(SISTEM KOMPUTER ) MATERI SISTEM KOMPUTER KELAS XI

1. Sistem Input-Proses-Output 

Pengertian Perangkat pemroses pada Komputer

Peralatan proses pada komputer adalah perangkat keras yang berfungsi untuk memproses dan mengolah data yang diberikan oleh peralatan input kemudian di keluarkan dalam bentuk informasi ke dalam peralatan output yang akan diterima oleh manusia. Peralatan proses terdiri dari beberapa komponen perangkat keras komputer yang saling berhubungan satu sama lain. (Purnama, 2015)

Fungsi Modul

Modul I/O adalah suatu komponen dalam sistem komputer yang bertanggung jawab atas pengontrolan sebuah perangkat luar atau lebih dan bertanggung jawab pula dalam pertukaran data antara perangkat luar tersebut dengan memori utama ataupun dengan register – register CPU. (MARNINGTYAS, 2013)

Dua fungsi utama Modul I/O ialah :

·Sebagai piranti antarmuka ke CPU dan memori melalui bus sistem.

·Sebagai piranti antarmuka dengan peralatan peripheral lainnya dengan menggunakan link data tertentu

* Fungsi dalam menjalankan tugas, modul I/O dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu:

Kontrol dan pewaktuan

Komunikasi CPU

Komunikasi dengan perangkat eksternal

Pem-buffer-an data

Deteksi kesalahan

(Yanto, 2013)

Pengertian I/O Terprogram

         Pada I/O terprogram, data saling dipertukarkan antara CPU dan modul I/O. CPU mengeksekusi program yang memberikan operasi I/O kepada CPU secara langsung, seperti pemindahan data, pengiriman perintah baca maupun tulis, dan monitoring perangkat. Kelemahan teknik ini adalah CPU akan menunggu sampai operasi I/O selesai dilakukan modul I/O sehingga akan membuang waktu, apalagi CPU lebih cepat proses operasinya. (Agus, 2014)

Klaasifikasi I/O terprogram

1. Perintah control.

    Perintah ini digunkan untuk mengaktivasi perangkat peripheral dan memberitahukan tugas yang diperintahkan padanya.

2. Perintah test.

    Perintah ini digunakan CPU untuk menguji berbagai kondisi status modul I/O dan peripheralnya. CPU perlu mengetahui perangkat peripheralnya dalam keadaan aktif dan siap digunakan, juga untuk mengetahui operasi – operasi I/O yang dijalankan serta mendeteksi kesalahannya.

3. Perintah read.

    Perintah pada modul I/O untuk mengambil suatu paket data kemudian menaruh dalam buffer internal. Proses selanjutnya paket data dikirim melalui bus data setelah terjadi sinkronisasi data maupun kecepatan transfernya.

4. Perintah write.

    Perintah ini kebalikan dari read. CPU memerintahkan modul I/O untuk mengambil data dari bus data untuk diberikan pada perangkat peripheral tujuan data tersebut. (widyasmoro, 2014)

Struktur Keluaran

Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

Peralatan output dapat berupa:

Hard-copy device, yaitu alat yang digunakan untuk mencetak tulisan dan image pada media keras seperti kertas atau film. Sifatnya permanen dan lebih portable (dapat dilepas dari alat outputnya dan dapat dibawa ke mana-mana). Alat yang umum digunakan untuk ini adalah printer, plotter, dan alat microfilm.

Soft-copy device, yaitu alat yang digunakan untuk menampilkan tulisan dan image pada media lunak yang berupa sinyal elektronik. Misalnya video display, flat panel, dan speaker.

Drive device atau driver, yaitu alat yang digunakan untuk merekam simbol dalam bentuk yang hanya dapat dibaca oleh mesin pada media seperti magnetic disk atau magnetic tape. Alat ini berfungsi ganda, sebagai alat output dan juga sebagai alat input. (Perantau, 2013)

2. Perangkat  Eksternal/Peripheral

Pengertian peripheral

Peripheral adalah hardware tambahan yang disambungkan ke komputer, biasanya dengan bantuan kabel ataupun sekarang sudah banyak perangkat peripheral wireless. Peripheral ini bertugas membantu komputer menyelesaikan tugas yang tidak dapat dilakukan oleh hardware yang sudah terpasang didalam casing.

            1. Peripheral utama (main peripheral)

            Yaitu peralatan yang harus ada dalam mengoperasikan komputer. Contoh   peripheral        utama yaitu: monitor, keyboard dan mouse.

