Micro Processor
oleh : Gunung Sarjono
Komputer yang Anda gunakan untuk membaca menggunakan micro processor dalam melakukan tugasnya. Micro processor ini merupakan jantung dari semua komputer, baik itu desktop, server atau laptop.
Processor yang Anda gunakan bisa saja Pentium, Athlon, PowerPC, Sparc atau salah satu dari banyak merk dan jenis micro processor (biasa juga disebut mikro processor) lainnya. Namun, mereka pada dasarnya melakukan hal yang sama dengan cara yang sama pula. Jika ingin tahu apa yang dilakukan oleh mikro processor dalam komputer Anda, atau jika ingin tahu perbedaan jenis-jenis processor, teruslah membaca. Pada artikel ini, kita akan mengetahui bagaimana digital logic memungkinkan komputer melakukan tugasnya, apakah itu memainkan game atau mengecek ejaan dokumen!
Sejarah Micro processor
Mikroprocessor – juga dikenal dengan CPU atau central processing unit – merupakan mesin komputasi komplit yang dipabrikasi pada satu chip. Mikro processor pertama adalah Intel 4004, yang diperkenalkan pada tahun 1971. Jenis 4004 ini tidak begitu powerfull. Hanya dapat menambah dan mengurangi, dan ia hanya dapat melakukannya 4bit pada saat bersamaan. Namun menakjubkan. Karena semuanya terdapat pada satu chip. Sebelum 4004, para insinyur membuat komputer dari kumpulan chip atau dari komponen yang berlainan (transistor yang dihubungkan bersama). Dan 4004 merupakan
otak salah satu kalkulator elektronik portable yang pertama.
Mikro processor pertama yang digunakan dalam komputer rumahan adalah Intel 8080, komputer 8-bit komplit pada satu chip, yang diperkenalkan pada tahun 1974. Mikro processor pertama yang menarik perhatian pasar adalah Intel 8088, yang diperkenalkan pada tahun 1979 dan diintegrasikan ke dalam IBM PC (yang kali pertama muncul sekitar tahun 1982). Jika familiar dengan pasar PC dan sejarahnya, Anda tentu tahu bahwa pasar PC bergerak dari 8088 ke 80286 ke 80386 ke 80486 ke Pentium ke Pentium II ke Pentium III ke Pentium 4. Semua mikro processor ini dibuat oleh Intel dan semuanya merupakan peningkatan dari desain dasar 8088. Pentium 4 dapat menjalankan kode apapun yang dijalankan pada 8088, tetapi ia melakukannya 5000 kali lebih cepat!
Apakah chip?
Chip disebut juga dengan integrated circuit (IC). Secara umum merupakan bagian kecil dan tipis dari silikon tempat transistor penyusun mikro processor ditanamkan.Chip dapat sebesar satu inci dan dapat mengandung sepuluh juta transistor. Processor lebih sederhana dapat terdiri dari ribuan transistor yang ditanamkan ke chip yang hanya beberapa milimeter persegi.
Clock Speed, MIPS, dan Jumlah Transistor
Secara umum terdapat hubungan antara clock speed dan MIPS. Clock speed maksimum merupakan fungsi dari proses manufaktur dan delay di dalam chip. Di samping itu juga terdapat hubungan antara jumlah transistor dan MIPS. Sebagai contoh, 8088 dengan clock 5 MHz hanya dijalankan pada 0,33 MIPS (sekitar satu instruksi per 15 clock cycle). Processor modern dapat menjalankan dua instruksi per clock cycle. Peningkatan ini secara langsung berhubungan dengan jumlah transistor pada
chip.
Bagian dalam Micro processor
Untuk mengetahui cara kerja micro processor, akan lebih mudah jika kita melihat ke dalam dan mempelajari logika yang digunakan. Kita juga akan melihat tentang assembly language – bahasa asli mikro processor – dan banyak hal lainnya yang dapat dilakukan oleh para insinyur untuk meningkatkan kecepatan processor.
