organisasi & arsitektur komputer 2 struktur & fungsi cpu ibp widja, mt
DESCRIPTION
ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT. Struktur CPU. CPU seharusnya dapat melakukan: Pengambilan (fetch) Instruksi Menginterpretasi Instruksi Fetch Data Memproses Data – operasi aritmetika atau logika Menulis Data. CPU dengan Bus Sistem. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/1.jpg)
ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2
STRUKTUR & FUNGSI CPU
IBP WIDJA, MT
![Page 2: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/2.jpg)
Struktur CPU
CPU seharusnya dapat melakukan: Pengambilan (fetch) Instruksi Menginterpretasi Instruksi Fetch Data Memproses Data – operasi aritmetika atau logika Menulis Data
![Page 3: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/3.jpg)
CPU dengan Bus Sistem
![Page 4: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/4.jpg)
Struktur Internal CPU
![Page 5: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/5.jpg)
Register
CPU harus memiliki wilayah kerja (working space) yg berupa temporary storage
Temporary storage disebut dng register-register
Fungsi dan Jumlahnya bervariasi tergantung desain prosessor
Merupakan salah satu desain utama yg diputuskan
Merupakan level puncak dari hirarki memory
![Page 6: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/6.jpg)
Peran Register pd CPU
Register terlihat oleh user (programer) Memungkinkan pemrograman dng bahasa mesin
atau bahasa assembly untuk memperkecil acuan memory utama dng mengoptimalkan penggunaan register
Register Kontrol dan Status Digunakan oleh unit kontrol untuk mengontrol
operasi CPU dan program Sistem Operasi
![Page 7: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/7.jpg)
Register terlihat oleh user
General Purpose (Tujuan Umum) Data Address (Alamat) Condition Codes (Kode kondisi)
![Page 8: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/8.jpg)
General Purpose Register
Biasanya digunakan untuk tujuan umum (yang dapat berisi opcode & operand)
Kemungkinan jenis Register ini juga digunakan secara restricted (misalnya untuk floating point dan stack)
Kemungkinan juga digunakan untuk data dan pengalamatan
![Page 9: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/9.jpg)
General Purpose Register...
Jika register ini dibuat sebagai general purpose maka akan: Meningkatkan flexibilitas dan opsi programmer Meningkatkan ukuran instruksi dan kompleksitas
Jika register ini dibuat lebih mengkhusus Instruksi Lebih kecil (lebih cepat) Flexibility berkurang
![Page 10: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/10.jpg)
Berapa banyak GP register?
Jumlah yg optimum diantara 8 - 32 Jumlah lebih kecil = acuan memori lebih
banyak Jumlah lebih banyak tidak akan mengurangi
jumlah acuan memori secara berarti Ada suatu pendekatan baru dng ratusan
register pada sistem RISC (Reduce Instruction Set Computer)
![Page 11: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/11.jpg)
GP seberapa besar?
Cukup besar untuk memuat full address Cukup besar untuk memuat full word Sering dimungkinkan untuk mengkombinasi
dua register data : C programming double int a; long int a;
![Page 12: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/12.jpg)
Register Kode Kondisi
Kode Kondisi adalah set bit oleh CPU sebagai hasil operasi, juga dikenal sebagai flag. contoh: Suatu operasi aritmetika dapat menghasilkan hasil
positif, negatif, nol atau overflow Bit-bit kode kondisi ini dikumpulkan pada satu
atau lebih register yg membentuk register kontrol
Dapat dibaca secara implisit oleh program tetapi programer tidak dapat mengubahnya contoh: Jump if zero
![Page 13: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/13.jpg)
Register Kontrol dan Status
Terdapat bermacam-macam register CPU yg dapat melakukan Kontrol Operasi CPU yg pada sebagian mesin tidak terlihat oleh user.
