DESAIN PROSESOR DAN DATA PATH

MAKALAH DESAIN PROSESOR DAN DATA PATH

Dibuat sebagai salah satu tugas mata kuliah “Arsitektur & Oragnisasi Komputer”

Dosen :

Andry Budi Winarno, S.Kom

Disusun Oleh:

ROJI  201522051

PROGRAM STUDI TEHNIK INFORMASI

INSTITUT SAINS DAN TEKHNOLOGI AL-KAMAL

JAKARTA BARAT

2015/2016
______________________________________________________

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan Rahmat, Inayah, Taufik dan Hidayahnya sehingga makalah ini dapat terselesaikan.

Tak lupa penyusun mengucapkan terima kasih yang sebesar - besarnya  kepada Orang tua dan keluarga yang telah  membantu dan memberikan semangat dalam membuat makalah ini. Semoga keberadaan makalah ini bisa bermanfaat bagi kita semua.

Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna, baik dari segi penyusunan, bahasan, ataupun penulisannya. Oleh karena itu penyusun mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca demi perbaikan dan kesempurnaan makalah ini di waktu yang akan datang.

Jakarta, 11 Mei 2017
  Penyusun

                                                                                

                                                                                                     ___________________________________________________

DAFTAR ISI

COVER i

KATA PENGANTAR ii

DAFTAR ISI iii

BAB I (  Materi Bab 5 )

PENDAHULUAN

I. LATAR BELAKANG

II. TUJUAN

III. RUMUSAN MASALAH

A.Pengenalan tentang Desain Procesor

B.Pengenalan tentang Desain Procesor

BAB II ( Materi Bab 5 )

IV. LANDASAN TEORI

BAB III( Materi Bab 5 )

PEMBAHASAN

5.1 . Desain Processor

5.1.1 Desain Prosesor dan Datapath

5.1.2. Langkah-Langkah Desain

5.1.3 Fungsi Prosesor

5.1.4.  Tujuan Desain Prosesor

5.2. Tipe-Tipe Prosesor 

5.2.1 Uniprocessor

5.2.2 Multiprocessor

5.2.3 Array Processor

5.2.4 Network Processor (Prosesor Jaringan)

5.3 Bahasa Transfer Register

5.3.2 Mikro-operasi dikelompokkan ke dalam empat tipe:

5.3.1 Blok fungsional dari suatu datapath

BAB IV PENUTUP

Kesimpulan

DAFTAR PUSTAKA

______________________________________________________

BAB I (  Materi Bab 5 )

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

 Datapath atau alur data merupakan sekumpulan register, yaitu register tambahan dan register  penghubung. Kumpulanregister ini berfungsi untuk melalukan atau sebagai  jalan untuk proses eksekusi suatu instruksi. Secara keseluruhan, termasuk kedalam instruction set. Datapath berbeda untuk setiap instruksi. Maka penulis ingin membahas dan mengupas tentang datapath tersebut. TUJUAN

Untuk menegetahui pengertian datapath, cara pengambilan instruksi dan cara kerja datapath untuk berbagai macam instruksi sederhana.

II.    RUMUSAN MASALAH

        Adapun rumusan masalah dari pembahasan yang akan kami bahas antara lain:

A.Pengenalan tentang Desain Procesor

§  Apa itu Desain Procesor ?

§  Desain Prosesor dan Datapath

§  Langkah-Langkah Desain Prosesor

§  Fungsi Prosesor

§  Tujuan Desain Prosesor

B.Pengenalan tentang Desain Procesor

§  Uniprocessor     

§   Multiprocessor

§  Array Processor

§  Network Processor (Prosesor Jaringan)

BAB II ( Materi Bab 5 )

LANDASAN TEORI

Sebuah datapath adalah kumpulan unit fungsional, seperti aritmatika logic unit atau pengganda yang melakukan operasi pengolahan data. Ini adalah bagian utama dari banyak CPU bersama dengan unit control, yang sebagian besar mengatur interaksi antara datapath dan data itu sendiri. Biasanya disimpan dalam Register atau memori utama. Baru-baru ini, telah berkembang penelitian di bidang Reconfigurable datapath yang dapat kembali bertujuan pada saat run –time dengan menggunakan programmable  fabric - agar desain tersebut dapat memungkinkan proses yang lebih efisien serta penghematan energi yang besar.

