Sejarah Processor Dari Pertama Di Temukan Sampai Sekarang
undefined
Processor merupakan otak dan pusat pengendali computer yang didukung oleh kompunen lainnya.Processor adalah Sebuah IC yang mengontrol keseluruhan jalannya sebuah sistem komputer.
Processor digunakan sebagai pusat atau otak dari komputer yang berfungsi untuk melakukan perhitungan dan menjalankan tugas.
Prosesor adalah chip yang sering disebut “Microprosessor” yang sekarang ukurannya sudah mencapai gigahertz. Ukuran tersebut adalah hitungan kecepatan prosesor dalam mengolah data atau informasi. Merk prosesor yang banyak beredar dipasatan adalah AMD, Apple, Cyrix VIA, IBM, IDT, dan Intel. Bagian dari Prosesor Bagian terpenting dari prosesor terbagi 3 yaitu :
* Aritcmatics Logical Unit (ALU)
* Control Unit (CU)
* Memory Unit (MU)
Sejarah Perkembangan Mikroprocessor
Dimulai dari sini :
1971: 4004 Microprocessor
Pada tahun 1971 munculah microprocessor pertama Intel , microprocessor 4004 ini digunakan pada mesin kalkulator Busicom. Dengan penemuan ini maka terbukalah jalan untuk memasukkan kecerdasan buatan pada benda mati.
1972: 8008 Microprocessor
Pada tahun 1972 munculah microprocessor 8008 yang berkekuatan 2 kali lipat dari pendahulunya yaitu 4004.
1974: 8080 Microprocessor
Menjadi otak dari sebuah komputer yang bernama Altair, pada saat itu terjual sekitar sepuluh ribu dalam 1 bulan
1978: 8086-8088 Microprocessor
Sebuah penjualan penting dalam divisi komputer terjadi pada produk untuk komputer pribadi buatan IBM yang memakai prosesor 8088 yang berhasil mendongkrak nama intel.
1982: 286 Microprocessor
Intel 286 atau yang lebih dikenal dengan nama 80286 adalah sebuah processor yang pertama kali dapat mengenali dan menggunakan software yang digunakan untuk processor sebelumnya.
1985: Intel386™ Microprocessor
Intel 386 adalah sebuah prosesor yang memiliki 275.000 transistor yang tertanam diprosessor tersebut yang jika dibandingkan dengan 4004 memiliki 100 kali lipat lebih banyak dibandingkan dengan 4004
1989: Intel486™ DX CPU Microprocessor
Processor yang pertama kali memudahkan berbagai aplikasi yang tadinya harus mengetikkan command-command menjadi hanya sebuah klik saja, dan mempunyai fungsi komplek matematika sehingga memperkecil beban kerja pada processor.
1993: Intel® Pentium® Processor
Processor generasi baru yang mampu menangani berbagai jenis data seperti suara, bunyi, tulisan tangan, dan foto.
1995: Intel® Pentium® Pro Processor
Processor yang dirancang untuk digunakan pada aplikasi server dan workstation, yang dibuat untuk memproses data secara cepat, processor ini mempunyai 5,5 jt transistor yang tertanam.
1997: Intel® Pentium® II Processor
Processor Pentium II merupakan processor yang menggabungkan Intel MMX yang dirancang secara khusus untuk mengolah data video, audio, dan grafik secara efisien. Terdapat 7.5 juta transistor terintegrasi di dalamnya sehingga dengan processor ini pengguna PC dapat mengolah berbagai data dan menggunakan internet dengan lebih baik.
1998: Intel® Pentium II Xeon® Processor
Processor yang dibuat untuk kebutuhan pada aplikasi server. Intel saat itu ingin memenuhi strateginya yang ingin memberikan sebuah processor unik untuk sebuah pasar tertentu.
1999: Intel® Celeron® Processor
Processor Intel Celeron merupakan processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untuk pengguna yang tidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi pengguna yang ingin membangun sebuah system computer dengan budget (harga) yang tidak terlalu besar. Processor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan formfactor yang sama dengan processor Intel jenis Pentium, tetapi hanya dengan instruksi-instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan (clock speed) yang lebih lambat, dan harga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium. Dengan keluarnya processor Celeron ini maka Intel kembali memberikan sebuah processor untuk sebuah pasaran tertentu.
1999: Intel® Pentium® III Processor
Processor Pentium III merupakan processor yang diberi tambahan 70 instruksi baru yang secara dramatis memperkaya kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio streaming, dan aplikasi-aplikasi video serta pengenalan suara.
