Arsitektur mikroprosesor

Arsitektur Internal Mikroprosesor

Arsitektur umum mikroprosesor

Secara umum, mikroprosesor berisi :
- unit aritmetika/logika (ALU),
- register,
- bus internal, serta unit kendali,
seperti terlihat pada Gambar berikut ini

Gambar. Arsitektur umum mikroprosesor

Register dan ALU dihubungkan dengan bus internal dalam mikroprosesor
sehingga register dan memori (melalui bus data) dapat mensuplai data ke ALU
dan menerima hasilnya.

 Dalam contoh ini, terdapat 2 buah register, A dan B, yang digunakan
untuk secara temporer menyimpan hasil komputasi.

 Bus internal X dan Y digunakan untuk mentransfer data sebagai operand
yang akan diolah ALU.

 Bus internal Z digunakan untuk mentransfer hasil operasi ALU ke
register atau memori (melalui bus data).

 Register MA (Memory Address) berisi informasi alamat memori yang
akan diakses. Unit kendali mengendalikan semua operasi dalam
mikroprosesor. Perhatikan kepala panah yang menunjukkan arah aliran
data.

Sebagai contoh.

misalkan kita hendak menjumlahkan data dari suatu lokasi di memori dengan
data dari register A serta menyimpannya di register B.

Register MA diisi dengan alamat memori yang akan dibaca, lalu register A
dihubungkan ke bus X, bus data dihubungkan ke bus Y, dan bus Z
dihubungkan dengan register B, kemudian ALU melakukan operasi
penjumlahan.

Instruksi yang dijalankan oleh mikroprosesor ada di memori, berupa urutan
data-data biner yang merupakan bahasa mesin mikroprosesor. Mikroprosesor
mengambil instruksi biner tersebut dari memori yang ditunjuk oleh sebuah
register yang bernama Program Counter atau register PC.

Mula-mula bus alamat diisi dengan informasi alamat di mana letak instruksi
berikutnya yang hendak dijalankan dengan register PC. Lalu mikroprosesor
mengambil instruksi tersebut melalui bus data dan menyimpannya di
Instruction Register (IR) atau register Instruksi.
Selanjutnya isi register PC ditambah satu, dengan demikian akan menunjuk ke
alamat memori berikutnya di mana instruksi berikutnya akan dijalankan lagi.
Secara simbolik kejadian di atas dapat dituliskan sebagai berikut:
Mem(PC) → IR
PC + 1 → PC
Setelah register IR berisi instruksi biner, unit kendali lalu menerjemahkannya
dan mengeksekusinya.
Apa yang dilakukan oleh mikroprosesor tergantung dari instruksi yang
diberikan tersebut. Misalnya instruksinya adalah operasi menjumlahan isi

register B dengan isi suatu memori dan hasilnya disimpan di dalam register B
lagi, maka operasi yang akan dijalankan adalah oleh mikroprosesor adalah:
Mem(PC) → MA
PC + 1 → PC
B + Mem(MA) → B

Mikroprosesor Intel 8086

Intel 8086 adalah mikroprosesor 16 bit, di mana dia dapat bekerja secara
internal menggunakan operasi 16 bit dan secara eksternal dapat mentransfer
data 16 bit melalui bus data.
Prosesor 8086 dapat dihubungkan dengan bus alamat yang berukuran 20 bit,
sehingga mampu mengalamati memori maksimal 220 = 1.048.576 byte (1 MB).

Diagram blok arsitektur 8086 dapat dilihat pada Gambar berikut.
Mikroprosesor 8086 terbagi atas 2 unit, yaitu unit antarmuka bus (bus interface
unit, BIU) dan unit pengeksekusi (execution unit, EU).

Gambar Blok internal mikroprosesor 8086

Unit Antarmuka Bus (BIU)
Unit ini merupakan bagian yang berhubungan langsung dengan “pihak luar”:
bus alamat dan bus data.

BIU : mengirim alamat ke bus alamat, mengambil instruksi (fetch) dari memori,
membaca data dari port dan memori, serta menulis data ke port dan memori
(menangani transfer data antara bus dan unit eksekusi).
BIU tersusun atas:
Instruction Stream Byte Queue (ISBQ).

BIU memfetch instruksi dari memori sebanyak-banyaknya 6 buah
instruksi ke depan. Hal ini dilakukan agar eksekusi progam menjadi lebih
cepat.

Instruksi yang sudah diambil ini ditaruh di ISBQ yang berupa 6 buah
register first-in-first-out. BIU dapat melakukan fetching selagi EU
menerjemahkan dan mengeksekusi instruksi yang tidak membutuhkan
penggunaan bus (misalnya operasi matematis menggunakan register internal).

Ketika EU selesai melaksanakan suatu instruksi, maka dia tinggal
mengambil perintah berikutnya di ISBQ, tanpa harus mengirim alamat ke
memori untuk mengambil instruksi berikutnya, sehingga eksekusi akan lebih
cepat. Kegiatan fetching instruksi berikutnya selagi menjalankan suatu
instruksi disebut sebagai: pipelining.

Pada mikroprosesor yang lebih baru, ukuran ISBQ tidak hanya 6 byte
tetapi mencapai 512 byte, ini efektif untuk program yang mempunyai banyak
Looping (struktur program yang berulang).

