PENGERTIAN ALU (Arithmetic Logical Unit)
Arithmatic Logical Unit (ALU), adalah komponen dalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi perhitungan aritmatika dan logika (Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, 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. Adapun alur proses dari ALU yang ditunjukan oleh gambar dibawah ini:
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. Processor terdiri dari 4 elemen yang melakukan sistem operasi terhadap data, 4 elemen itu adalah instruksi, petunjuk instruksi, beberapa register dan ALU (Arithmetic Logic Unit). Adalah sebuah petunjuk instruksi akan memberi tahu processor dimana instruksi dari sebuah aplikasi diletakkan di memori.
Gambar fungsi ALU dalam Stuktur Dasar Sistem Komputer
Penjelasan Cara processor melakukan tugas :
Penunjuk instruksi mengarahkan fetch instruksi ke sebuah spot di memori yang menampung sebuah instruksi. Fetch kemudian membaca instruksi tersebut dan memberikannya ke dekoder instruksi, kemudian mengamati instruksi tersebut dan menentukan langkah selanjutnya untuk melengkapi instruksi tersebut. Kemudian ALU mengerjakan perintah yang diminta instruksi seperti : menambah data, membagi data, atau memanipulasi data yang ada. Setelah itu processor akan menerjemahkan dan mengerjakan instruksi, unit kontrol memberitahukan fetch instruksi untuk menangkap instruksi berikutnya di memori. Proses akan ini berlangsung terus menerus, dari satu instruksi ke instruksi berikutnya, dalam suatu langkah yang rumit, untuk menciptakan hasil yang diingikan dan dapat dilihat di monitor. Untuk meyakinkan semua itu berjalan dalam satu kesatuan waktu, bagian itu memerlukan suatu clock generator. Clock generator meregulasi setiap langkah yang dikerjakan processor. Seperti sebuah metronome, sebuah clock generator mengirim pulsa-pulsa elektrik untuk menentukan langkah yang harus dikerjakan processor. Pulsa tersebut diukur dalam jutaan langkah per detik, atau megahertz, yang dikenal sebagai ukuran kecepatan processor. Semakin banyak pulsa dibuat, semakin cepat kerja processor.
Untuk meningkatkan kinerja komputer, pembuat chip processor menempatkan sebuah Arithmetic Logic Unit (ALU) di dalam processor. Secara teoritis ini berarti pemrosesan dapat dilakukan dua kali lebih cepat dalam satu langkah. Sebagai tambahan multiple ALU, kemudian diintegrasikan Floating Point Unit ke dalam processor. FPU ini menangani angka dari yang paling besar hingga yang paling kecil (yang memiliki banyak angka di belakang koma). Sementara FPU menangani kalkulasi semacam itu, ALU menjadi bebas untuk melakukan tugas lain dalam waktu yang bersamaan, untuk meningkatkan kinerja. Processor menambah kecepatan pemrosesan instruksi dengan melakukan pipelining instruksi, atau menjalankan instruksi secara paralel satu dengan yang lainnya. Eksekusi dari sebuah instruksi memerlukan langkah yang terpisah, contoh : fetching dan dekoding sebuah instruksi. Processor harus menyelesaikan sebuah instruksi secara keseluruhan sebelum melanjutkan ke instruksi berikutnya. Sekarang sirkuit yang berbeda menangani langkah yang terpisah tersebut. Begitu sebuah instruksi telah selesai dalam satu langkah untuk dilanjutkan ke langkah berikutnya, transistor yang mengerjakan langkah pertama bebas untuk mengerjakan instruksi berikutnya, sehingga akan mempercepat kerja pemrosesan. Sebagai tambahan untuk meningkatkan kinerja processor adalah dengan memprediksi cabang-cabang instruksi, yaitu memperkirakan lompatan yang akan dilakukan sebuah program dapat dilakukan; eksekusi secara spekulatif, yaitu mengeksekusi cabang instruksi yang ada di dapat; dan penyelesaian tanpa mengikuti urutan, yakni kemampuan untuk menyelesaikan sebuah seri instruksi tidak berdasarkan urutan normal.
VIDEO ARITHMETIC LOGICAL UNIT
INTEGER REPRESENTASI
Semua bilangan dapat direpresentasikan dengan hanya
menggunakan bilangan 0 dan 1 untuk keperluan penyimpanan dan pengolahan
komputer,tidak perlu menggunakan tanda minus dan titik,hanya
bilangan biner yang dapatmerepresentasikan bilangan
.A.Representasi Nilai Tanda
·
Penggunaan
unsigned integer tidak cukup untuk merepresentasikan bilangan integer
negatif dan juga bilangan positif integer,karenaitu terdapat beberapa konvensi
lainnya meliputi perlakuanterhadap bit yang paling berarti (paling kiri)didalam
word sebagai bit tanda.
·
Apabila bit
paling kiri sama dengan nol maka suatu bilanganadalah positif.Sedangkan bit
paling kiri sama dengan 1,maka bilangan bernilai negatif.
Misalnya:+18=00010010-18=10010010(sign
magnitude/nilai-tanda)
Kekurangan Representasi Nilai Tanda
Penambahan dan pengurangan memerlukan pertimbangan
baik tanda bilangan maupun nilai relatifnya agar dapat berjalan pada
operasi yangdiperlukan.
Terdapat dua representasi bilangan
0:+010=00000000-010=10000000 (sign magnitude)
Hal ini tidak sesuai untuk digunakan,karena akan
menyulitkan pemeriksaan bilangan 0.