1999: Intel® Pentium® III Xeon® Processor
Intel kembali merambah pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenis Pentium III yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini adalah ia dapat mempercepat pengolahan informasi dari system bus ke processor , yang juga mendongkrak performa secara signifikan. Processor ini juga dirancang untuk dipadukan dengan processor lain yang sejenis.
2000: Intel® Pentium® 4 Processor
Processor Pentium IV merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz. Pertama kali keluar processor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor pin 423, setelah itu intel merubah formfactor processor Intel Pentium 4 menjadi pin 478 yang dimulai dari processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.
2001: Intel® Xeon® Processor
Processor Intel Pentium 4 Xeon merupakan processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari processor Intel Pentium 4 serta dengan memory L2 cache yang lebih besar pula.
2001: Intel® Itanium® Processor
Itanium adalah processor pertama berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation serta pemakai tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda dari sebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi Intel’s Explicitly Parallel Instruction Computing ( EPIC ).
2002: Intel® Itanium® 2 Processor
Itanium 2 adalah generasi kedua dari keluarga Itanium
2003: Intel® Pentium® M Processor
Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel Centrino dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah komputer yang mudah dibawa kemana-mana.
2004: Intel Pentium M 735/745/755 processors
Dilengkapi dengan chipset 855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan dengan soket processor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya.
2004: Intel E7520/E7320 Chipsets
7320/7520 dapat digunakan untuk dual processor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400 memory, and PCI Express peripheral interfaces.
2005: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz
Sebuah processor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang menginginkan sesuatu yang lebih dari komputernya, processor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan HyperThreading.
2005: Intel Pentium D 820/830/840
Processor berbasis 64 bit dan disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading.
2006: Intel Core 2 Quad Q6600
Processor untuk type desktop dan digunakan pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2 buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan 4MB yang dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power ( TDP )
2006: Intel Quad-core Xeon X3210/X3220
Processor yang digunakan untuk tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki konfigurasi 2.13 dan 2.4GHz, berturut-turut , dengan 8MB L2 cache ( dapat mencapai 4MB yang diakses untuk tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power (TDP).
Berbicara masalah komputer tentunya kita tidak akan lepas dari yang namanya CPU, memory, harddisk, monitor, dan perangkat input output lainnya. Masing-masing komponen tersebut memiliki peranan dan fungsi masing-masing. Tapi ada satu komponen yang merupakan “otak” yang mengatur kerja dari komponen-komponen yang lain tersebut, dan dia adalah prosessor yang terdapat di dalam CPU.
Prosessor adalah chip yang sering disebut “Microprosessor” yang sekarang ukurannya sudah mencapai gigahertz. Ukuran tersebut adalah hitungan kecepatan prosessor dalam mengolah data atau informasi. Merk prosessor yang banyak beredar dipasaran adalah AMD, Apple, Cyrix VIA, IBM, IDT, dan Intel.
Dari luar bentuk fisik prosessor tampak seperti kotak segi empat dengan banyak kaki. Tapi itu sebenarnya kotak pelindung prosessor. Sedangkan kaki yang tertanam di motherboad menjadi jalur komunikasi antara prosessor dengan perangkat komputer lainnya. Prosessor sendiri dibuat dari kristal silikon yang berukuran tak lebih dari satu inci persegi. Di dalamnya tersimpan jutaan transistor.
Cara kerja prosessor, apa pun merknya, pada dasarnya sama. Mereka menerima sinyal 0 dan 1 (seperti hasil klik saklar “on” dan “off”), lalu memproses sinyal tersebut berdasarkan perintah yang diberikan, dan mengeluarkan hasil 0 dan 1 juga (biasa disebut sebagai sistem digital). Setiap perintah diproses oleh paling sedikit satu transistor. Sejumlah transistor memproses perintah dengan menggunakan logika Boolean. Boolean adalah sistem aljabar yang berisi “or”, “and”, “not”, dan “nand” (not and), yang diperkenalkan oleh seorang ahli matematika George Boole. Karena prosessor memiliki jutaan transistor, bisa dibayangkan betapa kompleks penghitungan yang dilakukannya.
