Processor dan Memory

 PROCESSOR AND MEMORY

• Alat pemroses adalah alat dimana instruksi-instruksi program diproses untuk mengolah data yang sudah dimasukkan melalui alat input dan hasilnya akan ditampilkan pada alat output. 
• Alat pemroses terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dan memori utama (main memory).
• CPU terdiri dari komponen-komponen Control Unit, Arithmatic Logic Unit (ALU), dan register.
• Memori utama terdiri dari Random Access Memory (RAM) dan Read Only Memory (ROM).

Central Processing Unit (CPU)

CPU merupakan tempat pemroses instruksi-instruksi program, yang pada komputer mikro disebut dengan pemroses mikro (microprocessor). Pemroses ini berupa chip yang terdiri dari ribuan hingga jutaan IC.

Dalam dunia dagang, pemroses ini diberi nama sesuai dengan keinginan pembuatnya dan umumnya ditambah dengan nomor seri, misalnya dikenal pemroses Intel 80486 DX2-400 (buatan Intel dengan seri 80486 DX2-400 yang dikenal dengan komputer 486 DX2), Intel Pentium 100 (dikenal dengan komputer Pentium I)

Array Processor :

Bila sejumlah besar dari perhitungan harus dilakukan, maka untuk mempercepat proses biasanya dipergunakan unit tambahan yang disebut dengan array processor atau co-processor.

Dengan perkembangan teknologi sekarang, unit pemroses tambahan ini sudah tidak diperlukan lagi karena pemroses mikro yang ada sudah mampu menangani perhitungan dengan kemampuan dan kecepatan yang sangat tinggi. Teknologi pemroses tambahan ini diperlukan untuk komputer-komputer mikro lama, misalnya yang masih menggunakan pemroses utama seri 8088 hingga 80486.

• Unit Kendali (Control Unit) 

         Unit ini bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Unit kendali akan 

         mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Unit ini 

         juga mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari alat input ke memori utama, dan 

         mengambil data dari memori utama untuk diolah.

         Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah:

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

         2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

         3. Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

         4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kinerjanya.

         5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.

• Arithmatic dan Logic Unit (ALU)

         Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika yang terjadi sesuai dengan instruksi 

         program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang 

         digunakan disebut adder.

• Register

         1. Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan 

             untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses sementara data dan instruksi lainnya yang menunggu 

             giliran untuk diproses masih disimpan di dalam memori utama.

         2. Accumulators - dapat digunakan sebagai holding data dalam kalkulasi.

         3. Address Registers - digunakan untuk menyimpan penempatanmemori data atau instruksi untuk digunakan oleh 

             suatu program.

         4. Stack Pointer - register ini digunakan selama sub-routine yang bersarang dan bertumpuk didasarkan aritmatika.

         5. Status Register - register ini menyediakan suatu layanan pada CPU dengan pemeliharaan status operasi yang 

             terakhir yang dilaksanakan oleh ALU.

         6. Instruction Pointer - kadang-kadang dikenal sebagai program counter, pointer dapat merespon untuk alamat 

             memori dari instruksi berikutnya yang akan di eksekusi.

Memory 

Karakteristik Media Penyimpanan : 

1. Kecepatan

2. Volatility

3. Metode Akses

    -Serial Access

    -Random Access

    -Paralell Access

4. Portability 

5. Capacity

Machine Cycle (Siklus Mesin) : 

1. Fetch

2. Decode

3. Execute

4. Store

5. Communication Device (Peralatan Komunikasi)

Faktor Penentu Kemampuan Prosesor:

1. System Clock

2. Bus Width 

    -I/O Bus

    -Data Bus

3. Word Size

Jenis Proses :

1. Serial Processing

2. Parallel Processing

    -SIMD (Single Instructin Multiple Data)

    -MIMD (Multiple Instructin Multiple Data)

3. Pipeline Processing

Tahapan Proses : 

1. Pengambilan instruksi

2. Penerjamahan instruksi

3. Ekseskusi instruksi

4. Penulisan hasil instruksi

Ada tiga macam memori yang dipergunakan di dalam sistem komputer :

1. Register, digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses.

2. Main memory, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang akan diproses dan hasil pengolahan.

3. Secondary storage, dipergunakan untuk menyimpan program dan data secara permanen.

• Register

Ada banyak register yang terdapat pada CPU :

1. Instruction Register (IR) digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses.

2. Program Counter (PC) adalah register yang digunakan untuk menyimpan alamat lokasi dari memori utama yang berisicinstruksi yang sedang diproses. Selama pemrosesan instruksi oleh CPU, isi dari PC diubah menjadi alamat dari memori utama yang berisi instruksi berikutnya yang mendapat giliran akan diproses, sehingga bila pemrosesan sebuah instruksi selesai maka jejak instruksi selanjutnya di memori utama dapat dengan mudah didapatkan.