______________________________________________________

BAB III( Materi Bab 5 )

PEMBAHASAN

5.1 . Desain Processor

     Processor atau CPU (Central Processing Unit) merupakan otak dari komputer yang melakukan pemerosesan dan operasi perhitungan dan logika terhadap instruksi program yang diberikan ke komputer.

Chip processor dibuat dari keping silikon murni sebesar kuku jari berisi rangkaian terintegrasi dari ribuan hingga jutaan transistor yang mengimplementasikan fungsi dari processor. Rangkaian processor dihubungkan dengan kaki-kaki yang terdapat di bawah chip untuk jalur komunikasi sinyal masuk dan keluar dari rangkaian.

Kinerja dari setiap jenis processor bervariasi dan dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:

• Kecepatan Clock

• Lebar register/data bus internal

• Lebar data bus eksternal

• Kapasitas cache memori (L1 dan L2)

5.1.1 Desain Prosesor dan Datapath

Desain Sebuah prosesor mengikuti urutan langkah setiap level yang terlibat dalam aktivitas desain.

Beberapa langkah saling bergantung. Gambar 1.1 

Gambar 1.1

menunjukan input dan output aktivitas desain prosesor.

Ada dua jenis Input

- Pertama adalah seperti yanditunjukan pada sisi kiri dari blok yang diselesaikan oleh arsitek komputer, termaksud penjelasan/blog set intruksi dan format-format operand.

- Kedua adalah ditunjukan seperti input dari atas yang berfungi sebagai basis pengetahuan komponen hardware, pengetahuan,termaksuk detail berbagai algoritma, fungsi dan tingkah laku dari beberapa komponen hadware, dan pengetahuan beberapa teknik desain.

 5.1.2. Langkah-Langkah Desain Prosesor

- Mengerti dengan baik setiap instruksi

- Menetapkan sumber daya hardware yang dihubungkan(register, flag, stack,dll)

- Menerjemahkan setiap makro-operasi dengan satu atau lebih operasi transfer register

- Mendesain datapath dan Menganalisa sirkuit datapath

- Mengaktifkan titik-titik kontrol

5.1.3 Fungsi Prosesor

Prosesor dapat dipandang dengan empat level berbeda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.2

Gambar 1.2

1.      Level Sistem

2.      Level Set Intruksi atau Level Arsitektur

3.      Level Transfer Register

4.      Level Gerbang (gate level)

Gambar 1.2

Pada level sistem, prosesor adalah subsistem utama sebuah computer, Level ini mempunyai dua fungsi:

1.   Eksekusi program (pelaksanaan siklus intruksi); ini melibatkan berbagai perasi-operasi data Gambar 1.3 seperti pemrosesan data, penyimpanan data, pergerakan data.

Gambar 1.3

2.   Antarmuka dengan subsistem lain seperti, memori utama, memori cache, pengontrol DMA, pengontrol I/O, dan lain-lain. Prosesor bertanggung jawab terhadap kordinasi semua interkoneksi antara subsistem tersebut. Hal ini umumnya dilakukan melalui sebuah struktur bus seperti Gambar 1.4. Prosesor adalah bus master yang mempunyai kontrol bus dan dapat memulai transfer bus kapan saja. Pengontrol DMA dapat juga melakukan transfer bus antara memori dan subsistem I/O, tetapi dia harus meminta ke prosesor dan mendapat izin sebelum memulai suatu transfer bus.

A. Fungsi Prosesor :

1. Menjadi penentu kecepatan dan peforma kumputer

2. Memproses data dari masukan/input

3. Menghasilkan perintah/keluaran/output

4. Merupakan otak dari sebuah computer

5. Mengatur seluruh system kerja computer (pusat kendali)

5.1.4.  Tujuan Desain Prosesor

Semua tujuan desain prosesor adalah untuk mempertemukan kebutuhan set intruksi. hal ini melibatkan hardware yang tepat agar semua makro0operasi dieksekusi secara akurat seperti pada setiap persyratan intruksi. Desainer harus mempertimbangkan factor-faktor lainnya yang bertanggung jawab sukses atau gagalnya prpsesor di pasar komersial. Gambar 6 mengilustrasikan faktorpfaktor ini yang mempengaruhi desain prosesor. Keputusan-keputusan penting lainnya dibuat pada tingkat awal seperti berikut:

1.     Apakah intruksi titik-mengambang akan dieksekusi oleh hardware atau simulasi software?

2.     Apa yang kita butuhkan:

a.   Apakah prosesor harga murah dengan struktur bus tunggal dan bregister hardware terbatas dan sumber daya lain?

b.   Apakah prosesor kinerja tinggi dengan multi bus dan sumber daya yang banyak dan/atau paralelisme?

