Laporan Arsitektur(Mikroprocessor)

BAB II

Mikroprocessor

2.1 Pengertian Mikroprocessor

Mikroprosesor adalah suatu komponen (biasanya wujud fisiknya berupa chip) yang terdapat dalam suatu sistem komputer yang berfungsi sebagai unit pusat pemroses atau pengolah data dan istruksi. Dalam bahasa kasar sering diistilahkan sebagai ‘otak’ komputer. Mikroprosesor ini umumnya terpasang pada motherboard. Penulisan kata mikroprosesor sering disingkat µP atau uP. Istilah mikroprosesor juga disebut dengan nama prosesor atau CPU (central processing unit).

              

Prosesor ini terbuat dari chip silikon yang di dalamnya mengandung jutaan transistor mini dan sirkuit lainnya di atas sirkuit terintegrasi semikonduktor. Selama ini, perkembangan mikroprosesor diketahui mengikuti hukum Moore. Hukum ini dilontarkan oleh Gordon Moore pada tahun 1965. Saat itu Moore memprediksi bahwa jumlah transistor yang ada pada IC (Integrated Circuit) akan berlipat ganda setiap tahunnya, dan merumuskan bahwa daya penghitungan akan berlipat ganda setiap 18 bulan. Pernyataan ini diperbaharui oleh Moore pada tahun 1995, berdasar hasil penelitian bahwa kelipatan ganda jumlah transistor akan terjadi setiap dua tahun sekali. Hukum tersebut memang benar-benar terjadi dan terbukti sejak awal tahun 1970-an. Sehingga performa komputerpun terus meningkat dari tahun ke tahun.

Hukum Moore tersebut mungkin tidak akan berlaku seterusnya, kalau mengamati perkembangan prosesor saat ini tampaknya hukum tersebut hanya berlaku untuk waktu yang terbatas.

2.2 Komponen Processor

Prosesor golongan x86 yang digunakan untuk PC, biasanya terdiri dari beberapa komponen penting, antara lain:

o Unit kontrol, yaitu bagian yang bertugas mengatur jalannya program.

o Unit eksekusi, yaitu bagian yang melakukan operasi terhadap data yang terdiri dari:

§ALU(Arithmetic Logical Unit  = Unit Logika dan Aritmatika). Komponen ini berfungsi sebagai tempat memproses data dengan cara memanipulasi informasi dan mengevaluasi hasilnya.ALU dapat melakukan operasi-operasi tertentu, misalnya penjumlahan, perkalian, pengurangan, dan lainnya.

Ø ALU sendiri terdiri dari device-device memori kecil yang dikenal dengan nama register. Pada register inilah informasi-informasi disimpan selama pemrosesan data sedang berlangsung.

Ø ALU juga terdiri dari sirkuit-sirkuit untuk mengevaluasi informasi. Misalnya adder dan comparator, yang memanipulasi data sesuai instruksi yang terprogram

§FPU(Floating Point Unit). Komponen ini berfungsi untuk memproses data berupa bilangan floating point

oSekumpulan daftar yang dapat digunakan untuk menampung data maupun hasil perhitungan yang belum selesai dengan sempurna. Komponen ini terkadang terdapat dalam CPU, tetapi tidak semuanya.

.           Memori internal CPU, biasanya berupa cache,  seringkali disebut dengan istilah cache memori. Sekarang ini, prosesor-prosesor modern sudah dilengkapi komponen ini. Sedangkan prosesor-prosesor lama, banyak yang tidak memilikinya.

2.3 Cara Kerja Processor

Prosesor berfungsi seperti kalkulator, hanya saja dengan kemampuan pemrosesan data yang jauh lebih besar. Fungsi utamanya adalah melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data.

Data tersebut diambil dari memori atau diperoleh dari alat input yang dioperasikan oleh operator seperti papan ketik (keyboard), mouse dan lainnya. Kerja prosesor ini dikontrol oleh sekumpulan instruksi software. Software tersebut diperoleh atau dibaca dari media penyimpan seperti harddisk, disket, CD, dan lainnya. Kemudian instruksi-instruksi tadi disimpan dalam RAM. Setiap instruksi diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Untuk selanjutnya, prosesor akan mengakses data-data yang ada pada RAM, dengan cara menentukan alamat data yang dikehendaki.

