Bagaimana Cara Kerja ALU ( Arithmetic Logic Unit ) didalam sistem komputer?

Bagaimana Cara Kerja ALU ( Arithmetic Logic Unit ) didalam sistem komputer?

Arithmatic and Logic Unit (ALU) adalah salah satu bagian/komponen dalam sistem didalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi/perhitungan aritmatika dan logika (seperti penjumlahan, pengurangan dan beberapa logika lain), ALU bekerja sama dengan memori. Dimana hasil dari perhitungan di dalamALU di simpan ke dalam memori. Perhitungan dalam ALU menggunakan kode biner, yang merepresentasikan instruksi yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang diolah (operand). ALU biasanya menggunakansistem bilangan biner (two’s complement) dan ALU mendapat data dari register. Kemudian data tersebut diproses dan hasilnya akan disimpan dalam register tersendiri yaitu ALU output register, sebelum disimpan dalam memori.

Pada saat sekarang ini sebuah chip/IC dapat mempunyai beberapa ALU sekaligus yang memungkinkan untuk melakukan kalkulasi secara paralel. Salah satu chip ALU yang sederhana terdiri dari 1 buah ALU adalah IC 74LS382/HC382ALU (TTL). IC ini terdiri dari 20 kaki dan beroperasi dengan 4×2 pin data input pinA dan pinB dengan 4 pin keluaran pinF. Fungsi ALU unit ini adalah untuk melakukan suatu proses data yang berbentuk angka dan logika, seperti data matematika dan statistika. ALU terdiri dariregister-register untuk menyimpan informasi.

Tugas utama dari ALU adalah melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. Sirkuit yang digunakan oleh ALUini disebut dengan adder karena operasi yang dilakukan dengan dasar penjumlahan. Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi sesuai dengan instruksi program yaituoperasi logika (logical operation). Operasi logika meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu :

·         Sama dengan (=).

·         Tidak sama dengan ( <> ).

·         Kurang dari ( < ).

·         Kurang atau sama dengan dari ( <= ).

·         Lebih besar dari ( > ).

Lebih besar atau sama dengan dari ( >= ) Arithmetic and Logic Unit (ALU): Bertugas membentuk fungsi - fungsi pengolahan data komputer. ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian inimengerjakan instruksi - instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean, yang masing - masing memiliki spesifikasi tugas sendiri. Representasi Integer Bilangan yang digunakan untuk mekanisme representasi data komputer adalah bilangan biner, semua itu biasa terjadi karena faktor-faktor berikut :

 

1.      Komputer secara elektronika hanya mampu membaca 2 kondisi sinyal

-          Ada tegangan / ada sinyal.

-          Tidak ada tegangan / tidak ada sinyal.

2.      Kondisi tersebut yang digunakan untuk  merepresentasikan bilangan dan kode-kode biner

-          Ada tegangan sebagai representasi nilai 1.

-          Tidak ada tegangan sebagai representasi nilai 0.

Sistem bilangan merupakan tata aturan atau susunan dalam menentukan nilai suatu bilangan, antara lain sistem desimal, biner, hexadesimal, oktal, BCD, Grey Code, Exess-3 dan lain-lainnya yang dibagi berdasarkan basis yang digunakan dalam penentuannilaidari bilangan tersebut. Jenis-jenis sistem bilangan adalah sebagai berikut:

1.      Desimal

2.              Biner 

3.      Heksadesimal

4.      Oktal

Sistem bilangan yang umum dipakai adalah sistem bilangan desimal adalah sebagai berikut:

1.      Desimal

Merupakan suatu sistem bilangan yang berbasis 10 (tiap bilangan dalam sistem tersebut dikalikan dengan 10x), terdiri dari angka : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

2.              Biner 

Merupakan suatu sistem bilangan yang berbasiskan 2 (tiap bilangan dalam sistem tersebut dikalikan dengan 2x), terdiri dari angka 0 dan 1.

3.      Heksadesimal

Merupakan suatu sistem bilangan yang berbasiskan 16 (tiap bilangan dalam sistem tersebut dikalikan dengan 16x), terdiri dari 10 angka yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 dan 6  huruh yaitu A, B, C, D, E, F.

