia-Nya, modul pembelajaran Sistem Komputer ini dapat
diselesaikan. Dalam penyusunan modul ini tidak terlepas dari kendala dan hambatan,
namun berkat bimbingan dan motivasi dari semua pihak yang telah membantu, penulis
dapat menyelesaikan peyusunan modul ini dengan baik.
Modul ini disusun untuk mendukung pelaksanaan pembelajaran online siswa kelas
XII SMKN 4 Malang yang sedang berada di Industri, khususnya untuk Program keahlian
Teknik Komputer Dan Informatika. Dengan harapan siswa masih bisa tetap belajar, meski
sedang melaksanakan prakerin di Industri. Dalam Modul ini disajikan materi SISTEM
KOMPUTER yang telah disesuaikan dengan Kurikulum 2013.
Penulis menyadari bahwa Modul ini masih jauh dari sempurna, hal ini tidak lepas dari
keterbatasan kemampuan penulis, Oleh karena itu saran, kritik dan masukan yang
membangun sangat diharapkan untuk peningkatan kualitas Modul ini. Semoga Modul ini
dapat dimanfaatkan dan terus diperbaiki agar dapat memenuhi harapan sebagaimana
mestinya
Akhirnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Modul ini penulis
ucapkan terima kasih.
Malang, Agustus 2018
Penulis
Atik Rahmawati, S.Pd
Modul Sistem Komputer
4
Daftar Isi
Halaman Perancis ………………………………………………………………………………………………..…….2
Kata Pengantar……………………………………………………………………………………………………………3
A. Pendahuluan……………………………………………………………………………………………………4
B. Kompetensi Dasar……………………………………………………………………………………………4
C. Tujuan Pembelajaran……………………………………………………………………………………….5
D. Materi Pembelajaran……………………………………………………………………………………….6
1. Organisasi Prossesor………………………..……….……………………………………………….6
1.1. Pengertian Organisasi Prosessor ..……………………………………………………….6
1.2. Komponen Utama CPU …..…………………………………………………………………..6
1.2.1 Arithmatic Logic Unit (ALU) …………………………………………………………………7
1.2.2 Controle Unit ………...……………………………………………………………………………7
1.2.3 Register …………………………… …..…………………………………………………………….8
1.2.4 CPU ……………………………. .……………………………………………………………………..8
2. Fungsi CPU ………………………………………………………………………………………… ……..9
2.1. Siklus Fetch Eksekusi ……….…………………………………………………………………..9
2.2. Fungsi Interrupt .……………………………………..………………………………………....10
E. Lembar Kerja Siswa………………………………………………………………………………………….12
F. Test Formatif…………………………………………………………………………………………….……..12
G. Kunci Jawaban…………………………………………………………………………………………..…….18
Modul Sistem Komputer
5
MODUL I
ORGANISASI PROSESOR, REGISTER,
DAN SIKLUS INSTRUKSI
A. Pendahuluan
Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima
informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi
yang tersimpan dalam komputer tersebut dan menghasilkan keluaran informasi yang
dihasilkan setelah diolah. Pada zaman digital seperti sekarang komputer banyak
dimanfaatkan pada berbagai bidang, misalnya pendidikan, kesehatan, bisnis, militer dan lain
sebagainya. Begitu banyak kemudahan yang dapat diperoleh dari menggunakan komputer,
oleh sebab itu penggunaan komputer sudah menjadi hal yang penting pada setiap lini
kehidupan.
Modul ini merupakan media untuk menyampaikan materi pada peserta didik tentang
organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi yang akan mengantarkan pembaca pada
pengertian tentang cpu atau prosesor, mekanisme kerja yang terkait dengan siklus
instruksinya. Pengertian ini dapat dijadikan acuan untuk memahami materi selanjutnya
pada sistem komputer.