Ada dua hal yang berperan penting dalam prosessor, yaitu register dan system clock.Register berfungsi sebagai penyimpan data, pengingat perintah-perintah yang diterima oleh prosessor, dan menarik data tadi ketika dibutuhkan. Kemampuan prosessor diukur dari seberapa banyak perintah dikerjakan dalam waktu bersamaan. Dalam bahasa brosur ditunjukkan lewat jenis prosessor 16 bit, 32 bit atau 64 bit. Artinya masing-masing prosessor ini mampu mengerjakan perintah 0 dan 1 tadi, ada yang 16, 32 atau 64 perintah secara bersamaan.
Prosessor membutuhkan waktu untuk mengerjakan setiap perintah. Jika perintah datang mengalir deras, maka prosessor akan mengatur perintah-perintah itu dalam sebuah antrian yang rapi. Waktu penyelesaian satu perintah diukur dalam satu siklus. Seberapa cepat satu siklus itu bergantung pada desain prosessornya. Itulah yang menyebabkan mengapa satu PC dan PC lainnya membutuhkan waktu yang berbeda untuk menjalankan sebuat software.
Dalam perkembangannya ternyata prosessor telah mengalami evolusi yang cukup panjang sehingga sampai dengan desain yang kita kenal saat ini. Berikut adalah sejarah perkembangan prosesor dari dari tahun ke tahun :
- Pada Tahun 1971, Debut Intel dimulai dengan processor seri MCS4 yang merupakan cikal bakal dari prosesor i4040 dengan register 4 bit.
- Pada Tahun 1972, muncul prosessor i8080, merupakan prosessor register 8 bit pertama.
- Pada Tahun 1977, muncul prosessor 8085, clock generatornya onprocessor, cikal bakalnya penggunaan single voltage +5V (implementasi s/d 486DX2, pd DX4 mulai +3.3V dst).
- Pada Tahun 1978, muncul prosessor i8086, prosesor dengan register 16-bit, bus data eksternal 16-bit, dan memori addressing 20-bit.
- Pada Tahun 1981, muncul prosessor i8088 16bit bus internal, 8bit bus external. Lalu muncul 80186 dan i80188
- Pada Tahun 1982, Intel membuat i80286, prosesor dengan register 16-bit, bus eksternal 16-bit, mode protected terbatas yang dikenal dengan mode STANDARD yang menggunakan memori addressing 24-bit yang mampu mengakses maksimal 16 MB.
- Pada tahun 1985, Intel meluncurkan desain prosesor yang sama sekali baru: i80386. Sebuah prosesor 32-bit , dalam arti memiliki register 32-bit, bus data eksternal 32-bit, dan mempertahankan kompatibilitas dengan prosesor generasi sebelumnya, dengan tambahan diperkenalkannya mode PROTECTED 32-BIT untuk memori addressing 32-bit, mampu mengakses maksimum 4 GB. Sejak 386 ini mulai muncul processor cloner : AMD, Cyrix, NGen, TI, IIT, IBM (Blue Lightning) dst,
- Sekitar Tahun 1989 Intel meluncurkan i80486DX. Seri yang tentunya sangat populer, peningkatan seri ini terhadap seri 80386 adalah kecepatan dan dukungan FPU internal dan skema clock multiplier (seri i486DX2 dan iDX4), tanpa tambahan instruksi baru.
- Tahun 1993, dan Intel meluncurkan prosesor Pentium. Peningkatannya terhadap i80486: struktur PGA yang lebih besar (kecepatan yang lebih tinggi , dan pipelining, TANPA instruksi baru. Tidak ada yang spesial dari chip ini, hanya fakta bahwa standar VLB yang dibuat untuk i80486 tidak cocok (bukan tidak kompatibel) sehingga para pembuat chipset terpaksa melakukan rancang ulang untuk mendukung PCI. Intel menggunakan istilah Pentium untuk meng”hambat” saingannya. Sejak Pentium ini para cloner mulai “rontok” tinggal AMD, Cyrix.
- Tahun 1995, kemunculan Pentium Pro. Inovasi disatukannya cache memori ke dalam prosesor menuntut dibuatnya socket 8 . Pin-pin prosesor ini terbagi 2 grup: 1 grup untuk cache memori, dan 1 grup lagi untuk prosesornya sendiri, yang tak lebih dari pin-pin Pentium yang diubah susunannya . Desain prosesor ini memungkinkan keefisienan yang lebih tinggi saat menangani instruksi 32-bit, namun jika ada instruksi 16-bit muncul dalam siklus instruksi 32-bit, maka prosesor akan melakukan pengosongan cache sehingga proses eksekusi berjalan lambat. Cuma ada 1 instruksi yang ditambahkan: CMOV (Conditional MOVe).
