Pengertian ALU Beserta Fungsi dan Rangkaian ALU pada CPU/Prosessor

Pengertian ALU Beserta Fungsi dan Rangkaian ALU pada CPU/Processor,- Saya selalu suka berbicara tentang komputer. Perangkat yang satu ini tak pernah habis untuk didiskusikan. Ada saja peningkatan teknologi yang membuatnya semakin menarik. Berbagai pengembangan dan peningkatan kinerja selalu dibuat agar memperoleh perangkat piranti yang semakin efektif dan efisien.

Salah satu perangkat komputer yang cukup vital adalah Arithmetic and Logic Unit atau yang lebih dikenal dengan sebutan ALU. Meskipun tidak banyak orang mengenal ALU, namun komponen pendukung komputer yang satu ini memiliki fungsi yang sangat penting.

Sebelum masuk ke dalam penjelasan detail tentang ALU, perlu diingat kembali bahwa setiap komputer memiliki komponen hardware dan komponen software. Salah satunya adalah CPU. ALU termasuk salah satu komponen yang berada di dalam CPU bersama dengan berbagai macam perangkat lain seperti RAM, VGA, Harddisk, dan lain-lain. Karena itu, jika fungsi ALU terganggu, maka kinerja komputer bisa saja berhenti berjalan.

Pengertian ALU

Arithmetic Logical Unit atau ALU merupakan salah satu bagian atau komponen pada sistem komputer yang bertugas untuk melakukan operasi khususnya yang berkenaan dengan aritmatika dan logika. Sebagai salah satu microprocessor pada CPU,  ALU menjalankan perintah dari processor.

Berkenaan dengan fungsinya, Ada 2 bagian yang menyusun ALU, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean. Masing-masing unit memiliki tugas dan spesialiasinya sendiri-sendiri. Untuk fungsi aritmatika sendiri adalah fungsi yang berkenaan dengan pengurangan, penjumlahan, dan lain sebagainya. Sedangkan untuk fungsi logika biasanya digunakan untuk operasi logika AND, XOR, OR, dan lainnya.

Perhitungan yang ALU lakukan menggunakan kode biner yang menunjukkan perintah tertentu untuk dieksekusi (opcode) serta data yang akan diolah (operand). ALU biasanya mendapat data dari register, kemudian diproses dan disimpan dalam register tersendiri.

Pada dasarnya, rangkaian ALU hanya terdiri dari gerbang AND, OR, dan rangkaian full adder. Awalnya ALU bisa mengoperasikan 4 metode komputasi dasar (yang terdiri dari pengurangan, penjumlahan, pembagian serta perkalian). Namun pada perkembangannya sekarang ALU mengalami peningkatan seiring dengan perkembangan fungsi yang terjadi sekarang ini.

Fungsi ALU

ALU memiliki dua fungsi utama, yaitu fungsi aritmatika dan fungsi logika. Karena itu, ALU berguna untuk melakukan proses data yang berbentuk angka dan logika.

Tugas utama ALU adalah untuk melakukan perintah terkait perhitungan aritmatika atau matematika serta melakukan keputusan dari suatu operasi sesuai dengan instruksi dari program yang disebut operasi logika atau logical operation.

ALU juga memiliki fungsi utama untuk mengambil keputusan dari operasi logika. Operasi logika ini meliputi perbandingan atas dua buah elemen logika 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 melakukan fungsi tertentu, ALU melibatkan suatu sirkuit yang bernama Adder. Sirkuit adder juga sering disebut rangkaian kombinasional aritmatika sebab digunakan untuk memproses operasi-operasi atau perintah-perintah aritmatika.

Adder memiliki 3 jenis sesuai dengan bit yang dijumlahkan. Half adder, misalnya, digunakan untuk penjumlahan dua bit; Full adder untuj tiga buah bit; serta paralel adder untuk penjumlahan bit yang banyak. Berikut ini penjelasan detailnya:

1. Half Adder

Di Half Adder-lah dasar penjumlahan bilangan biner 2 bit dilakukan. Contoh operasinya adalah jika A = 0 dan B = 1 dijumlahkan, maka hasilnya adalah 0. Dalam kasus ini, half adder memiliki 2 masukan. Masukan tersebut adalah A dan B serta memiliki hasil yaitu S (Sum) serta Carry Out (nilai pindahan) adalah CY. Ketentuan dasar prinsip ini juga digunakan pada operasi aritmatika yang lain.

2. Full Adder

Berikutnya ada Full Adder yang menggunakan prinsi operasi: penjumlahan dua bilangan dikonversi dahulu ke dalam bilangan biner. Pada bagian Full Adder, penjumlah terdapat pada bagian bit-bit selain yang terendah. Full adder menjumlahkan dua bit input ditambah dengan nilai carry out penjumlahan bit sebelumnya. Setiap posisi pada bit dijumlahkan, sehingga outputnya terdiri atas Sum serta bit kelebihannya atau Carry Out.

3. Paralel Adder

Rangkaian paralel adder merupakan rangkaian penjumlah dari dua bilangan yang dikonversi dalam bentuk bilangan biner. Paralel Adder terdiri dari sebuah half adder (HA) pada LSB (Least Significant Bit) masing-masing input serta beberapa full adder pada but selanjutnya. Prinsip kerja paralel adder adalah penjumlahan dilakukan mulai dari LSB.

Ketentuanya, jika hasil penjumlahan yang telah diproses ALU memperoleh hasil bilangan desimal 2 atau lebih, maka bit kelebihannya bakal disimpan pada Cout, sedangkan bit di bawahnya dikeluarkan pada Σ. Prinsip ini dilakukan terus menerus hingga ke MSB (Most Significant Bit)-nya.

Rangkaian ALU pada CPU

ALU memiliki fungsi utama pada bagian logika dan fungsi aritmatika. Nah ALU ini, tidak bisa bekerja sendirian pada CPU, melainkan bekerjasama dengan komponen lain bernama CU atau Control Unit.

Selain CU, ada istilah register yang juga memiliki andil, dimana perintah yang masuk ke CU harus sama dengan perintah yang ada pada register. Sekedar untuk mengingatkan, register adalah sebuah memori kecil yang berkecepatan tinggi.

  • Ketika CPU memberikan perintah untuk melakukan perhitungan, secara otomatis komputer akan melakukan perhitungan.
  • Setelah dihitung di ALU, terbentuklah hasil berupa perintah selanjutnya yang kita sebut dengan register. Selain berbentuk register, hasil dari ALU juga memiliki bentuk sebagai suatu flag. Flag sendiri biasanya digunakan sebagai indikasi atau informasi kepada kita tentang kondisi prosessor secara detail. Prinsip ini bekerja baik dalam fungsi logika atau fungsi aritmatika lain.

Singkatnya, ALU tidak akan bekerja bila tidak mendapat perintah dari control unit dalam prosessor begitu juga sebaliknya, akan bekerja bila mendapatkan perintah. Control unit akan memberikan perintah sesuai dengan perintah yang tertulis pada register. Setelah proses ALU dilakukan, hasilnya adalah register (yang berisi hasil perhitungan atau suatu perintah yang lain) atau flag.

Ada pertanyaan atau komentar?