ALU (Arithmatic logical Unit) / Arimatika Unit Kendali

Halo sobat blogger.. kembali lagi dengan saya..

kali ini saya akan membahas artikel tentang ALU (Arithmatic logical Unit) / arimatika unit kendali.  okeee enjoy with my posted, Lebih asik baca artikelnya di temani  Kopi dan sepotong Roti dan dengerin musik. ^_^

Arithmatic Logical Unit (ALU), adalah salah satu bagian/komponen dalam sistem di dalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi/perhitungan aritmatika dan logika (Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, nah.. sobat blogger sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. ALU bekerja besama-sama memori, di mana hasil dari perhitungan di dalam ALU di simpan ke dalam memori.

Perhitungan dalam ALU menggunakan kode biner, yang merepresentasikan instruksi yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang diolah (operand). ALU biasanya menggunakan sistem bilangan biner two’s complement. ALU mendapat data dari register. Kemudian data tersebut diproses dan hasilnya akan disimpan dalam register tersendiri yaitu ALU output register, sebelum disimpan dalam memori.

Pada saat sekarang ini sebuah chip/IC dapat mempunyai beberapa ALU sekaligus yang memungkinkan untuk melakukan kalkulasi secara paralel. Salah satu chip ALU yang sederhana (terdiri dari 1 buah ALU) adalah IC 74LS382/HC382ALU (TTL). IC ini terdiri dari 20 kaki dan beroperasi dengan 4×2 pin data input (pinA dan pinB) dengan 4 pin keluaran (pinF).

Arithmatic Logical Unit (ALU), fungsi unit ini adalah untuk melakukan suatu proses data yang berbentuk angka dan logika, seperti data matematika dan statistika. ALU terdiri dari register-register untuk menyimpan informasi.Tugas utama dari ALU adalah melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. Rangkaian pada ALU (Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangan dinamakan dengan Adder. Adder digunakan untuk memproses operasi aritmetika, Adder juga disebut rangkaian kombinasional aritmatika.

sobat blogger !!!... Ada 3 jenis adder nih .baca dibawah aja yah :D  

    1. Rangkaian Adder dengan menjumlahkan dua bit disebut Half Adder.

    2. Rangkaian Adder dengan menjumlahkan tiga bit disebut Full Adder.

    3. Rangkain Adder dengan menjumlahkan banyak bit disebut Paralel Adder

Dan berikut dibawah ini penjelasan dari rangkaian half adder,full adder dan Paralel adder :

1. HALF ADDER
   
   
   Rangkaian Half Adder merupakan dasar penjumlahan bilangan Biner yang terdiri dari satu bit, oleh karena itu dinamai Penjumlah Tak Lengkap.
   a. jika A = 0 dan B = 0 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 0.
   b. jika A = 0 dan B = 1 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 1.
   c. jika A = 1 dan B = 1 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 0
   jika A = 1 dan B =1 dijumlahkan, hasilnya S ( Sum ) = 0. dengan nilai pindahan cy(Carry Out) = 1
   Dengan demikian, half adder memiliki 2 masukan ( A dan B ) dan dua keluaran ( S dan Cy ).
   puyeng ga sobat.apalagi saya hehe :D
   
   
2. FULL ADDER
   
   Sebuah Full Adder menjumlahkan dua bilangan yang telah dikonversikan menjadi bilangan-bilangan biner. Masing-masing bit pada posisi yang sama saling dijumlahkan. Full Adder sebagai penjumlah pada bit-bit selain yang terendah. Full Adder menjumlahkan dua bit input ditambah dengan nilai Carry-Out dari penjumlahan bit sebelumnya. Output dari Full Adder adalah hasil penjumlahan (Sum) dan bit kelebihannya (carry-out).
   
