2. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
PENGELOLAAN PROSESOR 1
A. Alat Prosesor
1. Wujud Alat Prosesor
Central Processing Unit (CPU)
Microprocessor Unit (MPU)
• MPU adalah CPU dalam satu cip
• MPU paling banyak dipakai pada saat ini
• Ada sejumlah pembuat MPU, dan yang terkenal
adalah Motorola, Intel, dan AMD
3. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
2. Beberapa Jenis Mikroprosesor
Motorola
Nama Tahun Kecepatan Transistor Bus
68020 1984 16 – 33 MHz 190.000 32
68030 1987 16 – 50 MHz 270.000 32
68040 1989 25 – 40 MHz 1,2 juta 32
PowerPC 1994 50 – 867 MHz sampai 64
50 juta
AMD
Nama Tahun Kecepatan Transistor
AMD-K6 1998 300 MHz 8,8 juta
AMD-K6-2 1998 366-550 MHz 9,3 juta
AMD-K6 III 1999 400-450 MHz 21,3 juta
Duron 1999 600 MHz-1,2 GHz 18 juta
Athlon 1999 500 MHz-1,2 GHz 22-37 juta
4. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
Intel
Nama Tahun Kecepatan Transistor Bus
80286 1982 6-12 MHz 134.000 16
80386 DX 1985 16-33 MHz 275.000 32
80486 DX 1989 25-100 MHz 1,2 juta 32
Pentium 1993 75-200 MHz 3,3 juta 64
Pentium Pro 1995 150-200 MHz 5,5 juta 64
Pentium+MMX 1997 166-233 MHz 4,5 juta 64
Pentium II 1997 234-450 MHz 7,5 juta 64
Pentium II Xeon 1998 400-450 MHz 7,5-27 juta 64
Celeron 1998 266 MHz-1,2 GHz 7,5-19 juta 64
Pentium III 1999 400 MHz-1,2 GHz 9,5-28 juta 64
Pentium III Xeon 1999 500 MHz-1 GHz 9,5-28 juta 64
Pentium 4 2000 1,4 GHz ke atas 42 juta 64
Itanium 2001 800 MHz ke atas 25,4-60 juta 64
Xeon 2001 1,4 GHz ke atas 140 juta 64
5. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
• Daftar lainnya
Clock Data
Name Date Transistors Microns MIPS
speed width
8080 1974 6,000 6 2 MHz 8 bits 0.64
16 bits
8088 1979 29,000 3 5 MHz 8-bit 0.33
bus
80286 1982 134,000 1.5 6 MHz 16 bits 1
80386 1985 275,000 1.5 16 MHz 32 bits 5
80486 1989 1,200,000 1 25 MHz 32 bits 20
32 bits
Pentium 1993 3,100,000 0.8 60 MHz 64-bit 100
bus
32 bits
233
Pentium II 1997 7,500,000 0.35 64-bit ~300
MHz
bus
32 bits
450
Pentium III 1999 9,500,000 0.25 64-bit ~510
MHz
bus
32 bits
Pentium 4 2000 42,000,000 0.18 1.5 GHz 64-bit ~1,700
bus
32 bits
Pentium 4
2004 125,000,000 0.09 3.6 GHz 64-bit ~7,000
"Prescott"
bus
6. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
3. Struktur Prosesor
Prosesor terdiri atas satuan kendali serta ALU dan
register
ALU
Register
Satuan Pewaktu
Kendali (Clock)
Memori
Prosesor
ALU = Arithmetic Logic Unit
Register mencakup, di antaranya
Akumulator, register serbaguna, pencacah,
pengindeks, pencatat status,
9. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
4. Pewaktu (Clock)
Mengatur kerja prosesor melalui tanda waktu
(clock)
Setiap langkah kerja prosesor terlaksana dalam
satu atau beberapa tanda waktu
Tanda waktu muncul secara berkala
Tanda waktu
Tanda waktu diperoleh dari osilator pada prosesor
(misalnya dari osilator 500 MHz)
Panjang tanda waktu adalah sekian Hz yang diatur
oleh register pencacah
10. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
Pengaturan panjang tanda waktu pada pewaktu
register Pencacah Tanda waktu
X Osilator
X dapat diatur, misalnya 128, dan pencacah mulai
macacah mundur dari 128 sampai 0, menghasilkan
satu tanda waktu
Mulai lagi dari 128 untuk tanda waktu kedua, dan
seterusnya
11. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
Panjang Tanda Waktu
Contoh
Osilator 500 MHz berarti 500 000 000 siklus/detik
Satu siklus 1/500 000 000 detik = 2 nanodetik
Jika X = 128, maka panjang satu tanda waktu
128 x 2 nanodetik = 256 nanoketik
Dengan mengatur X, dapat diperoleh berbagai
panjang tanda waktu
12. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
Penggunaan tanda waktu
Tanda waktu dapat digunakan untuk berbagai
keperluan seperti
• Pengatur langkah kerja prosesor
• Pencatat lama proses
• Pembatas waktu penggunaan sesuatu
• Penunjuk waktu (tanggal dan jam)
