Control Unit: Pengertian, Fungsi, Jenis, Proses dan Siklus Instruksi Control Unit

Daftar Isi

 

Sumber Gambar : byjus-com

Pengertian Control Unit

Control Unit atau yang lebih dikenal dengan Unit Kontrol adalah salah satu komponen penting dalam suatu sistem komputer. Unit Kontrol adalah bagian dari Central Processing Unit (CPU) yang bertugas untuk mengatur dan mengendalikan seluruh aktivitas sistem komputer, baik itu proses pengolahan data maupun mengontrol komunikasi antar komponen dalam sistem komputer.

Secara umum, Unit Kontrol memiliki tugas utama yaitu mengambil instruksi dari memori dan mengeksekusinya satu per satu. Instruksi-instruksi tersebut merupakan kode-kode biner yang memberikan perintah kepada CPU untuk melakukan operasi tertentu, seperti memindahkan data, membandingkan data, atau melakukan operasi aritmatika. Setelah menerima instruksi tersebut, Unit Kontrol akan memecahnya menjadi beberapa bagian yang lebih kecil dan memprosesnya melalui beberapa tahap untuk menghasilkan keluaran yang diinginkan.

 

Komponen Unit Kontrol

Unit Kontrol terdiri dari beberapa komponen yang berperan dalam mengatur dan mengendalikan sistem komputer. Berikut adalah beberapa komponen penting dalam Unit Kontrol:

1. Decoder

Decoder merupakan komponen yang bertugas untuk mengubah kode biner dari instruksi menjadi sinyal-sinyal kontrol yang dapat diterima oleh komponen lain dalam sistem komputer. Decoder juga berperan dalam mengatur aliran data dan mengarahkannya ke komponen yang tepat.

2. Program Counter (PC)

Program Counter adalah komponen yang menyimpan alamat instruksi yang akan dieksekusi selanjutnya. Ketika instruksi saat ini telah selesai dieksekusi, PC akan menambahkan angka satu pada alamat instruksi yang sedang dieksekusi untuk menunjukkan instruksi selanjutnya yang akan diambil.

3. Register

Register adalah komponen yang berperan sebagai tempat penyimpanan sementara untuk data yang sedang diolah oleh CPU. Ada beberapa jenis register yang berbeda, seperti Register Umum (General Purpose Register), Register Aritmatika (Arithmetic Register), dan Register Status (Status Register).

4. ALU (Arithmetic Logic Unit)

ALU adalah komponen yang bertugas untuk melakukan operasi aritmatika dan logika dalam sistem komputer. Operasi aritmatika meliputi penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian, sedangkan operasi logika meliputi operasi AND, OR, dan NOT.

 

Proses Kerja Unit Kontrol

Unit Kontrol bekerja secara terus menerus dan berulang-ulang untuk mengendalikan sistem komputer. Proses kerja Unit Kontrol dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Fetch

Proses Fetch adalah tahap dimana Unit Kontrol mengambil instruksi dari memori dan menyimpannya di dalam Program Counter (PC). Instruksi tersebut merupakan kode biner yang memberikan perintah kepada CPU untuk melakukan operasi tertentu.

2. Decode

Tahap Decode adalah dimana Unit Kontrol memecah instruksi yang telah diambil menjadi beberapa bagian yang lebih kecil dan memprosesnya untuk menentukan operasi apa yang harus dilakukan dan ke mana data harus dikirim.

3. Execute

Setelah instruksi dipecah dan diproses, Unit Kontrol kemudian mengirimkan sinyal ke komponen yang tepat untuk mengeksekusi operasi yang diminta. ALU akan menerima sinyal ini dan melakukan operasi yang diinstruksikan oleh Unit Kontrol.

4. Store

Tahap Store adalah dimana Unit Kontrol menyimpan hasil dari operasi yang telah dieksekusi oleh ALU ke dalam Register atau memori yang sesuai. Hasil ini dapat digunakan untuk operasi selanjutnya atau dapat dikeluarkan sebagai output dari sistem komputer.

