Piranti Proses (Processing Device)

A.    PENGERTIAN PIRANTI PROSES   

            Piranti proses adalah adalah alat dimana instruksi – instruksi program diproses untuk mengolah data yang sudah dimasukkan lewat Peranti masukan dan hasilnya akan ditampilkan di Peranti keluaran. Saat komputer berjalan, terdapat banyak proses yang berjalan secara bersamaan. Sebuah proses dibuat melalui system call create-process yang membentuk proses turunan ( child process) yang dilakukan oleh proses induk (parent process). Proses turunantersebut juga mampu membuat.

            Ketika sebuah proses dibuat maka proses tersebut dapat memperoleh sumber-daya seperti waktu CPU, memori, berkas, atau perangkat I/O. Sumber daya ini dapat diperoleh langsung dari sistem operasi, dari proses induk yang membagi-bagikan sumber daya kepada setiap proses turunannnya, atau proses turunan dan proses induk berbagi sumber-daya yang diberikan sistem operasi. Pranti proses terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dan Main Memory .

B.     PENGELOLAAN PROSES

            Proses perlu dikelola karena dalam sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O. Perkembangan sistem komputer mendatang adalah menuju ke sistem multi- processing, multiprogramming, terdistribusi dan paralel yang mengharuskan adanya proses-proses yang berjalan bersama dalam waktu yang bersamaan. Hal demikian merupakan masalah yang perlu perhatian dari perancang sistem operasi. Kondisi dimana pada saat yang bersamaan terdapat lebih dari satu proses disebut dengan kongkurensi (proses-proses yang kongkuren).
            Proses-proses yang mengalami kongkuren dapat berdiri sendiri (independen) atau dapat saling berinteraksi, sehingga membutuhkan sinkronisasi atau koordinasi proses yang baik. Proses tersebut tidak lepas dari peran prosesor sebagai pengendali dari berjalannya sebuah proses.

1.      CPU (Central Processing Unit)

CPU merupakan tempat pemrosesan instruksi-instruksi program. Pada komputer mickro, prosesor ini disebut mikro prosesor.  CPU terdiri dari 2 bagian utama, yaitu unit kendali (control unit) dan unit arithmatika dan logika ( arithmatik and logic unit). Disamping 2 bagian utama, CPU mempunyai beberapa bagian penting yang disebut dengan register .

1.1.      Control Unit

Bagian ini bertugas untuk mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komuter serta mengatur kapan alat menerima data dan kapan data diolah, serta kapan ditampilakan pada alat output. Selain iu control unit mengartikan instruksi-instrusi dasri progam computer membawa data input ke memory. Bila ada instruksi pada arithmatika atau perbandingan logika control unit mengirim instruksi tersebut ke arithmetic and logic unit. Hasil dari pengolahan data ini dibawa oleh control unit ke main memory untuk di simpan.

Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CUTugas control unit adalah sebagai berikut :

a.       Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

b.      Mengabil instruksi dari main memory.

c.       Mengambil data dari min memory kalau diperlukan oleh proses.

d.      Mengirim instruksi ke arithmetic and logic unit bila ada perhitungan arithmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja arithmetic and logic unit.

e.       Menyimpan hasil proses ke main memory.

Masukan-masukan unit control:

a.       Clock / pewaktu

Pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.

b.      Register instruksi

opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.

c.       Flag

Flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.

d.      Sinyal control untuk mengontrol bus

Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement

Macam-macam CU

a.       Single-Cycle CU

Proses di CUl ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya. Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

b.      Multi-Cycle CU

Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-11 bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU; bukan instruksi cycle selanjutnya

1.2.      Arihmatic And Logic Unit

Tugas utama dari arithmetic and logic unit (ALU) adalah melakukan semua perhitungan arithmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan, seperti pengurangan, perkalian, pembagian, dan penjumlahan. Tugas lain dari ALU melakukan keputusan dari logika sesuai dengan instruksi progam. Operasi logika meliputi 2 buah elemen dengan operator logika yaitu :

a.       Sama dengan ( = )

b.      Tidak sama dengan ( ≠ )

c.       Kurang dari ( < )

d.      Kurang dari sama dengan ( ≤ )

e.       Lebih besar dari ( > )

f.       Lebih dari sama dengan ( ≥ )