Empat Register Penting untuk eksekusi instruksi: Program Counter (PC) Instruction Register (IR) Memory Address Register (MAR) Memory Buffer Register (MBR)
![Page 14: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/14.jpg)
Program Status Word
Semua rancangan CPU meliputi sekelompok register dan sering dikenal sebagai word status program (Program Status Word – PSW)
PSW secara umum terdiri dari kode kondisi ditambah informasi status lainnnya yg meliputi: Kode Kondisi Sign dari hasil akhir Zero Carry Equal Overflow Interrupt enable/disable Supervisor
![Page 15: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/15.jpg)
Mode Supervisor
Merupakan Mode Kernel Memungkinkan untuk mengeksekusi instruksi
khusus (privileged) Digunakan oleh Sistem Operasi Tidak tersedia untuk user program
![Page 16: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/16.jpg)
Register lain
Mungkin memiliki register yg pointing ke: Process control blocks (lihat: S/O) Interrupt Vectors (lihat: S/O)
N.B: Desain CPU dan Sistem Operasi berhubungan sangat dekat
![Page 17: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/17.jpg)
Contoh Organisasi Register
![Page 18: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/18.jpg)
Siklus Instruksi
![Page 19: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/19.jpg)
Siklus Instruksi Tambahan
Siklus Tidak Langsung Mungkin memerlukan akses memory untuk
mengambil (fetch) operand Indirect Addressing memerlukan akses memory
lebih Kita dapat berpikir tentang pengalamatan tidak
langsung ini sebagai satu lagi subsiklus instruksi
![Page 20: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/20.jpg)
Siklus instruksi tak langsung
![Page 21: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/21.jpg)
Diagram Keadaan
![Page 22: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/22.jpg)
Aliran Fetch Instruksi
Tergantung dari desain CPU Aliran Fetch secara Umum
PC berisi alamat dari instruksi berikutnya Alamat pindah ke MAR Alamat menempai Bus Alamat Control Unit (CU) meminta pembacaan memori Hasil ditempatkan ke Bus data, dikopi ke MBR,
kemudian ke IR Sementara itu PC nilainya bertambah 1
(increment)
![Page 23: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/23.jpg)
Aliran Data, Siklus Fetch
![Page 24: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/24.jpg)
Aliran Fetch Data indirect
IR di evaluasi Jika pengalamatanya tidak langsung, siklus
indirect akan melakukan: N bit paling kanan dari MBR ditransfer ke MAR Control Unit (CU) meminta pembacaan memori Result (address dari operand) berpindah ke MBR
![Page 25: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/25.jpg)
Aliran Data, Siklus Indirect
![Page 26: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/26.jpg)
Aliran Eksekusi
Bentuknya dapat beraneka ragam tergantung pada instruksi yang tereksekusi
Dapat mengandung: Memory read/write Input/Output Register transfers ALU operations
![Page 27: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/27.jpg)
Aliran Interrupt
Sederhana
PC yg sekarang di-save untuk memungkinkan reasumsi setelah interrupt
Isi PC di-copy ke MBR Lokasi memory spesial (misal: pointer stack) di load
ke MAR MBR ditulis ke memory PC di load dengan alamat Rutin handling Interrupt Instruksi berikutnya dapat di fetch
![Page 28: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/28.jpg)
Aliran Data, Siklus Interrupt
![Page 29: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/29.jpg)
Prefecth
Siklus Fetch akan mengakses memori utama Siklus Eksekusi biasanya tidak akan
mengakses memori utama Sehingga dapat dilakukan fetch instruksi
selanjutnya selama eksekusi instruksi yg sekarang
Kegiatan ini disebut dengan prefetch instruksi
![Page 30: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/30.jpg)
Meningkatkan performa
Tidak menjadi dua kali (double): Waktu Fetch biasanya lebih cepat dari waktu
eksekusi Apakah prefetch bisa lebih dari satu instruksi?
Tiap ada jump ke cabang, berarti instruksi prefetch bukan merupakan instruksi yg diperlukan jadi harus dibuang untuk instruksi baru
Untuk meningkatkan performa maka diperlukan lebih banyak keadaan (stage)
![Page 31: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/31.jpg)
2 Langkah Pipeline Instruksi
![Page 32: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/32.jpg)
Pipelining Instruksi
Pengolahan instruksi sedemikian rupa sehingga beberapa komponen instruksi dapat dilakukan secara serempak
Dekomposisi pengolahan instruksi: Fetch instruction (FI) Decode instruction (DI) Calculate Operands (CO) Fetch Operands (FO) Execute Instructions (EI) Write Operand (WO)
![Page 33: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/33.jpg)
Timing Pipeline
![Page 34: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/34.jpg)
Pencabangan dlm pipeline
![Page 35: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/35.jpg)
Flow ChartPipeline
![Page 36: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/36.jpg)
Cara LaindeskripsiPipeline
![Page 37: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/37.jpg)
Faktorakselerasi
denganPipelineInstruksi
![Page 38: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/38.jpg)
Contoh PipelineInstruksi80486
![Page 39: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/39.jpg)
Register Pentium 4
![Page 40: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/40.jpg)
Register EFLAGS
![Page 41: ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER 2 STRUKTUR & FUNGSI CPU IBP WIDJA, MT](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061610/568159f3550346895dc73c56/html5/thumbnails/41.jpg)
Register Kontrol