Pengertian ALU Beserta Fungsi dan Rangkaian ALU pada CPU, Sebagai seseorang yang selalu senang berbicara tentang
komputer. Perangkat yang satu ini memang tidak pernah habis untuk
diperbincangkan. Hanya ada peningkatan teknologi yang membuatnya semakin
menarik. Berbagai pengembangan dan peningkatan performa terus dilakukan untuk
mendapatkan perangkat yang lebih efisien dan produktif.
Salah satu perangkat komputasi terpenting adalah Unit Logika
Aritmatika, yang lebih dikenal dengan ALU. Meskipun sedikit yang mengetahui
ALU, komponen pendukung komputer ini menjalankan fungsi yang sangat penting.
Sebelum masuk ke penjelasan detail tentang ALU, ingatlah
bahwa setiap komputer memiliki komponen hardware dan software. Salah satunya
adalah prosesor. ALU merupakan salah satu komponen yang berada di dalam CPU
bersama dengan berbagai perangkat lain seperti RAM, VGA, harddisk dan
lain-lain. Oleh karena itu, ketika fungsi ALU menurun, kinerja komputer dapat
berhenti bekerja.
Pengertian ALU
Unit logika aritmatika, atau ALU, adalah bagian atau
komponen dari sistem komputer yang bertujuan untuk melakukan operasi, khususnya
yang berkaitan dengan aritmatika dan logika. Seperti mikroprosesor pada CPU,
ALU mengeksekusi instruksi dari prosesor.
Ditinjau dari fungsinya, ALU terdiri dari dua bagian, yaitu
blok aritmatika dan blok logika boolean. Setiap area memiliki tugas dan fitur
khusus masing-masing. Fungsi aritmatika itu sendiri berkaitan dengan
pengurangan, penjumlahan, dan sebagainya. Fungsi logika terutama digunakan
untuk logika AND, XOR, OR dan operasi logika lainnya.
Perhitungan yang dilakukan ALU menggunakan kode biner yang
menentukan instruksi spesifik yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang akan
diproses (operan). ALU biasanya menerima data dari register, setelah itu
diproses dan disimpan dalam register terpisah.
Pada dasarnya, sirkuit ALU hanya terdiri dari gerbang AND,
OR dan sirkuit penambah penuh. Awalnya, ALU dapat menggunakan 4 metode
aritmatika dasar (yang terdiri dari pengurangan, penjumlahan, pembagian, dan
perkalian). Namun dalam perkembangannya saat ini, ALU telah berkembang dengan
perkembangan fungsional yang sedang berlangsung.
Fungsi ALU
ALU memiliki dua fungsi utama yaitu fungsi aritmatika dan
fungsi logika. Oleh karena itu, ALU berguna untuk mengolah data berupa angka
dan logika.
Tugas utama ALU adalah mengeksekusi instruksi yang
berhubungan dengan perhitungan aritmatika atau matematis dan mengambil
keputusan berdasarkan suatu operasi sesuai dengan instruksi program yang
disebut operasi logika atau operasi logika.
ALU juga memiliki fungsi keputusan operasi logika dasar.
Operasi logis ini melibatkan perbandingan dua elemen logis yang terdiri dari:
- sama dengan (=)
- tidak sama dengan (<>)
- kurang dari (<)
- kurang atau sama dengan dari (<=)
- lebih besar dari (>)
- lebih besar atau sama dengan dari (>=)
Untuk menjalankan fungsi tertentu, ALU menggunakan sirkuit
yang disebut penambah. Rangkaian penambah juga sering disebut sebagai rangkaian
aritmatika kombinatorial karena digunakan untuk memproses operasi atau
instruksi aritmatika.
Penambah memiliki 3 jenis tergantung pada bit yang
ditambahkan. Misalnya, setengah penambah digunakan untuk menjumlahkan dua bit;
penambah penuh untuk tiga bit; dan penambah paralel untuk sejumlah besar bit.
Di bawah ini adalah penjelasan rinci:
1. Half Adder
Penambahan dasar bilangan biner 2-bit dilakukan di setengah
penambah. Contoh operasi: Jika Anda menjumlahkan A=0 dan B=1, hasilnya adalah
0. Dalam hal ini, half adder memiliki 2 input. Input ini adalah A dan B dan
mereka memiliki hasil S (sum) dan carry (nilai bawaan) adalah CY. Ketentuan
utama dari prinsip ini berlaku untuk operasi aritmatika lainnya.
2. Full Adder
Berikutnya adalah penjumlahan penuh, yang prinsipnya
didasarkan pada hal berikut: Pertama, jumlah dari dua bilangan diubah menjadi
bilangan biner. Di bagian penambah penuh, penambah dalam bit yang tidak rendah.
Penambah penuh menambahkan dua bit input ditambah nilai eksekusi dari bit
sebelumnya. Setiap posisi bit dijumlahkan, sehingga keluarannya terdiri dari
jumlah ditambah kelebihan bit atau bawaan.
3. Paralel Adder
Rangkaian penjumlahan paralel adalah rangkaian penjumlahan
dua bilangan yang diubah menjadi bilangan biner. Penambah paralel terdiri dari
setengah penambah (HA) pada LSB (bit signifikan terkecil) dari setiap input dan
beberapa penambah penuh di ujung berikutnya. Prinsip kerja dari parallel adder
adalah penambahan dilakukan dimulai dari least significant bit.
Aturannya adalah: jika hasil penjumlahan yang diproses oleh
ALU adalah 2 atau lebih dalam desimal, bit ekstra disimpan dalam Cout dan bit
di bawahnya adalah keluaran dalam Σ. Prinsip ini dilakukan terus menerus hingga
mencapai MSB (Most Significant Bit).
Rangkaian ALU pada CPU
ALU memiliki fungsi utama dalam fungsi logika dan
aritmatika. Sekarang ALU ini tidak dapat bekerja secara terpisah dari CPU tetapi
bekerja sama dengan komponen lain yang disebut CU atau Control Unit.
Selain CU, ada istilah registry yang juga berperan, dimana
perintah yang masuk ke CU harus sama dengan perintah yang ada di registry.
Ingatlah bahwa register adalah memori yang kecil dan cepat.
Ketika CPU memerintahkan perhitungan untuk dilakukan,
komputer secara otomatis melakukan perhitungan.
Setelah menghitung di ALU, hasilnya berupa instruksi
selanjutnya yang kita sebut register. Selain formulir pendaftaran, hasil ALU
juga berupa bendera. Flag sendiri biasanya digunakan sebagai petunjuk atau
informasi kepada kita tentang keadaan prosesor secara detail. Prinsip ini
bekerja di kedua fungsi logis dan fungsi aritmatika lainnya.
Singkatnya, ALU tidak berfungsi jika tidak menerima perintah
dari unit kontrol di prosesor, dan sebaliknya jika menerima perintah, itu
berfungsi. Unit kontrol mengeluarkan perintah sesuai dengan perintah yang
terdaftar di register. Setelah proses ALU berjalan, hasilnya berupa register
(berisi hasil perhitungan atau instruksi lain) atau flag.