Fungsi CPU, Pengertian, Beserta Komponen dan Cara Kerjanya

Merdeka.com - Komputer melakukan pekerjaan utamanya di bagian mesin yang tidak dapat kita lihat. Pusat kendali inilah yang mengubah input data menjadi output informasi.

Pusat kendali ini disebut central processing unit (CPU). CPU adalah rangkaian sirkuit elektronik yang sangat kompleks dan luas yang menjalankan instruksi program yang tersimpan.

Semua komputer, besar dan kecil, harus memiliki unit pemrosesan pusat.

Apa Fungsi CPU?

Tujuan setiap komputer adalah melakukan beberapa bentuk pemrosesan data. CPU mendukung pemrosesan data dengan melakukan fungsi mengambil, menkode, dan mengeksekusi pada instruksi yang diprogram.

Secara bersamaan, fungsi-fungsi ini sering disebut sebagai siklus instruksi. Selain fungsi siklus instruksi, CPU melakukan fungsi mengambil dan menulis data.

Fungsi Siklus Instruksi CPU

Ketika suatu program berjalan pada komputer, instruksi disimpan dalam memori komputer sampai mereka dieksekusi. CPU menggunakan penghitung program untuk mengambil instruksi selanjutnya dari memori, di mana ia disimpan dalam format yang dikenal sebagai kode assembly. 

CPU mendekode instruksi menjadi kode biner yang dapat dieksekusi. Setelah ini selesai, CPU melakukan apa yang diperintahkan instruksi, baik melakukan operasi, mengambil atau menyimpan data atau menyesuaikan penghitung program untuk melompat ke instruksi yang berbeda.

Jenis operasi yang biasanya dapat dilakukan oleh CPU mencakup fungsi matematika sederhana seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. 

CPU juga dapat melakukan perbandingan antara objek data untuk menentukan apakah mereka sama.

Semua hal luar biasa yang dapat dilakukan komputer dilakukan dengan ini dan beberapa operasi dasar lainnya. Setelah instruksi dieksekusi, instruksi selanjutnya diambil dan siklus berlanjut.

Fungsi Data CPU

Saat melakukan fungsi eksekusi dari siklus instruksi, CPU mungkin diminta untuk menjalankan instruksi yang membutuhkan data. Misalnya, menjalankan fungsi aritmatika membutuhkan angka yang akan digunakan untuk perhitungan. 

Untuk mengirimkan data yang diperlukan, ada instruksi untuk mengambil data dari memori dan menulis data yang telah diproses kembali ke memori.

Instruksi yang digunakan oleh CPU dan data yang dioperasikannya disimpan di area memori yang sama. Alamat unik digunakan oleh CPU untuk melacak lokasi memori yang berbeda.

CPU mikroprosesor

Mikroprosesor komputer pribadi adalah chip yang berisi semua sirkuit yang diperlukan untuk mengontrol operasi komputer.

 Ini memungkinkan setiap fungsi CPU dijalankan oleh satu chip yang lebih murah untuk diproduksi dan lebih dapat diandalkan karena penggunaan sirkuit terintegrasi. 

Sebelum pengenalan mikroprosesor, CPU komputer terkandung pada papan sirkuit yang berisi beberapa chip yang dihubungkan oleh sirkuit terintegrasi. 

Saat ini, banyak prosesor modern memiliki beberapa CPU pada chip yang sama, disebut sebagai core.

Komponen CPU

CPU memiliki sejumlah komponen. Yang pertama adalah unit logika aritmatika (ALU), yang melakukan operasi aritmatika dan logis sederhana. Kedua adalah unit kontrol (CU), yang mengelola berbagai komponen komputer.

Unit logika aritmatika membaca dan menafsirkan instruksi dari memori dan mengubahnya menjadi serangkaian sinyal untuk mengaktifkan bagian lain dari komputer. Unit kontrol memanggil unit logika aritmatika untuk melakukan perhitungan yang diperlukan.

Ketiga adalah cache, yang berfungsi sebagai memori berkecepatan tinggi tempat instruksi dapat disalin dan diambil. CPU awal terdiri dari banyak komponen yang terpisah, tetapi sejak 1970-an, mereka telah dibangun sebagai satu unit terintegrasi yang disebut mikroprosesor.