Sebagai penunjuk waktu dapat digunakan dua
pencacah
• Pencacah untuk detik
• Pencacah untuk menit, jam, hari, pekan, bulan,
dan tahun
13. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
5. Kerja Prosesor
Prosesor mengerjakan instruksi yang tercatat di
memori melalui dua putaran besar
• Putaran jemput
• Putara kerja
Instruksi Jemput + kerja
data
instruksi Jemput + kerja
Pro-
data sesor
instruksi Jemput + kerja
data
15. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
Pipelining (mempercepat kerja instruksi)
Tanpa pipelining
Jem- Deko- Ker- Sim- Jem- Deko- Ker Sim-
put de ja pan put de -ja pan
Instruksi 1 Instruksi 2
Dengan pipelining (kecepatan mis 300 mips)
Jemput Dekode Kerja Simpan
Instruksi 1
Instruksi 2
Instruksi 3
Instruksi 4
16. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
B. Pelaksanaan Proses
1. Penggunaan Komponen Komputer
• Proses menggunakan komponen komputer
(prosesor, memori, alat mk, berkas)
P A B P A P A B P
P = prosesor A = alat masukan-keluaran
B = berkas
• Dalam bentuk diagram
Masuk Rampung
Prosesor
Alat MK
Berkas
17. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
2. Proses Berurutan
Proses dikerjakan oleh prosesor secara berurutan
Setelah satu proses rampung, baru proses
berikutnya dikerjakan oleh prosesor
P1 A1 P1 A1 P1
P2 A2 P2 A2 P2
P3 A3 P3 A3 P3
P1 P1 P1 P2 P2 P2 P3 P3 P3
Proses 1 Proses 2 Proses 3
Berurutan
Prosesor banyak istirahat sehingga dianggap tidak
efisien
18. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
3. Proses Serentak
Beberapa proses dikerjakan sekaligus oleh
prosesor
Prosesor berpindah-pindah dari proses ke proses
P1 A1 P1 A1 P1
P2 A2 P2 A2 P2
P3 A3 P3 A3 P3
P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3
Serentak
Prosesor terus bekerja berpindah-pindah dari satu
proses ke proses lainnya dan kembali lagi, sampai
rampung
19. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
4. Pensaklaran Konteks
Perpindahan prosesor dari proses satu ke proses
lainnya dikenal sebagai pensaklaran konteks
Seolah-olah ada skalar yang memindah-mindahkan
prosesor dari satu proses ke proses lainnya
P1 P2 P3 P1
Dari konteks proses 1 ke konteks proses 2
Dari konteks proses 2 ke konteks proses 3
Dari konteks proses 3 ke konteks proses 1
Dan seterusnya sampai ada yang rampung
20. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
5. Blok Kendali Proses
Dikenal sebagai Process Control Block (PCB) yakni
sebagian memori dengan alamat tertentu
Ketika terjadi penskalaran konteks, isi prosesor
(register dan ALU) diganti dari isi proses 1 ke isi
proses 2
Ketika kembali ke proses 1, isi prosesor (register
dan ALU) perlu kembali ke isi proses 1 ketika
proses 1 ditinggalkan oleh prosesor
Agar isi proses 1 yang ditinggalkan diketahui oleh
prosesor, maka sebelum ditinggalkan, isi proses 1
itu perlu dicatat
Pencatatan isi prosesor ini dilakukan di bagian
memori yang dikenal sebagai blok kendali proses
21. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
Setiap proses memiliki PCB sendiri. PCB dibentuk
ketika proses terbentuk dan PCB dihapus ketika
proses rampung
Proses Proses
2 1
PCB 1
PCB 2
PCB bersisi catatan
isi register dan ALU
dan catatan lain yang
diperlukan
23. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
6. Antrian di depan prosesor
Jika jumlah proses yang serentak dikerjakan oleh
prosesor cukup banyak maka terjadi antrian di
depan prosesor
Antrian Rampung
Prosesor
Alat MK
Berkas
Antrian
24. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
7. Prioritas dan Penggusuran
Berdasarkan kepentingan, antrian dapat diubah
sehingga terdapat prioritas
Antrian
Prosesor
Prioritas
Dan dapat juga terjadi penggusuran
Gusur keluar
Antrian
Prosesor
25. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
C. Eksepsi
1. Eksepsi Pada Prosesor
Penghentian kerja prosesor dikenal sebagai