            2. Peripheral pendukung (auxillary peripheral)

            Yaitu peralatan yang tidak mesti ada dalam mengoperasikan komputer tetapi          diperlukan untuk kegiatan tertentu. Contohnya yaitu: printer, scanner, modem, web cam        dan lain-lain. (Deni, 2014)

v  Peripheral input

a. Keyboard

Keyboard merupakan unit input yang paling penting dalam suatu pengolahan data dengan komputer. Keyboard dapat berfungsi memasukkan huruf, angka, karakter khusus serta sebagai media bagi user (pengguna) untuk melakukan perintah-perintah lainnya yang diperlukan, seperti menyimpan file dan membuka file. Keyboard sekarang yang kita kenal memiliki beberapa jenis port, yaitu port serial, ps2, usb dan wireless.

Jenis-Jenis Keyboard :

1.) QWERTY

2.) DVORAK

3.) KLOCKENBERG

Keyboard yang biasanya dipakai adalah keyboard jenis QWERTY, yang bentuknya ini mirip seperti tuts pada mesin tik. Keyboard QWERTY memiliki empat bagian yaitu :

1. typewriter key

2. numeric key

3. function key

4. special function key.

b. Mouse

mouse

Mouse adalah salah unit masukan (input device). Fungsi alat ini adalah untuk perpindahan pointer atau kursor secara cepat. Selain itu, dapat sebagai perintah praktis dan cepat dibanding dengan keyboard.

c. Touchpad

Unit masukkan ini biasanya dapat kita temukan pada laptop dan notebook, yaitu dengan menggunakan sentuhan jari. Biasanya unit ini dapat digunakan sebagai pengganti mouse. Selain touchpad adalah model unit masukkan yang sejenis yaitu pointing stick dan trackball. (Zulkarnain, 2012)

d. Light Pen

Light pen adalah pointer elektronik yang digunakan untuk modifikasi dan men-design gambar dengan screen (monitor). Light pen memiliki sensor yang dapat mengirimkan sinyal cahaya ke komputer yang kemudian direkam, dimana layar monitor bekerja dengan merekam enam sinyal elektronik setiap baris per detik.

e. Joy Stick dan Games Paddle

Alat ini biasa digunakan pada permainan (games) komputer. Joy Stick biasanya berbentuk tongkat, sedangkan games paddle biasanya berbentuk kotak atau persegi terbuat dari plastik dilengkapi dengan tombol-tombol yang akan mengatur gerak suatu objek dalam komputer.

f. Barcode

Barcode termasuk dalam unit masukan (input device). Fungsi alat ini adalah untuk membaca suatu kode yang berbentuk kotak-kotak atau garis-garis tebal vertical yang kemudian diterjemahkan dalam bentuk angka-angka. Kode-kode ini biasanya menempel pada produk-produk makanan, minuman, alat elektronik dan buku.

g. Scanner

Scanner adalah sebuah alat yang dapat berfungsi untuk meng-copy atau menyalin gambar atau teks yang kemudian disimpan ke dalam memori komputer. Dari memori komputer selanjutnya, disimpan dalam harddisk ataupun floppy disk. Fungsi scanner ini mirip seperti mesin fotocopy, perbedaannya adalah mesin fotocopy hasilnya dapat dilihat pada kertas sedangkan scanner hasilnya dapat ditampilkan melalui monitor terlebih dahulu sehingga kita dapat melakukan perbaikan atau modifikasi dan kemudian dapat disimpan kembali baik dalam bentuk file text maupun file gambar. Selain scanner untuk gambar terdapat pula scan yang biasa digunakan untuk mendeteksi lembar jawaban komputer.

h. Mikropon dan Headphone

Unit masukan ini berfungsi untuk merekam atau memasukkan suara yang akan disimpan dalam memori komputer atau untuk mendengarkan suara. Dengan mikropon, kita dapat merekam suara ataupun dapat berbicara kepada orang yang kita inginkan pada saat chating

i. Graphics Pads

Teknologi Computer Aided Design (CAD) dapat membuat rancangan bangunan, rumah, mesin mobil, dan pesawat dengan menggunakan Graphics Pads. Graphics pads ini merupakan input masukan untuk menggambar objek pada monitor. (Zulkarnain, 2012)

v Peripheral Output

a. Monitor

Monitor adalah periferal komputer yang digunakan untuk menampilkan data yang sedang diproses oleh sistem komputer yang selanjutnya ditampilkan kepada user.

