Pengertian Mikroprosesor (Microprocessor) dan Cara Kerja Mikroprosesor

Pengertian Mikroprosesor dan Cara Kerja Mikroprosesor – Mikroprosesor merupakan sebuah chip IC atau Sirkuit Terintegrasi yang menggabungkan fungsi utama dari CPU (Central Processing Unit) komputer. Pada umumnya chip IC dalam bahasa Inggris ditulis dengan “Microprocessor”. Komponen ini merupakan sebuah perangkat multiguna yang dapat diprogram untuk menerima data digital sebagai input, memprosesnya sesuai dengan instruksi yang tersimpan dalam memorinya dan memberikan hasil sebagai output.

Microprocessor berisi logika kombinasi dan logika digital sekuensi yang beroperasi pada angka dan simbol yang diwakili dalam sistem angka biner. Dalam sebuah IC Microprocessor terdapat ALU (Arithmetic Logical Unit), register, unit kontrol, sistem bus dan jam (clock) untuk melakukan tugas komputasi. Mikroprosesor dapat dikatakan sebagai otak dari semua komputer, baik komputer tersebut berbentuk laptop, desktop maupun server.

Perkembangan Microprocessor dapat ditelusuri mulai dari penemuan komponen IC oleh Fair Child Semikonduktor pada tahun 1959. Kemudian pada tahun 1968, Gordan Moore (ahli kimia), Robert Noyce (fisikawan) dan Andrew Grove (investor) mengundurkan diri dari Fair Child Semikonduktor dan mendirikan perusahaan mereka sendiri yaitu perusahaan INTEL (Integrated Electronics).

Pada tahun 1971, mereka berhasil menciptakan micropocessor pertama yaitu Intel 4004. Prosesor pertama ini hanya bisa mengoperasikan 4 bit dalam satu waktu, sehingga disebut sebagai prosesor sederhana. Prosesor tersebut diaplikasikan dalam kalkulator elektronik portabel.

Intel 8080 menjadi Microprocessor pertama yang diciptakan untuk komputer. Berbeda dengan Intel 4004, 8080 berukuran 8 bit. Microprocessor tersebut dibuat pada tahun 1974 dan diaplikasikan pada Kit Altair buatan MITS pada tahun 1975.

Kit Altair juga merupakan inpirasi terciptanya Personal Computer (PC) pertama, yaitu IBM PC yang dibuat pada tahun 1982. Meski dibuat pada 1982, PC tersebut menggunakan microprocessor Intel 8088 yang dibuat 5 tahun sebelumnya.

Sejak saat itu, micropocessor yang dipakai untuk komputer terus mengalami perkembangan. Ukuran secara fisik semakin kecil, namun performanya selalu mengalami peningkatan.

Baca juga : Pengertian Mikrokontroler dan Struktur Mikrokontroler

Fungsi Mikroprosesor

Fungsi utama dari mikroprosesor di dalam komputer adalah mengatur serta mengendalikan seluruh proses sistem. Berikut penjabaran lengkap mengenai fungsi dari mikroprosesor.

1. Mengambil perintah dari memori
2. Mengambil dan menyimpan data dari atau ke dalam memori
3. Memberikan pelayanan terhadap sinyal interupsi dan mengirimkan sinyal untuk mengendalikannya
4. Memberikan timing untuk siklus kerja sistem di dalam mikroprosesor
5. Menjalankan fungsi operasi aritmatika dan logika

Diagram Blok Mikroprosesor pada Komputer

Sebuah Microprocessor pada dasarnya terdiri dari ALU (Arithmetic Logical Unit), Register Array dan unit pengendali. Berikut diagram blok microprocessor pada komputer.

Cara Kerja Mikroprosesor

Dalam blok diagram mikroprosesor tampak 3 bagian utama yaitu bagian ALU, Register dan Control Unit. Ketiga bagian ini terhubung dengan tiga unit lain dari komputer yaitu memori, input dan output.

Unit input terdiri dari keyboard, microfon, mouse dan sebagainya. Sementara unit output terdiri dari speaker, layar, serta perangkat lain seperti printer.

Mikroprosesor menjalankan sebuah perintah berdasarkan urutan berikut ini, yaitu fetch (penjemputan atau pengambilan perintah dan data yang dibutuhkan), Decode (menerjemahakan kode) dan execute (Menjalankan perintah atau mengeksekusi perintah).

Sebuah Instruksi atau perintah pada awalnya disimpan di Unit Memori secara berurutan (sequential order). Mikroprosesor mengambil atau menjemput perintah tersebut dari memori, dilanjutkan dengan menerjemahkannya dan langkah terakhir tinggal mengeksekusi perintah atau instruksi tersebut hingga mendapatkan instruksi STOP. Setelah rangkaian proses itu berakhir, hasil dikirimkan ke bagian output dalam bentuk biner.