INTEGER ARITHMETIC
Bagian ini akan membahas fungsi-fungsi aritmatik bilangan dalam representasi komplemen dua.
A. Negasi
Pada notasi komplemen dua, pengurangan sebuah bilangan integer dapat dibentuk dengan mengunakan aturan berikut:Anggaplah komplemen boolean seluruh bit bilangan integer (termasuk bittanda). Perlakukan hasilnya sebagai sebuah unsigned binary integer, tambahkan1. misalnya:18=00010010 (komplemen dua).
B. Representasi Integer Positif,negatif,dan bilangan 0.
- Bila sebuah bilangan integer positif dan negatif yang sama direpresentasikan (sign – magnitude),maka harus ada representasi bilangan positif dan negatif yang tidak sama.
- Bila hanya terdapat sebuah representasi bilangan 0 (komplemen dua),maka harus ada representasi bilangan positif dan negatif yang tidak sama.
- Pada kasus komplemen dua,terdapat representasi bilangan n-bit untuk -2n,tapi tidak terdapat untuk 2n.
REPRESENTASI FLOATING POINT
Untuk menuliskan
bilangan floating point (bilangan pecahan) dilakukan dengan menuliskan dalam bentuk exponensial. Sehingga bilangan tersebut memiliki bilangan dasar, bilangan pemangkat dan basis bilangan tersebut.
Penulisan Notasi
Ilmiah
Contoh ; pada
bil. Desimal
976.000.000.000.000
ditulis 9,76 x 1014
0,00000000000976
ditulis 9,76 x 10-12
Representasi :
±S * B ±E
Tanda : + atau –
Signifikan
(S) disebut juga mantissa
Eksponen
(E)
Base (B)
Ko-prosesor Aritmatika mendukung tiga repr floating point :
•
Short (32 bit)/
presisi tunggal dengan bias 7Fh
•
Long (64
bit)/presisi ganda dengan bias 3FFh
Penulisan
bilangan floating point dengan cara exponensial dapat menyebabkan adanya
kemungkinan sebuah bilangan ditulis dengan cara yang bermacam-macam
FLOATING POINT ARITHMETIC
ALU untuk floating point dapat diimplementasikan dengan menggunakan dua
rangkaian aritmatika fixed point yang terpisah yaitu unit exponent dan mantissa
n Contoh :
Penambahan dan Pengurangan
0,63524 x 103
0,63215 x 103 +
1,26739 x 103 ® 0,126739 x 104
0,1001 x 24 ® 0,1001 x 24
0,11 x 22 ® 0,0011 x 24
-
0,0110 x 24
Perkalian
(0,253 x 102) x (0,124 x 103)
= (0,253) x (0,124) x 102+3
= 0,031 x 105 ® 0,31 x 104
REPRESENTASI
FIXED POINT
- Radiks point/binary point tetap dan diasumsikan akan berada di
sebelah kanan dari digit yang paling kanan.
- Titik radiks = memisahkan bilangan bulat dan pecahan.
- Penggunaan titik radiks berkaitan dengan jajaran bilangan yang
dapat ditampung oleh computer.
1.
Representasi Sign-Magnitude/Nilai tanda
- Untuk merepresentasikan bilangan integer negatif dan positif.
Dengan menggunakan MSB sebagai bit tanda ®0 = positif, 1 =
negatif
- Contoh :Sign-Magnitude +9 dalam 8 bit = 00001001
Sign-Magnitude –4 dalam 4 bit = 1100
- Magnitude dari bilangan positif dan negatif sama yang membedakan hanya
MSB saja pada sign bitnya
2.
Representasi Komplemen-1
Untuk mendapat komplemen-1 maka bilangan 0 menjadi 1 dan 1 menjadi 0.
3.
Representasi Komplemen-2
Langkah-langkah Pengubahan bilangan desimal bertanda ke bilangan komplemen
(8-bit)
- Tentukan bit tanda/MSB ® 0 = positif, 1 = negatif.
- Ubah desimal ke biner (7-bit)
- Ubah ke kompl-1 (setiap 0 diubah ke 1 dan
- setiap 1 diubah ke 0)
- Ubah ke komplemen-2 (tambahkan +1 ke komplemen-1 untuk
mendapat bil. komplemen-2)
- Gabung menjadi satu yaitu MSB sebagai tanda bit dan 7-bit sebagai
besarannya
KESIMPULAN :
ALU unit yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika. ALU melakukan operasi aritmatika dengan dasar pertambahan, sedang aritmatika yang lainnya seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan pengembangan dari operasi pertambahan. Semua komponen CPU yang lainnya dan komponen penyusun komputer secara keseluruhan berfungsi membawa data ke ALU untuk di proses dan mengambil data hasil proses dari ALU. Bilangan yang digunakan untuk mekanisme representasi data komputer adalah bilangan biner karena komputer secara elektronika hanya mampu membaca 2 kondisi, yaitu 1 dan 0 atau ada dan tidak. Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis bilangan, yaitu fixed-point dan floating-point. Bilangan fixed-point memiliki nilai digit spesifik pada salah satu titik desimalnya. Sementara itu, bilangan floating-point merupakan bilangan yang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di mana sebuah angka direpresentasikan sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat. Floating point arithmetic untuk operasi matematika.
Sumber :
http://yogieadiputra.wordpress.com/2012/01/05/arithmetic-logic-unit/
Staffsite.gunadarma.ac.id
http://wartawarga.gunadarma.ac.id/2010/09/tugas-organisasi-arsitektur-dan-komputer/
0 comments:
Post a Comment