CARA KERJA CONTROL UNIT DAN IMPLEMENTASI CONTROL UNIT DALAM CPU

Pengertian Control Unit, Cara kerja Control Unit adalah, Implementasi Control Unit

Pembahasan mengenai Central prosessor unit atau CPU tidak pernah habis untuk diurai begitu juga dengan artikel yang saya tulis ini juga akan membahas mengenai bagian CPU yaitu Control Unit. Pada artikel sebelumnya saya sudah menuliskan  tentang FUNGSI CONTROL UNIT DALAM CPU 

" Control Unit adalah salah satu unit dari Processor (CPU) yang memiliki fungsi mengontrol atau pengendali dari....."

Sebelum membahas cara kerja Control Unit saya akan membahas pengertian Control Unit terlebih dahulu sebagai pembukaan dalam artikel ini. Pengertian Control Unit adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan / kendali / kontrol terhadap operasi yangdilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU . Untuk memahami Pengertian dan fungsi Control Unit silahkan baca artikel dalam tautan dibawah.

CARA KERJA CONTROL UNIT

Cara kerja Control Unit adalah ketika sebuah komputer pertama kali diaktifkan power-nya, maka komputer tersebut menjalankan operasi bootstrap. Operasi ini akan membaca sebuah instruksi dari suatu lokasi memory yang telah diketahui sebelumnya dan mentransfer instruksi tersebut ke control unit untuk dieksekusi. Instruksi-intruksi dibaca dari memory dan dieksekusi sesuai dengan urutan penyimpanannya. Program counter dari suatu computer menyediakan suatu cara untuk menyimpan lokasi instruksi berikutnya. Urutan eksekusi berubah dengan memindah lokasi intruksi baru ke program counter sebelum pembacaan (fetch) instruksi dikerjakan. Sebuah intruksi merupakan kalimat imperatif pendek yang sudah dapat menjelaskan makna dari perintah tersebut. Suatu intruksi terdiri dari :

• Kode operasi yang mengindikasikan pekerjaan apa yang akan dilaksanakan

• Operands yang mengidentifikasikan nilai data atau lokasi memory.

• Ketika intruksi-intruksi diterima oleh Control Unit, operation code akan mengaktifkan urutan logic untuk mengeksekusi intruksi-intruksi tersebut.

Satu eksekusi program terdiri dari beberapa instruction cycle yang menjadi komponen penyusun dari program tersebut. Sedangkan untuk setiap instruction cycle terdiri dari beberapa sub cycle lagi seperti ftech cycle, indirect cycle, execute cucle, dan interrupt cycle. Setiap sub cycle ini disusun dari beberapa perintah dasar yang disebut micro operation. Untuk lebih jelasnya, seperti di bawah ini :

Setiap control signal yang ada sebenarnya berfungsi sebagai switch untuk menghubungkan beberapa regsiter (MAR, MBR, PC, IR) serta komponen lainnya seperti ALU dan setiap micro operation diwakilkan oleh satu control signal. Micro operation bekerja antar register untuk membentuk suatu sub cycle, sebagai contoh fetch cycle :

a.      T1 : MAR ç (PC)

b.      T2 : MBR ç (memory)

         PC ç (PC) + 1

c.      T3 : IR ç (MBR)

Sebagai contoh sederhana dari control signal seperti bagan di bawah ini :

Untuk ftech cycle, micro operation pertama adalah MAR ç (PC) yang diwakilkan oleh control signal C2. Selanjutnya MBR ç (memory) diwakilkan C5 dan seterusnya.

Pada hardwire implementation control unit sebagai combinatorial circuit yang dibuat berdasarkan control signal yang akan dikeluarkan. Jadi untuk setiap control signal memiliki rangkaian logika tertentu pada control unit yang dapat menghasilkan control signal yang dimaksud. Secara umum untuk metode ini digunakan PLA (progammable logic array) untuk merepresentasikan control signal. Secara umum untuk metode ini digunakan PLA (progammable logic array) untuk merepresentasikan control signal, seperti gambar di bawah ini :

Input untuk control unit yaitu IR, flags, clock, dan control bus signal. Flags dan control bus signal memiliki representasi secara langsung dan signifikan terhadap operasi bila dibandingkan dengan IR dan clock. Untuk IR sendiri, control unit akan menggunakan operation code yang terdapat pada IR. Setiap operation code menandakan setiap proses yang berbeda. Proses ini dapat disederhanakan dengan digunakannya decoder. Decoder memiliki n input dan 2n output yang akan merepresentasikan opcode. Jadi input dari IR akan diterjemakan oleh decoder sebelum menjadi input ke control unit.

Clock digunakan untuk mengukur durasi dari micro operation. Untuk mengantisipasi propagasi sinyal yang dikirimkan melalui data paths dan rangkaian prosesor, maka periode dari setiap clock seharusnya cukup besar. Untuk mengatasinya digunakan counter yang dapat memberikan clock input bagi control signal yang berbeda, namun pada akhir instruction cycle, contol unit harus mengembalikan ke counter untuk menginisialisasikan periode awal.

Setiap control signal direptresentasikan dengan fungsi Boolean lalu dibuatlah combinatorial circuit. Contohnya untuk C5 [MBR ç (memory)] digunakan di fetch cycle dan indirect cycle. Masing-masing sub cycle direpresentasikan dengan 2 bit, P dan Q. maka untuk C5 : C5 = ~P.~Q. T2 + ~P.Q.T2 >> T2 adalah clock yang digunakan.

Setelah itu juga harus diperhatikan karena setiap operasi untuk execute cycle tidak sama. Tetapi untuk memudahkan dalam contoh ini execute cycle membaca LDA dari memory, sehingga secara lengkap : C5 = ~P.~Q.T2 + ~P.Q.T2 + P.~Q.(LDA).T2.

Berbeda dengan sebelumnya, programmed implementation tidak menggunakan combinatorial circuir namun menggunakan instruction yang disimpan pada control memory. Proses untuk menghasilkan control signal dimulai dengan seqencing logic yang memberi perintah READ kepada contol memory. Kemudian dilanjutkan dengan pemindahan cari CAR (control address register) ke CBR (contol buffer register) isi alamat yang ditujukan oleh control memry. Setelah itu CBR mengeluarkan control signal yang dituju dan alamat selanjutnya ke sequencing logic. Terakhir, sequencing logic akan memberikan alamat baru ke CAR beradasarkan informasi dari CBR dan ALU.

TEKNIK IMPLEMENTASI CONTROL UNIT

1. Control Unit Microprogrammed

Untuk menggenerasi signal kontrol dengan cara membaca dan mengeluarkan atau mengalirkan mikroinstruksi.

Terbagi 2 yaitu :

• Control Vertikal

Jenis implementasi dimana signal kontrol di kode ke dalam pada bit , kemudian digunakan setelah dikode.

• Control Horizontal

  Control dimana setiap bit kontrol mengatur 1 operasi gate atau  mesin.

2. Control Unit Konvensional /Hard-Wired

• Untuk menggenerasi signal kontrol.

• Digunakan pada komputer berkinerja tinggi (super komputer) dan RISC.

• Komputer Mainframe sering menggunakannya untuk aritmetik, logika  dan shift sederhana dan instruksi akses memori.

• CU Konvensional menghasilkan suatu rangkaian mirointruksi.

• Perbedaannya dengan CU Microprogrammed terletak pada gerbang logikanya menggenerasi semua mikroorder sehingga eksekusinya lebih cepat.

Semoga artikel tentang CARA KERJA CONTROL UNIT DAN IMPLEMENTASI CONTROL UNIT DALAM CPU. pada postingan ini bisa bermanfaat.