B. Kompetensi Dasar
➢ Memahami organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi (fetching, decoding,
executing)
➢ Menggunakan organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi (fetching, decoding,
executing) untuk memecahkan masalah
C. Tujuan Pembelajaran
Pada pembelajaran modul online ini peserta didik diharapkan dapat:
➢ Memahami organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi (fetching, decoding,
executing)
Modul Sistem Komputer
6
➢ Menggunakan organisasi prosesor, register, dan siklus instruksi (fetching,
decoding, executing) untuk memecahkan masalah
Secara khusus pembelajaran modul online ini diharapkan menjadikan peserta didik
mampu:
• Menjelaskan pengertian dan fungsi prosesor
• Menyebutkan bagian-bagian organisasi prosesor
• Menjelaskan fungsi kerja register
• Mengidentifikasi siklus instruksi
1. ORGANISASI PROSESOR
1.1 Pengertian Organisasi Prosesor
Processor sering disebut sebagai otak dan pusat pengendali computer yang didukung oleh
kompunen lainnya. Processor adalah sebuah IC yang mengontrol keseluruhan jalannya
sebuah sistem komputer dan digunakan sebagai pusat atau otak dari komputer yang
berfungsi untuk melakukan perhitungan dan menjalankan tugas. Processor terletak pada
socket yang telah disediakan oleh motherboard, dan dapat diganti dengan processor yang
lain asalkan sesuai dengan socket yang ada pada motherboard. Salah satu yang sangat besar
pengaruhnya terhadap kecepatan komputer tergantung dari jenis dan kapasitas processor.
Prosesor adalah chip yang sering disebut “Microprosessor” yang sekarang ukurannya sudah
mencapai Gigahertz (GHz). Ukuran tersebut adalah hitungan kecepatan prosesor dalam
mengolah data atau informasi. Merk prosesor yang banyak beredar dipasaran adalah AMD,
Apple, Cyrix VIA, IBM, IDT, dan Intel.
Organisasi Processor tersusun atas beberapa komponen, yaitu :
1.1.2 Komponen Utama CPU
CPU merupakan komponen terpenting dari sistem komputer. CPU adalah komponen
pengolah data berdasarkan instruksi – instruksi yang diberikan kepadanya.
Modul Sistem Komputer
7
Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen
sebagai bagian dari struktur CPU, seperti terlihat pada gambar 3.1 dan struktur detail
internal CPU terlihat pada gamber 3.2. CPU tersusun atas beberapa komponen, yaitu :
1.1.2.3 Arithmetic and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan
data komputer. ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini
mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya,
ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing –
masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.
1.1.2.4 Control Unit, bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol
komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi –
fungsi operasinya. Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi
– instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.
1.1.2.5 Registers, adalah media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses
pengolahan data. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan
data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.
1.1.2.6 CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan
komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register – register dan juga dengan bus
– bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama,
piranti masukan/keluaran.
Modul Sistem Komputer
8
2. Fungsi CPU
Fungsi CPU adalah penjalankan program – program yang disimpan dalam memori
utama dengan cara mengambil instruksi – instruksi, menguji instruksi tersebut dan
mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah. Untuk memahami fungsi CPU dan
caranya berinteraksi dengan komponen lain, perlu kita tinjau lebih jauh proses eksekusi
program.
Pandangan paling sederhana proses eksekusi program adalah dengan mengambil
pengolahan instruksi yang terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan instruksi
(fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute). Siklus instruksi yang terdiri dari siklus
fetch dan siklus eksekusi diperlihatkan pada gambar 3.3 berikut.
Modul Sistem Komputer
9
3. Siklus Fetch – Eksekusi
Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori. Terdapat
register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang
disebut Program Counter (PC). PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU
membaca instruksi. Instruksi – instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi
(IR). Instruksi – instruksi ini dalam bentuk kode – kode binner yang dapat diinterpretasikan
oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan. Aksi – aksi ini dikelompokkan menjadi
empat katagori, yaitu :
• CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
• CPU –I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
• Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.
• Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi
pengubahan urusan eksekusi.
Modul Sistem Komputer
10
Perlu diketahui bahwa siklus eksekusi untuk suatu instruksi dapat melibatkan lebih
dari sebuah referensi ke memori. Disamping itu juga, suatu instruksi dapat menentukan
suatu operasi I/O.
