Control Unit pada CPU

Struktur CPU

        
        CU atau Kontrol Unit merupakan salah satu bagian  CPU, CU bertugas untuk memberikan arahan / kendali / kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut.

              Output dari CU bertugas untuk mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU. Pada awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store).  

           Pada hardware implementation control unit sebagai combinational circuit yang dibuat berdasarkan control signal yang akan dikeluarkan. Maka, setiap control signal memiliki rangkaian logika tertentu pada control unit yang dapat menghasilkan control signal yang dimaksud. Secara umum untuk metode ini digunakan PLA (programmable logic array) untuk merepresentasikan control signal.

       Control unit dari sebuah prosesor memiliki 2 peran penting.

1. CU mengatur processor agar melakukan semua micro-operation dalam urutan yang benar.
2. CU menghasilkan control signal yang memastikan supaya semua micro-operation dieksekusi.

Control signal tersebut secara umum menyebabkan salah satu dari hal berikut: 

• pembukaan atau penutupan dari gerbang-gerbang logika, 

• transfer data antara register-register,

• dan pengoperasian ALU. 

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

1.   Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

2.      Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

3.      Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.

4.      Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja. 
5. Menyimpan hasil proses ke memori utama

  Jenis-Jenis Control Unit 

              1.         Single-Cycle CU 

               Proses di Single-Cycle CU ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). 

             Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”.

               Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

2.         Multi-Cycle CU

            Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing – masing output control line dapat ditentukan masing – masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic.

           Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU.

Merinci isi Control Unit, akan terlihat bahwa komponen ini tersusun atas 3 komponen yang lebih kecil, yaitu

• Sequence Logic

• Control Unit Memory

• Control Unit dan Decoder

Penjelasan

• Sequencing logic

Sequencing logic  berfungsi menentukan keluaran dari control unit.

    Sequence logic merupakan rangkaian digital yang digerakkan untuk mengatur urutan operasi internal CPU, sedangkan penggeraknya adalah program atau mikro program yang ditanam pada Control Unit Memory. Control Unit Register dan Decoder berperan sebagai register tempat meletakkan dan menterjemahkan instruksi. Instruksi tersebut adalah salah satu instruksi yang dapat dipahami oleh prosesor atau CPU tersebut diatas. Ringkasnya, Control Unit merupakan skala mini dengan kecepatan tinggi yang diprogram untuk mengendalikan CPU. Sedangkan CPU merupakan prosesor yang diprogram untuk mengendalikan operasi sistem komputer.

• Memori ( Internal Memory )

• Memori merupakan suatu istilah yang sangat umum dari suatu media yang lain yang dipakai untuk menyimpan sesuatu data ataupun informasi.
  Berdasarkan letaknya memoro dibagi menjadi dua bagian :
  • Internal Memory Device
    yaitu memori tempat data atau informasi yang akan segera dipakai oleh CPU untuk diproses.
    Contoh :
    • RAM merupakan suatu memori yang digunakan untuk penyimpanan data sementara dan pada memori ini dapat diisi, ditulis ataupun dibaca. Sifat utamanya VOLATIL ( isi dapat hilang karena aliran listrik ).
    • ROM merupakan suatu memori yang digunakan untuk penyimpanan data secara permanen. ROM ini tidak dapat diisi dengan data lain selain modul program yang diisi pada waktu pembuatan oleh pabrik. Sifat utamanya adalah NON VOLATIL.
  • External Memory Device
    yaitu memori tempat penyimpanan data yang tidak segera dipakai oleh CPU untuk diproses.
    Contoh : – Pemakaian media disk drive atau tape disk.

Pengertian, fungsi, dan contoh MEMORY/RAM

    RAM adalah Random access memory (RAM) adalah penyimpanan sementara untuk data dan program yang sedang diakses oleh CPU. RAM adalah memori volatile, yang berarti bahwa isinya akan terhapus saat komputer dimatikan. Semakin banyak RAM di komputer, semakin banyak komputer memiliki kapasitas untuk menampung dan memproses program dan file yang besar, serta meningkatkan kinerja sistem.

Beberapa tipe dari RAM adalah :

       1. DRAM : Dynamic RAM merupakan memory chip yang digunakan pada memory utama komputer. DRAM memiliki karakter harus terus-menerus direfresh dengan pulsa listrik untuk mempertahankan data yang disimpan dalam chip. 

         2. SRAM : Static RAM merupakan chip yang digunakan sebagai memori cache. SRAM jauh lebih cepat daripada DRAM dan tidak perlu sering-refresh.

      3. FPM Memory : Fast Page Mode DRAM merupakan memory sedikit lebih cepat daripada DRAM konvensional. Sementara DRAM standar mengharuskan baris dan kolom yang akan dikirim untuk setiap akses, FPM bekerja dengan mengirimkan alamat baris hanya sekali bagi banyak akses ke memori di lokasi dekat satu sama lain, meningkatkan waktu akses. FPM memori sendiri adalah versi perbaikan dari pendahulunya, yang sudah sangat jarang digunakan saat ini.

        4. EDO Memory : Extended Data Out RAM ini merupakan Jenis memori yang dapat menyimpan dan mengambil isi memori secara simultan. Jenis memori ini banyak menggantikan primary memori yang ada pada PC terdahulu yaitu FPM (Fast Page Memory) RAM.

       5. SDRAM : Synchronous DRAM adalah DRAM yang mampu beroperasi secara sinkronisasi dengan bus memori. Modul memory dengan clock speed yang lebih tingi daripada SIMM atau EDO. Biasa dipergunakan pada processor-processor generasi terbaru. Modul ini biasa dijual dengan spesifikasi bus clock tertentu, misalnya 32MB/133Mhz, artinya SDRAM dg kapasitas sebesar 32MB yg bekerja pd clock 133Mhz. Bus clock yang tinggi digunakan apabila SDRAM dipasang pada PC dengan processor generasi baru yang bekerja juga pada clock yang tinggi, namun tidak berpengaruh pada mesin dengan processor generasi lama dengan clock yang rendah. SDRAM dikemas dalam modul 172 pin.

            6. DDR : Double Data Rate RAM adalah memori yang dapat mentransfer data dua kali lebih cepat dibandingkan SDRAM. DDR mampu meningkatkan performa dengan mentransfer data dua kali per siklus.

      7. DDR2 : Double Data rate 2 is a faster than DDR Memory. DDR2 improves performance over DDR by decreasing noise and crosstalk between the signal wires.

     

     8. RDRAM : RAMBus DRAM adalah chip memori yang dikembangkan untuk berkomunikasi pada tingkat yang sangat tinggi kecepatan. Chip RDRAM tidak umum digunakan.

dalam Memory/RAM juga terdapat: 

• Chipset
• Speed

Unit Register dan Decoders

Register dan Decoders berfungsi dapat menuliskan kode atau pesan yang meng indikasikan hasil operasi.

http://miftahari3f.blogspot.com/2012/10/pengertian-control-unit.html 
http://alfitriatussulus.blogspot.com/2012/03/tugas-arsitektur-dan-organisasi.html
http://putramedan38.wordpress.com/2013/10/26/pengertian-perbedaan-organisasi-komputer-dengan-arsitektur-komputer/

http://www.komputeran.com/2012/07/mengenal-apa-itu-open-source-dan.html