Bagaimana Processor dan Memori Bekerja

pengertian prosesor

Processor adalah secara singkat dapat di artikan sebagai otak komputer, processor pada umumnya sering disebut juga dengan CPU (Central Processing Unit), yaitu suatu chip yang berupa IC (Integrated Circuit) yang mengontrol keseluruhan sistem komputer khususnya dalam menjalankan intruksi, pengolah dan digunakan sebagai pusat ataupun otak dari kegiatan komputer dalam melakukan perhitungan serta menjalankan tugas input dan output.

Prosesor terletak pada soket yang terdapat di Motherboard, mengelolanya dan melakukan komunikasi. Oleh karena itu processor ialah alat atau suatu komponen yang sangat dibutuhkan paling utama tapi kalau tidak ada komponen yang lainnya maka processor tidak dapat bekerja atau berfungsi dengan sangat baik sebab komponen komputer itu saling berkaitan satu sama lain dengan komponen yang lainnya. Bagian Prosesor yang terpenting, terbagi menjadi 3 (tiga) yaitu Aritcmatics Logical Unit (ALU), Control Unit (CU) dan Memory Unit (MU).Karena komponen yang kecil ini sangat menentukan kecepatan performa dari sebuah komputer. Pada dasarnya fungsi sebuah prosesor adalah hanya untuk memproses data-data yang diterima dari input atau masukkan, lalu akan menghasilkan pengeluaran atau lebih dikenal dengan output.Cara kerja prosesor akan terus terhubung dengan komponen/device komputer yang lainnya, terutama hardisk dan RAM (Random Acces Memory). Fungsi dari prosesor juga diibaratkan sebagai sebuah otak dari komputer sebab setiap data yang akan diolah atau diproses akan selalu melewati prosesor lalu kemudian diolah dan menghasilkan data-data yang diinginkan dari si pengguna.

cara kerja prosesor

menjalankan sekumpulan intruksi mesin yang memberitahu processor apa saja yang harus dilakukan, berdasarkan instruksi itu, processor melakukan 3 (tiga) hal dasar diantaranya:

• Menggunakan ALU (Arithmetic Logic Unit) yaitu untuk melakukan operasi matematis seperti pengurangan, penambaghan, perkalian dan juga pembagian. Mikro processor modern mengandung floating point unit yang dapat melakukan operasi-operasi yang sangat kompleks pada angka yang cukup besar.
• Lalu memindahkan data dari satu lokasi memori ke lokasi yang lainnya.
• Mengambil keputusan serta melompat ke instruksi lain sesuai keputusan tersebut.

Sederhananya cara kerja prossesor intinya ialah menerima umpan ataupun perintah masuk (inpot) baik dari mouse, keybord atau alat penginput data yang lainnya yang terhubung, lalu kemudian menerjemahkan atau memproses data-data perintah tersebut untuk kemudian mengeluarkan atau meneruskan outputnya ke hardware ataupun software terkait.

pengertian memori

Memori adalah istilah generik bagi tempat penyimpanan data dalam komputer. Memory biasanya disebut sebagai RAM, singkatan dari Random Access Memory. Memory berfungsi sebagai tempat penyimpanan data sementara. Memory bekerja dengan menyimpan & menyuplai data-data penting yg dibutuhkan Processor dengan cepat untuk diolah menjadi informasi. Karena itulah, fungsi kapasitas merupakan hal terpenting pada memory. Dimana semakin besar kapasitasnya, maka semakin banyak data yang dapat disimpan dan disuplai, yang akhirnya membuat Processor bekerja lebih cepat. Suplai data ke RAM berasal dari Hard Disk, suatu peralatan yang dapat menyimpan data secara permanen.Secara garis besar memori dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu memori utama dan memori pembantu. 

CARA KERJA MEMORI

CPU mengakses memori mengikut hirarki yang berbeda. Sama ada ia datang dari bentuk storan kekal (cakera keras) atau masukan (seperti papan kekunci), kebanyakan data akan menuju ke RAM terlebih dahulu. CPU kemudiannya akan menyimpan setiap data yang diperlukan untuk diakses ke dalam cache dan mengendalikan arahan (instruction) tertentu di dalam pendaftar (register). Kita akan bicara tentang ini kemudian. Semua komponen komputer Kita seperti CPU, cakera keras dan system operasi (OS), bekerja bersama-sama sebagai satu pasukan, dan memori ialah satu daripada bahagian terpenting di dalam pasukan ini. Sebaik sahaja Kita menghidupkan komputer sehinggalah saat komputer Kita dimatikan, CPU sentiasa menggunakan memori.

Menganalisa apa yang terjadi setelah tombol power di tekan

Perangkat lunak komputer atau software yang bertugas untuk melakukan kontrol dan manajemen perangkat keras dan juga operasi-operasi dasar sistem, termasuk menjalankan software aplikasi seperti program-program pengolah data yang bisa digunakan untuk mempermudah kegiatan manusia. Sistem Operasi dalam bahasa Inggrisnya disebut Operating System, atau biasa di singkat dengan OS.

I. Pengertian Sistem Operasi

Tanpa software, sebuah komputer secara mendasar tidaklah berguna. Dengan software, Komputer kita dapat menyimpan , memproses dan mengambil informasi. Software dalam komputer terbagi dua yaitu systems programs dan application programs. Applications programs dapat menyelesaikan masalah dari pemakai sedangkan systems program adalah yang memanajemen opearsi dari komputer itu sendiri. Yanh paling mendasar dari sustu system programs adalah Operating System (system operasi). Dimana system Operasi ini yang mengontrol semua Smber daya komputer dan memberikan fasilitas yang lebih banyak agar application programs dapat bekerja.

Atau system operasi dapat didefinisikan sebagai program dasar atau pendahuluan yang mengandung program program untuk mengatur kerja komputer secara mendasar seperti unit masukan, unit keluaran, mengatur table pengkodean, mengatur memory, mengatur processor, membaca data yang diketik dan menyimpan file.

 Bagian – bagian dari system operasi secara garis besar dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu : Control Program dan Service Program. Kedua bagian ini mempunyai fungsi sendiri – sendiri namun masih tetap terkait hubungan satu dengan lainnya, dengan hardware, pemakai dan dengan program aplikasi.

 Control Program berfungsi untuk mengatur kerja input dan output, berkomunikasi dengan operator atau programmer, menghandle masalah interupsi, mencatat kegiatan yang ada dan menghandle masalah multi programming.

Sedangkan Servive Program berfungsi untuk mengambil program yang ada serta menterjemahkannya dan merawat system library.

Lapisan dalam sistem operasi

merupakan software pada lapisan pertama yang diletakkan pada memori komputer, (memori komputer dalam hal ini ada Hardisk, bukan memory ram) pada saat komputer dinyalakan. Sedangkan software-software lainnya dijalankan setelah Sistem Operasi Komputer berjalan, dan Sistem Operasi akan melakukan layanan inti umum untuk software-software itu. Layanan inti umum tersebut seperti akses ke disk, manajemen memori, skeduling task, dan antar-muka user. Sehingga masing-masing software tidak perlu lagi melakukan tugas-tugas inti umum tersebut, karena dapat dilayani dan dilakukan oleh Sistem Operasi. Bagian kode yang melakukan tugas-tugas inti dan umum tersebut dinamakan dengan kernel suatu Sistem Operasi.

Sistem Operasi berfungsi sebagai penghubung antara lapisan hardware dan lapisan software. selain itu, Sistem Operasi komputer juga melakukan semua perintah perintah penting dalam komputer, serta menjamin aplikasi-aplikasi yang berbeda fungsinya dapat berjalan lancar secara bersamaan tanpa hambatan. Sistem Operasi Komputer menjamin aplikasi perangkat lunak lainnya bisa memakai memori, melakukan input serta output terhadap peralatan lain, dan mempunya akses kepada sistem file. Jika beberapa aplikasi berjalan secara bersamaan, maka Sistem Operasi Komputer akan mengatur jadwal yang tepat, sehingga sebisa mungkin semua proses pada komputer yang berjalan mendapatkan waktu yang cukup untuk menggunakan CPU dan tidak saling mengganggu dengan perangkat yang lain.

Lapisan dalam system operasi terbagi atas enam lapisan. Lihat table

berikut :

5	Operator
4	User programs
3	Input/output management
2	Operator process communication
1	Memory and drum management
0	Processor allocation and multiprogramming

Lapisan 0 : Penempatan prosessor dan multi programming

Lapisan 1 :Memanajemen memory.

Lapisan 2 :Menangani komunikasi antar proses dan operator console.

Lapisan 3 : Memanajemen peralatan Input/Output.

Lapisan 4 : Dimana user menemukan program

Lapisan 5 : Tempat proses dari operator sistem

Proses Booting Sistem Operasi

Sebelum membahas urutan proses booting, ada baiknya kita mengenal arti booting itu sendiri. Booting dapat diartikan sebagai proses untuk menghidupkan komputer sampai sistem operasi mengambil alih proses

Selain itu arti BIOS pun perlu dipahami. BIOS (Basic Input Output System) adalah suatu kode software yang ditanam di dalam suatu sistem komputer yang memiliki fungsi utama untuk memberi informasi visual pada saat komputer dinyalakan, memberi akses ke keyboard dan juga memberi akses komunikasi secara low-level diantara komponen hardware.

Urutan Proses Booting :

1. Saat komputer dihidupkan, processor menjalankan BIOS, dan kemudian BIOS melakukan POST (power-on-self test), yaitu memeriksa atau mengecek semua hardware yang ada. Kegiatan ini bisa dilakukan, jika setting BIOS benar.

2. BIOS akan mencari disk boot untuk menjalankan sistem operasi. 

3. Sistem operasi berjalan dan siap digunakan.

Proses Booting ada dua macam, yaitu :

1. Cold booting, yaitu booting komputer dari keadaan mati.

2. Warm booting, yaitu booting komputer pada saat komputer sudah hidup(mendapat suplai listrik)

Pada saat booting kita dapat melakukan interupsi untuk melihat/ mengatur konfigurasi BIOS. Caranya yaitu dengan menekan tombol Del atau tombol yang lain tergantung dari jenis BIOS-nya.

Proses Booting

Komputer terdiri dari sekelompok peralatan serta instruksi / program

yang satu sama lainnya tidak bisa dipisahkan, baik diantara peralatan itu

sendiri maupun antara peralatan dengan instruksi / program. Semuanya

merupakan satuan yang saling bekerja sama dan saling tergantung satu

dengan lainnnya.

Ada tiga komponen utama dalam sebuah system komputer yaitu :

1. Mikroprosessor / CPU (central Processing Unit )

2. BIOS ( Basic Input Output System )

3. DOS (Disk Operating System )

Penjelasan :

–       mikroprosessor adalah otak dari komputer yang harus diberi petunjuk apa yang harus dilakukan.

–       Instruksi pertama kali diberikan oleh BIOS. Instruksi ini secara sistematis menguji semua komponen komputer, menginisialisasikan hardware, menentukan tipe dari Video Disley Adapter. Selanjutnya melacak EGA BIOS atau VGA BIOS. Jika ditemukan maka system BIOS akan di eksekusi.

–       Tahap beriktunya memerikasa keberadaan disket di drive pertama, jika tidak ditemukan disket di drive pertama maka PC akan mengeksekusi program BASIC dari ROM (Read Only Memory).

–       Jika di drive pertama ada disket, maka BIOS akan memeriksa apakah disket tersebut mempunyai system operasi DOS, jika tidak ada, BIOS akan mencoba mencari informasi di harddisk.

Rangakaian proses ini disebut BOOTSTRAPPING atau prosesBOOTING.

 

              Konsep komunikasi Dengan Periferal

 Periferal merupakan semua peralatan yang terhubung dengan komputer. Berdasarkan kegunaannya periferal terbagi dua yaitu:

1. Periferal utama (main peripheral) yaitu peralatan yang harus ada dalam

mengoperasikan komputer. Contoh periferal utama yaitu: monitor, keyboard dan

mouse.

2. Periferal pendukung (auxillary peripheral) yaitu peralatan yang tidak mesti ada

dalam mengoperasikan komputer tetapi diperlukan untuk kegiatan tertentu.

Contohnya yaitu: printer, scanner, modem, web cam dan lain-lain.

Sedangkan berdasarkan proses kerjanya dalam mendukung pengoperasian

komputer terbagi menjadi:

1. Perangkat masukan (input), adalah perangkat yang digunakan untuk

memasukkan data atau perintah ke dalam komputer. Perangkat tersebut antara

lain keyboard, mouse, scanner, digitizer, kamera digital, microphone, dan periferal

lainnya

2. Perangkat keluaran (output), adalah peralatan yang kita gunakan untuk

menampilkan hasil pengolahan data atau perintah yang dilakukan oleh komputer.

Perangkat tersebut antara lain monitor, printer, plotter, speaker, dan lain lainnya.

Untuk menghubungkan perangkat input dan perangkat output ke komputer dengan

menghubungkan dengan kabel ke port yang ada di komputer. Berikut ini gambar

port-port yang ada di komputer untuk menghubungkan ke konektor periferal.

 

 Pengaturan dan Penjadualan Proses

Kita mengenal istilah multiprograming, yang bertujuan untuk memaksimalkan penggunaan CPU dengan cara mengatur alokasi waktu yang digunakan oleh CPU, sehingga proses berjalan sepanjang waktu dan memperkecil waktu idle. Akibatnya sistem operasi dapat membuat komputer lebih produktif. Oleh karena itu perlu adanya penjadwalan proses-proses yang ada pada sistem.
Penjadwalan CPU adalah suatu proses pengaturan atau penjadwalan proses-proses yang ada di dalam komputer. Dimana proses-proses tersebut berjalan dalam pola yang disebut Siklus Burst yang akan dijelaskan pada bab ini. Penjadwalan CPU secara garis besar dibagi menjadi 2, yaitu Penjadwalan Preemptive dan Penjadwalan Non Preemptive. Bab ini juga akan memaparkan mengenai kriteria yang baik bagi suatu konsep penjadwalan dan penjelasan mengenai dispatcher, yaitu suatu komponen yang turut terlibat dalam penjadwalan. Penjadwalan sangat penting dalam menentukan performance sebuah komputer karena mengatur alokasiresource dari CPU untuk menjalankan proses-proses di dalam komputer. Penjadwalan CPU merupakan suatu konsep dasar dari multiprograming, karena dengan adanya penjadwalan dari CPU itu sendiri maka proses-proses tersebut akan mendapatkan alokasi resource dari CPU.

Penjadwalan Preemptive

Penjadwalan CPU mungkin akan dijalankan ketika proses dalam keadaan:

1. Berubah dari running ke waiting state.

2. Berubah dari running ke ready state.

3. Berubah dari waiting ke ready state.

4. Dihentikan.

Penjadwalan Preemptive mempunyai arti kemampuan sistem operasi untuk memberhentikan sementara proses yang sedang berjalan untuk memberi ruang kepada proses yang prioritasnya lebih tinggi. Penjadwalan ini bisa saja termasuk penjadwalan proses atau M/K. Penjadwalan Preemptivememungkinkan sistem untuk lebih bisa menjamin bahwa setiap proses mendapat sebuah slice waktu operasi. Dan juga membuat sistem lebih cepat merespon terhadap event dari luar (contohnya seperti ada data yang masuk) yang membutuhkan reaksi cepat dari satu atau beberapa proses. Membuat penjadwalan yang Preemptive mempunyai keuntungan yaitu sistem lebih responsif daripada sistem yang memakai penjadwalan Non Preemptive.

Dalam waktu-waktu tertentu, proses dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori: proses yang memiliki Burst M/K yang sangat lama disebut I/O Bound, dan proses yang memiliki Burst CPU yang sangat lama disebut CPU Bound. Terkadang juga suatu sistem mengalami kondisi yang disebutbusywait, yaitu saat dimana sistem menunggu request input(seperti disk,keyboard, atau jaringan). Saat busywait tersebut, proses tidak melakukan sesuatu yang produktif, tetapi tetap memakan resource dari CPU. Dengan penjadwalan Preemptive, hal tersebut dapat dihindari.

Dengan kata lain, penjadwalan Preemptive melibatkan mekanisme interupsi yang menyela proses yang sedang berjalan dan memaksa sistem untuk menentukan proses mana yang akan dieksekusi selanjutnya.

Penjadwalan nomor 1 dan 4 bersifat Non Preemptive sedangkan lainnyaPreemptive. Penjadwalan yang biasa digunakan sistem operasi dewasa ini biasanya bersifat Preemptive. Bahkan beberapa penjadwalan sistem operasi, contohnya Linux 2.6, mempunyai kemampuan Preemptive terhadapsystem call-nya ( preemptible kernel). Windows 95, Windows XP, Linux, Unix, AmigaOS, MacOS X, dan Windows NT adalah beberapa contoh sistem operasi yang menerapkan penjadwalan Preemptive.

Lama waktu suatu proses diizinkan untuk dieksekusi dalam penjadwalanPreemptive disebut time slice/quantum. Penjadwalan berjalan setiap satu satuan time slice untuk memilih proses mana yang akan berjalan selanjutnya. Bila time slice terlalu pendek maka penjadwal akan memakan terlalu banyak waktu proses, tetapi bila time slice terlau lama maka memungkinkan proses untuk tidak dapat merespon terhadap event dari luar secepat yang diharapkan.

Penjadwalan Non Preemptive

Penjadwalan Non Preemptive ialah salah satu jenis penjadwalan dimana sistem operasi tidak pernah melakukan context switch dari proses yang sedang berjalan ke proses yang lain. Dengan kata lain, proses yang sedang berjalan tidak bisa di- interupt.

Penjadwalan Non Preemptive terjadi ketika proses hanya:

1. Berjalan dari running state sampai waiting state.

2. Dihentikan.

Ini berarti CPU menjaga proses sampai proses itu pindah ke waiting stateataupun dihentikan (proses tidak diganggu). Metode ini digunakan olehMicrosoft Windows 3.1 dan Macintosh. Ini adalah metode yang dapat digunakan untuk platforms hardware tertentu, karena tidak memerlukan perangkat keras khusus (misalnya timer yang digunakan untuk menginterupt pada metode penjadwalan Preemptive).

Kriteria Penjadwalan

Suatu algoritma penjadwalan CPU yang berbeda dapat mempunyai nilai yang berbeda untuk sistem yang berbeda. Banyak kriteria yang bisa dipakai untuk menilai algoritma penjadwalan CPU.

Kriteria yang digunakan dalam menilai adalah:

1.      CPU Utilization . Kita ingin menjaga CPU sesibuk mungkin. CPU utilization akan mempunyai range dari 0 sampai 100 persen. Di sistem yang sebenarnya ia mempunyai range dari 40 sampai 100 persen.

2.      Throughput . Salah satu ukuran kerja adalah banyaknya proses yang diselesaikan per satuan waktu. Jika kita mempunyai beberapa proses yang sama dan memiliki beberapa algoritma penjadwalan yang berbeda, throughput bisa menjadi salah satu kriteria penilaian, dimana algoritma yang menyelesaikan proses terbanyak mungkin yang terbaik.

3.      Turnaround Time . Dari sudut pandang proses tertentu, kriteria yang penting adalah berapa lama untuk mengeksekusi proses tersebut. Memang, lama pengeksekusian sebuah proses sangat tergantung dari hardware yang dipakai, namun kontribusi algoritma penjadwalan tetap ada dalam lama waktu yang dipakai untuk menyelesaikan sebuah proses. Misal kita memiliki sistem komputer yang identik dan proses-proses yang identik pula, namun kita memakai algoritma yang berbeda, algoritma yang mampu menyelesaikan proses yang sama dengan waktu yang lebih singkat mungkin lebih baik dari algoritma yang lain. Interval waktu yang diijinkan dengan waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan sebuah proses disebut turnaround time. Turnaround time adalah jumlah periode untuk menunggu untuk dapat ke memori, menunggu di ready queue, eksekusi CPU, dan melakukan operasi M/K.

4.      Waiting Time . Algoritma penjadwalan CPU tidak mempengaruhi waktu untuk melaksanakan proses tersebut atau M/K, itu hanya mempengaruhi jumlah waktu yang dibutuhkan proses di antrianready. Waiting time adalah jumlah waktu yang dibutuhkan proses di antrian ready.

5.      Response Time . Di sistem yang interaktif, turnaround time mungkin bukan waktu yang terbaik untuk kriteria. Sering sebuah proses dapat memproduksi output di awal, dan dapat meneruskan hasil yang baru sementara hasil yang sebelumnya telah diberikan ke pengguna. Ukuran lain adalah waktu dari pengiriman permintaan sampai respon yang pertama diberikan. Ini disebut response time, yaitu waktu untuk memulai memberikan respon, tetapi bukan waktu yang dipakai output untuk respon tersebut.

6.      Fairness . Suatu algoritma harus memperhatikan pengawasan nilai prioritas dari suatu proses (menghindari terjadinya starvation CPU time).

7.      Efisiensi. Rendahnya overhead dalam context switching, penghitungan prioritas dan sebagainya menentukan apakah suatu algoritma efisien atau tidak.

Sebaiknya ketika kita akan membuat algoritma penjadwalan yang dilakukan adalah memaksimalkan CPU utilization dan throughput, dan meminimalkanturnaround time, waiting time, dan response time.