Perhatikan gambar 3.4 yang merupakan detail siklus operasi pada gambar 3.3, yaitu :
• Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat
instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap
ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap instruksi 16 bit padahal
memori memiliki panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamat sebelumnya.
• Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke
CPU.
• Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan
jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
• Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan
apabila melibatkan referensi operand pada memori.
• Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
• Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
• Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.
Modul Sistem Komputer
11
4. Fungsi Interrupt
Fungsi interupsi adalah mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi
dalam CPU kepada routine interupsi. Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki
mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU. Tujuan interupsi secara umum untuk
menejemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul –
modul I/O maupun memori. Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya
secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi
masing – masing modul berbeda sehingga dengan adanya
fungsi interupsi ini dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul. Macam – macam kelas
sinyal
interupsi :
• Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada
hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi ilegal.
• Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini
memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler.
• I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi
error dan penyelesaian suatu operasi.
• Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan
paritas memori.
Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi
instruksi – instruksi lain. Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap
menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke
prosesor. Kemudian prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk
menghandel routine interupsi.
Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya
kembali. Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan tindakan, yaitu
interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak. Apabila interupsi ditangguhkan,
prosesor akan melakukan hal – hal dibawah ini :
1. Prosesor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya.
Tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data
lain yang relevan.
2. Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler.
Modul Sistem Komputer
12
Gambar 3.5 berikut menjelaskan siklus eksekusi oleh prosesor dengan adanya fungsi
interupsi.
Kerjakan tugas berikut ini untuk pemahaman materi
1. Jelaskan cara kerja ALU!
2. Jelaskan siklus instruksi dasar!
3. Jelaskan siklus eksekusi oleh prosesor dengan adanya fungsi interupsi!
PILIHLAH JAWABAN YANG TEPAT !
1. CPU merupakan komponen pengolah data terpenting dalam sistem komputer yang
bekerjanya berdasarkan...
a. Ekstraksi
b. Interface
c. Instruksi
LATIHAN SOAL
LEMBAR KERJA SISWA
Modul Sistem Komputer
13
d. Fraksi
e. Aksi
2. Sistem bus yang menghubungkan komponen internal CPU yaitu ALU, control unit,
register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem
lainnya disebut...
a. Struktur Interkoneksi
b. CPU Interkoneksi
c. Peripheral Bus
d. Eksternal Bus
e. Control Unit
3. Media penyimpanan internal CPU yang bersifat sementara dan biasanya digunakan
untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya
adalah...
a. ROM
b. RAM
c. Register
d. Hard disk
e. Hard Drive
4. Komponen internal CPU yang bertugas mengontrol secara keseluruhan proses
komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan
fungsi-fungsi operasinya adalah...
a. Control Bus
b. Control Unit
c. Schedule Function
d. Arithmetic Unit
e. Logi Unit
5. Bagian CPU yang membentuk fungsi-fungsi pengolahan data dan mengerjakan instruksi-
instruksi bahasa mesin adalah...
a. Data Bus
b. Machine language
c. Arithmetic and Logic Unit
d. Arithmetic and Local Unit
e. Arithmetic and Language Unit
6. Menjalankan program-program yang disimpan dalam memori utama dengan cara
mengambil instruksi, menguji instruksi dan megeksekusinya satu persatu sesuai alur
perintah merupakan...
a. Struktur CPU
b. Fungsi CPU
c. Siklus CPU
d. Proses CPU
e. Mekanisme CPU
Modul Sistem Komputer
14
7. Proses eksekusi program pada CPU terdiri dari dua langkah yaitu...
a. Fetch
b. Decode
c. Execute
d. Jawaban a dan b benar
e. Jawaban a dan c benar
8. Siklus instruksi yang melakukan operasi pembacaan instruksi adalah siklus...
a. Fetch
b. Decode
c. Execute
d. Interrupt
e. Operand
9. Siklus instruksi yang melakukan operasi pelaksanaan instruksi adalah siklus...
a. Fetch
b. Decode
c. Execute
d. Interrupt
e. Operand
10. Instruksi-instruksi dalam bentuk kode biner dapat diinterpretasikan oleh CPU kemudian
dilakukan aksi yang diperlukan seperti pada kategori berikut, kecuali...
