ALAT PEMROSESAN (CPU)

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. Secara garis besar, alat pemroses terdiri dari central processing unit (CPU) dan memori utama (main mernory). CPU terdiri dari komponen-komponen control unit, arithmatic logic unit (ALU), dan register; sedangkan memori utama terdiri dari random access memory (RAM) dan read only memory (ROM). Organisasi setiap komponen ini dapat digambarkan sebagai diagram di atas.

CPU (Central Processing Unit) CPU merupakan tempat pemroses instruksi-instruksi program, yang pada komputer mikro disebut dengan micro-processor (pemroses mikro). 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 804.86 DX2-400 (buatan Intel dengan seri 80486 DX2- 400 yang dikenal dengan komputer 486 DX2), Intel Pentium 100 (dikenal dengan komputer Pentium I), Intel Pentium 11-350, Intel Pentium IiI-450, Intel Celeron 333, AMD K-11, dan sebagainya. Masing-masing produk ini mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing.  

CPU terdiri dari dua bagian utama yaitu unit kendali (control unit) dan unit aritmatika dan logika (ALU). Disamping itu, CPU mempunyai beberapa alat penyimpan yang berukuran kecil yang disebut dengan register.

Unit Kendali. (Control Unit)

Unit ini bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Unit kendali akan mengatur kapan alat input menerirna 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. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. 

Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan dernikian tugas dari unit kendali ini adalah: 

• Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
• Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
• Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.
• Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi ke ja dari ALU.
• Menyimpan hasil proses ke memori utama. 

Arithmatic and Logic Unit (ALU). 

Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder. Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (#), kurang dari (<), kurang atau sama dengan , lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan.

Register. 

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 utarna. Secara analogi, register ini dapat diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika. Program yang berisi kumpulan dari instruksi-instntksi dan data diletakkan di memori utama yang diibaratkan sebagai sebuah meja. Kita mengerjakan program tersebut dengan memproses satu per satu instruksi-instruksi yang ada di dalamnya, dimulai dari instruksi yang pertama dan berurutan hingga yang terakhir. Instruksi ini dibaca dan diingat.

(inslruksi yang sedang diproses disimpan di register). Misalnya instruksi berbunyi HITUNG C = A + B, rnaka kita membutuhkan data untuk nilai A dan B yang masih ada di meja (tersirnpan di memori utama). Data ini dibaca dan masuk ingatan kita (data yang sedang diproses disimpan di register), yaitu misalnya A bernilai 2 dan B bernilai 3. Saat ini ingatan otak kita telah tersimpan suatu instruksi, nilai A, dan nilai B, sehingga nilai C dapat dihitung yaitu sebesar 5 (proses perhitungan ini dilakukan di ALU). Hasil dari perhitungan ini perlu dituliskan kembali ke meja (hasil pengolahan disimpan kembali ke niemori utama). Setelah semua selesai, kemungkinan data, program, dan hasilnya disimpan secara permanen untuk keperluan di lain hari sehingga perlu disimpan di dalam lemari kabinet (penyimpanan sekunder). Dengan demikian, ada tiga macam memori yang dipergunakan di dalam sistem komputer, yaitu:

1. Register, digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses.
2. Main memoty, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang akan diproses dan hasil pengolahan.
3. Secondary storage, dipergunakan untuk menyimpan program dan data secara permanen

Sebagai tambahan dari register, beberapa CPU menggunakan suatu cache memory yang mempunyai kecepatan sangat tinggi dengan tujuan agar keja dari CPU lebih efisien dan mengurangi waktu yang terbuang. Tanpa cache memory, CPU akan menunggu sampai data atau instruksi diterima dari memori utama, atau menunggu hasil pengolahan selesai dikirim ke memori utama baru proses selanjutnya bisa dilakukan. Padahal proses dari memori utama lebih lambat dibanding kecepatan register sehingga akan banyak waktu terbuang. Dengan adanya cache memory, sejumlah blok informasi pada memori utama dipindahkan ke cache memory, dan selanjutnya CPU akan selalu berhubungan dengan cache memorry, seperti terlihat pada diagram berikut. 