Mikro processor menjalankan sekumpulan instruksi mesin yang memberitahu processor apa yang harus dilakukan. Berdasarkan instruksi tersebut, mikro processor melakukan tiga hal dasar: 1) Menggunakan ALU (Arithmetic Logic Unit) untuk melakukan operasi matematis seperti penambahan, pengurangan, perkalian dan pembagian. Mikro processor modern mengandung floating point unit yang dapat melakukan operasi yang sangat kompleks pada angka yang besar. 2) Memindahkan data dari satu lokasi memori ke lokasi lainnya. 3) Mengambil keputusan dan melompat ke instruksi lain sesuai keputusan itu.
RAM dan ROM
Kita telah menyinggung tentang address dan data bus, plus RD dan WR line. Kedua bus dan line ini tehubung ke RAM atau ROM – biasanya dua-duanya. Pada contoh micro processor, kita mempunyai address but 8-bit dan data bus juga 8-bit. Ini berarti mikro processor dapat mengalamati (28) 256 bytes memori, dan ia dapat membaca atau menulis 8 bits memori pada satu waktu. Sekarang sebagai contoh, mikro processor mempunyai ROM 128 byte dimulai dari 0 dan RAM 128 byte dimulai dari 128.
ROM singkatan dari read-only memory. Chip ROM diprogram dengan sekumpulan byte permanen. Address bus memberitahu chip ROM byte mana yang diambil dan dimasukkan pada data bus. Pada waktu status RD line berubah, chip RoM memberikan byte terpilih kepada data bus.
RAM singkatan dari random-access memory. RAM berisi sejumlah byte informasi, dan mikro processor dapat membaca atau menulis ke byte tersebut bergantung apakah memberi sinyal RD atau WR line. Salah satu masalah dengan chip RAM adalah mereka melupakan semuanya begitu power dimatikan. Inilah sebabnya mengapa komputer membutuhkan
Hampir semua komputer mempunyai sejumlah ROM (adalah mungkin untuk membuat komputer sederhana yang tidak mempunyai RAM – banyak mikrokontroler menggantikannya dengan RAM pada chip processor itu sendiri – tetapi umumnya tidak mungkin membuat komputer yang tidak mempunyai ROM).
Pada waktu mikro processor berjalan, ia mulai menjalankan instruksi yang ditemukan pada BIOS. Instruksi BIOS melakukan hal-hal sepert mengetes hardware dalam mesin, dan kemudian ke harddisk untuk mengambil boot sector. Boot sector ini merupakan program kecil lainnya dan BIOS menyimpannya dalam RAM setelah membacanya dari harddisk. Mikro processor kemudian menjalankan instruksi boot sector dari RAM. Program boot sector akan memberitahu mikro processor supaya mengambil hal lainnya dari harddisk untuk dimasukkan ke RAM, yang kemudian dijalankan mikro processor dan seterusnya. Inilah cara mikro processor memuat dan menjalankan keseluruhan operating system.
Instruksi Micro Processor
Bahkan mikroprocessor yang sederhana pun mempunyai banyak instruksi yang dapat dilakukannya. Kumpulan instruksi ini hadir dalam bentuk pola bit, di mana masing-masing mempunyai arti yang berbeda waktu dimuat ke instruction register. Manusia tidak pandai dalam mengingat pola bit, jadi sekumpulan kata dibuat untuk mewakili pola bit. Kumpulan kata ini disebut assembly language. Sebuah assembler menerjemahkan kata-kata ini ke dalam suatu pola, dan kemudian output assembler dimasukkan ke memori untuk dijalankan micro processor.
Kinerja Micro Processor
Jumlah transistor yang dimiliki mempunyai pengaruh sangat besar pada kinerja processor. Seperti yang kita lihat sebelumnya, instruksi biasa dalam processor 8088 membutuhkan 15 clock cycle. Karena desain multiplier, dibutuhkan sekitar 80 clock cycle untuk melakukan perkalian 16-bit pada 8088. Dengan transistor yang lebih banyak, bisa didapat multiplier yang lebih powerful untuk melakukannya dalam satu clock cycle.
Transistor yang semakin banyak juga memungkinkan teknologi pipelining. Dalam arsitektur pipeline, pelaksanaan instruksi waktunya bersamaan. Jadi meskipun dibutuhkan
Banyak processor modern mempunyai beberapa instruction decoder, masing-masing dengan pipeline sendiri. Ini memungkinkan beberapa aliran data, yang berarti lebih dari satu instruksi dalam satu clock cycle. Teknik ini cukup kompleks untuk dilakukan, jadi membutuhkan banyak transistor.
