Rangkuman Sistem Komputer XI Semester II

RANGKUMAN SISTEM KOMPUTER KELAS XI SEMESTER 2

By : Abdul Gopur

SMK ISLAM 1 BLITAR

BAB 1 – MEMAHAMI STRUKTUR DAN FUNGSI CPU

KB 1 - Struktur dan fungsi CPU

CPU (prosesor) merupakan komponen terpenting dari sistem komputer. CPU adalah komponen pengolah data berdasarkan instruksi – instruksi yang diberikan kepadanya. Komponen penyusun CPU diantaranya :

1.      Arithmetic and Logic Unit (ALU)

Bertugas membentuk fungsi-fungsi pengolahan data computer, sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya.

2.      Control Unit

Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol computer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi operasinya.

3.      Registers

Media penyimpan internal  CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.

4.      CPU Interconnections

Sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU.

Hal-hal yang dilakukan CPU adalah sebagai berikut :

1.      Fetch instruction (mengambil instruksi) yaitu CPU membaca instruksi dari memori.

2.      Interpret instruction (menterjemahkan instruksi) yaitu CPU menerjemahkan instruksi untuk menentukan langkah yang diperlukan.

3.      Fetch data (mengambil data) yaitu eksekusi instruksi yang mungkin memerlukan pembacaan data dari memori datau dari modul I/O.

4.      Process data (mengolah data) yaitu eksekusi instruksi yang memerlukan operasi aritmatik

5.      Write data (menulis data) yaitu hasil eksekusi yang mungkin memerlukan penulisan data ke memori datau ke modul I/O.

KB 2 – Control Unit

            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 perbandinganlogika serta mengawasi kerja.

5.      Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Proses tiga langkah karakteristik unit control:

1.      Menentukan elemen dasar prosesor.

2.      Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor.

3.      Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan pembentukan operasi mikro.

Masukan-masukan unit control:

1.      Clock / pewaktu, pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya.

2.      Register instruksi, opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.

3.      Flag, untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.

4.      Sinyal control untuk mengontrol bus, bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.

Keluaran-keluaran unit control:

Sinyal control didalam prosesor terdiri dari dua macam:

1.      Sinyal-sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register yang satu keregister yang lainnya

2.      Sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.

KB 3 – Register

            Dua fungsi dari register dalam CPU :

1.      User-visible Register, adalah register yang dapat direferensikan dengan menggunakan bahasa mesin yang dieksekusi CPU, User-visible terdiri dari :

a.       General Purpose Register

Ø  Digunakan untuk mode pengalamatan dan data.

Ø  Akumulator ( aritmatika, Shift, Rotate).

Ø  Base Register (Rotate,Shift, aritmatika.

Ø  Counter Register ( Looping.

Ø  Data Register (menyimpan alamat I/O device).

b.       Register Alamat

Ø  Digunakan untuk mode pengalamatan.

Ø  Segment Register (Code Segment, Data Segment, Stack Segment, Extra Segment).

Ø  Register Index / Stack Index, Data Index (untuk menyimpan alamatalamat yang terindeks).

Ø  Stack Pointer (register yang dedicated menunjuk kebagian teratas stack).

c.       Register Data

Ø  Digunakan untuk menampung data.

d.      Register Kode Status Kondisi (Flag)

Ø  Kode yang menggambarkan hasil operasi sebelumnya.

2.      Control and Register, adalah register-register yang digunakan oleh unit

3.      kontrol untuk mengontrol operasi CPU dan oleh program sistem operasi untuk mengntrol eksekusi program. Terdapat empat register yang penting adalah :

a.       Program Counter (PC)

§  Berisi alamat instruksi yang akan diambil

b.      Instruction Register (IR)

§  Berisi alamat instruksi terakhir

c.       Memory Address Register (MAR)

§  Berisi alamat penyimpanan dalam memorid.

d.      Memori Buffer Register (MBR)

§  Berisi data yang dibaca dari memori atau yang diyliskan ke memori

e.       Memori Data Register (MDR)

§  Merupakan register yang digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari memori utama ke CPU atau menampung data yang akan direkam ke momori utama dari hasil pengolahan CPU.

Fungsi CPU

Fungsi CPU, yaitu Menjalankan program – program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi – instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai alur perintah.

BAB 2 – MEMAHAMI KARAKTERISTIK SET INSTRUKSI

KB 1 – Elemen elemen instruksi

Elemen Instruksi :    

Ø  Operation Code/Kode Operasi: menspesifikasikan operasi yang akan dilakukan (misalnya, ADD).

