`BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Komputer
merupakan alat modern yang tidak bisa dilepaskan dari kehidupan sehari-hari. Mulai dari
mengerjakan pekerjaan kantor, multimedia, bahkan hiburan. Perkembangan komputer
semakin berkembang dan masih akan berkembang tanpa batas. Semakin berkembang
suatu komponen komputer maka otomatis kecepatan processor semakin besar dan
semakin cepat proses eksekusi pada komputer. Processor juga disebut dengan otak
dari suatu computer. Dalam processor itulah alu dan segala prosesnya terjadi.
Tujuan serta cara kerja alu dalam suatu processor akan sama jika processor itu
dibuat oleh perusahaan yang sama.
Alu atau juga sering disebut Arithmetic and Logic Unit adalah suatu
komponen yang terdapat didalam computer. Alu merupakan pusat untuk menghitung
operasi aritmatika dan logika. Untuk itu kami mencoba untuk menulis beberapa
hal mengenai ALU. Agar dapat mengetahui lebih banyak tentang alu silahkan baca
pada BAB II mengenai pembahasan.
1.2.
Tujuan
Penulisan makalah ini untuk melengkapi
tugas dari matakuliah Arsitektur
dan Organisasi Komputer yang dibina oleh
bapak M.Erfan,S.kom. Selain itu pula penulisan makalah ini secara umum
bertujuaan untuk menambah wawasan tentang Arithmetic and Logic unit.
1.3. Rumusan Masalah
Dalam makalah ini, penulis akan membahas
tentang :
a.
Pengertian Arithmetic and Logic Unit
b. Sejarah ALU
c. Operasi Pada ALU
d. Tugas dan Fungsi ALU
e.
Struktur dan Cara Kerja Pada ALU
f. ADDER
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. PENGERTIAN Arithmetic And Logic Unit (ALU)
Arithmatic and Logic Unit (ALU) adalah salah satu bagian/komponen
dalam sistem didalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi/perhitungan
aritmatika dan logika (seperti penjumlahan, pengurangan dan beberapa logika lain). ALU bekerja sama dengan memori, dimana hasil dari perhitungan di dalam ALU di simpan ke dalam memori. 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.
2.2. SEJARAH ALU
Aritmetika yang terbatas pada jumlah yang sangat kecil
artifak kecil yang menunjukkan konsep yang jelas penambahan (+) dan
pengurangan (-), yang paling terkenal menjadi
tulang Ishango dari Afrika tengah, datang dari
suatu tempat antara 20.000 dan 18.000 SM.
Jelas bahwa
Babel memiliki pengetahuan yang kokoh dari hampir semua aspek aritmetika dasar
oleh 1800 SM, sejarawan meskipun hanya bisa menebak metode yang digunakan untuk
menghasilkan hasil aritmetika, seperti yang
ditunjukkan. Misalnya,
dalam tablet tanah liat Plimpton 322, yang muncul menjadi daftar Pythagoras
tiga kali lipat, tetapi tanpa kerja untuk menunjukan bagaimana daftar ini
awalnya diproduksi. Demikian pula, Mesir Rhin Mathematical Papyrus (berasal
dari sekitar 1650 SM, meskipun jelas salinan teks yang lebih tua dari sekitar
1850 SM) menunjukan bukti penambahan (+),
pengurangan (-), perkalian (x), dan
pembagian (/) yang digunakan dalam sebagian unit
sistem.
Nicomachus
merangkum filsafat Pythagoras pendekatan angka, dan hubungan mereka satu sama lain,
dalam Pengenalan aritmatika. Pada saat ini, operasi aritmatika
dasar adalah urusan yang sangat rumit, itu adalah metode yang dikenal sebagai
“Metode orang-orang Indian” (Latin Modus Indorum) yang menjadi aritmatika yang
kita kenal sekarang. Aritmatika India jauh lebih sederhana daripada aritmatika
Yunani karena kesederhanaan system angka India, yang memiliki nol dan notasi
nilai tempat. Abad ke - 7 Syria Severus
Sebokht uskup disebutkan metode ini dengan
kekaguman, namun menyatakan bahwa Metode dari India ini tak tertuliskan.