 

Fungsi Unit Kontrol

1. Menjalankan Instruksi yang Diberikan

Unit kontrol berfungsi untuk menjalankan instruksi yang diberikan oleh program yang sedang dijalankan oleh komputer. Instruksi tersebut berisi perintah yang harus dilakukan oleh CPU, seperti mengambil data dari memori, melakukan operasi aritmatika, atau memindahkan data ke perangkat I/O. Unit kontrol bertugas untuk memerintahkan komponen-komponen lain dalam sistem untuk menjalankan instruksi tersebut.

2. Mengarahkan Aliran Data

Unit kontrol juga bertanggung jawab untuk mengarahkan aliran data di antara komponen-komponen dalam sistem komputer. Hal ini dilakukan dengan cara mengendalikan bus data, yaitu jalur komunikasi yang menghubungkan CPU dengan komponen-komponen lainnya. Unit kontrol memerintahkan bus data untuk mengambil dan mengirim data dari dan ke komponen-komponen lainnya sesuai dengan instruksi yang diberikan.

3. Memilih Instruksi yang Tepat

Unit kontrol memiliki kemampuan untuk memilih instruksi yang tepat yang harus dijalankan oleh CPU. Ini dilakukan dengan cara membaca instruksi yang ada di program counter. Program counter adalah sebuah register yang berisi alamat dari instruksi yang harus dieksekusi selanjutnya. Unit kontrol membaca alamat tersebut, mengambil instruksi yang sesuai, dan mengeksekusinya.

4. Mengatur Waktu dan Kecepatan Eksekusi

Unit kontrol juga berperan dalam mengatur waktu dan kecepatan eksekusi instruksi. Hal ini sangat penting karena setiap instruksi membutuhkan waktu yang berbeda untuk dieksekusi oleh CPU. Unit kontrol memerintahkan CPU untuk mengambil data dari memori dan mengirimnya ke unit ALU untuk diolah. Selain itu, unit kontrol juga memastikan bahwa instruksi dieksekusi dengan kecepatan yang sesuai agar sistem komputer dapat berjalan dengan lancar.

5. Mengontrol Mode Operasi

Unit kontrol juga bertugas untuk mengontrol mode operasi dari sistem komputer. Mode operasi adalah konfigurasi yang menentukan bagaimana sistem akan beroperasi. Ini bisa mencakup mode baca/tulis, mode pemrograman, atau mode pengujian. Unit kontrol memastikan bahwa sistem beroperasi sesuai dengan mode yang dipilih dan mengeksekusi instruksi dengan benar.

6. Mengelola Interrupt

Interrupt adalah mekanisme yang digunakan untuk memberitahu CPU tentang kejadian yang harus ditangani segera. Contohnya adalah ketika ada input dari keyboard, sistem akan memberikan interrupt kepada CPU untuk menangani input tersebut. Unit kontrol bertanggung jawab untuk mengelola interrupt yang diterima dan memberitahu CPU untuk menangani kejadian tersebut.

 

Jenis-Jenis Control Unit Beserta Referensinya

Control Unit (CU) adalah salah satu komponen penting dalam sebuah sistem komputer yang bertanggung jawab dalam mengontrol dan mengatur jalannya proses komputasi. Tanpa adanya control unit, sistem komputer tidak akan dapat berfungsi dengan baik. Control unit bekerja dengan menginstruksikan sinyal elektronik untuk melakukan operasi tertentu pada komputer, dan mengkoordinasikan aktivitas antara memori, unit aritmatika dan logika (ALU), dan unit input/output (I/O). Dengan kata lain, control unit memainkan peran kunci dalam menjalankan instruksi-instruksi yang diberikan oleh program komputer.

Terdapat berbagai jenis control unit yang digunakan dalam sistem komputer. Setiap jenis control unit memiliki karakteristik dan fungsinya masing-masing. Dalam artikel ini, kita akan membahas beberapa jenis control unit beserta referensinya.