MEMORI UTAMA 

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 ha1 ini, maka CPU harus dilengkapi dengan alat penyimpan yang berkapasitas lebih besar yaitu mernori utama. Unit ini dapat dibayangkan sebagai sekumpulan kotak-kotak yang masing-masing dapat menyimpan sepenggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Tiap-tiap lokasi dari kotak ditunjukkan oleh suatu alamat (address), yaitu berupa nomor yang menunjukkan lokasi tertentu dari kotak memori.  

Random Access Memory (RAM). 

Semua data dan program yang dimasukkan melalui alat input akan dismpan 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, yaitu: 

• Input storagc, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan melalui alat input.
• Program storage, digunakan untuk menympan semua instruksi-instruksi program yang akan diakses.
• Working storage, digunakan untuk n~enyimpan data yang akan diolah dan hasil pengolalian. 
• Output storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output. 

Input yang dimasukkan melalui alat input akan ditampung terlebih dahulu di input storage. Bila input tersebut berupa program maka akan dipindahkan ke program storage, dan bila berbentuk data maka akan dipindahkan ke working storage. Hasil dari pengolahan juga ditampung terlebih dahulu di working storage dan bila akan ditampilkan ke alat output maka hasil tersebut dipindahkan ke output storage. 

Read Only Memory (ROM)

Dari namanya, 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 atau warm booting. Cold booting merupakan proses mengaktfian sistem komputer pertama kali untuk mengambil program bootstrap dari keadaan listrik komputer mati (off) menjadi hidup (on). Sedangkan 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, daripada hams mematikan aliran listrik komputer dan menghidupkannya kembali . Instruksi-instruksi yang tersimpan di ROM disebut dengan microintruction atau firmware karena hardware dan sofiware dijadikan satu oleh pabrik pembuatnya. Isi dari ROM ini tidak boleh hilang atau rusak karena bila terjadi demikian, maka sistem komputer tidak akan bisa berfungsi. Oleh karcna itu, untuk mencegahnya maka pabrik pcmbuatnya merancang ROM sedemikian rupa sehingga hanya bisa dibaca, tidak dapat diubali-ubah isinya oleh orang lain. Sclain itu, ROM bersifat non volutile supaya isinya tidak hilang bila listrik komputcr dimatikan. 

Pada kasus yang lain memungkinkan untuk merubah isi ROM, yaitu dcngan cara memprogram kembali instruksi-instruksi yang ada di dalamnya. ROM jenis ini berbentuk chip yang ditempatkan pada rumahnya yang mempunyai jendela di atasnya. ROM yang dapat diprogram kembali adalah PROM (Programable Read Only Memory), yang hanya dapat diprogram satu kali dan selanjunya tidak dapat diubah kembali. Jenis lain adalah EPROM (Erasable Programable Read Only Memory) yang dapat dihapus dengan sinar ultraviolet serta dapat diprogram kembali berulang-ulang. Disamping itu, ada juga EEPROM (Electrically Erasable Programable Read Only Memory) yang dapat dihapus secara elektronik dan dapat diprogram kembali.

HUBUNGAN CPU, MEMORY, DAN ALAT INPUT OUTPUT

Hubungan antara CPU dengan memori utama ataupun dengan alat-alat input output (IO) Jilakukan melalui suatu jalur yang disebut dengan bus. Hubungan antara CPU dengan memori utama melalui jalur bus yang dilekatkan pada MDR, MAR, dan unit kendali dalam CPU. Sedangkan bus yang menghubungkan CPU dengan alat-alat IO tidak dilekatkan langsung ke alat-alat UO, tetapi dapat dilakukan melalui suatu alat I/O port atau DMA controller atau I/O channel. 

Bus merupakan suatu sirkuit yang merupakan jalur transportasi informasi antara dua atau alat-alat dalam sistem komputer. Bus yang menghubungkan antara CPU dengan memori utama discbut dengan internal bus, sedang yang menghubungkan CPU dengan alat-alat IO disebut terminal bus. Di dalam internal bus, hubungan antara CPU dengan mcmori utama dilakukan melalui data bus yang dihubungkan dengan MDR, dan melalui address bus yang dihubungkan dengan MAR, serta melalui control bus yang dihubungkan dengan control unit. Hubungan ini dapat digambarkan dalam bentuk skema sebagai berikut.  