Register segmen.
BIU berisi 4 buah register segmen 16 bit, yaitu:
 code segment (CS),
 data segment (DS),
 extra segment (ES),
 stack segment (SS).

Sistem komputer 8086 mempunyai bus alamat 20 bit, tetapi ukuran
register - termasuk register alamat (memory address register) – yang dimilikinya
hanya 16 bit, lantas bagaimana cara mengatasinya.
1. Cara pemberian alamat 20 bit dilakukan menggunakan 2
komponen alamat: segmen dan offset, yang masing-masing
berukuran 16 bit.
2. BIU akan menggeser ke kiri nilai segmen sebanyak 4 bit, kemudian
menambahkan offset untuk memperoleh alamat fisik memori yang
dikirimkan melalui bus alamat.
3. Untuk lebih jelasnya, diberi contoh untuk memberi alamat fisik
$38AB4, segmen dapat diisi dengan angka $348A, dan offset diisi
dengan angka $4214, lihat Gambar berikut.

Cara penulisan kombinasi segmen dan offset adalah:

segmen:offset

Sehingga untuk contoh ini, penulisannya adalah $348A:$4214.

Perlu diingat bahwa kita bisa menggunakan kombinasi nilai segmen dan offset
yang bervariasi untuk memberi alamat fisik yang sama,

misalnya $38AB:$0004, $3800:$0AB4, dsb.

Secara umum, suatu program terdiri atas 4 bagian:

 segmen code yang berisi instruksi;
 segmen data, berisi data yang telah dialokasikan sebelumnya (statik);

 segmen ekstra, untuk variabel dinamik;
 segmen stack yang dipakai untuk menyimpan informasi pada saat
pemanggilan subrutin.

Informasi segmen disimpan dalam keempat register segmen sesuai dengan
namanya.

Instruction Pointer (IP), adalah register berisi informasi offset yang bersama-
sama CS menunjuk posisi dalam memori di mana instruksi berikutnya berada.

Unit Eksekusi (EU)
Unit ini memberitahu BIU di mana mengambil instruksi dan data,
menerjemahkan kode instruksi, dan menjalankannya.
EU tersusun atas:

Dekoder instruksi, yang mengambil urut-urutan instruksi dari ISBQ kemudian
menerjemahkannya ke runtutan aksi yang harus dikerjakan oleh EU.

Sistem kontrol, merupakan rangkaian yang mengendalikan kerja mikroprosesor
berdasarkan instruksi yang telah diterjemahkan oleh dekoder instruksi tadi.

Arithmetic Logic Unit (ALU), yaitu bagian dari mikroprosesor yang dapat
melakukan operasi matematis (misalnya operasi penjumlahan, pengurangan,
perkalian, dan pembagian) dan logika (misalnya operasi AND, OR, XOR,
geser, dan rotasi) 16 bit.

Register flag (bendera), yaitu register flip-flop 16 bit yang menunjukkan
kondisi yang dihasilkan oleh eksekusi suatu operasi oleh EU. Selain itu flag
juga mengatur beberapa operasi tertentu. Terdapat 9 flag dalam register flag
8086, seperti terlihat pada Gambar berikut.

Sebanyak 6 buah flag merupakan flag kondisi yang menunjukkan
keadaan setelah eksekusi suatu instruksi, yaitu:

 Carry Flag (CF),
 Parity Flag (PF),
 Auxiliary Carry Flag (AF),
 Zero Flag (ZF),
 Sign Flag (SF), dan
 Overflow Flag (OF).

Sedangkan, 3 buah flag sisanya berupa flag kontrol yang mengendalikan
operasi tertentu, yaitu:

 Single Step Trap Flag (TF),
 Interrupt Flag (IF), dan
 String Direction Flag (DF).

o CF akan diset (bernilai 1) jika sebuah operasi menghasilkan
simpanan (carry) melebihi bit terpenting (most significat bit, MSB,
atau bit 15), dan sebaliknya direset (bernilai 0) apabila tidak ada
simpanan.

o PF diset jika suatu operasi memberikan hasil dengan parity genap,
dan direset jika hasilnya berparity ganjil.

o AF mirip dengan CF, namun diset oleh operasi BCD (binary coded
decimal).

o ZF diset jika suatu operasi menghasilkan nol.

o SF merupakan nilai MSB hasil operasinya, yang menunjukkan
tanda; diset jika hasil bertanda negatif dan direset jika hasil
bertanda positif.

o OF diset jika hasil operasi melebihi tempat yang disediakan.

Flag kondisi akan digunakan oleh perintah tertentu untuk menentukan
pencabangan atau lompatan. Sedangkan flag kontrol dapat diatur dengan
perintah tertentu.
• Jika TF diset bernilai 1, maka mikroprosesor akan bekerja langkah demi
langkah, sehingga dapat digunakan untuk mencek jalannya suatu
program.
• IF digunakan untuk mengatur apakah kerja mikroprosesor dapat
diinterupsi atau tidak.
• DF digunakan untuk menentukan arah operasi string.

Register serbaguna,
merupakan register yang dapat digunakan untuk menyimpan data yang akan
diolah atau hasil suatu operasi oleh ALU.
Terdiri atas 8 buah register 8 bit, yaitu AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, dan
DL.
Register-register ini juga dapat digunakan secara berpasangan sehingga
membentuk register 16 bit, yaitu; AX (gabungan dari AH dan AL), BX, CX,
dan DX.