Tren Micro Processor
Trend desain mikroprocessor selama ini adalah ALU full 32-bit dengan floating point unit yang cepat dan pipeline dengan berbagai aliran instruksi. Yang paling baru dalam desain processor adalah ALU 64-bit dan orang-orang berharap untuk menggunakan processor ini pada PC rumah mereka dalam sepuluh tahun ke depan. Juga ada kecenderungan ke instruksi khusus (seperti MMX) yang membuat operasi tertentu lebih efisien, dan penambahan dukungan virtual memory dan cache L1 pada chip prosesor. Semua trend ini memperbesar transistor yang mengarah ke multi-juta transistor. Processor ini dapat menjalankan satu miliar instruksi per detik!
SISTEM MINIMUM MICRO PROCESSOR
- Address bus: pada bus ini mikroprocessor (µP) mengeluarkan alamat dari suatu lokasi memori I/O untuk menaruh atau membaca data.
- Data bus: pada bus ini mikroprocessor dapat mengirim isi registernya ke memori atau I/O, dan menerima data dari memori atau I/O.
- Control bus: pada bus ini mikroprocessor mengeluarkan sinyal kontrol – memory read/out, I/O read/write, interrupt acknowledge - untuk mengaktifkan perangkat (memori atau I/O) sehingga output dari perangkat tersebut terhubung pada data bus. Pada bus ini mikroprocessor juga menerima sinyal kontrol lain dari perangkat, interrup, reset.
PROCESSOR 64-BIT
Processor 64-bit telah ada diantara kita sejak 1992, dan pada abad ke-21 mereka semakin populer. Intel dan AMD telah memperkenalkan chip 64-bit, dan Mac G5 merupakan processor 64-bit. Processor 64-bit mempunyai ALU 64-bit, register 64-bit, bus 64-bit, dan seterusnya.
Yang menjadi alasan mengapa kita perlu processor 64-bit adalah karena ruang pengalamatan mereka yang besar. Mikrprocessor 32-bit mempunyai akses RAM maksimum 2 GB atau 4 GB. Kedengarannya mungkin banyak, apalagi kebanyakan komputer rumahan biasanya hanya menggunakan RAM 256 MB sampai 512 MB. Namun, limit 4 GB bisa menjadi masalah berat bagi mesin server dan mesin yang menjalankan database besar. Bahkan komputer rumahan dalam waktu singkat mungkin akan terbentur dengan limit 2 GB atau 4 GB jika trend terus berlanjut. Chip 64-bit tidak mempunyai batasan ini karena ruang alamat 64-bit pada dasarnya tak terhingga untuk beberapa tahun mendatang – RAM 264 byte adalah sama dengan kira-kira RAM 18,4 miliar GB!
Dengan address bus 64-bit dan data bus kecepatan tinggi dan lebar pada motherboard, mesin 64-bit juga menawarkan kecepatan I/O (input/output) yang lebih tinggi untuk hard disk dan kartu grafis. Fitur ini secara signifikan dapat meningkatkan kinerja sistem.
Server tentunya bisa mendapatkan keuntungan dari chip 64-bit, tetapi bagaimana dengan pengguna biasa? Selain solusi RAM, tidak jelas apakah chip 64-bit menawarkan keuntungan yang nyata bagi "pengguna biasa" untuk saat ini. Chip 64-bit dapat memroses data dengan cepat. Mereka yang melakukan video editing dan image editing pada gambar yang sangat besar bisa mendapatkan keuntungan dari tenaga komputasi sebesar ini. Games kelas atas juga bisa mendapatkan keuntungan, setelah mereka dikode ulang untuk memanfaatkan fitur 64-bit. Tetapi pengguna rata-rata yang membaca e-mail, Web browsing dan mengedit dokumen Word tidak benar-benar menggunakan processor sebesar itu. Di tambah lagi, operating system seperti Windows XP belum diupgrade untuk menangani CPU 64-bit. Karena kurangnya manfaat yang dapat dirasakan, mungkin pada tahun 2010 atau lebih kita baru bisa melihat mesin 64-bit pada setiap desktop.
0 komentar:
Post a Comment