Komunikasi Data

Kemajuan teknologi komunikasi sekarang mempunyai pengaruh pada perkembangan pengolahan data. Data dari satu tempat dapat kirim ke tempat lain dengan alat telekomunikasi. Untuk Data yang menggunakan komputer, pengiriman dala menggunakan sistem transmisi elektronik, biasanya disebut dengan istilah koinunikasi data (data comunication). Di dalam sistem komunikasi, istilah jaringan (network) digunakan bila paling sedikit dua atau lebih alat-alat dihubungkari satu dengan yang lainnya. Contoh jaringan yang banyak dilihat sehari-hari adalah jaringan radio dan televisi, dimana beberapa stasiun pemancar saling dihubungkan, sehingga suatu program yang sama dapat disiarkan ke segala penjuru.

KOMUNIKASI DATA 

Untuk mengkomunikasikan data dari satu tempat ke tempat yang lain, tiga elemen sistem harus tersedia, yaitu sumber data (source), media transmisi (Transmission Media) yang membawa data yang dikirim dari sumber data ke elemen ketiga yaitu penerima (receiver). Bila salah satu elemen tidak ada, maka komunikasi tidak akan dapat dilakukan. 

Media Transmisi Data

Transmisi data merupakan proses pengiriman data dari satu sumber ke penerima data. Untuk dapat mengetahui tentang transmisi data lebih lengkap, maka perlu diketahui beberapa hal yang berhubungan dengan proses ini. Hal tersebut menyangkut : Media transmisi yang dapat digunakan. Kapasitas channel transmisi. Tipe dari channel transmisi. Kode transmisi yang digunakan. Mode transmisi Protokol dan Penanganan kesalahan transmisi.  

Beberapa media transmisi dapat digunakan sebagai channel (jalur/kanal) transmisi atau carrier dari data yang dikirim, dapat berupa kabel maupun radiasi elektromagnetik. Bila sumber data dan penerima jaraknya tidak terlalu jauh dan dalam area yang lokal, maka dapat digunakan kabel sebagai media transmisinya. Kabel dapat berbentuk kabel tembaga biasa yang digunakan pada telepon, atau coaxial cable (kabel koax) atau fiber optic (serat optik). 

Kabel koax merupakan kabel yang dibungkus dengan metal yang lunak dan mempunyai tingkat transmisi data yang lebih tinggi dibandinq dengan kabel biasa, tetapi lebih mahal. Sedangkan kabel serat optik dibuat dari serabut-serabut kaca (optical fibers) yang tipis dengan diameter sebesar diameter rambut manusia. Kabel jenis ini mempunyai kecepatan pengiriman data sampai 10 kali !ebih besar dari kabel koax.

Bila sumber data dan penerima data jaraknya cukup jauh, kanal komunikasi data berupa media radiasi elektromagnetik yang dipancarkan melaiui udara terbuka, yang dapat berupa gelombang mikro (microwave), sistem satelit (satellite system) atau sistem laser (laser system). Gelombang merupakan gelombang radio frekuensi tinggi yailg dipancarkan dari satu stasiun ke stasiun yang lain. Sifat pemancaran dari gelombang mikro adalah line-ofsight, yaitu tidak boleh terhalang, misalnya karena adanya gedung gcdung yang tinggi, bukit-bukit atau gunung-gunung. Gelombang mikro biasanya digunakan untuk jarak-jarak yang dckat saja. Untuk jarak yang jauh digunakan stasiun relay yang berjarak 3 sampai 50 kilometer. Stasiun relay diperlukan karena untuk memperkuat sinyal yang diterirna dari stasiun relay sebelumnya dan meneruskannya ke stasiun relay berikutnya. 