Secara umum, monitor terdiri atas dua jenis yaitu LCD Monitor (Liquid Cristal Display) dan CRT Monitor (Catoda Ray Tube). Jenis monitor yang paling baik digunakan adalah jenis LCD karena memiliki radiasi sinar yang lebih rendah dan lebih hemat listrik dibandingkan dengan CRT.

b. Printer

Printer adalah perangkat output yang digunakan untuk mencetak data pada dokumen yang biasanya berupa kertas. Printer sekarang, bukan hanya sebagai penetak dokumen saja, namun sudah dilengkapi dengan scanner dan alat lain seperti card leader, LAN an sebagainya. Printer terdiri atas beberapa jenis yaitu Buble Jet, Laser Jet, Ink Jet, Dot Metric, Dye Sublimation. Dari sekalian jenis printer tersebut yang memiliki kecepatan cetak paling tinggi adalah Laser Jet yang menggunakan Toner sebagai “Tinta”. (Audianingrum, 2013)

c. Plotter

Plotter merupakan jenis printer yang dirancang secara khusus guna menghasilkan output komputer yang berupa gambar ataupun grafik. Dengan menghubungkan plotter pada sistem komputer, maka pelbagai bentuk gambar akan dapat disajikan secara prima. Landscape-arsitektur banyak menggunakan plotter guna menghasilkan gambar landscape, potongan pohon, ataupun untuk membantu memvisualisasikan efek dari segala kegiatan yang ada. (Muhammad Ghufron, 2013)

d. Speaker

Speaker adalah peralatan output pada komputer yang berfungsi ;untuk mengeluarkan output berupa suara. Speaker akan terhunbung dengan soudcard pada komputer agar bisa menerima hasil proses berupa suara dari komputer.Speaker adalah peralatan output pada komputer yang berfungsi ;untuk mengeluarkan output berupa suara. Speaker akan terhunbung dengan soudcard pada komputer agar bisa menerima hasil proses berupa suara dari komputer.Speaker adalah peralatan output pada komputer yang berfungsi ;untuk mengeluarkan output berupa suara. Speaker akan terhunbung dengan soudcard pada komputer agar bisa menerima hasil proses berupa suara dari komputer. (Komputer, 2013)

Daftar Pustaka

Audianingrum, A. S. (2013). Perangkat Peripheral. Diambil kembali dari Teknik Komputer Dan Jaringan: http://arike-septi.blogspot.co.id/p/blog-page_7188.html

Deni, R. (2014, Mei 17). Blog, Riky's. Diambil kembali dari Tentang, Contoh, Fungsi dan Jenis-jenis dari Peripheral Device: http://rikydeni.blogspot.co.id/2014/05/tentang-contoh-fungsi-dan-jenis-jenis.html#.V60k7NJ9600

Komputer, J. (2013, Oktober). Tutorial Komputer Jaringan. Diambil kembali dari Pengertian dan Fungsi Peralatan Output pada Komputer: http://jaringankomputer-pc.blogspot.co.id/2013/10/pengertian-dan-fungsi-peralatan-output.html

Muhammad Ghufron, S. G. (2013). Sistem Komputer. Dalam S. G. Muhammad Ghufron, Sistem Komputer (hal. 53). Jakarta: Politeknik Negeri Media Kreatif.

Zulkarnain. (2012, Maret 13). Peripheral-Input-dan-Output-Ncomputing. Diambil kembali dari Peripheral Input dan Output, Ncomputing dan PCstation: http://zul03mkz.blogspot.co.id/2012/03/peripheral-input-dan-output-ncomputing.html

3. STRUKTUR DAN INTERKONEKSI BUS 

1. Pengertian Struktur Interkoneksi 

Struktur interkoneksi adalah kumpulan lintasan yang menghubungkan berbagai komponen-komponen seperti CPU, Memory dan I/O, yang saling berkomunikasi satu dengan lainnya.

CPU membaca instruksi dan data, menulis data setelah diolah, dan menggunakan signal-signal kontrol untuk mengontrol operasi sistem secara keseluruhan. CPU juga menerima signal-signal interupt. 

Memory umumnya modul memory terdiri dari N word yang memiliki panjang yang sama. Masing-masing word diberi alamat numerik yang unik (0,1…,N-1). Sebuah word data dapat dibaca dari memory atau ditulis ke memory. Sifat operasinya ditandai oleh signal-signal kontrol read dan write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat. 

I/O berfungsi sama dengan memory. Terdapat dua buah operasi, baca dan tulis. Selain itu, modul-modul I/O dapat mengontrol lebih dari 1 perangkat eksternal. Kita dapat mengaitkan interface ke perangkat eksternal sebagai sebuah port dan memberikan alamat yang unik (misalnya,0,1,…,M-1) ke masing-masing port tersebut. Disamping itu, terdapat juga lintasan-lintasan data internal bagi input dan output data dengan suatu perangkat eksternal. Terakhir, modul I/O dapat mengirimkan sinyal-sinyal interupt ke CPU.