1.3.      Register

Merupakan simpanan kecil yang mempunyai kecepatan tinggi lebih cepat 5 -10 kali dibandingkan dengan kecepatan perekaman atau pengambilan data di main memory. Register digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang diproses oleh CPU sedangkan instruksi-instruksi dan data lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di main memory.

Secara analog, register ini diibaratkan dengan ingatan di otak bila anda melakukan pengolahan data secara manual. Sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengendalikan seluruh kegiatan tubuh dan  yang  tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.

Progam kumpulan data yang diletakan di main memory dapat diibaratkan sebagai sebuah meja. Progam tersebut akan memproses instruksi-instruksi yang didalamnya memulai dari instruksi pertama. Instruksi yang di baca dan di ingat (instruksi yang sedang diproses disimpan di register). Misalnya instruksi tersebut berbunyi HITUNG C = A + B, maka anda membutuhkan data untuk nilai A dan B yang masih ada di meja. Data tersebut anda baca dan masuk ke dalam ingatan. (data yang sedang proses di simpan di register), yaitu A bernilai 2 dan B bernilai 3. Sekarang di ingatan otak anda telah tersimpan suatu instruksi dan nilai dari C dapat anda hitung hasilnya, yaitu sebesar 5. Hasil dari perhitungan ini perlu anda tuliskan kembali ke meja (hasil pengolahan direkam kembali ke main memory) setelah semua instruksi selesai anda proses, kemungkinan program, data dan hasil pengolahan ingin anda simpan secara permanen untuk keperluan di lain hari dan dapat anda simpan di filling cabinet. Jadi ada 3 macam ingatan yang dipergunakan di dalam sistem komuter yaitu: sebagai berikut,

a.       Register, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang di proses

b.      Main memory, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang diproses dan hasil dari pengolahan.

c.       External memory (simpanan luar) , dipergunakan untuk menyimpan program dan data secar permanen.

Register yang berubungan dengan instruksi yang sedang diproses adalah instruction register dan program counter. Instruction register (IR) atau di sebut juga progam register digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses. Progam yang berisi kumpulan dari instruksi, pertama kali ditempatkan di main memory. Pemrosesan dilakukan instruksi perinstruksi. Instruksi yang mendapat giliran untuk diproses, diambil dari main memory dan disimpan di instruction register (IR).

Progam Counter (PC) adalah register yang dilakukan untuk menyimpan alamat (address) lokasi dari main memory yang berisi instruksi yang sedang di proses. Selama pemrosesan instruksi yang dilakukan oleh CPU, isi dari PC dirubah dengan alamat main memory.

Register yang berhubungan dengan data yang sedang dip roses adalah general purpose register. Untuk beberapa computer diberi symbol R0, R1, R2. … Rn yang mempunyai kegunaan umum seperti menampung data yang sedang diolah (operand register) dan untuk menampung hasil pengolahan (accumulator).

Operand register digunakan untuk menampung data atau operand yang sedang dioperasikan. Sedangkan accumulator adalah register yang digunakan untuk menyimpan hasil dari operasi arithmatika dan operasi logika yang dilakukan oleh ALU. Misalnya operand register mempunyai wordsize 16 bit, maka processor tersebut disebut 16 bit processor yaitu pada intel 8088. 
Register lainnya yang digunakan sebagai jembatan antara CPU dengan main memory adalah memory address register (MAR) yang digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari main memory ke CPU untuk menampung data yang akan direkam ke main memory hasil pengolahan ke CPU. dan memory data register (MDR) yang digunakan untuk menampung alamat data atau instruksi di main memory yang akan diambil atau direkam. Register ini yang dihubungkan dengan suatu jalur (BUS) ke main memory. Selain itu adapun yang disebut register processor yaitu Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.

Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit. Register terbagi menjadi beberapa kelas:

§  Register data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).

§  Register alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.

§  Register general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.

§  Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik mengambang (floating-point).

§  Register konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.

§  Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD.

§  Register special purpose yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.

§  Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa arsitektur tertentu, digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi prosesor. Berikut ini adalah ukuran register dan padanan prosesornya

Register	Prosesor
4-bit	Intel 4004
8-bit	Intel 8080
16-bit	Intel 8086, Intel 8088, Intel 80286
32-bit	Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium Pro, Intel Pentium, Intel Pentium 2, Intel Pentium 3, Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel Xeon, AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD Athlon MP, AMD Athlon XP, AMD Athlon 4, AMD Duron, AMD Sempron
64-bit	Intel Itanium, Intel Itanium 2, Intel Xeon, Intel Core, Intel Core 2, AMD Athlon 64, AMD Athlon X2, AMD Athlon FX, AMD Turion 64, AMD Turion X2, AMD Sempron

1.4.      Array Processor

Digunakan untuk mempercepat waktu process. Dengan Array processor, perhitungan arithmatika yang besar dan yang sulit dapat dilakukan dengan memecah atau membagi perhitungan tersebut dan dilakukan bersama-sama atau central processor dan array processor. Jadi fungsi utama array processor adalah untuk perhitungan matematika yang rumit, yang disebut math-processor atau numeric data processor.

2.      Main Memory

CPU hanya dapat menyimpan data dan instruksi di register yang ukurannya kecil, sehingga tidak dapat menyimpan nama informasi yang dibutuhkan untuk keseluruhan proses dari progam.

Main Memory dapat dibayangkan sebagai sekumpulan kotak-kotak yang masing-masing kotak dapat menyimpan suatu fungsi penggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Tiap-tiap lokasi dari kotak ditunjukkan oleh suatu alamt. Alamat memory merupakan suatu nomor yang menunjukan loksi tertentu dari kotak memory. Main memory terdiri dari RAM dan ROM

2.1.      RAM (Random Acces Memory)

Merupakan jenis memori yang isinya dapat diganti-ganti selama komputer sihidupkan dan sebagai suatu penyimpanan data yang dapat dibaca atau ditulis dan dapat dilakukan secara berulang-ulang dengan data yang berbeda-beda. Jenis memori ini merupakan jenis volatile (mudah menguap), yaitu data yang tersimpan akan hilang jika catu dayanya dimatikan. Karena alasan tersebut, maka program utama tidak pernah disimpan di RAM. Random artinya data yang disimpan pada RAM dapat diakses secara acak. Modul memori RAM yang umum diperdagangkan berkapasitas 128 MB, 256 MB, 512 MB, 1 GB, 2 GB, dan 4 GB.

RAM dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu jenis Statik dan Dinamik. RAM statik menyimpan satu bit informasi dalam sebuah flip-flop. RAM statik biasanya digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang tidak memerlukan kapasitas memori RAM yang besar. RAM dinamik menyimpan satu bit informasi data sebagai muatan. RAM dinamik menggunakan kapasitansi gerbang substrat sebuah transistor MOS sebagai sel memori elementer. Untuk menjaga agar data yang tersimpan RAM dinamik tetap utuh, data tersebut harus disegarkan kembali dengan cara membaca dan menulis ulang data tersebut ke memori. RAM dinamik ini digunakan untuk aplikasi yang memerlukan RAM dengan kapasitas besar, misalnya dalam sebuah komputer pribadi (PC).

Semua data dan progam yang dimasukan lewat alat input akan disimpan terlebih dahulu di main memory, khususnya di RAM. RAM merupakan memory yang dapat di akses yaitu diisi dan diambil isinya oleh programmer. Struktur dari RAM dibai menjadi 4 bagian, yaitu :

§  Input storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukan lewat alat input.

§  Progam storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi progam yang akan diproses.