a. CPU – Memori
b. CPU - I/O
c. CPU -Bus
d. Pengolahan Data
e. Kontrol
11. CPU dapat membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data
merupakan aksi...
a. Kontrol
b. CPU – I/O
c. CPU – Bus
d. CPU – Memori
e. Pengolahan Data
12. Instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja, misalnya instruksi pengubahan urusan
eksekusi merupakan aksi...
a. Kontrol
b. CPU – I/O
c. CPU – Bus
d. CPU – Memori
e. Pengolahan Data
13. Mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi
dalam detail siklus operasi disebut...
Modul Sistem Komputer
15
a. Data Operation (DO)
b. Instruction Fetch (IF)
c. Operand Address Calculation (OAC)
d. Instruction Operation Decoding (IOD)
e. Instruction Address Calculation (IAC)
14. Membaca atau pengambilan instruksi dari lokasi memorinya ke CPU dalam detail siklus
operasi disebut...
a. Data Operation (DO)
b. Instruction Fetch (IF)
c. Operand Address Calculation (OAC)
d. Instruction Operation Decoding (IOD)
e. Instruction Address Calculation (IAC)
15. Menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand
yang akan digunakan dalam detail siklus operasi disebut...
a. Data Operation (DO)
b. Instruction Fetch (IF)
c. Operand Address Calculation (OAC)
d. Instruction Operation Decoding (IOD)
e. Instruction Address Calculation (IAC)
16. Menentukan alamat operand dalam detail siklus operasi disebut...
a. Data Operation (DO)
b. Instruction Fetch (IF)
c. Operand Address Calculation (OAC)
d. Instruction Operation Decoding (IOD)
e. Instruction Address Calculation (IAC)
17. Mengambil operand dari memori atau dari modul I/O dalam siklus operasi disebut...
a. Instruction Fetch (IF)
b. Operand Fetch (OF)
c. Data Operation (DO)
d. Operand Store (OS)
e. Operand Decode (OD)
18. Membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi dalam siklus operasi disebut...
a. Instruction Fetch (IF)
b. Operand Fetch (OF)
c. Data Operation (DO)
d. Operand Store (OS)
e. Operand Decode (OD)
19. Mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU yang bersifat
menyela kinerja CPU disebut...
a. Fungsi Instruksi
b. Fungsi Interrupt
Modul Sistem Komputer
16
c. Fungsi kalkulasi
d. Fungsi Kontrol
e. Fungsi Buffer
20. Interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan dengan pemberitahuan kondisi
error dalam penyelesaian suatu operasi berasal dari sinyal...
a. Hardware Failure
b. Program
c. Proses
d. Timer
e. I /O
21. Interupsi yang dibangkitkan dari pewaktuan dalam prosesor sehingga memungkinkan
sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler berasal dari sinyal...
a. Hardware Failure
b. Program
c. Proses
d. Timer
e. I /O
22. Interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori berasal
dari sinyal...
a. Hardware Failure
b. Program
c. Proses
d. Timer
e. I /O
23. Interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi
program berasal dari sinyal...
a. Hardware Failure
b. Program
c. Proses
d. Timer
e. I /O
24. Saat sinyal interupsi diterima prosesor kemungkinan tindakan yang dilakukan adalah...
a. Interupsi ditolak
b. Interupsi diterima
c. Interusi ditangguhkan
d. Jawaban a dan b benar
e. Semua jawaban benar
Modul Sistem Komputer
17
25. Gambar diatas merupakan contoh siklus...
a. Instruksi
b. Interrupt
c. Operasi
d. Operand
e. Decode
Modul Sistem Komputer
18
Kunci Jawaban
NO KUNCI JAWABAN
1 C
2 B
3 C
4 B
5 C
6 B
7 E
8 A
9 C
10 C
11 E
12 A
13 E
14 B
15 D
16 C
17 B
18 C
19 B
20 E
21 D
22 A
23 B
24 E
25 B