- Tahun 1996, prosesor Pentium MMX. Sebenarnya tidak lebih dari sebuah Pentium dengan unit tambahan dan set instruksi tambahan, yaitu MMX. Intel sampai sekarang masih belum memberikan definisi yang jelas mengenai istilah MMX. Multi Media eXtension adalah istilah yang digunakan AMD. Ada suatu keterbatasan desain pada chip ini: karena modul MMX hanya ditambahkan begitu saja ke dalam rancangan Pentium tanpa rancang ulang, Intel terpaksa membuat unit MMX dan FPU melakukan sharing, dalam arti saat FPU aktif MMX non-aktif, dan sebaliknya. Sehingga Pentium MMX dalam mode MMX tidak kompatibel dengan Pentium.
- Tahun 1997, Intel meluncurkan Pentium II, Pentium Pro dengan teknologi MMX yang memiliki 2 inovasi: cache memori tidak menjadi 1 dengan inti prosesor seperti Pentium Pro , namun berada di luar inti namun berfungsi dengan kecepatan processor. Inovasi inilah yang menyebabkan hilangnya kekurangan Pentium Pro (masalah pengosongan cache) Inovasi kedua, yaitu SEC (Single Edge Cartidge), Kenapa? Karena kita dapat memasang prosesor Pentium Pro di slot SEC dengan bantuan adapter khusus. Tambahan : karena cache L2 onprocessor, maka kecepatan cache = kecepatan processor, sedangkan karena PII cachenya di”luar” (menggunakan processor module), maka kecepatannya setengah dari kecepatan processor. INTEL PENTIUM MMX
- Pada Tahun 1998, Intel meluncurkan Pentium II Xeon, merupakan prosessor yang dibuat untuk kebutuhan aplikasi server.
- Pada Tahun 1999, Intel meluncurkan Prosessor Intel Celeron, merupakan processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untuk pengguna yang tidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi pengguna yang ingin membangun sebuah system computer dengan budget (harga) yang tidak terlalu besar. Processor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan formfactor yang sama dengan processor Intel jenis Pentium, tetapi hanya dengan instruksi-instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan (clock speed) yang lebih lambat, dan harga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium. Dengan keluarnya processor Celeron ini maka Intel kembali memberikan sebuah processor untuk sebuah pasaran tertentu.
- Pada Tahun yang sama, Intel juga meluncurkan Processor Pentium III merupakan processor yang diberi tambahan 70 instruksi baru yang secara dramatis memperkaya kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio streaming, dan aplikasi-aplikasi video serta pengenalan suara.
- Masih di tahun 1999, Intel kembali merambah pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan Intel Pentium III Xeon yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini adalah ia dapat mempercepat pengolahan informasi dari system bus ke processor , yang juga mendongkrak performa secara signifikan. Processor ini juga dirancang untuk dipadukan dengan processor lain yang sejenis.
- Pada Tahun 2000, Intel meluncurkan Intel Pentium-4, merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz. Pertama kali keluar processor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor pin 423, setelah itu intel merubah formfactor processor Intel Pentium 4 menjadi pin 478 yang dimulai dari processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.
- Pada Tahun 2001, Intel mengeluarkan Processor Intel Pentium 4 Xeon merupakan processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari processor Intel Pentium 4 serta dengan memory L2 cache yang lebih besar pula.
- Masih di tahun yang sama, Intel kembali meluncurkan Itanium adalah processor pertama berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation serta pemakai tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda dari sebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi Intel’s Explicitly Parallel Instruction Computing (EPIC).
- Pada Tahun 2002, Intel meluncurkan Itanium 2 yang merupakan generasi kedua dari keluarga Itanium
- Pada Tahun 2003, Intel meluncurkan Pentium M, yang merupakan Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel Centrino dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah komputer yang mudah dibawa kemana-mana.
- Pada Tahun 2004, diluncurkan Intel E7520/E7320 Chipsets yang dapat digunakan untuk dual processor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400 memory, and PCI Express peripheral interfaces.
- Pada tahun 2005, diluncurkan Intel Pentium M 735/745/755 processors yang dilengkapi dengan chipset 855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan dengan soket processor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya.
- Masih di tahun 2005, Intel mengeluarkan Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHzSebuah processor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang menginginkan sesuatu yang lebih dari komputernya, processor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan HyperThreading.
- Masih di tahun yang sama, di produksi Intel Pentium D 820/830/840 merupakan Processor berbasis 64 bit dan disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading.