§  Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahan.

§  Output storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output.

Input yang dimasukkan lewat alat input, pertama kali ditamping terlebih dahulu di input storage, bila input tersebut berbentuk progam, maka dipindahkan ke progam storage dan bila berbentuk data, akan dipindahkan ke working storage. Hasil dari pengolahan juga ditampung di working storage dan hasil yang akan di tampilkan ke alat output dipindahkan ke output storage.

RAM mempunyai kemampuan untuk melakukan pengecekan dari data yang disimpannya, yang disebut dengan isitilah parity check. Bila data hilang atau rusak, dapat diketahui dari ebuah bit tambahan yang disebut dengan parity bit atau check bit.

2.2.      ROM ( Read Only Memory)

Merupakan perangkat keras pada komputer berupa chip memori semikonduktor yang isinya hanya dapat dibaca. Jenis memori ini datanya hanya bisa dibaca dan tidak bisa ditulis secara berulang-ulang. Memori ini berjenis non-volatile, artinya data yang disimpan tidak mudah menguap (hilang) walaupun catu dayanya dimatikan. Karena itu memori ini biasa digunakan untuk menyimpan program utama dari suatu sistem. ROM pada komputer disediakan oleh vendor komputer dan berisi program atau data.Di dalam PC, ROM biasa disebut BIOS (Basic Input/Output System) atau ROM-BIOS. Instruksi dalam BIOS inilah yang akan dijalankan oleh mikroprosesor ketika komputer mulai dihidupkan.

Sampai sekarang dikenal beberapa jenis ROM yang pernah beredar dan terpasang pada komputer, antara lain PROM :

·         PROM (Progammable Read-Only-Memory) : Jika isi ROM ditentukan oleh vendor, PROM dijual dalam keadaan kosong dan kemudian dapat diisi dengan program oleh pemakai. Setelah diisi dengan program, isi PROM tak bisa dihapus.

·         EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory) : Berbeda dengan PROM, isi EPROM dapat dihapus setelah diprogram. Penghapusan dilakukan dengan menggunakan sinar ultraviolet.

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only0Memory) : EEPROM dapat menyimpan data secara permanen, tetapi isinya masih bisa dihapus secara elektris melalui program. Salah satu jenis EEPROM adalah Flash Memory. Flash Memory biasa digunakan pada kamera digital, konsol video game, dan cip BIOS.

Memory ini hanya dapat dibaca saja, programmer tidak bisa mengisi sesuatu ke dalam ROM. Isi ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya, berupa system operasi (Operasi System) yang terdiri dari progam-progam pokok yang diperlukan oleh sistem komputer, seperti misalnya progam untuk mengatur penampilan karakter di layar, pengisian tombol kunci di keyboard untuk keperluan kontrol tertentu bootstrap progam. Beberapa komputer misalnya komputer mikcro apple dan IBM PC, ROM juga diisi dengan progam interpreter BASIC.

Bootsrap progam diperlukan pada waktu pertama kali sistem komputer diaktifkan, yang proses ini sering kali diistilahkan sebagai booting yang dapat berupa cold booting dan warm booting. Cold booting merupakan proses pengaktifan sistem komputer pada saat pertama kali, untuk mengambil proses bootstrap progam dari keadaan listrik komputer mati dengan cara menghidupkannya, sedangkan warm botting merupakan proses pengulangan pengambilan bootstrap progam pada saat komputer hidup dengan cara menekan beberapa tombol tertentu di keyboard seperti (Ctrl + Alt + Del) yang ditekan secara bersamaan. Warm booting ini biasanya dilakukan saat sistem komputer macet atau mengalami hangout.

Instruksi-instruksi yang disimpan di ROM disebut dengan microinstructions atau microcode atau disebut juga dengan firmware, karena hardware dan software dijadikan satu oleh pabrik pembuatnya. ROM itu sendiri adalah hardware sedang microinstructions adalah software.