Prosesor dan RAM dihubungkan oleh unit yang disebut bus. Saat sebuah program dijalankan, data akan mengalir dari RAM melalui bus, menuju ke prosesor. Di dalam prosesor, data ini di-dekode, kemudian berjalan ke ALU yang bertugas melakukan kalkulasi dan perbandingan. Kadang-kadang data disimpan sementara di register agar dapat diambil kembali dengan cepat untuk diolah. Setelah selesai, hasil pemrosesannya mengalir kembali ke RAM atau ke media penyimpan. Apabila data hasil perosesan tadi akan diolah lagi, maka data tersebut akan disimpan dalam register. Demikian seterusnya.

Bilangan yang ditangani oleh prosesor

Terdapat dua macam bilangan yang ditangani oleh prosesor, yaitu:

·         Bilangan Fixed Point

·         Bilangan Floating Point

Bilangan Fixed Point

Bilangan fixed point adalah bilang yang memiliki nilai digit spesifik pada salah satu titik desimalnya, Hal ini akan membatasi jangkauan nilai yang mungkin untuk angka-angka tersebut, namun, hal ini justru dapat dihitung oleh prosesor.

Bilangan Floating Point

Bilangan floating point, adalah bilangan yang diwujudkan dalam notasi ilmiah, yaitu berupa angka pecahan desimal dikalikan dengan angka 10 pangkat bilangan tertentu. Misalnya: 705,2944 x 10⁹, atau 4,3 x 10^-7. Cara penulisan angka seperti ini merupakan cara singkat untuk menuliskan angka yang nilainya sangat besar maupun sangat kecil. Bilangan seperti ini banyak digunakan dalam pemrosesan grafik dan kerja ilmiah. Proses aritmatika bilangan floating point memang lebih rumit dan prosesor membutuhkan waktu yang lebih lama untuk mengerjakannya, karena mungkin akan menggunakan beberapa siklus detak (clock cycle) prosesor.

Oleh karena itu, beberapa jenis komputer menggunakan prosesor sendiri untuk menangani bilangan floating point. Prosesor yang khusus menangani bilangan floating point disebut Floating Point Unit (FPU) atau disebut juga dengan nama math co-processor. FPU dapat bekerja secara paralel dengan prosesor. Dengan demikian proses penghitungan bilangan floating point dapat berjalan lebih cepat. Keberadaan FPU integrated (bersatu dengan prosesor) sudah menjadi kebutuhan standart komputer masa kini, karena banyak sekali aplikasi-aplikasi yang beroperasi menggunakan bilangan floating point.

Pada kenyataannya Cara Kerja CPU pada Sistem Komputer, kebanyakan komputeer saat ini hanya dapat mengeksekusi satu instruksi pada satu waktu, meskipun mereka jalankan dengan sangat cepat. Banyak komputer pribadi dapat mengeksekusi instruksi dalam waktu kurang dari satu juta detik, sedangkan kecepatan setan dikenal sebagai superkomputer dapat mengeksekusi instruksi dalam waktu kurang dari satu milyar detik.

Sebelum instruksi Cara Kerja Sistem Komputer dapat dilaksanakan, instruksi-instruksi program dan data harus ditempatkan ke dalam memori dari perangkat input atau perangkat penyimpanan sekunder (proses ini semakin rumit oleh fakta bahwa, sebagaimana kita catat sebelumnya, data yang mungkin akan membuat sementara berhenti di register).

Cara kerja CPU pada komputer sebagai berikut:

1.      Mengambil unit kontrol (mendapat) instruksi dari memori.

2.      Decode unit kontrol instruksi (memutuskan apa artinya) dan mengarahkan bahwa data yang diperlukan akan dipindahkan dari memori ke aritmatika logic unit. Ini bersama-sama dua langkah pertama disebut waktu instruksi, atau saya-waktu.

3.      Aritmetik unit logika mengeksekusi instruksi aritmetika atau logis. Artinya, ALU diberikan kontrol dan melakukan operasi yang sebenarnya pada data.

4.      THC aritmatika logic unit menyimpan hasil dari operasi ini di memori atau register. Langkah 3 dan 4 bersama-sama disebut waktu eksekusi, atau E-time.

5.      Unit kontrol akhirnya mengarahkan memori untuk melepaskan hasil untuk perangkat keluaran atau perangkat penyimpanan sekunder.