Orang-orang Arab belajar metode baru ini dan menyebutkan Fibonacci (juga dikenal dengan Leonardo dari
Paris) memperkenalkan “Metode dari Indian” ke Eropa pada 1202. Dalam bukunya
Liber Abaci, Fibonacci mengatakan bahwa dibandingkan dengan metode baru ini,
semua metode lain telah kesalahan. Dalam Abad Pertengahan. Aritmatika adalah
satu dari tujuh seni liberal diajarkan di universitas.
2.3. OPERASI PADA ALU
Operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan
pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. ALU
melakukan operasi aritmatika yang lainnya seperti pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan
dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk
melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. ALU melakukan operasi aritmatika
dengan dasar pertambahan, sedang operasi aritmatika yang lainnya, seperti
pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan.
sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi
arithmatika.
2.4. TUGAS DAN FUNGSI ALU
Tugas
dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi
program. Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah
elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu :
a. sama dengan (=)
b. tidak sama dengan (<>)
c. kurang dari (<)
d.
kurang atau sama dengan dari (<=)
e.
lebih besar dari (>)
f.
lebih besar atau sama dengan dari (>=)
Arithmatic
Logical Unit (ALU) Juga Bertugas membentuk fungsi – fungsi pengolahan data
komputer. ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini
mengerjakan instruksi – instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. ALU
terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang
masing – masing memiliki spesifikasi dan tugas tersendiri. Fungsi-fungsi yang
didefinisikan pada ALU adalah Add (penjumlahan), Addu (penjumlahan tidak
bertanda), Sub (pengurangan), Subu (pengurangan tidak bertanda),
and, or, xor, sll (shift left logical), srl (shift right logical), sra (shift
right arithmetic), dan lain-lain.
Arithmetic Logical Unit (ALU) merupakan unit
penalaran secara logic. ALU ini merupakan Sirkuit CPU berkecepatan tinggi yang
bertugas menghitung dan membandingkan. Angka-angka dikirim dari memori ke ALU
untuk dikalkulasi dan kemudian dikirim kembali ke memori. Jika CPU diasumsikan
sebagai otaknya komputer, maka ada suatu alat lain di dalam CPU tersebut yang
kenal dengan nama Arithmetic Logical Unit (ALU), ALU inilah yang
berfikir untuk menjalankan perintah yang diberikan kepada CPU tersebut.
ALU sendiri merupakan suatu kesatuan alat yang terdiri
dari berbagai komponen perangkat elektronika termasuk di dalamnya
sekelompok transistor, yang dikenal dengan nama logic gate, dimana
logic gate ini berfungsi untuk melaksanakan perintah dasar matematika dan
operasi logika. Kumpulan susunan dari logic gate inilah yang dapat melakukan
perintah perhitungan matematika yang lebih komplit seperti perintah “add” untuk
menambahkan bilangan, atau “devide” atau pembagian dari suatu bilangan. Selain
perintah matematika yang lebih komplit, kumpulan dari logic gate ini juga mampu
untuk melaksanakan perintah yang berhubungan dengan logika, seperti hasil
perbandingan dua buah bilangan.
Instruksi
yang dapat dilaksanakan oleh ALU disebut dengan instruction set.
Perintah yang ada pada masing-masing CPU belum tentu sama, terutama CPU yang
dibuat oleh pembuat yang berbeda, katakanlah misalnya perintah yang
dilaksanakan oleh CPU buatan Intel belum tentu sama dengan CPU yang
dibuat oleh Sun atau perusahaan pembuat mikroprosesor lainnya. Jika perintah
yang dijalankan oleh suatu CPU dengan CPU lainnya adalah sama, maka pada level
inilah suatu sistem dikatakan compatible. Sehingga sebuah program atau
perangkat lunak atau software yang dibuat berdasarkan perintah yang ada
pada Intel tidak akan bisa dijalankan untuk semua jenis prosesor,kecuali untuk
prosesor yang compatible dengannya.