Dintara proses-proses tersebut, terdapat Register Array yang berfungsi untuk menyimpan data sementara sedangkan ALU dalam mikroprosesor digunakan untuk melakukan fungsi-fungsi komputasi.

Baca juga : Pengertian Optocoupler dan jenis-jenis Optocoupler

Istilah-istilah Umum yang digunakan dalam Microprocessor

Berikut beberapa istilah umum yang sering digunakan dalam Microprocessor.

• BUS – seperangkat konduktor yang dimaksudkan untuk mengirimkan data, alamat atau mengontrol informasi ke berbagai elemen dalam microprocessor. Biasanya mikroprosesor akan memiliki 3 jenis BUS yaitu BUS Data, BUS Kontrol dan BUS Alamat.

• Instruction Set – Instruction Set atau kelompok instruksi adalah antarmuka antara perangkat keras dan perangkat lunak.

• Word Length – Word Length (panjang kata) adalah jumlah bit dalam BUS data internal yang dapat diproses oleh suatu prosesor pada suatu waktu. Misalnya, prosesor 8-bit akan memiliki BUS data 8-bit, register 8-bit dan akan melakukan pemrosesan 8-bit pada suatu waktu. Untuk melakukan operasi bit yang lebih tinggi (32-bit atau 64-bit), mikroprosesor akan memecahkannya menjadi serangkaian operasi 8-bit.

• Cache Memory – memori akses acak yang terintegrasi ke dalam prosesor. Jadi prosesor dapat mengakses data dalam memori cache lebih cepat daripada RAM biasa. Memori Cache digunakan untuk menyimpan data atau instruksi yang sering dirujuk oleh perangkat lunak atau program selama operasi. Sehingga akan meningkatkan kecepatan operasi secara keseluruhan.

• Clock Speed – Mikroprosesor menggunakan sinyal clock untuk mengontrol laju instruksi yang dijalankan, menyinkronkan komponen internal lainnya dan untuk mengendalikan transfer data diantara mereka. Jadi clock speed mengacu pada kecepatan di mana microprocessor menjalankan perintah. Biasanya diukur dalam Hertz dan dinyatakan dalam megahertz (MHz), gigahertz (GHz) dan lainnya.

Keunggulan-keunggulan Mikroprosesor

Berikut beberapa keunggulan dari mikroprosesor.

• Biaya rendah (Low Cost) – Microprocessor tersedia dengan biaya rendah karena dikemas dalam teknologi sirkuit terintegrasi. Dengan demikian, biaya sistem komputer akan menjadi lebih rendah dan terjangkau.

• Ukuran kecil – Karena teknologi integrasi skala sangat besar dan skala ultra besar, mikroprosesor dapat dibuat dalam ukuran yang sangat kecil sehingga akan mengurangi ukuran seluruh sistem komputer.

• Kecepatan tinggi – Chip mikroprosesor dapat bekerja pada kecepatan sangat tinggi karena teknologi yang terlibat didalamnya. Mikroprosesor mampu menjalankan jutaan instruksi per detik.

• Konsumsi daya rendah – Mikroprosesor biasanya diproduksi menggunakan teknologi semikonduktor oksida logam (metal oxide semiconductor) yaitu MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) yang bekerja dalam mode saturasi dan mode cut-off sehingga daya yang dikonsumsi menjadi sangat rendah dibandingkan dengan yang lainnya.

• Serba guna (Versatile) – Mikroprosesor sangat fleksibel, chip yang sama dapat digunakan untuk sejumlah aplikasi hanya dengan mengubah program (instruksi yang disimpan dalam memori).

• Andal (Reliable) – Mikroprosesor sangat andal, tingkat kegagalan sangat sedikit karena teknologi semikonduktor digunakan.

• Tidak menghasilkan panas yang berlebihan – Mikroprosesor tidak menghasilkan panas yang berlebihan apabila dibandingakan dengan perangkat tabung vakum.

• Portable – Perangkat atau sebuah sistem komputer yang dibuat dengan mikroprosesor dapat dibuat portable karena ukurannya yang kecil dan konsumsi daya rendah.

Perbedaan Mikroprosesor dan Mikrokontroler

Meski sama-sama berguna untuk menjalankan perintah, mikroprosesor dan mikrokontroler memiliki perbedaan yang cukup jauh. Poin-poin dibawah ini akan menjabarkannya.

Mikroprosesor:

• Terdiri dari 3 bagian utama yaitu ALU, Register dan Control Unit
• RAM besar dipakai untuk program user, sementara ROM kecil untuk hardware interface
• ROM sudah diisi oleh pihak pabrik atau produsen
• Menggunakan kode yang banyak dan kompleks

Mikrokontroler:

• Terdiri dari CPU, memori, I/O seri, I/O paralel, counter timer dan rangkaian clock
• Kode yang dipakai relatif sederhana dan tidak begitu banyak
• RAM kecil dipakai untuk menyimpan data sementara
• Pengguna mengisi sendiri ROM yang ada di mikrokontroler