2. Pengertian BUS 

BUS adalah bagian dari sistem komputer yang berfungsi untuk menghubungkan antar perangkat utama pada komputer guna memindahkan data antar bagian-bagian dalam sistem komputer. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sebuah sistem bus terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus.

Fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol. 

a. Bus Data ( Data Bus )

Merupakan jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Baik lebar maupun jumlah saluran menentukan kinerja sistem komputer. 

b. Bus Alamat ( Address Bus )

Merupakan bus untuk menandakan lokasi sumber dan tujuan pada proses transfer data. Pada saluran ini, CPU akan mengirim alamat memori yang akan ditulis atau dibaca. 

c. Bus kontrol ( Control Bus )

Merupakan bus yang digunakan untuk menngotrol izin akses ke data bus dan address bus. Jadi sebelum data masuk/keluar untuk ditulis atau dibaca, akan dikontrol terlebih dahulu.

3. Jenis BUS 

Jenis BUS dapat dibedakan menjadi 2, yaitu : 

a. Dedicated

Bus yang khusus menyalurkan data tertentu, contohnya paket data saja, alamat saja atau berupa pengontrolan saja. 

b. Multiplexed

 Bus yang digunakan untuk berbagai keperluan, sehingga bus yang digunakan lebih sedikit. 

Macam-Macam Sistem BUS pada PC yaitu : 

a. ISA (Industry Standard Architecture)

Slot ini adalah yang paling umum tersedia pada motherboard, karena ISA adalah slot orisinil dari sebuah motherboard. Slot ini mulai dipergunakan mulai dari jamannya 286 sampai saat ini. Jika Anda melihat pada sistem motherboard Anda ( motherboard jenis biasa), maka slot yang paling panjang adalah ISA tahun 1981 à 8-bit kecepatan 4,77 MHz dan tahun 1984 à 16-bit kecepatan 4,77 MHz 

b. EISA ( Extended / Enchanted ISA )

EISA lebih banyak digunakan dalam sistem server. Karena slot ini memang sengaja diperuntukkan untuk meng-handle pekerjaan yang lebih berat dari ISA. EISA memiliki fitur bus mastering yang dapat membuatnya bekerja tanpa membebani kerja CPU. Berhubung slot ini tidak mengganggu kerja CPU, maka slot ini cukup tepat untuk digunakan dalam meningkatkan kecepatan kerja komputer Anda.

c. VESA ( Video Electronics Standard Association )

Sesuai dengan namanya, slot ini memang digunakan untuk keperluan grafis yang membutuhkan kecepatan tinggi, seperti video card. Transfer rate yang dimiliki oleh VESA sendiri adalah 132 MB/sec. Pada dasarnya sama dengan ISA slot, namun VESA memiliki slot tambahan di belakangnya sehingga total panjang yang dimiliki VESA lebih besar 4 inci dari ISA slot.

d. PCI ( Pheriperal Component Interconnection )

PCI dikembangkan oleh Intel mulai tahun 1992. Kecepatan yang dimiliki PCI hampir sama dengan VESA, namun spesifikasi lainnya berbeda. Pada PCI, Anda tidak akan direpotkan dengan masalah konfigurasi. Sebab PCI dapat melakukan konfigurasi otomatis. Berawal dari kelebihan PCI inilah, konsep Plug and Play mulai diperkenalkan. 

e. USB ( Universal Serial Bus )

USB adalah standart bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya ke komputer namun juga bisa digunakan pada perangkat lain. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal oleh sistem komputer dan langsung memproses. USB dapat menghubungkan perangkat tambahan komputer seperti mouse, keyboard, flashdisk, dll.

4.   Contoh Eksekusi Program

Berisi memori dan register-regiser dalam heksadesimal.

 Dari contoh eksekusi diatas siklus instruksi dengan langkah-langkah berikut :

a. Mengambil (fetch) instruksi ADD

b. Membaca isi lokasi memori A ke dalam prosesor

c. Membaca isi lokasi memori B ke dalam prosesor, agar isi A tidak hilang prosesor harus memiliki sedikitnya dua buah register untuk menyimpan nilai-nilai memori dibanding akumulator tunggal

d. Menambahkan kedua nilai-nilainya, Menuliskan hasilnya dari prosesor ke lokasi memori A. 