1. Central Processing Unit (CPU)

CPU adalah salah satu jenis control unit yang paling umum digunakan dalam sistem komputer. CPU berfungsi sebagai otak dari sistem komputer, yang bertanggung jawab dalam menjalankan instruksi-instruksi yang diberikan oleh program komputer. CPU terdiri dari dua bagian utama, yaitu unit kontrol (control unit) dan unit pemrosesan (processing unit). Unit kontrol bertanggung jawab dalam mengontrol jalannya proses komputasi, sedangkan unit pemrosesan bertanggung jawab dalam melakukan operasi aritmatika dan logika.

Referensi:

• What is Central Processing Unit (CPU)? - Definition from Techopedia
• What is CPU (Central Processing Unit)? - Computer Hope

2. Arithmetic and Logic Unit (ALU)

ALU adalah satu-satunya unit pemrosesan yang terdapat dalam CPU. Unit ini bertanggung jawab dalam melakukan operasi aritmatika (penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian) dan operasi logika (AND, OR, dan NOT). ALU bekerja dengan mengambil data dari memori dan melakukan operasi pada data tersebut sesuai dengan instruksi yang diberikan oleh program komputer.

Referensi:

• What is Arithmetic Logic Unit (ALU)? - Definition from Techopedia
• Arithmetic Logic Unit (ALU): Architecture, Design & Function - Study.com

3. Memory Buffer Register (MBR)

MBR adalah jenis control unit yang berfungsi sebagai penyimpan data sementara. MBR berlokasi di dalam CPU dan digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi yang sedang dieksekusi oleh CPU. Setelah instruksi selesai dieksekusi, data tersebut akan dihapus dari MBR dan digantikan oleh instruksi berikutnya.

Referensi:

• What is Memory Buffer Register (MBR)? - Definition from Techopedia
• Memory Buffer Register (MBR) - GeeksforGeeks

4. Instruction Register (IR)

IR adalah salah satu jenis control unit yang berfungsi untuk menyimpan instruksi yang sedang dieksekusi oleh CPU. IR bekerja dengan mengambil instruksi dari memori dan menyimpannya di dalam CPU. Instruksi tersebut kemudian akan diberikan kepada unit kontrol untuk dieksekusi.

Referensi:

• What is Instruction Register (IR)? - Definition from Techopedia
• Instruction Register (IR) - GeeksforGeeks

5. Instruction Decoder

Instruction Decoder adalah jenis control unit yang berfungsi untuk mengubah instruksi yang diberikan oleh program komputer menjadi sinyal elektronik yang dapat dimengerti oleh komputer. Instruction decoder memecah instruksi tersebut menjadi kode yang terdiri dari beberapa bit, yang kemudian akan diteruskan ke unit kontrol untuk dieksekusi.

Referensi:

• What is Instruction Decoder? - Definition from Techopedia
• Instruction Decoder - GeeksforGeeks

6. Instruction Address Register (IAR)

IAR adalah jenis control unit yang berfungsi sebagai penunjuk lokasi memori yang berisi instruksi yang sedang dieksekusi oleh CPU. IAR bekerja dengan menyimpan alamat memori dari instruksi yang sedang dieksekusi. Setelah instruksi tersebut selesai dieksekusi, IAR akan menunjuk alamat memori berikutnya, sehingga CPU dapat melanjutkan eksekusi instruksi selanjutnya.

Referensi:

• What is Instruction Address Register (IAR)? - Definition from Techopedia
• Instruction Address Register (IAR) - GeeksforGeeks

7. Program Counter (PC)

PC adalah jenis control unit yang berfungsi untuk menyimpan alamat memori dari instruksi yang akan dieksekusi selanjutnya. Setelah instruksi tersebut selesai dieksekusi, nilai PC akan diincrement sehingga menunjuk alamat memori instruksi berikutnya. PC terus berubah setiap kali instruksi baru dieksekusi, sehingga CPU dapat menjalankan instruksi-instruksi secara berurutan.