5.2. Tipe-Tipe Prosesor  

Gamabar 1.4

5.2.1 Uniprocessor

Sebuah sistem prosesor tunggal didefinisikan sebagai sistem komputer yang memiliki unit pemrosesan sentral tunggal yang digunakan untuk menjalankan tugas-tugas komputer. Karena semakin lebih modern software mampu memanfaatkan arsitektur multiprocessing, seperti SMP dan MPP, yang uniprocessor istilah itu digunakan untuk membedakan kelas komputer di mana semua tugas pengolahan berbagi satu CPU. Sebagian besar komputer desktop sekarang dikirimkan dengan arsitektur multiprocessing. Sebuah jenis arsitektur yang didasarkan pada unit komputasi tunggal. Semua operasi (penambahan, perkalian, dll) yang dilakukan secara berurutan pada unit. https://en.wikipedia.org/wiki/Uniprocessor_system

5.2.2 Multiprocessor

Multiprocessing adalah penggunaan dua atau lebih central processing unit (CPU) dalam satu sistem komputer. Istilah ini juga mengacu pada kemampuan sistem untuk mendukung lebih dari satu prosesor atau kemampuan untuk mengalokasikan tugas antara mereka. Ada banyak variasi pada tema dasar ini, dan definisi multiprocessing dapat bervariasi dengan konteks, kebanyakan sebagai fungsi dari seberapa CPU didefinisikan (multiple core pada satu cetakan, beberapa cetakan dalam satu paket, beberapa paket dalam satu unit sistem, dll ). Dalam artian lain, multiprosesor adalah sistem komputer yang memiliki dua atau lebih unit pengolahan (beberapa prosesor) masing-masing memori utama berbagi dan peripheral, untuk secara bersamaan memproses program. https://en.wikipedia.org/wiki/Multiprocessing#cite_note-5

5.2.3 Array Processor

Dalam komputasi, prosesor vektor atau prosesor array adalah central processing unit (CPU) yang mengimplementasikan set instruksi yang berisi instruksi yang beroperasi pada satu dimensi array data yang disebut vektor, dibandingkan dengan prosesor skalar, yang petunjuk beroperasi pada item data tunggal. prosesor vektor dapat sangat meningkatkan kinerja pada beban kerja tertentu, simulasi terutama numerik dan tugas-tugas serupa. mesin vektor muncul pada awal tahun 1970 dan mendominasi desain superkomputer melalui 1970 ke tahun 1990-an, terutama berbagai platform Cray. Jatuhnya cepat dalam rasio harga untuk kinerja desain mikroprosesor konvensional menyebabkan kematian vektor super komputer

5.2.4 Network Processor (Prosesor Jaringan)

Sebuah prosesor jaringan adalah sirkuit terpadu yang memiliki set fitur khusus ditujukan pada domain aplikasi jaringan. prosesor jaringan biasanya perangkat software diprogram dan akan memiliki karakteristik generik mirip dengan unit pengolahan pusat tujuan umum yang biasa digunakan dalam berbagai jenis peralatan dan produk.

https://en.wikipedia.org/wiki/Network_processor

      5.3 Bahasa Transfer Register

5.3.1 Blok fungsional dari suatu datapath

Dalam prosesor computer, datapath sering terdiri dari blok fungsional berikut, atau beberapa variasi lainnya :

Register  instruksi menyimpan instruksi saat akan dieksekusi

Program Counter ( PC ) menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan diambil

Memori Address Register

 ( MAR ) adalah register yang menyimpan alamat memori dari mana data akan diambil ke CPU atau alamat untuk data yang akan dikirim dan disimpan.