Jadi, siklus eksekusi untuk instruksi tertentu boleh melibatkan lebih dari satu referensi ke memori, juga suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O. 

Untuk lebih jelasnya sebagai berikut : 

a. Control unit mengambil data 1940 di main memory dengan alamat 300 di taruh di cpu register dengan dgn pc counter berisikan alamat instruksi 300 

b. Kemudian control unit mengambil data 0003 di main memory dengan alamat940 di taruh di accumulator dgn pc counter berisikan alamat instruksi 300. 

c. Control unit mengambil data 5941 di main memory dengan alamat 301 dan di replace di cpu register dgn pc counter berisikan alamat instruksi 301. 

d. Di accumulator data 0003 di tambah dengan data 0002 di alamat 941 sehingga jumlah data menjadi 0005 di accumulator dgn pc counter beralamatkan instruksi 301. 

e. Kemudian data 2941 di main memory dgn alamat 302 oleh control unit akan di kirim ke cpu register pc counter berisikan alamat instruksi 302. 

f. Kemudian dari accumulator oleh control unit data 0005 di bawa ke main memory ke alamat 941 data di replace yang tadinya 0002 menjadi 0005 dengan pc counter alamat instruksi 302. 

Sumber :

http://akungene.blogspot.co.id/2015/12/struktur-dan-interkoneksi-bus.html

file:///C:/Users/4830Z/Downloads/Documents/KEL05-STRUKTUR_INTERKONEKSI.pdf

https://hutriiitriii.wordpress.com/2014/10/06/contoh-eksekusi-program/

4. Kaidah dan Simbol-simbol yang di gunakan pada flowchart

Pengertian Dasar dan Simbol Flowchart

Pengenalan Flowchart

Flowchart merupakan gambar atau bagan yang memperlihatkan urutan dan hubungan antar proses beserta instruksinya. Gambaran ini dinyatakan dengan simbol. Dengan demikian setiap simbol menggambarkan proses tertentu. Sedangkan hubungan antar proses digambarkan dengan garis penghubung.

Flowchart ini merupakan langkah awal pembuatan program. Dengan adanya flowchart urutan poses kegiatan menjadi lebih jelas. Jika ada penambahan proses maka dapat dilakukan lebih mudah. Setelah flowchart selesai disusun, selanjutnya pemrogram (programmer) menerjemahkannya ke bentuk program dengan bahsa pemrograman.

Simbol-simbol flowchart

Flowchart disusun dengan simbol-simbol. Simbol ini dipakai sebagai alat bantu menggambarkan proses di dalam program. Simbol-simbol yang dipakai antara lain :

         Flow Direction symbol

        Yaitu simbol yang digunakan untuk menghubungkan antara simbol yang satu dengan simbol yang lain. Simbol ini disebut juga connecting line.

        Terminator Symbol

        Yaitu simbol untuk permulaan (start) atau akhir (stop) dari suatu kegiatan

       Connector Symbol

       Yaitu simbol untuk keluar – masuk atau penyambungan proses dalam lembar / halaman yang sama.

       Connector Symbol

       Yaitu simbol untuk keluar – masuk atau penyambungan proses pada lembar / halaman yang berbeda.

        Processing Symbol

        Simbol yang menunjukkan pengolahan yang dilakukan oleh komputer

        Simbol Manual Operation

        Simbol yang menunjukkan pengolahan yang tidak dilakukan oleh komputer

           Simbol Decision

           Simbol pemilihan proses berdasarkan kondisi yang ada.

           Simbol Input-Output

           Simbol yang menyatakan proses input dan output tanpa tergantung dengan jenis peralatannya

          Simbol Manual Input

          Simbol untuk pemasukan data secara manual on-line keyboard

         Simbol Preparation

         Simbol untuk mempersiapkan penyimpanan yang akan digunakan sebagai tempat pengolahan di dalam storage.

       Simbol Predefine Proses

       Simbol untuk pelaksanaan suatu bagian (sub-program)/prosedure

         Simbol Display

         Simbol yang menyatakan peralatan output yang digunakan yaitu layar, plotter, printer dan sebagainya.

         Simbol disk and On-line Storage

         Simbol yang menyatakan input yang berasal dari disk atau disimpan ke disk.