AX biasanya digunakan untuk menyimpan hasil operasi, sehingga
disebut akumulator.
d CX biasanya digunakan untuk pencacah untuk keperluan
perulangan/kalang (loop), sehingga disebut counter.
. BX dan DX biasanya digunakan sebagai offset dari alamat data di
memori (dengan segmen DS).

Register pointer dan indeks,

terdiri atas :

t Stack Pointer (SP),

S Base Pointer (BP),

B Source Index (SI), dan

S Destination Index (DI).

Stack (tumpukan) adalah bagian dari memori yang digunakan untuk
menyimpan informasi alamat program yang ditinggalkan pada saat terjadi
pemanggilan subrutin/subprogram. Demikian juga apabila subrutin tersebut
berupa fungsi yang menggunakan parameter, maka data parameter akan
disimpan pula di stack. Alamat tumpukan terluar dari stack ditunjuk oleh
SS:SP.

BP digunakan sebagai offset yang menunjuk ke parameter-parameter fungsi
yang dipanggil.

SI dan DI biasanya digunakan sebagai offset (masing-masing berpasangan
dengan ES dan DS) yang menunjuk ke suatu variabel/data untuk operasi string
(larik data).

---------------oooo000oooo---------------

Sejarah Perkembangan Microprocessor

1904 : Dioda tabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama
Sir John Ambrose Fleming (1849-1945)

1906 : ditemukan trioda hasil pengembangan dioda tabung oleh seorang ilmuwan Amerika yang
bernama Dr. Lee De Forest. Yang kemudian terciptalah tetroda dan pentode.

Akan tetapi penggunaan dari tabung hampa tersebut tergeser pada tahun 1960 setelah
ditemukannya komponen semikonduktor.

1947 : Transistor diciptakan di labolatorium Bell.

1965 : Gordon Moore dari Fairchild semiconductor dalam sebuah artikel untuk majalan
elektronik mengatakan bahwa chip semikonduktor berkembang dua kali lipat setiap dua tahun
selama lebih dari tiga dekade.

1968 : Moore, Robert Noyce dan Andy Grove menemukan Intel Corp. untuk menjalankan bisnis
“INTegrated Electronics.”

1969 : Intel mengumumkan produk pertamanya, RAM statis 1101, metal oxide semiconductor
(MOS) pertama di dunia. Ia memberikan sinyal pada berakhirnya era memori magnetis.

1971 : Intel meluncurkan mikroprosesor pertama di dunia, 4-bit 4004, yang didesain oleh
Federico Faggin.

1972 : Intel mengumumkan prosesor 8-bit 8008. Bill Gates muda dan Paul Allen coba
mengembangkan bahasa pemograman untuk chip tersebut, namun saat itu masih kurang kuat.

1974 : Intel memperkenalkan prosesor 8-bit 8080, dengan 4.500 transistor yang memiliki kinerja
10 kali pendahulunya.

1975 : Chip 8080 menemukan aplikasi PC pertamanya pada Altair 8800, sekaligus merevolusi
PC. Gates dan Allen sukses mengembangkan bahasa dasar Altair, yang kemudian menjadi
Microsoft Basic, untuk 8080.

1976 : Arsitektur x86 mengalami kemunduran saat Steve Jobs dan Steve Wozniak
memperkenalkan Apple II computer dengan menggunakan prosesor 8-bit Motorola 6502.

1978 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 16-bit 8086 yang kelak menjadi standar industri
pada tanggal 8 Juni.

1979 : Intel memperkenalkan versi dengan harga yang lebih murah dari 8086, yaitu 8088 dengan
8-bit bus.

1980 : Intel memperkenalkan 8087 math co-processor.

1981 : IBM memilih 8088 untuk menjalankan PC-nya. Seorang eksekutif Intel kemudian
mengatakannya sebagai “Kemenangan besar pertama Intel.”

1982 : IBM menandatangani Advanced Micro Devices sebagai sumber kedua Intel untuk
mikroprosesor 8086 dan 8088.

1982 : Intel memperkenalkan prosesor 16-bit 80286 dengan 134.000 transistor.

1984 : IBM mengembangkan PC generasi kedua, 80286-based PC-AT. PC-AT yang
menjalankan MS-DOS,
kelak menjadi standar PC selama hampir 10 tahun.

1985 : Intel keluar dari bisnis RAM dinamis untuk fokus pada mikroprosesor, dan akhirnya ia
mengeluarkan prosesor 80386, sebuah chip 32-bit dengan 275.000 transistor dan kemampuan
menjalankan berbagai macam program sekaligus.

1986 : Compaq Computer melambungkan IBM dengan PC yang didasarkan pada 80386.

1987 : VIA Technologies didirikan di Fremont, Calif., mereka akan mejual chip set core logic
x86.

1989 : 80486 diluncurkan, dengan 1.2 juta buah transistor dan built-in math co-processor.

Intel telah memprediksi pengembangan prosesor multicore suatu saat pada tahun 2000-an.

1990 : Compaq memperkenalkan server PC pertama, yang dijalankan dengan menggunakan
80486.