Ø  Operasi dispesifikasikan oleh kode biner, dikenal sebagai kode operasi(opcode).

Ø  Source Operand Reference/Referensi Operand Sumber: operasi dapat mencakup satu atau lebih sumber, operand merupakan input bagi operasi.

Ø  Result Operand Reference/Reference Operand Hasil: operasi dapat membuat hasil operasi.

Ø  Next Instruction Reference/Reference Operand Selanjutnya: elemen ini memberitahu CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambil setelah menyelesaikan eksekusi suatu instruksi.

Sumber dan hasil operand dapat berada di salah satu dari ketiga daerah di bawah ini:

Ø  Memori utama/memori virtual: dengan referensi alamat berikutnya, maka alamat memori utama atau virtual harus diketahui.

Ø  Register CPU: instruksi harus diberi nomor register yang dimaksud.

Ø  Perangkat I/O: instruksi harus menspesifikasikan modul I/O yang diperlukan oleh operasi.

Representasi Instruksi

Dalam komputer, instruksi direpresentasikan oleh sekumpulan bit.Mnemonic Adalah singkatan-singkatan yang mengindikasikan suatu operasi yang merupakan representasi dari opcode.Contoh Mnemonic:

1. ADD Add (penambahan)
2. SUB Substract (pengurangan)
3. LOAD Muatkan data dari memori
4. INC Increment (penambahan dengan satu)

KB 2 – Tipe – tipe Instruksi

Tipe atau jenis-jenis instruksi

1. Data procecessing: Arithmetic dan Logic Instructions

adalah pemrosesan yang dapat mengubah data menjadi informasi/pengetahuan

2. Data storage: Memory instructions

Disebut sebagai memori komputer, merujuk kepada komponen komputer, perangkat komputer, dan media perekaman yang mempertahankan data digital digunakan untuk beberapa interval waktu.

3. Data Movement: I/O instructions

Proses data movement ini adalah memindahkan (dapat dikatakan membackup juga) data – data dari database yang berupa data, indeks, grand, schema, dan lain – lain ketempat baru.

Data movement terdiri dari 2 bagian besar yaitu :

Ø  Load & Upload [difokuskan untuk memindahkan data yang berupa indeks atau data itu sendiri alias isi dari database tersebut]

Ø  Export & Import [memindahkan data secara lengkap, mulai dari grand, schema, dan seluruhnya]

Load berfungsi untuk memasukan data / transaksi ke sebuah table.Sedangkan upload berfungsi untuk membuat dari data table ke fisik / file. Kelemahan load adalah dalam prosesnya bisa saja terjadi data yang tidak berpindah secara sempurna.

4.      Control: Test and branch instructions

Control Unit – CU adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut.Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store).

KB 3 – Tipe – tipe Operand

Operand adalah sebuah objek yang ada pada operasi matematika yang dapat digunakan untuk melakukan operasi. Operand atau operator dalam bahasa C berbentuk simbol bukan berbentuk keyword atau kata yang biasa ada di bahasa pemrograman lain, seperti  = ,*  dsb.

Tipe Operand

1. Tipe Data

Ada 2 kategori dari tipe data yaitu tipe dasar dan tipe bentukan.

1.      Tipe dasar adalah tipe data yang selalu tersedia pada setiap bahasa pemograman, antara lain :

1)      Bilangan bulat

2)      Bilangan pecahan

3)      Karakter

2.        Tipe bentukan adalah tipe data yang dibentuk dari kombanisasi tipe dasar, antara lain :

1)       Array (larik)

2)      String

2. Variabel

Adalah nama yang mewakili sutau elemen data seperti : jenkel untuk jenis kelamin, t4lahir untuk tempat lahir, alamat untuk alamat dsb.Ada aturan tertentu yang wajib diikuti dalam pemberian nama variabel, antara

lain :

1)      Harus dimulai dengan abjad tidak boleh dengan angka atau simbol.

2)      Tidak boleh ada spasi diantaranya

3)      Jangan menggunakan simbol-simbol yang bisa membingungkan

seperti titik dua, titik koma, kima, dan sebagainya.

4)      Sebaiknya memiliki arti yang sesuai dengan elemen data.

5)      Sebaiknya tidak terlalu panjang

3.   Operator dan Operand

Operand adalah data, tetapan, perubah/ hasil dari suatu fungsi sedangkan Operator merupakan simbol-simbol yang memiliki fungsi untuk menghubungkan operand sehingga menjadi tranformasi.