Kaidah-kaidah pembuatan Flowchart
Dalam pembuatan flowchart tidak ada rumus atau patokan yang bersifat mutlak. Karena flowchart merupakan gambaran hasil pemikiran dalam menganalisa suatu masalah dengan komputer. Sehingga flowchart yang dihasilkan dapat bervariasi antara satu pemrogram dengan pemrogram lainnya.
Namun secara garis besar, setiap pengolahan selalu terdiri dari tiga bagian utama, yaitu;
Input berupa bahan mentah
Proses pengolahan
Output berupa bahan jadi.
Untuk pengolahan data dengan komputer, dapat dirangkum urutan dasar untuk pemecahan suatu masalah, yaitu;
START: berisi instruksi untuk persiapan perlatan yang diperlukan sebelum menangani  pemecahan masalah.

READ: berisi instruksi untuk membaca data dari suatu peralatan input.

PROCESS: berisi kegiatan yang berkaitan dengan pemecahan persoalan sesuai dengan data yang dibaca.

WRITE: berisi instruksi untuk merekam hasil kegiatan ke perlatan output.

END: mengakhiri kegiatan pengolahan



          Gambar berikut memperlihatkan flowchart dari kegiatan dasar diatas.

            Dari gambar flowchart di atas terlihat bahwa suatu flowchart harus terdapat proses persiapan dan proses akhir. Dan yang menjadi topik dalam pembahasan ini adalah tahap proses. Karena kegiatan ini banyak mengandung variasi sesuai dengan kompleksitas masalah yang akan dipecahkan. Walaupun tidak ada kaidah-kaidah yang baku dalam penyusunan flowchart, namun ada beberapa anjuran yaitu:

           Hindari pengulangan proses yang tidak perlu dan logika yang berbelit sehingga jalannya proses menjadi singkat           Penggambaran flowchart yang simetris dengan arah yang jelas.Sebuah flowchart diawali dari satu titik START dan diakhiri dengan END. 

5. Organisasi Processor, Register, Siklus Intruksi, Fetching, Decoding dan Executing

Organisasi CPU

Organisasi Processor

Hal-hal yang perlu dilakukan cpu adalah:

1.    Fetch instruction / mengambil instruksi : cpu harus membaca instruksi dari memori.

2.    Interpret instruction / menerjemahkan instruksi : instruksi harus didekode untuk menentukan aksi    apa yang diperlukan.

3.    Fetch data / mengambil data : eksekusi suatu instruksi mungkin memerlukan pembacaan data dari memori atau modul i/o.

4.    Process data / mengolah data : eksekusi suatu instruksi mungkin memerlukan operasi aritmetika atau logika terhadap data.

5.    Write data / menulis data : hasil eksekusi mungkin memerlukan penulisan data ke memori atau modul i/o.

Organisasi Register

Organisasi register meliputi jenis-jenis register di bawah ini:

·         General: terdapat 8 buah register general-purpose 32-bit. Register-register ini juga dapat menampung operand-operand untuk keperluan kalkulasi alamat.

·         Segment: keenam register segmen 16-bit berisi pemilih segmen, yang diindex ke dalam tabel segmen.

·         Flags: register eflag berisi kode kondisi (persyaratan) dan bermacam-macam bit mode.

·         Instruction pointer: berisi alamat instruksi saat itu.

Terdapat juga register-register yang secara khusus ditujukan bagi unit floating point:

·         Numeric: semua register menampung bilangan floating point 80 bit extended-precision.

·         Control: register control 16-bit berisi bit-bit yang mengontrol operasi unit floating point.

·         Status: register status 16-bit berisi bit-bit yang merefleksikan status unit floating point saat itu.

·         Tag word: register 16-bit ini berisi tag 2-bit bagi semua register numerik floating point, yang mengindikasikan sifat-sifat isi register yang berkaitan. Keempat nilainya adalah valid, nol, special (nan, infinity, denormalized) dan kosong.

Register pada cpu memiliki 2 fungsi:

1.    User-visible registers: register ini memungkinkan pemrogram bahasa mesin dan bahasa assembler meminimalkan referensi main memori dengan cara mengoptimasi penggunaan register. Register ini adalah register yang dapat direfensikan dengan menggunakan bahasa mesin yang dieksekusi cpu.

2.    Control and status registers: register-register ini digunakan oleh unit kontrol untuk mengontrol operasi cpu dan oleh program sistem operasi untuk mengontrol eksekusi program. Terdapat 4 macam register yang penting bagi eksekusi instruksi :

·         Program counter (pc) atau pencacah program : berisi alamat instruksi yang akan diambil.

·         Instruction register (ir) : berisi instruksi yang terakhir diambil.

·         Memori address register (mar) : berisi alamat sebuah lokasi di dalam memori.

·         Memori buffer register (mbr) : berisi sebuah word data yang akan dituliskan ke dalam memori atau word yang terakhir dibaca.