1993 : Transistor 3.1 juta, prosesor 66-MHz Pentium dengan teknologi superscalar
diperkenalkan.

1994 : AMD dan Compaq membentuk aliansi untuk mendukung Compaq computer dengan
mikroprosesor Am486.

1997 : Intel meluncurkan teknologi prosesor 64-bit Epic. Ia juga memperkenalkan MMX
Pentium untuk aplikasi prosesor sinyal digital, yang juga mencakup grafik, audio, dan
pemrosesan suara.

1998 : Intel memperkenalkan prosesor Celeron di bulan April.

1999 : VIA mengakuisisi Cyrix Corp. dan Centaur Technology, pembuat prosesor x86 dan x87
co-processor.

2000 : Debut Pentium 4 dengan 42 juta transistor.

2003 : AMD memperkenalkan x86-64, versi 64-bit dari x86 instruction set.

2004 : AMD mendemonstrasikan x86 dual-core processor chip.

2005 : Intel menjual prosesor Dual-Core pertamanya.

2006 : Dell Inc. mengumumkan akan menawarkan system prosesor berbasis AMD.

2006 : Intel Memperkenalkan prosesor core 2 duo di bulan juli.

2007 : Intel memperkenalkan prosesor core 2 quad di bulan januari.

• Jenis – Jenis Prosesor

Berdasarkan pada banyaknya bit yang dikerjakan oleh ALU (Arithmatic Logic Unit), CPU
dibedakan menjadi 4 jenis, yaitu :

1. Bit Silices Processor

Perancangan cpu dengan menambahkan jumlah irisan bit (slices) untuk applikasi-
applikasi tertentu. CPU jenis ini dapat pula dikatakan dengan CPU Custom.

2. General Purpose CPU

CPU serbaguna atau mikrokomputer dengan semua kemampuan dari mini komputer
terdahulu.

1. I/O Processor

Prosesor khusus yang berfungsi menangani input/output request membantu prose

2. Dedicated/Embedded Controller

Membuat mesin menjadi smart, seperti : mesin cuci, microwave, oven, mesin jahit,
sistem pengapian otomotif. Prosesor jenis ini lebih dikenal dengan mikrokontroller.

Sejarah Perkembangan Microprocessor Intel

1971: 4004 Microprocessor

Pada tahun 1971 munculah microprocessor pertama Intel , microprocessor 4004 ini digunakan pada
mesin kalkulator Busicom. Dengan penemuan ini maka terbukalah jalan untuk memasukkan kecerdasan
buatan pada benda mati.


Pada tahun 1972 munculah microprocessor 8008 yang berkekuatan 2 kali lipat dari pendahulunya yaitu
4004.


Menjadi otak dari sebuah komputer yang bernama Altair, pada saat itu terjual sekitar sepuluh ribu dalam
1 bulan

1978: 8086-8088 Microprocessor

Sebuah penjualan penting dalam divisi komputer terjadi pada produk untuk komputer pribadi buatan IBM
yang memakai prosesor 8088 yang berhasil mendongkrak nama intel.


Intel 286 atau yang lebih dikenal dengan nama 80286 adalah sebuah processor yang pertama kali dapat
mengenali dan menggunakan software yang digunakan untuk processor sebelumnya.

1985: Intel386™ Microprocessor

Intel 386 adalah sebuah prosesor yang memiliki 275.000 transistor yang tertanam diprosessor tersebut
yang jika dibandingkan dengan 4004 memiliki 100 kali lipat lebih banyak dibandingkan dengan 4004

1989: Intel486™ DX CPU Microprocessor

Processor yang pertama kali memudahkan berbagai aplikasi yang tadinya harus mengetikkan command-
command menjadi hanya sebuah klik saja, dan mempunyai fungsi komplek matematika sehingga
memperkecil beban kerja pada processor.

1993: Intel® Pentium® Processor

Processor generasi baru yang mampu menangani berbagai jenis data seperti suara, bunyi, tulisan
tangan, dan foto.

1995: Intel® Pentium® Pro Processor

Processor yang dirancang untuk digunakan pada aplikasi server dan workstation, yang dibuat untuk
memproses data secara cepat, processor ini mempunyai 5,5 jt transistor yang tertanam.

1997: Intel® Pentium® II Processor

Pocessor Pentium II merupakan processor yang menggabungkan Intel MMX yang dirancang secara
khusus untuk mengolah data video, audio, dan grafik secara efisien. Terdapat 7.5 juta transistor
terintegrasi di dalamnya sehingga dengan processor ini pengguna PC dapat mengolah berbagai data dan
menggunakan internet dengan lebih baik.

1998: Intel® Pentium II Xeon® Processor

Processor yang dibuat untuk kebutuhan pada aplikasi server. Intel saat itu ingin memenuhi strateginya
yang ingin memberikan sebuah processor unik untuk sebuah pasar tertentu.

1999: Intel® Celeron® Processor

Processor Intel Celeron merupakan processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untuk
pengguna yang tidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi pengguna yang ingin

membangun sebuah system computer dengan budget (harga) yang tidak terlalu besar. Processor Intel
Celeron ini memiliki bentuk dan formfactor yang sama dengan processor Intel jenis Pentium, tetapi hanya
dengan instruksi-instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan (clock speed) yang lebih
lambat, dan harga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium. Dengan keluarnya processor
Celeron ini maka Intel kembali memberikan sebuah processor untuk sebuah pasaran tertentu.