Jenis-jenis operator adalah sebagai berikut :

a.      Operator Aritmetika

Seperti: +(penjumlahan), – (mengurangkan), * (mengalikan), / (membagi).

b.      Operator relational

Operator untuk menyatakan relasi atau perbandingan antara dua operand, seperti > (lebih besr), =(lebih besar atau sama), <= (lebih kecil atau sama), == (sama), != (tidak sama).

c.       Operator Logik

Operator untuk merelasikan operand secara logis seperti && (and), || (or), !(not).

KB 4 – Tipe – tipe operasi data

1. TRANSFER DATA

Ø  Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.

Ø  Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.

Ø  Menetapkan panjang data yang dipindahkan.

Ø  Menetapkan mode pengalamatan.

Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :

Ø  Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.

Ø  Apabila memori dilibatkan :

-       Menetapkan alamat memori.

-       Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.

-       Mengawali pembacaan / penulisan memori

Operasi set instruksi untuk transfer data :

1.      MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan

2.      STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.

3.      LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.

4.      EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.

5.      CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.

6.      SET : memindahkan word 1 ke tujuan.

7.      PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.

8.      POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber

2. ARITHMETIC

Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :

1)      Transfer data sebelum atau sesudah.

2)      Melakukan fungsi dalam ALU.

3)      Menset kode-kode kondisi dan flag.

Operasi set instruksi untuk arithmetic :

1. ADD : penjumlahan

2. SUBTRACT : pengurangan

3. MULTIPLY : perkalian

4. DIVIDE : pembagian

5. ABSOLUTE

6. NEGATIVE

7. DECREMENT

8. INCREMENT

Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal.

3. LOGICAL

Operasi set instruksi untuk operasi logical :

a.       AND, OR, NOT, EXOR

b.      COMPARE : melakukan perbandingan logika.

c.       TEST : menguji kondisi tertentu.

d.      SHIFT : operand menggeser ke kiri/kanan menyebabkan konstanta ujung bit.

e.       ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.

4. CONVERSI .

Operasi set instruksi untuk conversi :

·         TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi.

·         CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.

5. INPUT / OUPUT

Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :

Ø  Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped.

Ø  Mengawali perintah ke modul I/O

Operasi set instruksi Input / Ouput :

Ø  INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan

Ø  OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O

Ø  START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O

Ø  TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan

6. TRANSFER CONTROL

Tindakan CPU untuk transfer control : Mengupdate program counter untuk

subrutin , call / return.

Operasi set instruksi untuk transfer control :

1.      JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.

2.      JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu da nmemuat PC dengan alamat tertentu

3.      JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu.

4.      RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.

5.      EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi

6.      SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.

7.      SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan

8.      HALT : menghentikan eksekusi program.

9.      WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi.

10.  NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.

7. CONTROL SYSTEM

Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi.

KB 5 – Instruksi percabangan

Struktur Branching (Percabangan)

1. IF

            Digunakan untuk memeriksa suatu kondisi dan melaksanakan instruksi lain jika kondisi tersebut terpenuhi atau bernilai true. Statement pada sintaks if boleh berupa satu instruksi tunggal atau beberapa instruksi (block statement) yang ditulis dalam {}.

2. If Else

            Statement dapat berupa instruksi kosong, instruksi tunggal atau beberapa instruksi yang dilingkup dengan { }. Tidak diperbolehkan ada klausa else tanpa instruksi if.

3. Nested If (Struktur If bersarang)

Yaitu pada suatu instruksi if, statement yang dikerjakan apabila kondisi bernilai true dapat berupa instruksi if yang lain. Hal yang sama juga berlaku untuk statement yang dikerjakan pada bagian klausa else.

BAB 3 – MODE DAN FORMAT PENGALAMATAN

KB 1 – Inherent

Dalam mode pengalamatan inherent, semua informasi yang dibutuhkan untuk operasi telah diketahui otomatis oleh CPU, dan tidak dibutuhkan operan eksternal dari memori atau dari program. Karena itu operasi ini hanyalah terdiri dari satu byte instruksi. Contoh: 0200 4C INCA ; increment akumulator.

Pertama CPU membaca kode operasi $4C, kemudian CPU akan menyimpan harga baru ke dalam akumulator dan mengeset bitflag jika dibutuhkan.

Instruksi-instruksi Mode Pengalamatan INHERENT

KB 2 – Immediate

Dalam mode pengalamatan immediate, operan terkandung di dalam byte yang langsung mengikuti kode operasi.Operasi dengan mode ini membutuhkan dua byte instruksi, satu untuk kode operasi dan satu lagi untuk data byte. Contoh: 0200 A6 02 LDA #$02 ; Load konstanta ke akumulator.