Karena gelombang mikro tidak boleh terhalang maka untuk jarak-jarak yang jauh digunakan sistem satelit. Satelit akan mencrima sinyal yang dikirim dari stasiun gelombang mikro di bumi dan mengirimkannya kembali ke stasiun bumi yang lainnya. Satelit berfungsi sebagai stasiun relay yang letaknya di luar aiigkasa. 

Kapasitas Kanal Transmisi

Bandwidth (lebar band) menunjukkan sejumlah data yang dapat ditransmisikan untuk satu unit waktu yang dinyatakan dalam satuan bits per second (bps) atsu characters per second (cps). Bandwith dengan satuannya bps atau cps menyatakan ukuran dari kapaitas kanal transmisi, bukan ukuran kecepatan. Transmisi data dengan ukuran 1000 bps tidak dapat dikatakan lebih cepat dari transmisi data dengan ukuran 200 bps. tetapi dapat dikatakan bahwa lebih banyak data yang dapat dikirirnkan pada satu unit waktu tertentu (detik). Kapasitas atau transfer rule (tingkat penyaluran) atau baud rate dari kanal transmisi dapat digolongkan dalam Narrow band channel, Voice band channel, dan wideband channel. 

Narrowband channel merupakan kanal transmisi dengan bandwith yang rendah, berkisar dari 50-300 bps. Biaya transmisi lewal narrow band channel lebih rendah, tetapi biaya rata-rata per bitnya lebih mahal dengan tingkat kemampuan kesalahan yang besar. Jalur telegraph merupakan contoh dari kanal jenis ini.  

Voice band channel merupakan kanal transmisi yang mempunyai bandwidth lebih besar dibandingkan dengan narrowband channel, yang berkisar dari 300- 500 bps. Jalur telepon merupakan contoh dari kana1 jenis ini. 

Wideband channel adalah kanal transmisi yang digunakan untuk transmisi volume data yang besar dengan bandwidth sampai 1 juta bps. Secara umum, transmisi data dengan kanal ini sangat mahal, tetapi bila diperhitungkan biaya per bitnya akan lebih murah dan kemungkinan kesalahan transmisi kecil. Jalur telepon jarak jauh menggunakan kanal wideband, yaitu menggunakan media kabel koax yang ditanam di dasar atau gelombang mikro atau sistem satelit.

Tipe Kanal Transmisi. 

Suatu channel transmisi dapat menpunyai tipe transmisi satu arah (one way transmission), transmisi dua arah bergantian'(either way transmission) atau transmisi dua arah serentak (both way transmission). Tipe transmisi satu arah merupakan kanal kanal transmisi yang hanya dapt membawa informasi data dalam bentuk satu arah saja, tidak bisa bolak-balik. Siaran radio atau televisi merupakan contoh dari transmisi satu arah, yaitu sinyal yang dikirinkan dari stasim pemancar hanya dapat diterima oleh pesawat penangkap siaran, tetapi pesawat penangkap siaran tidak dapat mengirimkan informasi balik ke stasiun pemancar. Pengiriman data dari satu komputer ke komputer lain yang searah (komputer yang satu sebagai pengirim dan komputer yang lainnya sebagai penerima) rnerupakan contoh transinisi satu arah. 

Tipe transmisi dua arah bergantian (two way transmission atau half duplex) merupakan kanal transmisi dimana informasi data dapat mengalir dalam dua arah secara bergantian (satu arah dalan suatu saat tertentu), yaitu bila satu meengirimkan, yang lain sebagai penerima dan sebaliknya, tidak bisa serentak. Dengan transmisi dua arah bergantian maka dapat mengirim dan menerima data. Walkie-talkie merupakan contoh dari transinisi dua arah bergantian, yaitu dapat mendengarkan atau berbicara secara bergantian. Tipe transmisi dua arah serentak (both way transmission atau full-duplex) merupakan kanal dimana informasi data dapat mengalir dalam dua arah secara serentak (dapat rnengirim dan menerima data pada saat bersamaan). Komunikasi lewat telepon merupakan contoh dari transmisi dua arah serentak, yaitu dapat berbicara sekaligus mendengarkan apa yang sedang diucapkan oleh lawan bicara.