1999: Intel® Pentium® III Processor

Processor Pentium III merupakan processor yang diberi tambahan 70 instruksi baru yang secara
dramatis memperkaya kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio streaming, dan aplikasi-
aplikasi video serta pengenalan suara.

1999: Intel® Pentium® III Xeon® Processor

Intel kembali merambah pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenis
Pentium III yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini adalah ia dapat mempercepat
pengolahan informasi dari system bus ke processor , yang juga mendongkrak performa secara signifikan.
Processor ini juga dirancang untuk dipadukan dengan processor lain yang sejenis.

2000: Intel® Pentium® 4 Processor

Processor Pentium IV merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan
hingga 3.06 GHz. Pertama kali keluar processor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor pin 423,
setelah itu intel merubah formfactor processor Intel Pentium 4 menjadi pin 478 yang dimulai dari
processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai yang terbaru yang saat ini mampu menembus
kecepatannya hingga 3.4 GHz.

2001: Intel® Xeon® Processor

Processor Intel Pentium 4 Xeon merupakan processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk
berperan sebagai computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari processor Intel
Pentium 4 serta dengan memory L2 cache yang lebih besar pula.

2001: Intel® Itanium® Processor

Itanium adalah processor pertama berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan
workstation serta pemakai tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar
berbeda dari sebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi Intel’s Explicitly Parallel Instruction
Computing ( EPIC ).

2002: Intel® Itanium® 2 Processor

Itanium 2 adalah generasi kedua dari keluarga Itanium

2003: Intel® Pentium® M Processor

Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel Centrino
dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah komputer yang mudah dibawa
kemana-mana.

2004: Intel Pentium M 735/745/755 processors

Dilengkapi dengan chipset 855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan
dengan soket processor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya.

2004: Intel E7520/E7320 Chipsets

7320/7520 dapat digunakan untuk dual processor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400 memory,
and PCI Express peripheral interfaces.

2005: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz

Sebuah processor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang menginginkan sesuatu yang
lebih dari komputernya, processor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB,
EM64T, 2MB L2 cache, dan HyperThreading.

2005: Intel Pentium D 820/830/840

Processor berbasis 64 bit dan disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi
1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan
3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading.

2006: Intel Core 2 Quad Q6600

Processor untuk type desktop dan digunakan pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia
miliki memiliki 2 buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan 4MB yang
dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power ( TDP )

2006: Intel Quad-core Xeon X3210/X3220

Processor yang digunakan untuk tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki
konfigurasi 2.13 dan 2.4GHz, berturut-turut , dengan 8MB L2 cache ( dapat mencapai 4MB yang diakses
untuk tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power (TDP)

Sejarah Perkembangan Microprocessor AMD

• Processor multi-core

Sudah menjadi salah satu tren pengembangan processor terkini. Tidak cukup dengan dual-core, quad-
core pun mulai dipandang diperlukan bahkan pada sebuah processor desktop PC. Jika Anda termasuk
salah satu penggemar balap mobil F1, mungkin Anda termasuk salah satu dari pendukung konstruktor
mobil berwarna dominasi merah menyala dengan logo kuda jingkrak. Pada seri belakangan, konstruktor
ini menunjukkan peningkatan performa. Terutama pada klasemen sementara untuk poin konstruktor.
Terlihat sedikit demi sedikit mulai mengejar ketinggalannya di putaran awal musim F1 kali ini. Dan
demikian juga dengan salah satu sponsornya, AMD.

• Era Processor Multi-Core

Sudah kurang lebih satu tahun pengguna komputer disuguhi pilihan untuk menikmati penggunaan quad-
core processor. Baik Intel dan AMD memberikan solusi yang berbeda. Tidak ketinggalan dengan Intel
yang sudah terlebih dahulu menawarkan pilihan processor untuk desktop PC dengan quad-core.
Meskipun sebelumnya AMD juga sudah memberikan solusi penggunaan 4 core pada desktop PC, namun
pendekatan 4×4 dengan QuadFX belum dirasakan cukup. Kehadiran processor quad-core yang
sebenarnya, menjadi sebuah kewajiban untuk menjawab tantangan yang diberikan oleh pesaingnya.

