Penjelasan Diagram Siklus Instruksi dan Struktur CPU

Diagram Siklus Instruksi

Siklus Instruksi adalah proses dimana komputer akan mengambil program instruksi dari perusahaan memori, menentukan tindakan apa instruksi membutuhkan, dan melakukan tindakan tersebut. Siklus ini di ulangi terus menerus oleh unit pengolah pusat (CPU), dari boot sampai saat komputer di matikan.

Perlu diketahui bahwa siklus eksekusi untuk suatu instruksi dapat melibatkan lebih dari sebuah referensi ke memori. Disamping itu juga, suatu instruksi dapat menentukan suatu operasi I/O. Perhatikan gambar diagram siklus instruksi di bawah.

Penjelasan Tentang :

1. IAC

2. IOD

3. OAC

4. DO

5. OS

6. OF

7. IF

Penjelasan tentang diagram siklus instruksi dari CPU :

1. Instruction Addess Calculation (IAC)

Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya.

2. Instruction Operation Decoding (IOD)

Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.

3. Operand Address Calculation (OAC)

Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.

4. Data Operation (DO)

Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
Disini setelah DO melakukan tugasnya di lanjutkan oleh OAC membentuk operand kembali.

5. Operand Store (OS)

Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.
OS melanjutkan ke instruksi selanjutnya yang dimana kembali lagi ke IAC dan seperti itulah siklus instruksi dari CPU terjadi.

6. Operand Fetch (OF)

Operand Fetch (OF), yaitu mengambil operand dari memori atau dari modul Input / Output.

7. Instruction Fetch (IF)

Instruction Fetch (IF), yaitu selanjutnya di terima oleh IF yang dimana ia membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.

Pada IF,OF dan OS merupakan akses CPU ke memori atau modul input / output. Sementara pada IAC, IOD, OAC dan DO merupakan operasi internal CPU.

Penjelasan Tentang :

§ Accumulator

§ Temporary Register(MQ)

§ IBR(Intruction Buffer Register)

§ IR(Intruction Register)

§ PC(Program Counter)

§ MBR(Memory Buffer Register)

§ MAR( Memory Address Register)

Penjelasan Struktur CPU ( Register ) :

§ Accumulator

Accumulator adalah register yang dapat digunakan untuk aritmatika, logis, pergeseran, memutar, atau lainnya operasi serupa.

§ Temporary Register (MQ)

Temporary Register (MQ) adalah register yang menyimpan hasil sementara, yang dimana setiap register sementara memiliki akses satu penulisan dan tiga kali bacaan.

§ IBR (Intruction Buffer Register)

IBR (Intruction Buffer Register) adalah digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori.

§ IR ( Instruction Register )

IR ( Instruction Register ) adalah tempat menampung instruksi yang akan dieksekusi. Berisi instruksi 8 bit kode operasi.

§ PC ( Program Counter )

PC ( Program Counter ) adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan diambil dari memori.

§ MBR ( Memory Buffer Register )

MBR ( Memory Buffer Register ) adalah berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori.

· Terkoneksi dengan data bus.
· Menyimpan data untuk di tulis atau menyimpan data terakhir yang dibaca (Holds data to write or last data read)

§ MAR ( Memory Address Register )

MAR ( Memory Address Register ) adalah menentukan alamat word di memori untuk dituliskan dari MBR atau nantinya yang akan di baca oleh MBR.

· Terkoneksi dengan address bus.
· MAR melakukan spesifikasi address untuk operasi baca atau tulis.

Fetch cycle

Fetch adalah siklus pengambilan data ke memori atau register. Berikut adalah contoh aliran data siklus pengambilan(fetch cycle) :

- Urutan kejadian selama siklus instruksi tergantung pada rancangan CPU.

Asumsi: sebuah CPU yang menggunakan register memori alamat (MAR), register memori buffer (MBR), pencacah program (PC) dan register instruksi (IR).

Prosesnya :

- Pada saat siklus pengambilan (fetch cycle), instruksi dibaca dari memori.

- PC berisi alamat instruksi berikutnya yang akan diambil.

- Alamat ini dipindahkan ke MAR dan ditaruh di bus alamat.

- Unit control meminta pembacaan memori dan hasilnya disimpan di bus data dan disalin ke MBR dan kemudian dipindahkan ke IR.

- PC naik nilainya 1, sebagai persiapan untuk pengambilan selanjutnya.

- Siklus selesai, unit control memeriksa isi IR untuk menentukan apakah IR berisi operand specifier yang menggunakan pengalamatan tak langsung.

Execution Cycle

Execution cycle adalah proses dari CPU untuk mengerjakan instruksi yang sudah dijemput dari main memory dan sudah berada di IR register. Control unit di CPU mengartikan instruksi tersebut, melaksanakan operasi yang harus dilakukan, seperti penjemputan/penambilan data dari main memory, mengirim instruksi ke ALU untuk melakukan operasi aritmatika atau logika dan menyimpan hasil pengolahan kembali ke main memory.