- Pada Tahun 2006, Intel meluncurkan Intel Core 2 Quad Q6600 yaitu Processor untuk type desktop dan digunakan pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2 buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan 4MB yang dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power (TDP)
- Pada Tahun 2006, Intel kembali meluncurkan Intel Quad-core Xeon X3210/X3220, merupakan Processor yang digunakan untuk tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki konfigurasi 2.13 dan 2.4GHz, berturut-turut , dengan 8MB L2 cache (dapat mencapai 4MB yang diakses untuk tiap core), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power (TDP)
Sampai sekarang perkembangan microprosessor masih terus berlanjut dan Intel tetap merajai dunia microprosessor dan salah satu produk paling mutakhir sampai saat artikel ini dibuat adalah Intel core i7. Hal ini juga tidak terlepas dari Hukum Moore, yakni hukum yang dilontarkan oleh Gordon Moore pada tahun 1965. Kala itu, Moore memprediksikan jumlah transistor yang ada pada Integrated Circuit (IC) akan berlipat ganda setiap tahunnya.
Pernyataan ini diperbaharui Moore di tahun 1995, dengan penelitian bahwa kelipatan ganda jumlah transistor hanya akan terjadi setiap dua tahun sekali. Hukum Moore sampai sekarang menjadi panduan bagi Intel untuk memacu prosessornya agar semakin handal, terutama peningkatan kecepatan dengan penurunan harga yang sangat signifikan.
Meski pertumbuhan kecepatan prosessor sempat mengalami masa-masa stagnan, namun pertumbuhan kecepatan prosessor Intel mengalami peningkatan yang mengesankan. Banyak ahli teknologi informasi di seluruh dunia, termasuk Gordon Moore, berharap hukum Moore dapat bertahan paling tidak sampai dua dekade mendatang (sejak tahun 2008).
Fungsi Processor, Sejarah dan Penjelasannya
Beberapa bulan lalu, secara perumpamaan saya telah gambarkan mengenai fungsi processor dalam artikelFungsi Processor, Memory, Motherboard dan Hard Disk. Pada artikel tersebut tidak pengetahuan apa-apa yang saya berikan, tetapi hanya pemahaman awal saja. Pada artikel ini barulah akan saya berikan semua hal penting mengenai processor. Prosesor (CPU, Central Processing Unit) adalah otak dari sebuah komputer. Komponen computer ini memungkinkan pengolahan data angka, yang berupa informasi yang dimasukkan dalam bentuk biner, dan eksekusi instruksi yang tersimpan dalam memori.
Microprocessor pertama (Intel 4004) ditemukan pada tahun 1971. Microprocessor ini merupakan perangkat perhitungan 4-bit dengan kecepatan 108 kHz. Sejak itu, mikroprosesor telah tumbuh secara eksponensial. Jadi apa sebenarnya potongan-potongan kecil silikon yang menjalankan komputer kita ini? Itulah yang akan kita bahas.
Microprocessor pertama (Intel 4004) ditemukan pada tahun 1971. Microprocessor ini merupakan perangkat perhitungan 4-bit dengan kecepatan 108 kHz. Sejak itu, mikroprosesor telah tumbuh secara eksponensial. Jadi apa sebenarnya potongan-potongan kecil silikon yang menjalankan komputer kita ini? Itulah yang akan kita bahas.
Penjelasan Tentang Prosesor Intel 4004
Prosesor (CPUyang disebut juga Central Processing Unit) adalah sebuah sirkuit elektronik yang beroperasi pada suatu kecepatan berkat clock internal pada sebuah kristal kuarsa, yang mengalami sebuah kismis listrik, yang disebut “peak”. Clock speed (juga disebut siklus), adalah jumlah kiriman getaran per detik, ditulis dalam Hertz (Hz). Dengan demikian, komputer 200 MHz memiliki clock yang mengirimkan getaran pulse 200.000.000 per detik. Clock frekuensi umumnya merupakan kelipatan dari frekuensi sistem (FSB, Front-Side Bus), yang berarti kelipatan dari frekuensi motherboard.
Pada setiap puncak clock, prosesor melakukan tindakan yang sesuai untuk sebuah instruksi atau bagian daripadanya. Alat ukurnya disebut CPI (Cycles Per Instruction) merupakan representasi dari rata-rata jumlah siklus clock yang diperlukan oleh microprocessor untuk mengeksekusi instruksi. Daya sebuah microprocess dapat dicirikan dari jumlah instruksi per detik yang ia mampu kerjakan. MIPS (millions of instructions per second) adalah satuan yang digunakan sesuai dengan frekuensi prosesor dibagi dengan CPI.