Berikut adalah karakteristik penting dari mikroprosesor :

1. Ukuran bus data internal (internal data bus size): Jumlah saluran yang terdapat dalam mikroprosesor yang menyatakan jumlah bit yang dapat ditransfer antar komponen di dalam mikroprosesor.
2. Ukuran bus data eksternal (external data bus size): Jumlah saluran yang digunakan untuk transfer data antar komponen antara mikroprosesor dan komponen-komponen di luar mikroprosesor.
3. Ukuran alamat memori (memory address size): Jumlah alamat memori yang dapat dialamati oleh mikroprosesor secara langsung.
4. Kecepatan clock (clock speed): Rate atau kecepatan clock untuk menuntun kerja mikroprosesor.
5. Fitur-fitur spesial (special features): Fitur khusus untuk mendukung aplikasi tertentu seperti fasilitas pemrosesan floating point, multimedia dan sebagainya

BAB III

Sejarah Perkembangan Mikroprocessor

Dimulai dari:

1971: 4004 Microprocessor

Pada tahun 1971 munculah microprocessor pertama Intel , microprocessor 4004 ini digunakan pada mesin kalkulator Busicom. Dengan penemuan ini maka terbukalah jalan untuk memasukkan kecerdasan buatan pada benda mati.

1972: 8008 Microprocessor

Pada tahun 1972 munculah microprocessor 8008 yang berkekuatan 2 kali lipat dari pendahulunya yaitu 4004.
1974: 8080 Microprocessor

Menjadi otak dari sebuah komputer yang bernama Altair, pada saat itu terjual sekitar sepuluh ribu dalam 1 bulan

1978: 8086-8088 Microprocessor

Sebuah penjualan penting dalam divisi komputer terjadi pada produk untuk komputer pribadi buatan IBM yang memakai prosesor 8088 yang berhasil mendongkrak nama intel.

1982: 286 Microprocessor

Intel 286 atau yang lebih dikenal dengan nama 80286 adalah sebuah processor yang pertama kali dapat mengenali dan menggunakan software yang digunakan untuk processor sebelumnya.

1985: Intel386™ Microprocessor

Intel 386 adalah sebuah prosesor yang memiliki 275.000 transistor yang tertanam diprosessor tersebut yang jika dibandingkan dengan 4004 memiliki 100 kali lipat lebih banyak dibandingkan dengan 4004

1989: Intel486™ DX CPU Microprocessor

Processor yang pertama kali memudahkan berbagai aplikasi yang tadinya harus mengetikkan command-command menjadi hanya sebuah klik saja, dan mempunyai fungsi komplek matematika sehingga memperkecil beban kerja pada processor.

1993: Intel® Pentium® Processor
Processor generasi baru yang mampu menangani berbagai jenis data seperti suara, bunyi, tulisan tangan, dan foto.

1995: Intel® Pentium® Pro Processor

Processor yang dirancang untuk digunakan pada aplikasi server dan workstation, yang dibuat untuk memproses data secara cepat, processor ini mempunyai 5,5 jt transistor yang tertanam.

1997: Intel® Pentium® II Processor

Processor Pentium II merupakan processor yang menggabungkan Intel MMX yang dirancang secara khusus untuk mengolah data video, audio, dan grafik secara efisien. Terdapat 7.5 juta transistor terintegrasi di dalamnya sehingga dengan processor ini pengguna PC dapat mengolah berbagai data dan menggunakan internet dengan lebih baik.
1998: Intel® Pentium II Xeon® Processor

Processor yang dibuat untuk kebutuhan pada aplikasi server. Intel saat itu ingin memenuhi strateginya yang ingin memberikan sebuah processor unik untuk sebuah pasar tertentu.

1999: Intel® Celeron® Processor

Processor Intel Celeron merupakan processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untuk pengguna yang tidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi pengguna yang ingin membangun sebuah system computer dengan budget (harga) yang tidak terlalu besar. Processor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan formfactor yang sama dengan processor Intel jenis Pentium, tetapi hanya dengan instruksi-instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan (clock speed) yang lebih lambat, dan harga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium. Dengan keluarnya processor Celeron ini maka Intel kembali memberikan sebuah processor untuk sebuah pasaran tertentu.

1999: Intel® Pentium® III Processor

Processor Pentium III merupakan processor yang diberi tambahan 70 instruksi baru yang secara dramatis memperkaya kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio streaming, dan aplikasi-aplikasi video serta pengenalan suara.

1999: Intel® Pentium® III Xeon® Processor

Intel kembali merambah pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenis Pentium III yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini adalah ia dapat mempercepat pengolahan informasi dari system bus ke processor , yang juga mendongkrak performa secara signifikan. Processor ini juga dirancang untuk dipadukan dengan processor lain yang sejenis.
2000: Intel® Pentium® 4 Processor

Processor Pentium IV merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz. Pertama kali keluar processor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor pin 423, setelah itu intel merubah formfactor processor Intel Pentium 4 menjadi pin 478 yang dimulai dari processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.