4.      Oktal

Merupakan suatu sistem bilangan yang berbasiskan 8 (tiap bilangan dalam sistem tersebut dikalikan dengan 8x), terdiri dari delapan angka yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

5.      BCD (Binary-Coded decimal)

Merupakan format untuk merepresentasikan bilangan desimal (integer) dengan empat bit(satu nibble) untuk setiap angka penyusunnya.

6.      Gray Code

Merupakan sistem bilangan yang memliki sistem mirip dengan biner hanya saja dalamsusunan bilangan ini yang boleh berubah pada urutan selanjutnya hanya 1 angka. Misalnya001 berikutnya 011 berikutnya 010 dan selanjutnya.

7.      Excess-3

Merupakan sistem bilangan yang secara sederhana dapat diartikan sebagai bilangan biner yang memiliki lebih tiga angka dari bilangan biner biasa.Contohnya 0 = 011, 1 = 100, 2 =101 dan seterusnya.

3.      Floating Point Representation

Representasi Integer oleh Biner Dalam sistem bilangan biner ada 4 macam sistem untuk merepresentasikan integer yaitu:

-          Representasi unsigned integer. 

-          Representasi nilai tanda (sign magnitude).

-          Representasi bias.

-          Representasi komplemen dua (2’s complement).

1.      Unsigned Integer

-          Untuk keperluan penyimpanan dan pengolahan komputer diperlukan bilangan biner yangterdiri atas 0 dan 1.

-          1 byte (8 bit binary digit) dapat digunakan untuk menyatakan bilangan desimal dari 0 ± 255.

Kelemahan Unsigned Integer 

-          Hanya dapat menyatakan bilangan positif. 

-          Sistem ini tidak bisa digunakan untuk menyatakan bilangan integer negatif.

2.      Representasi Nilai Tanda (sign magnitude)

-          Karena kelemahan unsigned integer. 

-          Dikembangkan beberapa konvensi untuk menyatakan bilangan integer negatif konvensi.

-          Perlakuan bit yang paling kiri (MSB) di dalam byte sebagai tanda.

-          Bila MSB = 0 maka bilangan tersebut positif. 

-          Jika MSB = 1 maka bilangan tersebut negatif. 

Kelemahan sign magnitude

-          Adanya representasi ganda pada bilangan 0.

3.      Representasi Bias

-          Digunakan untuk menyatakan exponen (bilangan pemangkat) pada representasi floating point.

-          Dapat menyatakan bilangan bertanda, yaitu dengan mengurutkan dari bilangan negativeterkecil dapat dijangkau sampai bilangan positif paling besar yang bisa dijangkau.

-          Mengatasi permasalahan pada sign magnitude yaitu +0 dan -0.

4.      Representasi komplemen 2 (two’s complement)

-          Merupakan perbaikan dari representasi nilai bertanda (sign magnitude) yang mempunyaikekurangan pada operasi penjumlahan dan pengurangan serta representasi nilai 0.

Bilangan Negatif Pada 2’s Complement ada 2 yaitu:

1.      Sistem bilangan dalam 2’s complement menggunakan bit paling kiri (MSB) sebagai bittandadan sisanya sebagai bit nilai seperti pada sign magnitude.

2.      Bilangan negatif dalam 2’s complement dibentuk.

 

Unit Aritmetika dan Logika merupakan bagian pengolah bilangan dari sebuah komputer. Didalam operasi aritmetika ini sendiri terdiri dari berbagai macam operasi diantaranya adalahoperasi penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Mendesain ALU juga memiliki cara yang hampir sama dengan mendesain enkoder, dekoder, multiplexer, dan demultiplexer. Rangkaian utama yang digunakan untuk melakukan perhitungan ALU adalahAdder.

Rangkaian ALU (Arithmetic and Logic Unit) yang digunakan untuk menjumlahkan bilangandinamakan dengan Adder . Karena Adder  digunakan untuk memproses operasi aritmetika, maka Adder juga sering disebut rangkaian kombinasional aritmetika. Ada 3 jenis Adder yaitu:

1.      Rangkaian Adder  yang hanya menjumlahkan dua bit disebut Half Adder. 

2.      Rangkaian Adder  yang menjumlahkan tiga bit disebut Full Adder.

3.      Rangkaian Adder yang menjumlahkan banyak bit disebut paralel Adder. 

Link: http://www.scribd.com/doc/57087559/Cara-Kerja-ALU-MEMORI