3. General Purpose Register, yaitu register yang mempunyai kegunaan umum yang berhubungan dengan data yang sedang diproses. Sebagai contoh, register jenis ini yang digunakan untuk menampung data yang sedang diolah disebut dengan operand register, sedang untuk menampung hasil pengolahan disebut accumulator.

4. Memory Data Register (MDR) digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari memori utama ke CPU atau menampung data yang akan direkam ke memori utama dari hasil pengolahan oleh CPU.

5. Memory Address Register (MAR) digunakan untuk menampung alamat data atau instruksi pada memori utama yang akan diambil atau yang akan diletakkan.

• Main Memory 

CPU hanya dapat menyimpan data dan instruksi di register yang berukuran kecil sehingga tidak dapat menyimpan semua informasi yang dibutuhkan untuk keseluruhan proses program. Untuk mengatasi hal ini, maka CPU harus dilengkapi dengan alat penyimpan yang berkapasitas lebih besar yaitu memori utama.

Random Access Memory (RAM) 

Semua data dan program yang dimasukkan melalui alat input akan disimpan terlebih dahulu di memori utama, khususnya RAM, yang dapat diakses secara acak (dapat diisi/ditulis, diambil, atau dihapus  isinya) oleh pemrogram.

Struktur RAM terbagi menjadi empat bagian utama : 

1. Input storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan melalui alat input.

2. Program storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang akan diakses.

3. Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil pengolahan.

4. Output storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output.

     Jenis-jenis RAM :

     1. DRAM (Dynamic Random Access Memory)

Jenis RAM ini merupakan memori semi konduktor yang memerlukan kapasitor sebagai tumpuan untuk menyegarkan data yang ada di dalamnya. RAM ini memiliki kecepatan yang lebih tinggi dibanding EDO RAM. Namun, lebih rendah dibandingkan SRAM.

DRAM menggunakan satu transistor dan kapasitor per bit dalam strukturnya. Hal ini membuat RAM ini memiliki kepadatan yang cukup tinggi. DRAM memiliki frekuensi kerja yang bervariasi antara 4,7 Mhz hingga 40 Mhz.

     2. SDRAM (Sychronous Dynamic Random Access Memory)

Gambar RAM (SDRAM)

SDRAM menjadi RAM yang memiliki kecepatan cukup tinggi dibanding jenis-jenis RAM lainnya yakni kecepatan sampai 100 - 133 Mhz. RAM ini banyak digunakan pada tahun 1996 hingga 2003 dan merupakan jenis RAM yang memiliki 168 Pin saluran transfer data.

Ciri-ciri RAM ini terdapat dua celah dibagian kakinya. RAM ini akan diletakkan pada slot DIMM/SDRAM di motherboard yang mampu menampung memori mulai 16 MB hingga 1GB.

     3. RDRAM (Rambus Dynamic Random Access Memory)

Gambar RAM (RDRAM)

Komponen ini diperkenalkan pada tahun 1995 dengan kecepatan 600 Mbytes/sec. Pada tahun 1997, kecepatan RDRAM meningkat hingga 700 MBps, dan tahun 1998 menjadi 1,6 GBps.

Tak heran, RAM ini awalnya dikembangkan untuk komputer dengan prosesor Pentium 4 atau untuk keperluan perangkat gaming. Slot memori untuk RDRAM ialah 184 pin.

     4. SRAM (Static Random Access Memory)

Gambar RAM (SRAM)

Jenis RAM komputer ini terbuat dari semacam semi konduktor yang tidak memerlukan kapasitor dan tidak memerlukan penyegaran secara berkala sehingga kinerja bisa lebih cepat. Hal ini disebabkan komponen ini hanya menggunakan transistor tanpa kapasitor.

SRAM didesain menggunakan desain cluster enam transistor untuk menyimpan setiap bit informasi. Sayangnya, SRAM memiliki kekurangan yakni biaya produksinya yang mahal.

Tak heran, RAM ini hanya tersedia dalam kapasitas kecil dan digunakan untuk bagian yang benar-benar penting. Chip ini sering digunakan untuk chace memori. Kecepatan SRAM mampu mengimbangi kecepatan prosesor 500 MHz atau lebih.