Seperti
halnya dalam bahasa yang digunakan oleh manusia, instruction set ini juga
memiliki aturan bahasa yang bisa saja berbeda satu dengan lainnya.
Bandingkanlah beda struktur bahasa Inggris dengan Indonesia, atau dengan bahasa
lainnya, begitu juga dengan instruction set yang ada pada mesin, tergantung
dimana lingkungan instruction set itu digunakan.
2.5. STRUKTUR DAN
CARA KERJA PADA ALU
ALU akan bekerja
setelah mendapat perintah dari Control Unit yang terletak pada processor.
Contorl Unit akan memberi perintah sesuai dengan komando yang
tertulis(terdapat) pada register. Jika isi register memberi perintah untuk
melakukan proses penjumlahan, maka PC akan menyuruh ALU untuk melakukan proses
penjumlahan. Selain perintah, register pun berisikan operand-operand. Setelah
proses ALU selesai, hasil yang terbentuk adalah sebuah register yang berisi
hasil atau suatuperintah lainnya. Selain register, ALU pun mengeluarkan suatu
flag yang berfungsi untuk memberi tahu kepada kita tentang kondisi suatu
processor seperti apakah processor mengalami overflow atau tidak.
ALU
(Arithmethic and Control Unit) adalah bagian dari CPU yang bertanggung jawab
dalam proses komputasi dan proses logika. Semua komponen pada CPU bekerja untuk
memberikan asupan kepada ALU sehingga bisa dikatakan bahwa ALU adalah inti dari
sebuah CPU. Perhitungan pada ALU adalah bentuk bilangan integer yang
direpresentasikan dengan bilangan biner. Namun, untuk saat ini, ALU dapat mengerjakan
bilangan floating point atau bilangan berkoma, tentu saja dipresentasikan
dengan bentuk bilangan biner. ALU mendapatkan data (operand, operator, dan
instruksi) yang akan disimpan dalam register. Kemudian data tersebut diolah
dengan aturan dan sistem tertentu berdasarkan perintah control unit. Setelah
proses ALU dikerjakan, output akan disimpan dalam register yang dapat berupa
sebuah data atau sebuah instruksi. Selain itu, bentuk output yang dihasilkan
oleh ALU berupa flag signal. Flag signal ini adalah penanda status dari sebuah
CPU. Bilangan Ineger Bilangan integer (bulat) tidak dikena oleh komputer dengan
basis 10. Agar komputer mengenal bilangan integer, maka para ahli komputer
mengkonversi basis 10 menjadi basis 2. Seperti kita ketahui, bahwa bilangan
berbasis 2 hanya terdiri atas 1 dan 0. Angka 1 dan 0 melambangkan bahwa 1
menyatakan adanya arus listrik dan 0 tidak ada arus listrik. Namun, untuk
bilangan negatif, computer tidak mengenal simbol (-). Komputer hanya mengenal
simbol 1 dan 0. Untuk mengenali bilangan negatif, maka digunakan suatu metode
yang disebut dengan Sign Magnitude Representation. Metode ini menggunakan
simbol 1 pada bagian paling kiri (most significant) bit. Jika terdapat angka 18
= (00010010)b, maka -18 adalah (10010010)b. Akan tetapi, penggunaan
sign-magnitude memiliki 2 kelemahan. Yang pertama adalah terdaptnya -0 pada
sign magnitude[0=(00000000)b; -0=(10000000)b]. Seperti kita ketahui, angka 0
tidak memiliki nilai negatif sehingga secara logika, sign-magnitude tidak dapat
melakukan perhitungan aritmatika secara matematis. Yang kedua adalah, tidak
adanya alat atau software satupun yang dapat mendeteksi suatu bit bernilai satu
atau nol karena sangat sulit untuk membuat alat seperti itu. Oleh karena itu,
penggunaan sign magnitude pada bilangan negatif tidak digunakan, akan tetapi
diganti dengan metode 2′s complement. Metode 2′s complement adalah metode yang
digunakan untuk merepresentasikan bilangan negatif pada komputer. Cara yang
digunakan adalah dengan nilai terbesar dari biner dikurangin dengan nilai yang
ingin dicari negatifnya. Contohnya ketika ingin mencari nilai -18, maka lakukan
cara berikut:
1.