Siklus Instruksi (Instruction Cycle)

Sebuah siklus instruksi meliputi subsiklus-subsiklus berikut ini:

·         Fetch: membaca instruksi berikutnya dari memori ke dalam cpu.

·         Execute: menginterpretasikan opcode dan melakukan operasi yang diindikasikan.

·         Interrupt: apabila interrupt diaktifkan dan interrupt telah terjadi, simpan status proses saat itu dan layani interrupt.

Siklus Tak Langsung

Eksekusi sebuah instruksi melibatkan sebuah operand atau lebih di dalam memori, yang masing-masing operand memerlukan akses memori. Kemudian, apabila digunakan pengalamatan tak langsung, maka diperlukan akses memori tambahan.

 Machine cycle

Machine cycle atau nama lainnya adalah processor cycle atau instruction cyclemerupakan merupakan suatu siklus instruksi dasar yang dikerjakan oleh cpu di dalam melakukan eksekusi suatu instruksi. Rangkaian proses eksekusi instruksi ini dimulai dari proses fetching data dan instruksi yang ada didalam memori hingga proses penulisan kembali hasil eksekusi instruksi tersebut ke dalam memori.

Secara garis besar siklus instruksi (machine cycle) dibagi ke dalam beberapa tahapan yaitu:

1.    Proses Fetching

Merupakan proses dimana instruksi dan data akan di load dari memori ke dalam cpu. Proses ini dimulai dari pengambilan alamat instruksi yang terdapat di dalam pc (program counter). Alamat yang terdapat di dalam pc ini merupakan alamat valid dari instruksi dan data yang disimpan ke dalam memori utama, dan merupakan alamat instruksi yang akan dieksekusi. Berdasarkan alamat instruksi yang terdapat di dalam pc, cpu akan mengambil instruksi tersebut untuk ditempatkan ke dalam register (instruction register/ ir) yang menyimpan instruksi yang akan dieksekusi.

2.    Proses Decoding

Merupakan tahapan dimana instruksi akan di terjemahkan (interpret) ke dalam perintah-perintah bahasa mesin dasar (add, sb, mba, sta, jmp, dll). Proses ini dilakukan oleh instruction decoder.

3.    Proses Executing

Pada tahapan dimana instruksi akan dieksekusi di dalam cpu, yaitu oleh alu (arithmetic logic unit).

Setelah tahapan diatas dikerjakan, maka hasil dari eksekusi tersebut akan dikembalikan ke dalam memori untuk disimpan. proses penyimpanan kembali hasil eksekusi isntruksi terdiri dari beberapa tahapan yaitu:

·         proses penempatan alamat memori yang digunakan untuk menyimpan hasil instruksi ke dalam mar

·         proses penempatan data (hasil instruksi) kedalam mdr

·         proses mengaktifkan memory write control signal pada control bus

·         proses menunggu memori untuk melakukan write data pada alamat tertentu

·         proses untuk menonaktifkan memory write control signal pada bus

Dalam menjalakan instruction cycle / machine cycle ada beberapa komponen yang berperan, yaitu:

1.    Program counter (pc)

Nama lainnya adalah instruction pointer, merupakan suatu pointer (penunjuk), bagi sejumlah instruksi yang ditempatkan di dalam memori dan akan dieksekusi oleh cpu.

2.    Memory address register (mar)

Adalah salah satu register yang terdapat di dalam cpu yang fungsinya adalah untuk menyimpan alamat memori dari data yang akan diambil (fetch) oleh cpu untuk dieksekusi. Selain itu mar juga akan menyimpan alamat memori dari data (hasil instruksi) yang akan ditulis kembali ke dalam memori.

3.    Memory data register (mdr)

Merupakan register yang terdapat dalam cpu yang fungsinya adalah menyimpan data sementara yang akan dieksekusi oleh cpu. Setiap kali proses fetching berlangsung, data akan disimpan di dalam mdr sebelum dilakukan proses eksekusi. Demikian juga hasil dari eksekusi instruksi akan disimpan di dalam register ini sebelum dilakukan proses penulisan kembali ke memori.

4.    Instruction register

Sama seperti mar dan mdr, instruction register (ir) ini terletak di dalam cpu. Ir ini bertanggung jawab untuk menyimpan instruksi yang akan dieksekusi oleh cpu. Pada beberapa jenis prosesor (terutama yang ada sekarang), digunakan konsep pipeline pada ir ini, dimana pada setiap stage pipeline melakukan proses decoding, dan proses yang lain pada waktu instruksi dikerjakan.