     5. EDORAM (Extended Data Out Random Access Memory)

Gambar RAM (EDORAM)

RAM ini dikembangkan tahun 1995 dan memiliki kemampuan yang lebih cepat dalam membaca dan mentransfer data dibandingkan dengan jenis-jenis RAM lain. Slot memori untuk EDORAM ialah 72 pin.

Bentuk komponen ini lebih panjang daripada RAM SIMM. Tak heran RAM ini sangat cocok dipasang pada semua komputer Pentium. Selain itu, komponen ini juga cocok untuk dipasang pada komputer dengan bus mencapai 66 Mhz.

     6. FPM DRAM (First Page Mode DRAM)

Gambar RAM (FPM DRAM)

Jenis RAM ini merupakan bentuk asli atau bentuk awal dari DRAM. Laju transfer maksimum untuk cache L2 mendekati 176 MB per detik. FPM bekerja pada rentang frekuensi 16 MHz hingga 66 MHz dengan akses waktu hingga 50ns.

     7. Flash RAM

Gambar RAM (Flash RAM)

Flash RAM merupakan jenis memori berkapasitas rendah yang digunakan pada perangkat elektronika seperti TV, VCR, hingga ponsel lama. Momori ini dipasang pada perangkat yang memerlukan refresh dengan daya yang kecil.

     8. DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM)

Gambar RAM (DDR SDRAM)

Jenis RAM ini menjadi salah satu yang memiliki kecepatan sangat tinggi diantara jenis-jenis RAM. Tak heran, RAM ini digunakan diberbagai perangkat saat ini.
RAM ini mampu menjalankan dua instruksi sekaligus dalam satuan waktu yang sama. Memori ini memiliki 184 pin. RAM jenis ini juga mengonsumsi daya listrik yang lebih rendah.
Jenis-jenis RAM berikutnya seperti DDR2 RAM hingga DDR3 RAM merupakan pengembangan dari DDR SDRAM. Kedua jenis RAM ini digunakan dibanyak komputer saat ini. Karena lebih menghemat daya dan lebih optimal dengan kecepatan tinggi. Untuk kapasitas memori jenis ini pun cukup besar hingga 4 GB per chipnya.

     9. SO – DIMM (Small Outline Dual in-line Memory Module)

Gambar RAM SO-DIMM

Memori ini merupakan jenis memori yang digunakan pada perangkat notebook. Bentuk fisiknya cukup ringkas, kira-kira setengah dari besaran DDR RAM sehingga lebih menghemat ruang. Jenis memori ini biasanya mengikuti perkembangan RAM untuk komputer desktop.

Read Only Memory (ROM)

• ROM hanya dapat dibaca sehingga pemrogram tidak bisa mengisi sesuatu ke dalam ROM. ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya berupa sistem operasi yang terdiri dari program-program pokok yang diperlukan oleh sistem komputer, seperti misalnya program untuk mengatur penampilan karakter di layar, pengisian tombol kunci papan ketik untuk keperluan kontrol tertentu, dan bootstrap program. Program bootstrap diperlukan pada saat pertama kali sistem komputer diaktifkan. Proses mengaktifkan komputer pertama kali ini disebut dengan booting, yang dapat berupa cold booting atauwarm booting.
• Cold booting merupakan proses mengaktifkan sistem komputer pertama kali untuk mengambil program bootstrap dari keadaan listrik komputer mati (off) menjadi hidup (on).
• warm booting merupakan proses pengulangan pengambilan program bootstrap pada saat komputer masih hidup dengan cara menekan tiga tombol tombol pada papan ketik sekaligus, yaitu Ctrl, Alt, dan Del. Proses ini biasanya dilakukan bila sistem komputer macet (crash), daripada harus mematikan aliran listrik komputer dan menghidupkannya kembali.
• Instruksi-instruksi yang tersimpan di ROM disebut dengan microinstruction atau firmware karena hardware dan software dijadikan satu oleh pabrik pembuatnya.
• ROM bersifat non volatile supaya isinya tidak hilang bila listrik komputer dimatikan.

    Jenis Jenis ROM

    1. ROM yang dapat diprogram kembali adalah PROM (Programmable Read Only Memory), yang hanya dapat 

       diprogram satu kali dan selanjutnya tidak dapat diubah kembali

    2. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) yang dapat dihapus dengan sinar ultraviolet serta dapat 

       diprogram kembali berulang-ulang. 

 

   3. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) yang dapatdihapus secara elektronik dan dapat 

       diprogram kembali.

Sumber  : Jenis RAM Beserta Fungsi dan Penjelasan Lengkapnya | Pricebook dan PPT Pengantar Teknik Informatika-UNTAN