• AMD K10 Micro-Architecture

Sebetulnya AMD sudah tidak lagi menggunakan penamaan processor dengan menggunakan awalan “K”
ini. Terakhir kali penamaan dengan awalan huruf “K “ ini digunakan pada processor codename “K8“ pada
jajaran processor Athlon 64. Hal ini terlihat dari tidak lagi digunakannya penamaan dengan awalan huruf
“K” ini pada dokumen-dukumen ataupun press release resmi dari AMD sejak awal tahun 2005 yang lalu.
Namun penamaan codename processor AMD dengan awalan “K”, ini sudah terlalu tertanam pada benak
kebanyakan pengguna PC. Juga berlaku untuk para pengamat teknologi dan juga reviewer. Sebagai
contoh, pada berita terdahulu mengenal kehadiran processor dengan codename “K8L”, yang sebenarnya
secara resmi disebut oleh AMD sebagai “AMD Next Generation Processor Technology”. Demikian juga
penyebutan “K10” pada artikel ini. Secara resmi, AMD tidak menyebutnya sebagai “K10”. Micro-
architecture terbaru untuk processor AMD ini akan menjadi penerus, baik untuk processor desktop,
mobile, maupun server. Jadi hal ini akan berlaku untuk jajaran Athlon, Turion, Opteron, dan bahkan
nantinya Sempron. Meskipun sempat beredar soal penundaan bahkan batal dikeluarkannya processor
generasi ini. Namun, hal tersebut tidak benar. Setidaknya belum ada pernyataan resmi dari AMD
mengenai hal ini. Bahkan belakangan pembicaraan mengenai kehadiran AMD K10 terus menghangat.
Jika melihat rencana AMD yang disampaikan pada penghujung tahun lalu, belum ada penundaan
ataupun perubahan jadwal besar-besaran. Kehadiran Barcelona dan Budapest untuk processor
segmentasi server memang dijadwalkan hadir tahun 2007 ini. Demikian juga dengan processor desktop
dengan Lima untuk single processor, Sparta untuk Sempron, kesemuanya dengan proses produksi 65
nm.Dan rencananya pada semester kedua ini baru akan diperkenalkan HyperTransport 3.0 dan
kemungkinan Socket AM2+. Ini diperkirakan akan dibutuhkan untuk mengimplementasikan penggunaan
quadcore, khususnya untuk segmentasi Consumer.Kabarnya penanaman codename untuk prosessor
AMD segmentasi ini juga akan mengalami perubahan. Setelah selama ini menggunakan nama-nama
kota terkenal di dunia, selanjutnya direncanakan akan menggunakan nama bintang. Sama seperti pada
processor Barcelona untuk server, processor desktop juga akan menggunakan quad-core processor.
Adalah Agena yang diperkirakan menjadi quad-core processor desktop pertama dari AMD. Dan akan
menyusul processor lainnya yang menggunakan micro-architecture terbaru ini.

• AMD Phenom

Di pertengahan tahun ini, AMD mengumumkan akan hadirnya jajaran processor family dengan sebutan
AMD Phenom yang memiliki codename “FASN8” (dibaca: “fascinate”). Ditujukan terutama untuk
segmentasi enthusiast. Direncanakan akan hadir pada awal Q4 2007 ini. Processor AMD Phenom ini
sendiri sudah didemokan, dan dengan menggunakan DSDC (Dual Socket Direct Connect), AMD juga
sempat mendemokan 8-core platform pada kesempatan yang sama saat memperkenalkan AMD
Phenom. Ini dimung- kinkan dengan penggunaan dua processor quad-core AMD Phenom dalam sebuah
platform DSDC. Masih mirip dengan yang ditawarkan pada QuadFX terdahulu.

• Native Quad-Core Processor

Untuk sebuah produk processor, AMD bukanlah yang memproduksi processor dengan quad-core
pertama. Namun klaim AMD untuk menjadi pihak yang memproduksi native quad-core processor,
memang ada benarnya. Tidak dengan menghadirkan sebuah processor yang mengemas dua die,
masing-masing dengan dual-core processor, dalam satu kemasan processor. Namun AMD melakukan
pendekatan yang berbeda, dengan sebuah quad-core processor dalam satu die. Maka, sebutan sebagai
native quad-core processor memang pantas disebutkan untuk processor quad-core ini. Selain
menghadirkan processor quadcore, tidak hanya itu yang ditawarkan oleh AMD Phenom. AMD Phenom
juga tentu saja tidak melupakan penggunaan energy effi cient, yang memungkinkan peningkatan kinerja
performance-per-watt yang optimal. Hal ini juga didukung dengan penggunaan teknologi HyperTransport,
dan terutama 128-bit Floating Point Unit yang membantu meningkatkan kinerja secara keseluruhan. Juga
architecture K10 yang melakukan pendekatan berbeda dalam mewujudkan quad-core. Sedikit banyak hal
ini menguntungkan khususnya dalam hal aliran data. Ini juga yang menyebabkan AMD memandang perlu
meningkatkan kapasitas L1 dan L2 cache yang digunakan pada generasi processor ini. Quad-core
processor versi AMD dengan AMD Phenom cukup memberikan kesan yang menjanjikan untuk