3. PARALEL  ADDER
   
   
   Rangkaian Parallel Adder adalah rangkaian penjumlah dari dua bilangan yang telah dikonversikan ke dalam bentuk biner. Anggap ada dua buah register A dan B, masing-masing register terdiri dari 4 bit biner : A3A2A1A0 dan B3B2B1B0.
   Rangkaian Parallel Adder terdiri dari Sebuah Half Adder (HA) pada Least Significant Bit (LSB) dari masing-masing input dan beberapa Full Adder pada bit-bit berikutnya. Prinsip kerja dari Parallel Adder adalah sebagai berikut : penjumlahan dilakukan mulai dari LSB-nya. Jika hasil penjumlahan adalah bilangan desimal “2” atau lebih, maka bit kelebihannya disimpan pada Cout, sedangkan bit di bawahnya akan dikeluarkan pada Σ. Begitu seterusnya menuju ke Most Significant Bit (MSB)nya.
   Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi sesuai dengan instruksi program yaitu operasi logika (logical operation). Operasi logika meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika.

Nah..  dibawah ini fungsi dari ALU

Arithmatic Logical Unit (ALU):

• Bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan data komputer.
• ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya
• ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing – masing memiliki spesifikasi dan tugas tersendiri.

Fungsi-fungsi yang didefinisikan pada ALU adalah Add(penjumlahan), Addu (penjumlahan tidak bertanda), Sub(pengurangan), Subu (pengurangan tidak bertanda), and, or, xor, sll (shift left logical), srl (shift right logical), sra (shift right arithmetic), dan lain-lain.

Arithmetic Logical Unit (ALU) merupakan unit penalaran secara logic. ALU ini merupakan Sirkuit CPU berkecepatan tinggi yang bertugas menghitung dan membandingkan. Angka-angka dikirim dari memori ke ALU untuk dikalkulasi dan kemudian dikirim kembali ke memori. Jika CPU diasumsikan sebagai otaknya komputer, maka ada suatu alat lain di dalam CPU tersebut yang kenal dengan nama Arithmetic Logical Unit (ALU), ALU inilah yang berfikir untuk menjalankan perintah yang diberikan kepada CPU tersebut.

ALU sendiri merupakan suatu kesatuan alat yang terdiri dari berbagai komponen perangkat elektronika termasuk di dalamnya sekelompok transistor, yang dikenal dengan nama logic gate, dimana logic gate ini berfungsi untuk melaksanakan perintah dasar matematika dan operasi logika. Kumpulan susunan dari logic gate inilah yang dapat melakukan perintah perhitungan matematika yang lebih komplit seperti perintah “add” untuk menambahkan bilangan, atau “devide” atau pembagian dari suatu bilangan. Selain perintah matematika yang lebih komplit, kumpulan dari logic gate ini juga mampu untuk melaksanakan perintah yang berhubungan dengan logika, seperti hasil perbandingan dua buah bilangan.

Instruksi yang dapat dilaksanakan oleh ALU disebut dengan instruction set. Perintah yang ada pada masing-masing CPU belum tentu sama, terutama CPU yang dibuat oleh pembuat yang berbeda, katakanlah misalnya perintah yang dilaksanakan oleh CPU buatan Intel belum tentu sama dengan CPU yang dibuat oleh Sun atau perusahaan pembuat mikroprosesor lainnya. Jika perintah yang dijalankan oleh suatu CPU dengan CPU lainnya adalah sama, maka pada level inilah suatu sistem dikatakan compatible. Sehingga sebuah program atau perangkat lunak atau software yang dibuat berdasarkan perintah yang ada pada Intel tidak akan bisa dijalankan untuk semua jenis prosesor,kecuali untuk prosesor yang compatible dengannya.

Seperti halnya dalam bahasa yang digunakan oleh manusia, instruction set ini juga memiliki aturan bahasa yang bisa saja berbeda satu dengan lainnya. Bandingkanlah beda struktur bahasa Inggris dengan Indonesia, atau dengan bahasa lainnya, begitu juga dengan instruction set yang ada pada mesin, tergantung dimana lingkungan instruction set itu digunakan.