2001: Intel® Xeon® Processor

Processor Intel Pentium 4 Xeon merupakan processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari processor Intel Pentium 4 serta dengan memory L2 cache yang lebih besar pula.
2001: Intel® Itanium® Processor

Itanium adalah processor pertama berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation serta pemakai tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda dari sebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi Intel’s Explicitly Parallel Instruction Computing ( EPIC ).
2002: Intel® Itanium® 2 Processor

Itanium 2 adalah generasi kedua dari keluarga Itanium
2003: Intel® Pentium® M Processor

Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel Centrino dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah komputer yang mudah dibawa kemana-mana.

2004: Intel Pentium M 735/745/755 processors

Dilengkapi dengan chipset 855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan dengan soket processor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya.

2004: Intel E7520/E7320 Chipsets

7320/7520 dapat digunakan untuk dual processor dengan konfigurasi 800MHz FSB , DDR2 400 memory , and PCI Express peripheral interfaces.

2005: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz

Sebuah processor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang menginginkan sesuatu yang lebih dari komputernya, processor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan HyperThreading.

2005: Intel Pentium D 820/830/840

Processor berbasis 64 bit dan disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading.

2006: Intel Core 2 Quad Q6600

Processor untuk type desktop dan digunakan pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2 buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan 4MB yang dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power ( TDP )

2006: Intel Quad-core Xeon X3210/X3220

Processor yang digunakan untuk tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki konfigurasi 2.13 dan 2.4GHz, berturut-turut , dengan 8MB L2 cache ( dapat mencapai 4MB yang diakses untuk tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power (TDP).

2008, Core i7

Merupakan bagian dari platform Nehalem. Prosesor ini dianggap sebagai perubahan terbesar abad ini dalam bidang arsitektur prosesor. Perubahan besar yang ada pada prosesor baru ini bila dibandingkan dengan generasi sebelumnya terdapat pada letak memory controller. Tidak seperti generasi-generasi sebelumnya, seperti pentium maupun Core 2 Duo, dimana memory controller terletak pada chipset terpisah, yaitu Northbridge. Pada Intel i7 ini memory controller terletak pada pusat prosesor itu sendiri. Fitur lain dari Core i7 adalah penambahan SSE4 extension pada instruction set, sehingga kinerja prosesor pada tataran multimedia menjadi lebih baik.

BAB IV

Jenis-jenis Processor AMD

Berikut beberapa Jenis Processor AMD

AMD Athlon TM

Adalah seri mikroprosesor generasi ketujuh yang dibuat AMD dan merupakan pengganti dari seri K6 yang didesain oleh NexGen Corporation. AMD Athlon memiliki arsitektur mirip dengan dua buah prosesor RISC 64-byte, yaitu DEC (Digital Equipment Corporation) Alpha 21164 dan 21264. Kecepatan maksimum yang dimiliki oleh prosesor seri Athlon ini adalah 500 MHz - 2,33 GHz, dengan FSB 100 - 200 MHz.

AMD Opteron TM

Sebuah mikroprosesor 64 byte yang dirilis AMD pada tahun 2003 untuk pasar workstation. Arsitektur prosesor ini sama dengan AMD Athlon 64, yaitu AMD64. Untuk pasar workstation, AMD Opteron berusaha  menyaingi prosesor buatan Intel, yaitu Xeon dan pesaing Itanium di pasar server high-end. AMD Opteron jauh lebih baik dari prosesor Intel Xeon yang berbasis mikroarsitektur Intel NetBurst dilihat dari performance/watt-nya (kinerja yang ditunjukkan tiap watt yang digunakan), tetapi belum bisa menyaingi efisiensi prosesor Intel Itanium 2.

Sejarah Perkembangan Processor AMD

Mungkin processor AMD sudah tidak asing lagi di dunia IT, berikut ini yang saya akan menjelaskan akan sejarah perkembangan Processor AMD, akan tetapi sebelum sampai pada sejarah perkembangannya saya akan menjelaskan akan apa itu processor AMD.
AMD adalah singkatan dari (Advanced Micro Devices) yang merupakan salah satu jenis processor yang dipakai hingga saat ini. AMD merupakan sebuah perusahaan semikonduktor multinasional Amerika Serikat yang berbasis diSunnyvale, dan memproduksi produk yang utama termasuk mikroprosesor, chipset motherboard, embedded prosesor kartu grafis (GPU) dan prosesor untuk server, workstation dan komputer pribadi (PC), dan juga teknologi prosesor untuk perangkat genggam, televisi digital, mobil, konsol game, dan aplikasi lainnya yang terdapat suatu sistem.