Dengan demikian, CPU adalah jenis mikroprosesor tertentu. Komponen individual dari CPU telah menjadi sangat terintegrasi sehingga Anda bahkan tidak dapat mengenalinya dari luar. CPU ini berukuran sekitar dua inci kali dua inci.

CPU terletak di motherboard. Motherboard memiliki soket untuk ini, yang khusus untuk jenis prosesor tertentu. CPU menjadi sangat panas dan karenanya membutuhkan sistem pendinginnya sendiri dalam bentuk pendingin dan / atau kipas.

ALU adalah tempat perhitungan terjadi, tetapi bagaimana perhitungan ini benar-benar dilakukan? Untuk komputer, dunia terdiri dari nol dan satu. Di dalam prosesor, kita dapat menyimpan nol dan yang menggunakan transistor. 

Ini adalah sakelar mikroskopis yang mengontrol aliran listrik tergantung pada apakah sakelar hidup atau mati. Jadi transistor berisi informasi biner: satu jika arus melewati dan nol jika arus tidak melewati.

Transistor terletak pada potongan silikon yang sangat tipis. Satu chip silikon dapat berisi ribuan transistor. Sebuah CPU tunggal berisi sejumlah besar chip. Gabungan, ini hanya mencakup sekitar satu inci persegi atau lebih. 

Dalam CPU modern, bagaimanapun, bahwa inci persegi dapat menampung beberapa ratus juta transistor - CPU high-end terbaru memiliki lebih dari satu miliar!

Penghitungan dilakukan dengan sinyal yang menghidupkan atau mematikan kombinasi transistor yang berbeda. Dan lebih banyak transistor berarti lebih banyak perhitungan. 

Bagaimana Prosesor Komputer Bekerja

Kerja CPU didefinisikan sebagai proses tiga langkah. Pertama, instruksi diambil dari memori. Kedua, instruksi diterjemahkan dan prosesor mengetahui apa yang diperintahkan untuk dilakukan. Ketiga, instruksi dieksekusi dan operasi dilakukan.

Tiga langkah ini berulang dalam siklus yang dimulai kembali dengan CPU mengambil instruksi selanjutnya. Langkah-langkah ini disebut sebagai siklus instruksi CPU.

CPU menggunakan penghitung program untuk melacak instruksi mana yang harus diambil selanjutnya. Penghitung adalah alamat lokasi memori yang menyimpan instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. 

Ini disimpan dalam register, yang merupakan lokasi memori khusus di CPU itu sendiri. Penghitung program bertambah untuk menunjuk ke instruksi berikutnya setelah masing-masing mengambil dalam siklus instruksi.

Operasi Dilakukan oleh CPU

CPU menjalankan instruksi yang melakukan serangkaian operasi dasar. Ada operasi aritmatika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian. 

Operasi memori memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain. Operasi logis menguji suatu kondisi dan mengambil keputusan berdasarkan hasilnya. Pengendalian operasi mempengaruhi komponen lain dari komputer. 

Jenis operasi dasar ini, yang dijalankan dengan sangat cepat, memungkinkan komputer untuk melakukan berbagai fungsi. Jumlah pasti operasi yang didukung oleh CPU tergantung pada arsitekturnya.

Bagaimana CPU Menggunakan Memori

Memori komputer mengacu pada area tempat data dan program disimpan. Memori bukan bagian dari CPU, tetapi CPU harus berinteraksi erat dengannya. Ada dua jenis memori komputer: primer, atau utama, dan sekunder. 

CPU sangat bergantung pada memori utama untuk menyimpan instruksi program dan data instruksi beroperasi. Memori utama bersifat sementara dan hanya menyimpan instruksi dan data untuk suatu program saat program sedang dijalankan. 

Memori sekunder adalah penyimpanan yang lebih permanen yang disediakan oleh hard drive dan flash drive.

Komponen CPU yang dikenal sebagai unit kontrol bertanggung jawab untuk memindahkan instruksi dan data dari penyimpanan sekunder ke memori utama sebelum pelaksanaan instruksi. Unit kontrol juga memindahkan hasil instruksi ke penyimpanan sekunder.