5.    Control unit (cu)

Control unit mengkoordinasi semua komponen-komponen yang ada di sistem computer, terutama yang berkaitan dengan pengolahan data dan eksekusi instruksi. Cu mengatur proses fetching instruksi maupun data dari memori ke cpu. Selain itu juga mengatur unit yang lain dengan menyediakan timing dan control signal.

6.    Arithmetic logic unit (alu)

Merupakan sirkuit digital yang terdapat di dalam cpu yang memiliki fungsi untuk melakukan komputasi aritmatika dan logika. Alu merupakan unit dasar dari pengolah data dan eksekusi instruksi.  

6. Mode dan Format Pengalamatan

•Elemen intruksi mesin

 Operation code (Op code): Menspesifikasi operasi yang akan dilakukan. Kode operasi berbentuk kode binerSource Operand reference: Operasi dapat berasal dari lebih satu sumber. Operand adalah input operasiResult Operand reference: Merupakan hasil atau keluaran operasiNext Instruction Reference: Elemen ini menginformasikan CPU posisi instruksi berikutnya yang  harus diambil dan dieksekusi. 

•Mnemonic

 Kode operasi (opcode) direpresentasi kan dengan singkatan – singkatan, yang disebut mnemonic. Mnemonic mengindikasikan suatu operasi bagi CPU. 

Contoh mnemonic adalah : 

– ADD = penambahan. 

– SUB = substract (pengurangan). 

– LOAD = muatkan data ke memori. 

• Setiap opcode simbolik memiliki representasi biner yang tetap dan programer  dapat menetapkan lokasi masing – masing operand.

• Operand dari Operation.

. Memori ke memori. 

Dalam hal ini data berasal dan kembali ke memori, dan tahap operasi secara umum adalah :

a. Ambil nilai operand dari memori. 

b. Eksekusi operasi yang diperlukan. 

c. Kembalikan hasilnya ke memori. 

2. Memori ke register. 

Yaitu memindah nilai dari data kememori ke register. Satu nilai data berasal dari memori dan satu lagi dari register. Hasil eksekusi dikembalikan ke memori atau ke register dimana operand berasal. 

3. Register ke register. 

Dalam hal ini digunakan sejumlah register untuk menyimpan seluruh nilai data yang akan digunakan dalam komputasi. Data harus diambil dari memori oleh sederet instruksi sebelum komputasi dimulai. Setelah komputasi dilakukan maka hasilnya dikembalikan lagi dengan register.

< Representasi Instruksi.

 Instruksi komputer direpresentasikan oleh sekumpulan bit. Instruksi dibagi menjadi beberapa field.Field-field ini diisi oleh elemen-elemen instruksi yang membawa informasi bagi operasi CPU.Layout instruksi dikenal dengan format instruksi.

< Korelasi.

 Terlihat hubungan antara ekspresi bahasa tingkat tinggi dengan bahasa mesin.Dalam bahasa tingkat tinggi, operasi dinyatakan dalam bentuk aljabar singkat menggunakan variabel.Dalam bahasa mesin hal tersebut diekspresikan dalam operasi perpindahan antar register.

*Jenis-Jenis Instruksi.

1). Pengolahan data (data processing),

meliputi operasi-operasi aritmetika dan logika. Operasi aritmetika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numerik. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bit-bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain.

2). Perpindahan data(data movement),

berisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O. Untuk dapat diolah oleh CPU maka diperlukan instruksi-instruksi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.

3). Penyimpanan data (data storage),

berisi instruksi-instruksi penyimpanan ke memori. Instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan walaupun sementara.

4). Kontrol aliran program (program flow control),

berisi instruksi pengontrolan operasi dan pencabangan. Instruksi ini berguna untuk pengontrolan status dan mengoperasikan percabangan ke set instruksi lain. 

•Addressing mode

Mengatasi keterbatasan format instruksi :

–  Dapat mereferensi lokasi memori yang besar. 

–  Mode pengalamatan yang mampu menangani keterbatasan tersebut :

    1. Masing – masing prosesor menggunakan mode pengalamatan yang berbeda – beda. 

    2. Memiliki pertimbangan dalam penggunaannya. 

1. •Mode pengalamatan indexed

Dalam mode pengalamatan 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: no-offset, 8-bit offset, dan 16-bit offset. Dalam mode pengalamatan indexed-no offset, alamat efektif dari operan terkandung dalam index register 8-bit. Karena itu, mode pengalamatan ini dapat mengakses 256 lokasi memori (dari $0000 sampai $00FF). Instruksi mode ini membutuhkan satu byte instruksi.