Pertama CPU akan membaca kode operasi $A6, kemudian CPU akan membaca dataimmediate $02 dari lokasi memori dengan alamat $0201 ke dalam akumulator.

Instruksi-instruksi Mode Pengalamatan immediate :

KB 3 – Direction

Mode pengalamatan direct menyebabkan efisiensi alamat dalam 256 byte pertama dalam memori. Pengalamatan direct ini efisien bagi memori program dan waktu eksekusi. Dalam mode ini instruksi terdiri dari dua byte, satu untuk kode operasi dan satu lagi untuk alamat operan. Contoh: 0200 B6 E0 LDA $E0

Pertama CPU akan membaca kode operasi $B6, kemudian CPU membaca $E0 dari lokasi memori dengan alamat $0201. Harga $E0 ini diterjemahkan sebagai low-order dari alamat dalam direct page ($0000 sampai $00FF).Setelah itu CPU menyusun alamat lengkap $00E0 dengan menganggap high-order byte alamat sebagai $00.Alamat lengkap $00E0 ini kemudian diletakkan dalam bus alamat dan diproses.

Instruksi-instruksi Mode Pengalamatan direct :

KB 4 – Extended

Pengalamatan extended ini dapat digunakan untuk mengakses semua lokasi dalam memori mikrokontroler termasuk I/O, RAM, ROM, dan EPROM. Karena itu operasi ini membutuhkan tiga byte, satu untuk kode operasi, dan dua untuk alamat dari operan.Contoh : 0200 C6 03 65 LDA $0365

Pertama CPU akan membaca kode operasi C6, kemudian CPU akan membaca $03 dari lokasi memori $0201 dan diterjemahkan sebagai alamat highorder. Setelah itu CPU membaca $65 dari lokasi $0202 dan diterjemahkan sebagai low-order dari alamat. Terakhir, CPU membangun alamat lengkap $0365 dan meletakkannya dalam bus alamat dan kemudian melakukan operasi read.

Instruksi-instruksi Mode Pengalamatan extended :

KB 5 – Indexed

Alamat efektif adalah variabel dan tergantung pada dua faktor: 1) isi index register saat itu dan 2) nilai offset yang terkandung dari byte yang mengikuti kode operasi. Terdapat tiga jenis pengalamatan indexed yang didukung oleh CPU keluarga M68HC05, yaitu:

1. indexed-no offset

Alamat efektif dari operan terkandung dalam index register 8-bit. Dapat mengakses 256 lokasi memori (dari $0000 sampai $00FF).Instruksi mode ini membutuhkan satu byte instruksi. Contoh: 0200 F6 LDA 0,X

            Indexed-no offset dan Indexed-8 bit offset, antara lain: ADC, ADD, AND, ASL; ASR, BIT, CLR, CMP; COM, CPX, DEC, EOR; INC, JMP, JSR, LDA; LDX, LSL, LSR, NEG; ORA, ROL, ROR, SBC; STA, STX, SUB, TST.

2. 8-bit offset

Alamat efektif dicapai dengan menambahkan data byte yang mengikuti kode operasi dengan isi dari index register. operasi ini adalah dua byte instruksi di mana offset terkandung dalam byte yang mengikuti kode operasi. Isi dari index register tidak akan dirubah. Contoh: 0200 E6 05 LDA 5,X

3. 16-bit offset

Alamat efektif dari operan suatu instruksi adalah hasil penjumlahan antara isi dari index register 8-bit dengan dua byte alamat yang mengikuti kode operasi.Instruksi ini memakan tiga byte, satu untuk kode operasi dan dua byte untuk offset 16-bit. Contoh: 0200 D6 03 77 LDA $377,X

Instruksi-instruksi Mode Pengalamatan indexed-16 bit offset :

KB 6 – Relative

Digunakan hanya dalam instruksi percabangan. Karena kemampuannya untuk bercabang ke dua arah, byte offset adalah bilangan bertanda dengan jangkauan –128 sampai +127. Jika kondisi percabangan TRUE, isi dari byte bertanda 8-bit; jika FALSE maka kontrol program akan terus ke instruksi di bawah instruksi percabangan. Contoh: 0200 27 rr BEQ DEST. (PUSPANDA HATTA, 2016)

Daftar Pustaka

PUSPANDA HATTA, M. d. (2016). Sistem Komputer XI. Surakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Download File' nya disini Um :v !!!