1. Unit Kontrol Single-Cycle

Proses di unit kontrol ini hanya terjadi dalam satu clock cycle artinya setiap instruksi (fetch, decode, execute) ada pada satu cycle; maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi.

Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching).

Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”.

Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

2. Unit Kontrol Multi-Cycle

Gambar disamping menunjukkan diagram blok dari unit kontrol multi-cycle. Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi.

Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing control line output dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana.

Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan di-execute CPU; bukan instruksi cycle selanjutnya.

Input Unit Kontrol

Unit kontrol mempunyai beberapa input, diantaranya:

• Clock: berfungsi untuk sinkronisasi operasi antar komponen
• Flag: flag-flag ini diperlukan unit kontrol untuk mengetahui status CPU. Flag diset ALU sebagai hasil dari suatu operasi, misalnya: overflow flag, diset 1 bila hasil komputasi melampaui panjang register tempat flag disimpan.
• Instruction register: menggunakan opcode untuk menentukan operasi mikro yang akan dilakukan selama siklus eksekusi
• Sinyal kontrol dari ”bus control”: memberi jalur ke unit kontrol untuk sinyal-sinyal tertentu, seperti sinyal interrupt dan sinyal acknowledgment

Output Unit Kontrol

Sinyal kontrol di dalam CPU (control signals within CPU): output unit kontrol terdiri dari dua macam sinyal, yaitu:

• sinyal-sinyal yang menyebabkan perpindahan data antar register
• sinyal-sinyal yang dapat mengaktifkan fungsi ALU yang spesifik

Sinyal kontrol ke ”bus control” juga terdiri atas 2 sinyal, yaitu:

• sinyal kontrol ke memori
• sinyal kontrol ke modul-modul I/O

Implementasi Unit Kontrol

1. Implementasi hardwired
   
   
   Unit kontrol merupakan rangkaian kombinatorial. Sinyal-sinyal logika inputnya akan didekodekan menjadi sinyal-sinyal logika output, yang merupakan sinyal-sinyal kontrol ke sistem komputer. Sinyal-sinyal input tersebut, seperti clock, flag, register instruction, dan sinyal kontrol merupakan input bagi unit kontrol untuk mengetahui status komputer. Sinyal keluaran yang dihasilkan akan mengendalikan sistem kerja komputer.
   
   
   N buah input biner akan menghasilkan 2N output biner. Setiap instruksi memiliki opcode yang yang berbeda-beda.
   
   
   Opcode yang berbeda dalam instruksi akan menghasilkan sinyal kontrol yang berbeda pula. Pewaktu unit kontrol mengeluarkan rangkaian pulsa yang periodik.
   
   
   Pulsa waktu ini digunakan untuk mengukur durasi setiap operasi mikro yang dijalankan CPU, intinya digunakan untuk sinkronisasi kerja masing-masing bagian.
   
   
   Masalah dalam Merancang Implementasi Hardwired:
   
   
   Ø Memiliki kompleksitas dalam pengurutan dan operasi mikronya
   
   
   Ø Sulit didesain dan dilakukan pengetesan
   
   
   Ø Tidak fleksibel
   
   
   Ø Sulit untuk menambahkan instruksi baru
2. Implementasi microprogrammed
   
   
   Implementasi yang paling reliabel saat ini adalah implementasi microprogrammed. Unit kontrol memerlukan sebuah memori untuk menyimpan program kontrolnya.
   
   
   Fungsi–fungsi pengontrolan dilakukan berdasarkan program kontrol yang tersimpan pada unit kontrol. Selain itu, fungsi–fungsi pengontrolan tidak berdasarkan dekode dari input unit kontrol lagi.
   
   
   Teknik ini dapat menjawab kesulitan–kesulitan yang ditemui dalam implementasi hardwired.
   
   
   okee udah jelas kan sob tentang artikel ALU,
   
   
   thx ya sobat blogger.udah mau singgah di blog saya.jngan bosen" mampir ke blog saya okee

Posted in: tugas