Sebuah instruksi adalah operasi dasar yang dapat diselesaikan prosesor. Instruksi disimpan dalam memori utama, menunggu untuk diproses oleh prosesor. Sebuah instruksi memiliki dua bidang:
- Operation code (Kode operasi), yang merupakan tindakan yang harus dieksekusi prosesor;
- Operand code (Kode operan), yang mendefinisikan parameter dari tindakan. Kode operan tergantung pada operasi.
- Operation Code Operand Field
Jumlah bit dalam sebuah instruksi bervariasi menurut jenis data (antara 1 dan 4 byte 8-bit). Instruksi dapat dikelompokkan berdasarkan kategori, di mana yang utama adalah:
- Memory Access: mengakses memori atau mentransfer data antara register.
- Arithmetic Operations: melakukan operasi seperti penambahan, pengurangan pembagian, atau perkalian.
- Logic Operations: seperti operasi AND, OR, NOT, EXCLUSIVE NOT, dll
- Control: urutan kontrol, koneksi kondisional, dll
Register
Ketika prosesor mengeksekusi instruksi, data disimpan sementara dalam lokasi kecil di memori lokal bit 8, 16, 32 atau 64 disebut register. Tergantung pada jenis prosesor, jumlah keseluruhan dari register dapat bervariasi dari sekitar sepuluh sampai ratusan.
Register utama adalah:
- Register akumulator (accumulator register atau ACC), yang menyimpan hasil operasi aritmatika dan logika;
- Register status (PSW, Processor Status Word), yang memegang indikator status sistem (membawa digit, overflow, dll);
- Register instruksi (RI, instruction register), yang berisi instruksi yang sedang diproses saat ini;
- Counter ordinal atau ordinal counter (OC or PC for Program Counter), yang berisi alamat dari instruksi berikutnya untuk proses;
- Register buffer, yang menyimpan data sementara dari memori.
Memori Cache
Memori cache (juga disebut memori buffer) yaitu memori lokal yang mengurangi waktu tunggu untuk informasi yang tersimpan dalam RAM (Random Access Memory). Jika waktu tunggu lama, maka memori utama komputer akan lebih lambat dibandingkan dengan prosesor. Namun jenis memori yang lebih cepat memmbutuhkan biaya yang sangat meningkat. Solusinya adalah menyertakan jenis memori lokal pada prosesor dan menyimpan untuk sementara waktu data primer untuk diproses. Model komputer terbaru memiliki tingkat yang berbeda-beda tentang besarnya memori cache;
- Cache memori Level satu (disebut Cache L1, untuk Level 1 Cache) secara langsung terintegrasi ke dalam prosesor. Level 1 cache dapat diakses dengan sangat cepat. Bagian ini dibagi menjadi dua bagian:
- Bagian pertama adalah cache instruksi, yang berisi petunjuk dari RAM yang telah diterjemahkan saat mereka datang melalui pipelines.
- Bagian kedua adalah data cache, yang berisi data dari RAM dan data terakhir digunakan selama operasi prosesor.
- Cache memori Level dua (disebut L2 Cache, untuk Level 2 Cache) terletak dalam case bersama dengan prosesor (dalam chip). Level dua cache perantara antara prosesor dengan cache internal, dan RAM. Bagian ini dapat diakses lebih cepat daripada RAM, tetapi kurang cepat dari cache tingkat satu.
- Tingkat tiga cache memori (disebut L3 Cache, untuk Level 3 Cache) terletak pada motherboard.
Semua tingkat cache mengurangi waktu latency berbagai jenis memori saat memproses atau mentransfer informasi. Sementara prosesor bekerja, pengendali cache tingkat satu dapat tukar-menukar dengan kontroler tingkat dua untuk mentransfer informasi tanpa menghambat prosesor. Selain itu, antarmuka cache tingkat dua dengan RAM (tingkat tiga cache) memungkinkan transfer tanpa menghalangi operasi prosesor secara normal.