ubah angka 18 menjadi biner (00010010)b
2.
karena biner tersebut terdiri dari 8
bit, maka nilai maksimumnya adalah 11111111
3. kurangkan nilai
maksimum dengan biner 18 -> 11111111 – 00010010 = 11101101
4. kemudian, dengna sentuhan terakhir,
kita tambahkan satu -> 11101101 + 00000001 = 11101110
Dengan metode 2′s complement, kedua masalah pada
sign magnitude dapat diselesaikan dan komputer dapat menjalankan. Namun, pada
2′s complement, nilai -128 pada biner 8 bit tidak ditemukan karena akan terjadi
irelevansi.
2.6. ADDER
Adder
merupakan rangkain ALU
(Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangan. Karena
adder digunakan untuk memproses operasi aritmatika, maka adder juga sering
disebut rangkaian kombinasional aritmatika. Ada 3 jenis Adder, yaitu:
- Rangkaian
adder yang hanya menjumlahkan dua bit disebut Half Adder.
- Rangkaian
adder yang hanya menjumlahkan tiga bit disebut Full Adder.
- Rangkaian
adder yang menjumlahkan banyak bit disebut Paralel Adder.
1. Half Adder.
Rangkain
half adder merupakan dasar bilangan biner yang masing-masing hanya terdiri dari
satu bit, oleh karena itu dinamakan penjumlah tak lengkap.
- Jika A=0 dan B=0
dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0.
- Jika A=0 dan B=0
dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 1.
- Jika A=1 dan B=1
dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0. Dengan nilai pindahan Cy (Carry Out) =
1.
Dengan
demikian, half adder memiliki dua masukan (A dan B), dan dua keluaran (S dan
Cy).
|
A
|
B
|
S
|
Cy
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
0
|
1
|
1
|
0
|
|
1
|
0
|
1
|
0
|
|
1
|
1
|
0
|
1
|
Dari tabel diatas, terlihat bahwa nilai logika dari
Sum sama dengan nilai logika dari gerbang XOR, sedangkan nilai logika Cy sama
dengan gerbang logika AND. Dari tabel diatas, dapat dibuat rangkaian half
adder.
2. Full Adder
Full
adder adalag mengolah data penjumlahan 3 bit bilangan atau lebih (bit tidak
terbatas), oleh karena itu dinamakan rangkaian penjumlah lengkap. Perhatikan
tabel dibawah ini.
|
A
|
B
|
C
|
S
|
Cy
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
3. Paralel Adder
Paralel Adder adalah rangkaian Full Adder yang disusun
secara paralel dan berfungsi untuk menjumlahkan bilangan biner berapa pun
bitnya, tergantung jumlah Full Adder yang diparalelkan. Gambar dibawah ini
menunjukan Paralel Adder yang terdiri dari 4 buah Full Adder yang disusun
paralel sehingga membentuk sebuah penjumlahan 4 bit.
BAB
III
PENUTUP
3.1. KESIMPULAN
Arithmetic
And Logic Unit adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatika dan logika. ALU
bekerja sama dengan memori, dimana
hasil dari perhitungan di dalam ALU
di simpan ke dalam memori. 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. ALU melakukan
operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang
lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar
penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk
melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. tugas utama dari ALU
(Arithmetic And Logic Unit) adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau
matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program.
REFERENSI
-
Http://cahyomuhajir.blogspot.com/2012/01/aritmetic
-logic-unit.html?m=1
-
(sumber:
buku pengenalan komputer, hal 154-155, karangan prof.dr.jogiyanto h.m,
m.b.a.,akt.)
