Prosesor (komponen dan cara kerja)

Mikroprosesor adalah suatu komponen (biasanya wujud fisiknya berupa chip) yang terdapat dalam suatu sistem komputer yang berfungsi sebagai unit pusat pemroses atau pengolah data dan istruksi. Dalam bahasa kasar sering diistilahkan sebagai ‘otak’ komputer. Mikroprosesor ini umumnya terpasang pada motherboard. Penulisan kata mikroprosesor sering disingkat µP atau uP. Istilah mikroprosesor juga disebut dengan nama prosesor atau CPU (central processing unit).

Prosesor ini terbuat dari chip silikon yang di dalamnya mengandung jutaan transistor mini dan sirkuit lainnya di atas sirkuit terintegrasi semikonduktor. Selama ini, perkembangan mikroprosesor diketahui mengikuti hukum Moore. Hukum ini dilontarkan oleh Gordon Moore pada tahun 1965. Saat itu Moore memprediksi bahwa jumlah transistor yang ada pada IC (Integrated Circuit) akan berlipat ganda setiap tahunnya, dan merumuskan bahwa daya penghitungan akan berlipat ganda setiap 18 bulan. Pernyataan ini diperbaharui oleh Moore pada tahun 1995, berdasar hasil penelitian bahwa kelipatan ganda jumlah transistor akan terjadi setiap dua tahun sekali. Hukum tersebut memang benar-benar terjadi dan terbukti sejak awal tahun 1970-an. Sehingga performa komputerpun terus meningkat dari tahun ke tahun.

Hukum Moore tersebut mungkin tidak akan berlaku seterusnya, kalau mengamati perkembangan prosesor saat ini tampaknya hukum tersebut hanya berlaku untuk waktu yang terbatas.

Komponen Prosesor

Prosesor golongan x86 yang digunakan untuk PC, biasanya terdiri dari beberapa komponen penting, antara lain:

o Unit kontrol, yaitu bagian yang bertugas mengatur jalannya program.

o Unit eksekusi, yaitu bagian yang melakukan operasi terhadap data yang terdiri dari:

§ ALU (Arithmetic Logical Unit = Unit Logika dan Aritmatika). Komponen ini berfungsi sebagai tempat memproses data dengan cara memanipulasi informasi dan mengevaluasi hasilnya. ALU dapat melakukan operasi-operasi tertentu, misalnya penjumlahan, perkalian, pengurangan, dan lainnya.

Ø ALU sendiri terdiri dari device-device memori kecil yang dikenal dengan nama register. Pada register inilah informasi-informasi disimpan selama pemrosesan data sedang berlangsung.

Ø ALU juga terdiri dari sirkuit-sirkuit untuk mengevaluasi informasi. Misalnya adder dan comparator, yang memanipulasi data sesuai instruksi yang terprogram

§ FPU (Floating Point Unit). Komponen ini berfungsi untuk memproses data berupa bilangan floating point.

o Sekumpulan daftar yang dapat digunakan untuk menampung data maupun hasil perhitungan yang belum selesai dengan sempurna. Komponen ini terkadang terdapat dalam CPU, tetapi tidak semuanya.

Memori internal CPU, biasanya berupa cache, seringkali disebut dengan istilah cache memori. Sekarang ini, prosesor-prosesor modern sudah dilengkapi komponen ini. Sedangkan prosesor-prosesor lama, banyak yang tidak memilikinya.

Cara kerja Prosesor

Prosesor berfungsi seperti kalkulator, hanya saja dengan kemampuan pemrosesan data yang jauh lebih besar. Fungsi utamanya adalah melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data.

Data tersebut diambil dari memori atau diperoleh dari alat input yang dioperasikan oleh operator seperti papan ketik (keyboard), mouse dan lainnya. Kerja prosesor ini dikontrol oleh sekumpulan instruksi software. Software tersebut diperoleh atau dibaca dari media penyimpan seperti harddisk, disket, CD, dan lainnya. Kemudian instruksi-instruksi tadi disimpan dalam RAM. Setiap instruksi diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Untuk selanjutnya, prosesor akan mengakses data-data yang ada pada RAM, dengan cara menentukan alamat data yang dikehendaki.

Prosesor dan RAM dihubungkan oleh unit yang disebut bus. Saat sebuah program dijalankan, data akan mengalir dari RAM melalui bus, menuju ke prosesor. Di dalam prosesor, data ini di-dekode, kemudian berjalan ke ALU yang bertugas melakukan kalkulasi dan perbandingan. Kadang-kadang data disimpan sementara di register agar dapat diambil kembali dengan cepat untuk diolah. Setelah selesai, hasil pemrosesannya mengalir kembali ke RAM atau ke media penyimpan. Apabila data hasil perosesan tadi akan diolah lagi, maka data tersebut akan disimpan dalam register. Demikian seterusnya.

Bilangan yang ditangani oleh prosesor

Terdapat dua macam bilangan yang ditangani oleh prosesor, yaitu bilangan fixed point dan bilangan floating point.

Bilangan fixed point adalah bilang yang memiliki nilai digit spesifik pada salah satu titik desimalnya, Hal ini akan membatasi jangkauan nilai yang mungkin untuk angka-angka tersebut, namun, hal ini justru dapat dihitung oleh prosesor.

Sedangkan bilangan floating point, adalah bilangan yang diwujudkan dalam notasi ilmiah, yaitu berupa angka pecahan desimal dikalikan dengan angka 10 pangkat bilangan tertentu. Misalnya: 705,2944 x 10⁹, atau 4,3 x 10^-7. Cara penulisan angka seperti ini merupakan cara singkat untuk menuliskan angka yang nilainya sangat besar maupun sangat kecil. Bilangan seperti ini banyak digunakan dalam pemrosesan grafik dan kerja ilmiah. Proses aritmatika bilangan floating point memang lebih rumit dan prosesor membutuhkan waktu yang lebih lama untuk mengerjakannya, karena mungkin akan menggunakan beberapa siklus detak (clock cycle) prosesor.

Oleh karena itu, beberapa jenis komputer menggunakan prosesor sendiri untuk menangani bilangan floating point. Prosesor yang khusus menangani bilangan floating point disebut Floating Point Unit (FPU) atau disebut juga dengan nama math co-processor. FPU dapat bekerja secara paralel dengan prosesor. Dengan demikian proses penghitungan bilangan floating point dapat berjalan lebih cepat. Keberadaan FPU integrated (bersatu dengan prosesor) sudah menjadi kebutuhan standart komputer masa kini, karena banyak sekali aplikasi-aplikasi yang beroperasi menggunakan bilangan floating point.