Sinyal Kontrol
Sinyal kontrol adalah sinyal elektronik yang mengatur berbagai unit prosesor berpartisipasi dalam pelaksanaan sebuah instruksi. Sinyal kontrol dikirim menggunakan elemen yang disebut sebuah sequencer. Misalnya, Read/Write sinyal memungkinkan memori yang akan diberitahu bahwa prosesor ingin membaca atau menulis informasi. Diagram di bawah ini memberikan representasi yang disederhanakan dari unsur-unsur yang membentuk prosesor (layout fisik dari elemen-elemen berbeda dari tata letak mereka yang sebenarnya):
Transistor
Untuk memproses informasi, mikroprosesor memiliki sekelompok instruksi, yang disebut ” instruction set”, yang dimungkinkan oleh sirkuit elektronik. Lebih tepatnya, set instruksi dibuat dengan bantuan semikonduktor, “circuit switches” kecil yang menggunakan efek transistor, ditemukan pada tahun 1947 oleh John Barden, Walter H. Brattain dan William Shockley yang menerima Hadiah Nobel pada tahun 1956 untuk itu.
Sebuah transistor (kontraksi resistor transfer) adalah komponen semi-konduktor elektronik yang memiliki tiga elektroda dan mampu memodifikasi obyek saat melewatinya menggunakan salah satu elektrodanya (disebut kontrol elektroda). Ini disebut sebagai “komponen aktif”, berbeda dengan “komponen pasif”, seperti resistensi atau kapasitor yang hanya memiliki dua elektroda (disebut sebagai “bipolar”).
MOS Transistor
Sebuah transistor MOS (metal, oxide, silicone) adalah jenis yang paling umum dari transistor digunakan untuk merancang sirkuit terpadu. MOS transistor memiliki dua area bermuatan negatif, masing-masing disebut sumber (yang memiliki muatan hampir nol) dan tiriskan (yang memiliki muatan 5V), dipisahkan oleh suatu wilayah bermuatan positif, disebut substrat). Substrat memiliki kontrol lapis elektroda, disebut gerbang, yang memungkinkan charge yang akan diterapkan pada substrat.
Ketika tidak ada muatan pada elektroda kontrol, substrat yang bermuatan positif bertindak sebagai penghalang dan mencegah gerakan elektron. Namun, ketika charge diterapkan ke pintu gerbang, muatan positif substrat ditolak dan saluran komunikasi yang bermuatan negatif dibuka antara source and the drain.
Transistor dalam hal ini bertindak sebagai saklar program, berkat kontrol elektroda. Ketika charge diterapkan ke elektroda kontrol, ia bertindak sebagai interrupter tertutup dan ketika tanpa charge bertindak sebagai interrupter terbuka.
Sirkuit Terpadu (IC, Integrate Circuit)
Setelah digabungkan, transistor dapat membuat sirkuit logika, yang jika digabungkan, akhirnya membentuk yang kita sebut sekarang sebagai prosesor. Sirkuit terpadu pertama dibuat tahun 1958 dan dibangun oleh Texas Instruments.
MOS transistor merupakan kepingan dari silikon (disebut wafer) yang diperoleh setelah beberapa proses. Kepingan silikon ini dipotong menjadi elemen-elemen segi empat membentuk “circuit”. Sirkuit kemudian ditempatkan dalam case-case dengan konektor input-output dan jumlah dari bagian-bagian ini membuat sebuah “sirkuit terpadu”. Bisa terdapat jutaan transistor pada satu prosesor tunggal.
MOS transistor merupakan kepingan dari silikon (disebut wafer) yang diperoleh setelah beberapa proses. Kepingan silikon ini dipotong menjadi elemen-elemen segi empat membentuk “circuit”. Sirkuit kemudian ditempatkan dalam case-case dengan konektor input-output dan jumlah dari bagian-bagian ini membuat sebuah “sirkuit terpadu”. Bisa terdapat jutaan transistor pada satu prosesor tunggal.
Hukum Moore, ditulis pada tahun 1965 oleh Gordon E. Moore, pendiri Intel, memprediksikan bahwa kinerja prosesor (dengan perluasan dari jumlah transistor terintegrasi dalam silikon) akan berlipat ganda setiap dua belas bulan. Hukum ini telah direvisi pada tahun 1975, membawa jumlah bulan sampai dengan 18. Karena case persegi panjang berisi pin input-output yang mirip kaki, “electronic flea” maka dalam bahasa Prancis digunakan untuk merujuk ke sirkuit terpadu.