mendapatkan peningkatan kinerja dengan multitasking penggunaan dengan intensitas yang tinggi dan
tentunya aplikasi yang mendukung multi-thread, juga tidak ketinggalan untuk gaming. Tidak ketinggalan
beberapa pihak developer game juga menyambut gembira kedatangan quad-core processor ini. Seperti
publisher Microsoft Game Studios yang sudah memberikan patch Service Pack1 untuk Microsoft Flight
Simulator X. Patch SP1 ini akan membuatnya mampu melakukan proses terrain loading dan texture
dalam perintah multi-thread yang akan menguntungkan untuk processor multi-core seperti AMD Phenom
ini. Atau seperti pada Unreal Engine 3 yang juga sudah dapat mengoptimalkan penggunaan quad-core
processor atau bahkan lebih. Pada engine ini multi-core processor akan meningkatkan percepatan
proses kalkulasi untuk physics dan AI. Dan tentu saja ini membantu pihak developer engine tersebut
untuk meningkatkan tingkat realistic kemiripan dengan dunia nyata yang dapat disertakan pada game.
Hal ini juga mirip yang dinyatakan oleh Havoc yang mengembangkan Physics. Bicara komputer tentu tak
lepas dari prosesor, yag umumnya dikenal sebagai otaknya komputer. Dialah yang mengatur dan
mengolah semua kerja komponen dalam komputer. Meskipun hanya sebentuk chip silikon tunggal nan
kecil, peranti ini memegang peranan sangat penting. Jika komponen PC lainnya berfungsi sebagai
pentransmisi data, maka prosesorlah yang berfungsi menentukan dan menghitung semua aktivitas
tersebut.
Prosesor, atau tepatnya mikroprosesor, memang beragam merek dan tipenya. Namun, kesemuanya
boleh dibilang memiliki fungsi yang sama.Pusat unit pemroses komputer sederhana generasi pertama
pada tahun 1940-an, masih berupa sekumpulan tabung kedap udara yang mirip botol. Botol-botol ini
sama dengan yang yang biasa ditemukan di televisi model yang sangat kuno sekali.Setiap CPU (Central
Processing Unit) membutuhkan ribuan botol, dan daya tahannya hanya beberapa jam saja. Pula, ia boros
tenagan listrik dan peregkat pendinginnya pun berukuran besar.Komputer angkatan pertama yang
menggunakan CPU model ini adalah ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), yang
dikembangkan oleh J.P. Eckert dan J.W. Maughly di Amerika Serikat. ENIAC terdiri atas 18.000 tabung
kedap udara, yang membutuhkan ruangan seluas 18×8meter persegi untuk pengoperasiannya.Dari
model tabung, di tahun 1948, proses komputasi mulai masuk ke “komputer generasi kedua” yang
menggunakan transistor. Penggunaannya didemonstrasikan pertama kali oleh Bell Telephone
Laboratories. Dengan transistor, kebutuhan listrik jadi lebih rendah dan tingkat panasnya bisa
dikurangi.Pada komputer generasi ketiga mulai digunakan semikonduktor, yang menggabungkan lusinan
transistor dalam sebuah chip silikon kecil. Dengan cara ini, sebuah sirkuit elektronik yang berisi
komponen-komponen yang saling terkoneksi bisa disatukan dalam sebuah sirkuit tunggal. Dari sinilah,
mikroprosesor berawal.Di awal 1970-an, sirkuit semikonduktor sudah mula dikembangkan dengan
klompleksitas 1.000 transistor per sirkuitnya. Selanjutnya, pada tahun 1971, komponen yang benar-benar
disebut sebagai mikroprosesor untuk pertama kalinya dibuat oleh para teknisi dari perusahaan elektronik
Intel. Chip tersebut diberi nama Intel 4004 dan didesain oleh Ted Hoff, Federico Faggin, dan Stan
Mazor.Prosesor chp silikon tunggal ini berukuran sekitar 0,6 cm yang berisi sekitar 2.250 transistor.
Komponen yang prototipenya dikembangkan sejak 1969 ini punya kemampuan memproses 4 bits
informasi, dengan kecepatan sekitar 0,06 MHz saja.Untuk harga, mikroprosesor yang pernah digunakan
untuk pesawat luar angkasa Pioner 10 ini dijual seharga US$ 200. Tehitung mahal saat itu. Selanjutnya,
pada tahun 1972, Intel merilis prosesor Intel 8008 debgab 3.500 transistor di dalamnya.Pada tahun 1974,
Motorola tidak mau ketinggalan. Ia merilis prosesor berjuluk Motorola 6800. Chip ini dirancang oleh
Charlie Melear dan Chuck Peddle, yang dikhususkan penggunanya untuk “mesin bisnis” dan pengontrol
otomotif. Inovasi baru prosesor untuk pengembangan PC (Personal Computer) kemudian diawali dengan
dirilisnya Intel 386 pada tahun 1985, yang membuka babak baru teknologi komputer. Prosesor ini
berdesain 32 bit, 4GB ruang untuk data dan 250.000 transistor.Komponen keluaran Intel ini juga menjadi
chip pertama yang mendukung pengalokasian data secara linier (linier addressing). Hal ini diikuti dengan
dirilisnya Intel Pentium pada tahun 1993 dengan 3,1 juta transistor, dan menjadi chip yang terus
berkembang baik baik hingga sekarang. Tak perlu dipungkiri, sejak awal (Intel 4004) Intel merajai dunia
mikroprosesor. Dalam perkembangan teknologi ini, Intel merintis sutau arsitektur sistem prosesor yang
dikenal sebagai X86, yang kemudian banyak diikuti oleh produk prosesor lainnya. Sistem ini dimulai dari
prosesor Intel 8086.Bagaimana pun, bicara soal mikroprosesor tentu bukan Intel saja yang bisa disebut.
Setelah akhir tahun 1980-an, beberapa pengembang chipset, sperti AMD (Anvaced Micro Devices) dan
Cyrix mulai menantang Intel, dengan memproduksi sendiri chip prosesor “Intel-competibel”.Chip tersebut
mendukung rangkaian instruksi yang ada di prosesor Intel. Harganya lebih murah, dan kadang
mempunya kemampuan yang lebih dibandingkandengan produk Intel. AMD mulai menggebrak pasaran
dengan prosesor buatan sendiri tahun 1996, degan merilis AMD K5. Sebelumnya, AMD sudah membuat