 Memori Data Register

( MDR ) adalah daftar dari unit kontrol komputer yang berisi data yang akan disimpan dalam penyimpanan komputer ( misalnya RAM ), atau data setelah mengambil dari penyimpanan computer.

Serta berbagai register yang dapat dibaca dan ditulis oleh software

. Jumlah register tujuan umum pada prosesor yang diberikan dapat bervariasi, namun secara umum ukuran file register secara substansial lebih kecil dari cache. Selain itu, banyak prosesor memiliki berbagai register tujuan khusus yang sering transparan untuk perangkat lunak. Ini dapat digunakan sebagai media penyimpanan sementara untuk prosesor, atau sebagai register spesifik - model untuk konfigurasiprosesor

. Ada juga 2 register yang melekat dalam prosesor yang memfasilitasi komunikasiprosesor dengan memori, atau pada dasarnya membantu dalam operasi memori register

. Prosesor mengeksekusi setiap instruksi dalam sederetan langkah-langkah kecil. Langkah-langkah kecil itu adalah sebagai berikut:

§  Mengambil instruksi yang akan dijalankan dari memori dan memasukkannya ke dalam register instruksi

§  Mengubah isi Program Counter  menjadi alamat instruksi berikutnya

§  Menentukan jenis instruksi yang baru saja diambil

§  Jika instruksi menggunakan word di memory, maka alamat memori tersebut dipastikan keberadaannya

§  Mengambil Word  jika diperlukan, ke dalam register CPU

§  Mengeksekusi instruksi

§  Kembali ke langkah 1 untuk memulai instruksi berikutnya. Langkah berurutan tersebut sering disebut sebagai siklus fetch-decode-execute yang merupakan langkah operasi utama semua komputer. Datapath untuk pengambilan ( fetch ) instruksi adalah sama untuk semua

5.3.2 Mikro-operasi dikelompokkan ke dalam empat tipe:

1.  Mikro-operasi transfer register: menyalin isi salah satu register ke register lain tanpa mengubah isi sumber.

2.     Mikro-operasi aritmatika:  melakukan operasi aritmatika pada data dalam register: penjumlahan pengurangan, increment, decrement, dan pergeseran adalah mikro-operasi yang umum. Gambar 1.5,

Tabel Mikro-operasi aritmatika menjelaskan hal ini:

Gambar 1.5

______________________________________________________

BAB IV : PENUTUP KESIMPULAN

 Datapath terdiri dari blok fungsional berikut :

 Register instruksi menyimpan instruksi saat akan dieksekusi, Program Counter (PC ) menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan diambil,Memori Address Register ( MAR ) adalah register yang baik menyimpan alamat memori dari mana data akan diambil ke CPU atau alamat untuk data yang akan dikirim dan disimpan Memori Data Register ( MDR ) adalah daftar dari unit kontrol komputer yang berisi data yang akan disimpan dalam penyimpanan komputer ( misalnya RAM ) , atau data setelah mengambil dari penyimpanan komputer . Serta berbagai register yang dapat dibaca dan ditulis oleh software .Jumlah register tujuan umum pada prosesor  yang diberikan dapat bervariasi , namun secara umum ukuran file register secara. substansial lebih kecil dari Cache Selain itu, banyak prosesor memiliki berbagai register  tujuan khusus yang sering transparan untuk perangkat lunak . Ini dapat digunakan sebagai media penyimpanan sementara untuk prosesor , atau sebagai register spesifik - model untuk konfigurasi

 Prosesor Ada juga 2 register yang melekat dalam prosesor yang memfasilitasi komunikasi prosesor dengan memori , atau pada dasarnya membantu dalam operasi memori register. Aksi yang dlakukan oleh instruksi halt adalah menghentikan siklus instrksi. Instruksi  jump adalah Alamat bercabang Yang dilakukan instruksi load adalah menyalin suatu dataatau isi dari memori utama kedalam register. Sedangkan instruksi store yaitu menyalin data dari register  ke memori utama.

Sumber :

Daftar Pustaka:

Syahrul. 2010. Organisasi dan Arsitektur Komputer Bab 5 Desain Prosesor dan Data Path hal 180-191. Jakarta : CVAndi OFFSet

Slidegur.com/doc/1725203/desain-prosesor-dan-datapath

docshare01.docshare.tips/files/29241/292414939.pdf