Pada sejarah perkembangannya memiliki 9 jenisnya yaitu dimulai dari;

1.      AMD K5

AMD K5 awalnya dibuat supaya dapat bekerja pada semua motherboard yg mendukung Intel. Jadi motherboard yg mendukung Intel akan mendukung pula AMD K5. Pada waktu itu tidak semua motherboard dapat langsung mengenali AMD dan harus dilakukan Upgrade BIOS untuk bisa mengenali AMD.

2.      AMD K6

Prosesor AMD K6 merupakan prosesor generasi ke-6 dengan peforma yang tinggi dan dapat diinstalasi pada motherboard yg mendukung Intel Pentium. AMD K6 sendiri masih dibagi lagi modelnya nya yaitu : AMD K6, AMD K6-2, AMD K6-III dan dari seluruh modelnya yang membedakan hanya kecepatan CPU Clock dan MicronProcessnya.

3.    AMD Duron

AMD Duron merupakan generasi ketiga dari perkembangan processor AMD. Dan juga merupakan jenis prosesor yang murah dan terjangkau dan dikenal pada tahun 2000. AMD Duron juga tidak kalah hebat dengan AMD Athlon yang memliki kinerja processor hampir sama hanya beda 7%-10%  lebih tinggi AMD Athlon sedikit. Akan tetapi pada saat ini AMD sudah menghentikan produksi akan processor jenis AMD Duron.

4.    AMD Athlon

AMD Athlon merupakan pengganti dari mikroprosesor seri AMD K6. Dan sedikit demi sedikit ingin menggeser Intel sebagai pemimpin pasar industri mikroprosesor. Dikarenakan keunggulan yang dimiliki Oleh AMD Athlon jenis prosesor ini dapat mengungguli Intel Pentium III Katmai danbahkan jenis terbaru dari intel yaitu Pentium III Coppermine. Prosesor jenis ini juga dapat dijadikan sebagai prosesor untuk system multiprosesor seperti halnya prosesor generasi keenam intel (P6). Dengan menggunakan chipset AMD 750 MP (Iron Gate) dan AMD 760 MPX, prosesor AMD dapat mewujudkan computer yg memiliki dua prosesor AMD Athlon.

Model-Model dan Spesifikasi AMD Athlon ;
•    Athlon Classic :
Kecepatan proses 100 MHz double-pumped
Vcore: 1.6 V (K7), 1.6 – 1.8 V (K75)
Keluar pertama 23 Juni 1999 ( K7 ), 29 Nopember 1999 ( K75 )
Clock-rate 500-700 MHz ( K7 ), 550-1000 MHz (K75)
•    Athlon Thunderbird (180nm)
Keluar pertama 5 juni 2000
Berhasil menyaingi Intel Pentium III
MMX 3DNOW!
Boros Daya dan Suhu Tinggi
Kecepatan 700-1400 MHz
•    Athlon XP ( eXtrime Power ) ( 130 nm)
Banyak orang mempersepsikan setara dengan Intel Pentium 4
Kompatibel RAM : DDR/SDRAM 100, 133, 166, 200 Mhz
Instruksi Prosesor : 3D NOW! – Intel x86 Compatibility Intel MMX – SSE dan SSE2
Rating/clock speed yang tersedia : 1500+ s/d 200+ ; 2200+ s/d 3000+ ; 3200+
•    Palomino ( 180nm )
Keluar pertama 9 Oktober 2001
MMX, 3DNOW! , Streaming SMID Extension / SSE
Clockrate: 133 – 1733 MHz ( 1500+ s/d 2100+ )
•    Thoroughbred A/B ( 130 nm )
Keluar pertama 10 Juni 2002 ( A ), 21 Agustus 2002 ( B)
MMX, 3DNOW!, Streaming SMID Extension / SSE
Soket A
Clock Rate : T-Bred “A” : 1400-1800 ( 1600+ s/d 2200+ )
T-Bred “B” : 1400-2250 ( 1600+ s/d 2800+ )
266 MT/s FSB:1400-2133 MHz ( 1600+ s/d 2600+ )
333 MT/s FSB: 2083 – 2250 MHz ( 2600+ s/d 2800+ )
•    Thorton (130nm)
Keluar pertama September 2003
MMX, 3DNow, Streaming SMID Extension / SSE
Clockrate: 166-2200 MHz ( 2000+ s/d 3100+).

BAB V

Penutup

Puji syukur kehadirat Allah SWT karna atas berkat rahmat dan karunia-Nya lah makalah ini dapat diselesaikan.Tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini.

Penulis berharap para pembaca memberikan kritik dan saran yang membangun demi sempurnanya makalah ini.Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca.