Control Unit

PENGERTIAN CONTROL UNIT

Control unit Adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan / kendali / kontrol terhadap operasi yangdilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut. 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). Pada hardwire implementation control unit sebagai combinational circuit yang dibuat berdasarkan control signal yang akan dikeluarkan. Jadi untuk setiap control signal memiliki rangkaian logika tertentu pada control unit yang dapat menghasilkan control signal yang dimaksud. Secara umum untuk metode ini digunakan PLA (programmable logic array) untuk merepresentasikan control signal.

Control unit dari sebuah prosesor memiliki 2 peran penting. Pertama, control unit mengatur processor agar melakukan semua micro-operation dalam urutan yang benar. Kedua, control unit menghasilkan control signal yang memastikan supaya semua micro-operation dieksekusi. Struktur Control Unit terbagi menjdi 3 bagian yaitu:

1.      Sequencing Login

2.      Control Unit Registers and Decoders

3.      Control Memory

Control signal tersebut secara umum menyebabkan salah satu dari hal berikut: pembukaan atau penutupan dari gerbang-gerbang logika, transfer data antara register-register, dan pengoperasian ALU.

Masukan – masukan unit control:

1.    Clock / pewaktu

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

·         Aturan untuk pengelompokan siklus waktu (Rules for Clock Cycle Grouping) Urutan yang baik harus mengikuti aturan berikut (Proper sequence must be followed):

o MAR :

o   (PC) harus diikuti dengan MBR

o    (memory)

o   Harus menghindari terjadinya konflik (Conflicts must be avoided)

o   Tidak boleh melakukan pembacaan dan penulisan terhadap register yang sama dan pada waktu yg bersamaan (Must not read & write same register at same time)

o Aktifitas MBR

o   (memory) & aktifitas IR

o    (MBR) tidak boleh dilakukan pada siklus yang bersamaan

o   PC harus ditambahkan 1: PC       (PC) +1

o Menggunakan ALU

o Mungkin diperlukan additional micro-operations

2.    Register instruksi

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

3.    Flag

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

4.    Sinyal control untuk mengontrol bus

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

Keluaran-keluaran unit control

1.    Sinyal control didalam prosesor: terdiri dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register yang satu keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu

2.    Sinyal control bagi bus control; sinyal ini juga terdiri dari dua macam:

       -   Sinyal control bagi memori.

       -   sinyal control bagi modu-modul I/O

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

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

2.    Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

3.    Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.

4.    Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika

       serta mengawasi kerja.

5.    Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Jenis-Jenis Control Unit

1.      Single-Cycle CU

Proses di Single-Cycle CU 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.

2.      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-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU.

Sumber:

http://miftahari3f.blogspot.com/2012/10/pengertian-control-unit.html

http://ngakan-blog.blogspot.com/p/sekilas-ilmu.html