Referensi:

• What is Program Counter (PC)? - Definition from Techopedia
• Program Counter (PC) - GeeksforGeeks

8. Input/Output Controller (IOCTL)

IOCTL adalah jenis control unit yang berfungsi untuk mengatur dan mengontrol perangkat input/output (I/O) pada komputer seperti printer, keyboard, dan mouse. IOCL bekerja dengan mengatur aliran data dari perangkat I/O ke memori dan sebaliknya. IOCL juga bertanggung jawab dalam mengontrol kecepatan aliran data antara perangkat I/O dan komputer.

Referensi:

• What is Input/Output Controller (IOCTL)? - Definition from Techopedia
• Input Output Controller (IOC) - TutorialsPoint

 

Siklus Instruksi Control Unit

Siklus instruksi unit kontrol (Control Unit Instruction Cycle) adalah proses yang terjadi pada unit kontrol komputer untuk menjalankan instruksi-instruksi yang diberikan oleh program. Proses ini terdiri dari beberapa siklus yang bertujuan untuk mengambil, memproses, dan mengeksekusi instruksi secara berurutan.

5.1 Operasi Mikro

Siklus instruksi dimulai dengan operasi mikro (micro operation), yaitu langkah-langkah dasar yang dilakukan oleh unit kontrol untuk menjalankan instruksi. Operasi mikro ini terdiri dari beberapa tahap seperti pengambilan instruksi, pengurai instruksi, dan pemrosesan instruksi. Proses ini dilakukan secara berulang-ulang hingga seluruh instruksi pada program selesai dijalankan.

5.2 Siklus Fetch

Siklus fetch adalah siklus pertama dalam proses instruksi unit kontrol. Pada tahap ini, unit kontrol mengambil instruksi pertama dari memori utama dan memuatnya ke dalam register instruksi. Instruksi ini akan diproses di tahap selanjutnya. Proses pengambilan instruksi ini dilakukan secara berulang-ulang sesuai dengan ukuran register instruksi yang digunakan.

5.3 Siklus Tidak Langsung

Siklus instruksi tidak langsung (indirect cycle) adalah proses dimana unit kontrol tidak dapat langsung mengeksekusi instruksi yang diberikan. Hal ini terjadi ketika instruksi memerlukan data atau informasi yang tidak tersedia di dalam register atau memori utama. Untuk mengatasi hal ini, unit kontrol melakukan transfer data dari memori utama ke register yang sesuai. Setelah data diperoleh, instruksi dapat dieksekusi dengan normal.

5.4 Interupsi

Interupsi adalah proses dimana unit kontrol dihentikan sementara untuk menangani permintaan dari perangkat keras atau perangkat lunak eksternal. Permintaan ini dapat berupa input dari keyboard, mouse, atau perangkat lain yang terhubung dengan komputer. Setelah permintaan ini selesai ditangani, proses instruksi akan dilanjutkan kembali.

5.5 Siklus Eksekusi

Siklus eksekusi adalah tahap terakhir dalam proses instruksi unit kontrol. Pada tahap ini, instruksi yang telah diambil dan diproses akan dieksekusi oleh unit kontrol. Proses ini dilakukan berulang-ulang hingga seluruh instruksi dalam program selesai dijalankan.

Demikianlah penjelasan mengenai siklus instruksi unit kontrol beserta tahapan-tahapannya. Proses ini merupakan inti dari kerja komputer dalam menjalankan instruksi yang diberikan oleh pengguna atau program. Semakin efektif dan efisien unit kontrol dalam melakukan siklus instruksi, maka semakin cepat pula komputer dapat menyelesaikan tugas-tugas yang diberikan. Oleh karena itu, pemahaman mengenai siklus instruksi sangat penting bagi para pengembang dan pengguna komputer.