eksepsi
Eksepsi terjadi karena dua hal
• Terjadi kekeliruan atau menghidari
kekeliruan pada komputer
• Terjadi penskalaran konteks
Eksepsi karena terjadi kekeliruan dikenal
sebagai trap
Eksepsi karena pensaklaran konteks dilakukan
melalui interupsi
26. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
2. Trap
(a) Trap Sistem
Untuk mencegah prosesor mengulang-ulangi
beberapa bagian proses (simpal, loop) maka
prosesor sengaja dihentikan secara periodik
Perlu dicegah
Prosesor
Trap sistem
Alat MK
Berkas
27. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
(b) Trap Prosesor
Terjadi kekeliruan pada prosesor, misalnya, karena
• Mencoba membagi dengan nol
• Mencoba instruksi yang tidak dikenal
• Stek sudah terisi penuh
(c) Trap Memori
Terjadi kekeliruan pada memori, misalnya, karena
• Mencoba alamat yang tidak ada
• Mencoba alamat yang terlarang
• Mengoperasikan data yang tidak sah
28. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
(d) Trap Alat Masukan-Keluaran
Terjadi kekeliruan pada alat masukan-keluaran,
misalnya, karena
• Mengakses alat mk yang tidak ada
• Kemacetan pada alat mk
(e) Trap Berkas
Terjadi kekeliruan pada berkas, misalnya, karena
• Mengakses berkas yang tidak ada
• Mengakses berkas yang rusak
(f) Nonmaskable Inturrupt
Nonmaskable interrupt adalah suatu trap
29. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
3. Penanganan Trap
Jika terjadi trap, maka komputer akan macet,
sehingga diperlukan penanganan trap
Di dalam sistem operasi terdapat modul
penanganan trap
Cara penanganan
• Menanggulangi melalui koreksi
• Menanggulangi melalui pengulangan
• Menanggulangi melalui keluar dari kemacetan
Keluar dari kemacetan
• Mendeteksi jenis kekeliruan
• Menampilkan berita keliru
• Melepaskan semua komponen komputer
• Mengembalikan kendali ke sistem operasi
30. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
4. Interupsi
Interupsi terjadi pada saat pensaklaran konteks,
dari satu proses ke proses lainnya
Ada interupsi yang telah disiapkan, misalnya, ke
alat masukan-keluaran tertentu (tampilan, cetakan,
dan sejenisnya)
Pada sistem operasi tertentu, interupsi demikian
telah diberi nomor urut, misalnya,
• INT (nomor tertentu)
Biasanya tersedia modul penangangan interupsi di
dalam sistem operasi untuk menangani interupsi
31. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
5. Penangan Interupsi
Di dalam sistem operasi tersedia modul untuk
menangani interupsi
Langkah penanganan mencakup, misalnya,
• Instruksi yang sedang dikerjakan diteruskan
sampai rampung
• Semua isi prosesor disalin ke dalam PCB
• Jenis dan sumber interupsi diidentifikasi
• Pekerjaan diteruskan ke proses yang menjadi
tujuan interupsi
Apabila interupsi adalah kembali ke proses yang
ditinggalkan maka
• Isi PCB disalin kembali ke prosesor sehingga
pekerjaan yang terhenti dapat dilanjutkan
32. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
Trap dan Interupsi
Trap / interupsi
Catat ke PCB
Penyebab?
Rampung Keliru Proses Perlu MK Selesai MK
lain
Berita Mulai
Ke proses keliru
Berikut Melaku- Tanda
kan selesai
Kembali
33. ------------------------------------------------------------------------------
Bab 2
------------------------------------------------------------------------------
D. Status Proses
1. Proses pada Prosesor
• Pada proses serentak, ada sejumlah proses
mengantri di depan prosesor. Mereka memiliki
status masuk dan status siap
• Ada proses yang sedang dikerjakan oleh
prosesor. Mereka memiliki status kerja
• Ada proses yang mengakhiri prosesor karena
akan ke alat masukan-keluaran atau berkas.
Mereka memiliki status terhenti
• Ada proses yang digusur keluar dari prosesor
dan mengantri untuk dilanjutkan. Mereka
memiliki status tertahan
• Ada proses yang telah rampung dikerjakan di
prosesor. Mereka memiliki status rampung