Isi dari ROM tidak boleh hilang atau rusak, bila terjadi demikian, maka sistem komputer tidak akan berfungsi. Oleh karena itu, untuk mencegahnya, pabrik komputer merancang ROM sedemikian rupa sehingga hanya bisa dibaca saja, tidak dapat diisi oleh progammer supaya tidak terganti oleh isi yang lain yang dapat menyebabkan isi ROM rusak.

2.3.      Cache memory

Sebagai tambahan dari register, beberapa CPU menggunakan suatu cache memory atau disebut dengan scratch-pad memory atau high-speed buffer atau buffer memory dengan maksud supaya  kerja dari CPU lebih efesien dan mengurangi waktu yang terbuang. Tanpa cache memory, CPU akan menunggu data atau instruksi diterima dari main memory atau menunggu hasil pengolahan selesai dikirim ke main memory baru proses selanjutnya bisa dilakukan, padalah proses dari main memory lebih lambat dibandingkan dengan kecepatan register. Cache memory diletakkan diantara CPU dengan main memory.

Cache memory harus lebih cepat dari main memory dan mempunyai ukuran yang cukup besar, tetapi tidak sebesar main memory. Sebenarnya cache memory tidak diperlukan bilamana main memory dibuat secepat cache memory, tetapi cara demikian tidaklah ekonomis.

 

Cache berasal dari kata cash yakni sebuah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan sementara. Sesuai definisi tersebut Cache Memory adalah tempat menyimpan data sementara. Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkan transfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache tersebut, sehingga apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka maka akses akan dapat dilakukan lebih cepat. Cache memori ini terletak antara register dan memory utama sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama.

Penggunaan cache ditujukan untuk meminimalisir terjadinya bottleneck dalam aliran data antara processor dan RAM. Sedangkan dalam terminologi software, istilah ini merujuk pada tempat penyimpanan sementara untuk beberapa file yang sering diakses (biasanya diterapkan dalam network).

Dengan cache memory, sejumlah blok informasi di main memory dipaindahkan ke cache memory dan selanjutnya CPU akan berhubungan dengan cache memory.

1.      Jenis - Jenis Cache Memory

L1 cache terintegrasi dengan chip prosesor, artinya letak L1 cache sudah menyatu dengan chip prosesor (berada di dalam keping prosesor). Sedangkan letak L2 cache, ada yang menyatu dengan chip prosesor, ada pula yang terletak di luar chip prosesor, yaitu di motherboard dekat dengan posisi dudukan prosesor. Pada era prosesor intel 80486 atau sebelumnya, letak L2 cache kebanyakan berada di luar chip prosesor. Chip cache terpisah dari prosesor, berdiri mandiri dekat chip prosesor. Sejak era prosesor Intel Pentium, letak L2 cache ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor (menyatu dengan keping prosesor). Posisi L2 cache selalu terletak antara L1 cache dengan memori utama (RAM). Sedangkan L3 cache belum diimplementasikan secara umum pada semua jenis prosesor. Hanya prosesor-prosesor tertentu yang memiliki L3 cache.

Cache memory yang letaknya terpisah dengan prosesor disebut cache memory non integrated atau diskrit (diskrit artinya putus atau terpisah). Cache memory yang letaknya menyatu dengan prosesor disebut cache memory integrated, on-chip, atau on-die (integrated artinya bersatu/menyatu/ tergabung, on-chip artinya ada pada chip).

L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau level one cache. L2 cache disebut dengan istilah secondary cache, second level cache, atau level two cache.

2.      Kecepatan cache memory ,

Transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan L2 cache maupun L3 cache (bila ada). Kecepatannya mendekati kecepatan register. L1 cache ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor. Secara fisik L1 cache tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. L1 cache adalah lokasi pertama yang diakses oleh prosesor ketika mencari pasokan data. Kapasitas simpan datanya paling kecil, antara puluhan hingga ribuan byte tergantung jenis prosesor. Pada beberapa jenis prosesor pentium kapasitasnya 16 KB yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu 8 KB untuk menyimpan instruksi, dan 8 KB untuk menyimpan data.