Prosesor dikelompokkan ke dalam kluster berikut, sesuai dengan set instruksi yang unik:
1. 80×86: “x” mewakili keluarga. Oleh karena itu dibuat untuk 386, 486, 586, 686, dll
2. ARM
3. IA-64
4. MIPS
5. Motorola 6800
6. PowerPC
7. SPARC
1. 80×86: “x” mewakili keluarga. Oleh karena itu dibuat untuk 386, 486, 586, 686, dll
2. ARM
3. IA-64
4. MIPS
5. Motorola 6800
6. PowerPC
7. SPARC
Hal ini menjelaskan mengapa program diproduksi untuk jenis prosesor tertentu hanya dapat langsung bekerja pada sistem dengan jenis prosesor lain jika ada instruksi terjemahan, yang disebut emulasi. Istilah “emulator” digunakan untuk merujuk pada program melakukan terjemahan ini.
Instruction Set
Sebuah set instruksi adalah jumlah operasi dasar yang dapat diselesaikan prosesor. Sebuah set instruksi processor adalah faktor yang menentukan dalam arsitektur, bahkan meskipun arsitektur yang sama dapat mengakibatkan implementasi yang berbeda oleh produsen yang berbeda. Prosesor bekerja efisien berkat sejumlah instruksi, yang didesain untuk sirkuit elektronik. Kebanyakan operasi dapat dilakukan dengan menggunakan fungsi dasar.
Arsitektur CISC
CISC (Complex Instruction Set Computer) berarti arsitektur hardwiring prosesor dengan instruksi kompleks yang sulit untuk membuat menggunakan petunjuk dasar. CISC sangat populer di tipe prosesor 80×86. Jenis arsitektur processor ini memiliki biaya tinggi karena fungsi-fungsi lanjutan tercetak pada silikon tersebut.
Variabel Instruksi panjang kadang-kadang membutuhkan lebih dari satu siklus clock. Karena itu prosesor berbasis CISC hanya dapat memproses satu instruksi pada satu waktu, waktu proses adalah ukuran dari fungsi instruksi.
Arsitektur RISC
Prosesor dengan RISC (Reduced Instruction Set Computer) adalah teknologi yang tidak memiliki fungsi-fungsi lanjutan terprogram. Instruksi dieksekusi hanya dalam satu siklus clock, yang mempercepat eksekusi program bila dibandingkan dengan prosesor CISC. Akhirnya, prosesor ini bisa menangani beberapa instruksi secara bersamaan dengan memproses mereka secara paralel.
Perbaikan Teknologi
Sepanjang waktu, produsen mikroprosesor (disebut pendiri) telah mengembangkan sejumlah perbaikan yang mengoptimalkan kinerja prosesor. Pengolahan Paralel yang diterapkan secara simultan melaksanakan instruksi dari program yang sama pada prosesor yang berbeda. Ini melibatkan pembagian sebuah program menjadi beberapa proses yang ditangani secara paralel untuk mengurangi waktu tunggu eksekusi.
Pipelining
Pipelining adalah teknologi yang meningkatkan kecepatan eksekusi instruksi dengan meletakkan langkah-langkah menjadi paralel. Untuk memahami mekanisme pipelining, pertama-tama perlu untuk memahami fase eksekusi dari sebuah instruksi. Pelaksanaan tahapan instruksi untuk prosesor dengan 5-langkah adalah sebagai berikut:
- FETCH: (mengambil instruksi dari cache;
- DeCODE: decode instruksi dan terlihat untuk operan (mendaftar atau nilai-nilai langsung);
- EXECUTE: melakukan instruksi (misalnya, jika itu adalah instruksi ADD, penambahan dilakukan, jika instruksi SUB, pengurangan dilakukan, dll);
- MEMORY: mengakses memori, dan menulis data atau mengambil data;
- WRITE BACK (retire): mencatat nilai yang dihitung di register.
Instruksi diatur dalam baris dalam memori dan dimuat satu demi satu. Berkat pipeline, pengolahan instruksi tidak memerlukan lebih dari lima langkah sebelumnya. Namun urutan langkah ini tak berubah (FETCH, DECODE, EXECUTE, MEMORY, WRITE BACK), adalah mungkin untuk membuat sirkuit khusus dalam masing-masing prosesor.
HyperThreading
HyperThreading (ditulis HT) adalah teknologi yang menempatkan dua prosesor logika dalam satu prosesor fisik. Dengan demikian, sistem mengakui dua prosesor fisik dan berperilaku seperti sistem multitasking dengan mengirimkan dua thread secara simultan, disebut sebagai SMT (Simultaneous Multi Threading). Ini merupakan “manipulasi” yang memungkinkan sumber daya prosesor menjadi lebih baik dengan kecepatan kerja lebih tinggi.