Mikroprosesor : Pengertian dan Cara Kerjanya

Mikroprosesor merupakan sebuah chip IC yang menggabungkan fungsi inti dari unit pemrosesan pusat (CPU atau Central Processing Unit) komputer. Chip IC ini merupakan perangkat multiguna yang bisa diprogram untuk menerima data digital sebagai input, memprosesnya sesuai dengan instruksi yang tersimpan dalam memorinya dan memberikan hasil sebagai output. Mikroprosesor berisi logika kombinasional dan logika digital sekuensial yang beroperasi pada angka dan simbol yang diwakili dalam sistem angka biner. Dalam sebuah IC mikroprosesor, ada ALU (Unit Aritmatika dan Logika), register, sistem bus, unit kontrol dan jam (clock) guna melakukan tugas komputasi. Mikroprosesor bisa dikatakan sebagai otak dari semua komputer, baik komputer tersebut berbentuk dekstop, server maupun laptop. 

 

Pada tahun 1959, perkembangan mikroprosesor bisa ditelusuri mulai dari penemuan komponen IC oleh Fair Child Semikonduktor. Selanjutnya pada tahun 1968, Gordan Moore seorang ahli kimia, Robert Noyce seorang fisikawan dan Andrew Grove seorang investor mengundurkan diri dari Fair Child Semikonduktor dan mendirikan perusahaan mereka sendiri yaitu perusahaan yang kita kenal sekarang ini, INTEL (Integrated Electronics). Pada tahun 1971, mikroprosesor pertama yang berhasil diciptakan yaitu Intel 4004.

 

Diagram Blok Mikroprosesor

 

 

Cara Kerja Mikroprosesor

 

Berdasarkan diagram blok di atas, bisa dilihat bahwa pada dasarnya sebuah mikroprosesor terdiri dari 3 bagian utama yaitu Arithmetic Logical Unit (ALU), Register Array dan Unit Pengendali yang terhubung dengan dengan bagian INPUT (keyboard, sensor) dan bagian OUTPUT (layar monitor, printer, motor) serta bagian Unit Memori. Mikroprosesor menjalankan sebuah perintah atau instruksi berdasarkan urutan berikut ini yaitu Fetch (penjemputan atau pengambilan perintah data yang diperlukan), decode (pembacaan sandi) dan execute (menjalankan perintah atau mengeksekusi perintah). 

 

Pada awalnya, sebuah instruksi atau perintah disimpan di unit memori secara berurutan. Mikrokontroler menjemput atau mengambil instruksi-instruksi tersebut dari memori yang kemudian menerjemahkannya dan mengeksekusi instruksi-instruksi tersebut hingga memperoleh instruksi STOP atau berhenti. Kemudian hasilnya dikirimkan dalam biner ke port OUTPUT. Di antara proses-proses ini, ada register array yang berfungsi untuk menyimpan data sementara sedangkan ALU dalam mikroprosesor digunakan untuk melakukan fungsi-fungsi komputasi. 

 

Baca juga : Pengertian dan Struktur Mikrokontroler

 

Istilah Umum dalam Mikroprosesor

 

1. BUS

BUS merupakan seperangkat konduktor yang digunakan untuk mengirimkan data, alamat atau mengontrol informasi ke berbagai elemen dalam mikroprosesor. Biasanya mikroprosesor akan memiliki 3 jenis yaitu bus data, bus kontrol dan bus alamat. Prosesor 8 bit akan menggunakan bus dengan lebar 8 bit. 

2. Cache Memory

Cache memory atau memori cache merupakan memori akses acak yang terintegrasi ke dalam prosesor. Jadi, prosesor bisa mengakses data dalam memori cache lebih cepat daripada RAM biasa. Cache memory ini juga dikenal sebagai memori CPU. Memori cache digunakan untuk menyimpan data atau instruksi yang sering dirujuk oleh perangkat lunak atau program selama operasi. Sehingga akan meningkatkan keseluruhan kecepatan operasi. 

3. Kecepatan Clock (Clock Speed)

Mikroprosesor menggunakan sinyal clock untuk mengontrol laju instruksi yang dijalankan, mengendalikan transfer data dan menyinkronkan komponen internal lainnya. Jadi, clock speed mengacu pada kecepatan dimana mikroprosesor menjalankan instruksi. Biasanya diukur dalam Hertz dan dinyatakan dalam megahertz (MHz), gigahertz (GHz) dan lain sebagainya. 

4. Panjang Kata (Word Length)

Panjang kata merupakan jumlah bit dalam bus data internal suatu prosesor atau jumlah bit yang bisa diproses oleh suatu prosesor pada waktu tertentu. Misalnya, prosesor 8 bit akan memiliki bus data 8 bit, register 8 bit dan akan melakukan pemrosesan 8 bit pada waktu tertentu. Untuk melakukan operasi bit yang lebih tinggi (32 bit atau 16 bit), mikroprosesor akan memecahkannya menjadi serangkaian operasi 8 bit. 

5. Kelompok Instruksi (Instruction Set)

Kelompok instruksi merupakan kelompok perintah yang bisa dipahami oleh mikroprosesor. Jadi, kelompok instruksi yaitu antarmuka antara perangkat keras dan perangkat lunak (program). Misalnya, instruksi memerintahkan prosesor untuk mengganti transistor yang relevan untuk melakukan pemrosesan data. Contoh : tambahkan huruf A dan B, gunakan untuk menambah dua angka yang tersimpan dalam register A dan B. 

 

Kelebihan Mikroprosesor

 

• Konsumsi Daya Rendah 

Biasanya mikroprosesor diproduksi menggunakan teknologi semikonduktor oksida logam yaitu MOSFET (Metal Oxide Semikonduktor Field Effect Transistor) yang bekerja dalam mode saturasi dan mode cut-off sehingga daya yang dikonsumsi menjadi sangat rendah dibandingkan dengan yang lainnya. 

• Portable 

Perangkat atau sistem komputer yang dibuat dengan mikroprosesor bisa dibuat portable karena ukurannya kecil dan konsumsi daya yang rendah.

• Ukuran Kecil

Teknologi integrasi skala sangat besar dan skala ultra besar, maka mikroprosesor bisa dibuat dalam ukuran yang sangat kecil sehingga akan mengurangi ukuran seluruh sistem komputer. 

• Andal (Reliable)

Mikroprosesor sangat andal, tingkat kegagalan sangat sedikit karena menggunakan teknologi semikonduktor. 

• Biaya Rendah (Low Case)

Mikroprosesor dikemas dalam teknologi sirkuit terintegrasi (chip IC) sehingga tersedia dengan biaya rendah. Oleh karena itu, biaya sistem komputer akan menjadi lebih rendah dan terjangkau.

• Serbaguna (Versatile) 

Mikroprosesor sangat fleksibel, chip yang sama bisa digunakan untuk sejumlah aplikasi hanya mengubah program (instruksi yang disimpan dalam memori).

• Tidak Menghasilkan Panas yang Berlebihan

Mikroprosesor tidak menghasilkan panas yang berlebihan jika dibandingkan dengan perangkat tabung vakum.