Transfer data tercepat kedua setelah L1 cache adalah L2 cache. Prosesor dapat mengambil data dari cache L2 yang terintegrasi (on-chip) lebih cepat dari pada cache L2 yang tidak terintegrasi. Kapasitas simpan datanya lebih besar dibandingkan L1 cache, antara ratusan ribu byte hingga jutaan byte, ada yang 128 KB, 256 KB, 512 KB, 1 MB, 2 MB, bahkan 8 MB, tergantung jenis prosesornya. Kapasitas simpan data untuk L3 cache lebih besar lagi, bisa ratusan juta byte (ratusan mega byte).

Ketika data dibaca/ditulis di memori utama (RAM) oleh prosesor, salinan data beserta address-nya (yang diambil/ditulis di memori utama) disimpan juga di cache. Sewaktu prosesor memerlukan kembali data tersebut, prosesor akan mencari ke cache, tidak perlu lagi mencari di memori utama.

Jika isi cache penuh, data yang paling lama akan dibuang dan digantikan oleh data yang baru diproses oleh prosesor. Proses ini dapat menghemat waktu dalam proses mengakses data yang sama, dibandingkan jika prosesor berulang-ulang harus mencari data ke memori utama.

Secara logika, kapasitas cache memory yang lebih besar dapat membantu memperbaiki kinerja prosesor, setidak-tidaknya mempersingkat waktu yang diperlukan dalam proses mengakses data.

Sebagai tambahan dari register, beberapa CPU menggunakan suatu cache memory atau disebut dengan scratch-pad memory atau high-speed buffer atau buffer memory dengan maksud supaya  kerja dari CPU lebih efesien dan mengurangi waktu yang terbuang. Tanpa cache memory, CPU akan menunggu data atau instruksi diterima dari main memory atau menunggu hasil pengolahan selesai dikirim ke main memory baru proses selanjutnya bisa dilakukan, padalah proses dari main memory lebih lambat dibandingkan dengan kecepatan register. Cache memory diletakkan diantara CPU dengan main memory.

3.      Fungsi Cache Memory

Cache memory harus lebih cepat dari main memory dan mempunyai ukuran yang cukup besar, tetapi tidak sebesar main memory. Sebenarnya cache memory tidak diperlukan bilamana main memory dibuat secepat cache memory, tetapi cara demikian tidaklah ekonomis.

C.    Cara Kerja Sistem Komputer

Sistem Komputer sekalipun merupakan hasil tekhnologi tingkat tinggi yang canggih,pada dasarnya benda mati yang tersusun atas rangkaian komponen elektronik

yang hanya akan mampu merima masukan,memproses,dan menghasilkan keluaran berdasarkan intruksi-intruksi dalam bentuk kode biner (0) nol dan (1) satu.Berdasarkan kombinasi digit 0 dan 1 itulah komputer akan dapat berkerja.Setiap perintah yang dimasukkan ke komputer melalui piranti masukan berupa papan ketik atau piranti masukan yang lain harus dirubah menjadi kode biner.

Komputer bisa mengerti tentang program yang ditulis menggunakan perangkat lunak bahasa pemograman karena masing - masing perangkat lunak bahasa pemograman dilengkapin dengan suatu penerjemah (compiler).

Compiler digunakan untuk menerjemahkan program yang diuat dengan suatu bahasa pemograman tertentu kedalam bahasa mesin dalam kode biner.Dengan bantuan penerjemahan tersebut,maka perintah - perintah dalam program yang dibuat dengan bahasa pemograman dapat dimengerti dan dilaksanakan oleh komputer.Proses penerjemahan program dalam salah satu bahasa pemograman disebut sebagai proses komplikasi (compilation).

Penerjemah dapat dibedakan menjadi 2 jenis,yaitu interpreter dan compiler.Fungsi dan tugas kedua jenis penerjemahan tersebu adalah sama,yaitu mengubah program yang ditulis dalam bahasa pemograman komputer ke dalam bahasa mesin.Tetapi secara prinsip kedua jenis penerjemah tersebuh memiliki perbedaan.

Interpreter akan mengubah program sumber(source program) yang ditulis dalam bahasa pemograman kedalam bahasa mesin selangkah demi selangkah dimulai pada baris paling awal hingga garis paling akhir.

Compiler akan mengubah bahasa dalam program sumber (source program) yang ditulis dalam bahasa pemograman kedalam bahasa mesin sekaligus secara keseluruhan mulai dari baris awal hingga baris akhir.

Secara umum,proses menjalankan suatu program yang ditulis dengan bahasa prmograman hingga menghasilkan keluaran yang ditulis dengan bahasa pemograman hingga menghasilkan keluaran sesuai yang di progamkan harus melalui tiga tahapan utama,yaitu sebagai berikut

1 . Tahap kompilasi (Compilation)

            Tahap kompilasi merupakan proses menejermahkan program applikasi yang ditulis dalam bahasa pemograman menjadi program dalam bahasa mesin yang disebut Object Program.Program dalam bahasa mesin tersebut masih belum dijalankan/di eksekusi.

2 . Tahap penggabungan (link)

            Tahap penggabungan merupakan proses menggabungkan program bahasa mesin yang dihasilkan pada tahap 1 dengan beberapa komponen lain yang diperlukan sehingga menjadi program exe (executable machine) yang siap di eksekusi.

3 . Tahap Eksekusi (execution)

            Tahap eksekusi merupakan proses pelaksanan intruksi dalam program aplikasi yang sesungguhnya.Dalam tahap ini data- data masukaan dibaca untuk di proses dan akan memberikan hasil sesuai yang diinginkan sebagaimana tertulis dalam programnya.

Setiap bahasa pemograman dilengkapi dengan penerjemahan yang berbeda,bahkan untuk setiap versi yang berbeda juga mempuyai compiler khusus yang berbeda dengan versi lain.Semakin baru versi bahasa pemograman akan semakin banyak variasi perintah yang dimiliki,namun tetap mempertahankan perintah dalam versi sebelumnya.Akibatnya,suatu program aplikasi yang ditulis dalam versi yang awal akan dapat diproses oleh compiler dalam versi yang lebih baru,namun tidak demikian sebalikanya.

Intruksi yang dapat diproses oleh CPU hanyalah intruksi dalam bentuk bahasa mesin/biner.Intruksi dan data yang akan diproses oleh CPU diletakkan terlebih dahulu di main memory.Proses ini bisa dilakukan dengan mengetikkan nama program pada prompt DOS,atau meng-klik icon pada tampilan windows.

Tahap pertama,pemrosesan suatu intruksi oleh CPU adalah pengambilan intruksi dari main menory ke CPU dan akan diletakkan didalam register IR.Tahap ini disebut instruction fecth.Waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tahap ini disebut waktu intruksi (instruction time)

Selanjutnya,tahap kedua adalah melaksanakan instruksi yang ada didalam IR register.Tahap ini disebut instruction execute.Waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tahap kedua ini disebut waktu eksekusi (execution time).Sedangkan total waktu yang dibutuhkan untuk  tahap pertama dan kedua disebut waktu sikslus ( cycle time)

Kecepatan CPU di ukur berdasarkan lamanya waktu yang dibutuhkan untuk melaksanakan satu siklus mesin yang diukur dengan satuan Megahertz (Mhz).Ukuran 1 Mhz dimaksudkan bahwa komputer dapat menyelesaikan 1 juta siklus per detik.Alat pengukur waktu dalam CPU disebut Clock.Clock akan berdetak pada setiap siklus yang akan dilakukan.Untuk CPU dengan kecepatan 16Mhz berarti memiliki clock akan berdetak sebanyak 16 juta kali pada setiap detiknya,Tekhnologi yang lebih baru akan memiliki kecepatan proses dan clock yang semakin tinggi.