prosesor seperti AM486 pada masa Intel 386 dan 486, namun masih di bawah lisensi Intel. AMD K5 ini
mendapat respon yang baik.Kemudian ada AMD K6 yang dirilis pada tahun 1997, dengan kecepatan 166
dan 200MHz. Prosesor ini memang dirilis untuk diadu dengan kemampuan prosesor Intel. Kelebihan dari
prosesor-prosesor AMD adalah kemempuannya untuk di overclock. Sama dengan AMD, setelah
memproduksi prosesor X86 untuk Intel pada masa Intel 286 dan 386, Cyrix memutuskan untuk
memebuat sendiri dengan merilis Cyrix 486 DX-4 untuk pertama kalinya di awal 90-an. Dilanjutkan pada
tahun 1995, Cyrix merilis Cyrix 6X86, prosesor dengan kecepatan tinggi di angkatannya, yang sayangnya
punya masalah pada kompatibilitas dan panas. Pada tahun 1999 Cyrix dibeli oleh VIA, perusahaan
chipset asal Taiwan. Sampai sekarang perkembangan microprosesor masih terus berlanjut dan Intel
tetap merajai dunia microprosesor. Hal ini juga tidak terlepas dari Hukum Moore, yakni hukum yang
dilontarkan oleh Gordon Moore pada tahun 1965. Kala itu, Moore memprediksikan jumlah transistor yang
ada pada integrated circuit (IC) akan berlipat ganda setiap tahunnya.Pernyataan ini diperbaharui Moore di
tahun 1995, dengan penelitian bahwa kelipatan ganda jumlah transistor hanya akan terjadi setiap dua
tahun sekali. Hukum Moore sampai sekarang menjadi panduan bagi Intel untuk memacu prosesornya
agar semakin andal, terutama peningkatan kecepatan dengan penuerunan harga yang sangat
signifikan.Meski pertumbuhan kecepatan prosesor sempat mengalami masa-masa stagnan, namun
pertumbuhan kecepatan prosesor Intel mengalami peningkatan yang mengseankan. Banyak ahli
teknologi informasi di seluruh dunia, termasuk Gordon Moore, berharap hukum Moore dapat bertahan
paling tidak sampai dua dekade mendatang (sejak tahun 2008

Sejarah Microprocessor Cyrix

Sekitar tahun 1989 Intel meluncurkan i80486DX. Seri yang tentunya sangat populer, peningkatan seri ini terhadap
seri 80386 adalah kecepatan dan dukungan FPU internal dan skema clock multiplier (seri i486DX2 dan iDX4),
tanpa tambahan instruksi baru. Karena permintaan publik untuk prosesor murah, maka Intel meluncurkan seri
i80486SX yang tak lain adalah prosesor i80486DX yang sirkuit FPU-nya telah disabled . Seperti yang seharusnya,
seri i80486DX memiliki kompatibilitas penuh dengan set instruksi chip-chip seri sebelumnya.

AMD dan Cyrix kemudian membeli rancangan prosesor i80386 dan i80486DX untuk membuat
prosesor Intel-compatible, dan mereka terbukti sangat berhasil. Pendapat saya inilah yang
disebut proses ‘cloning’, sama seperti cerita NEC V20 dan V30. AMD dan Cyrix tidak
melakukan proses perancangan vertikal (berdasarkan sebuah chip seri sebelumnya), melainkan
berdasarkan rancangan chip yang sudah ada untuk membuat chip yang sekelas.

Tahun 1993, dan Intel meluncurkan prosesor Pentium. Peningkatannya terhadap i80486: struktur
PGA yang lebih besar (kecepatan yang lebih tinggi , dan pipelining, TANPA instruksi baru.
Tidak ada yang spesial dari chip ini, hanya fakta bahwa standar VLB yang dibuat untuk i80486
tidak cocok (bukan tidak kompatibel) sehingga para pembuat chipset terpaksa melakukan
rancang ulang untuk mendukung PCI. Intel menggunakan istilah Pentium untuk meng”hambat”
saingannya. Sejak Pentium ini para cloner mulai “rontok” tinggal AMD, Cyrix . Intel
menggunakan istilah Pentium karena Intel kalah di pengadilan paten. alasannya angka tidak bisa
dijadikan paten, karena itu intel mengeluarkan Pentium menggunakan TM. AMD + Cyrix tidak
ingin tertinggal, mereka mengeluarkan standar Pentium Rating (PR) sebelumnya ditahun 92 intel
sempat berkolaborasi degan Sun, namun gagal dan Intel sempat dituntut oleh Sun karena dituduh
menjiplak rancangan Sun. Sejak Pentium, Intel telah menerapkan kemampuan Pipelining yang
biasanya cuman ada diprocessor RISC (RISC spt SunSparc). Vesa Local Bus yang 32bit adalah
pengembangan dari arsitektur ISA 16bit menggunakan clock yang tetap karena memiliki clock
generator sendiri (biasanya >33Mhz) sedangkan arsitektur PCI adalah arsitektur baru yang
kecepatan clocknya mengikuti kecepatan clock Processor (biasanya kecepatannya separuh

kecepatan processor).. jadi Card VGA PCI kecepatannya relatif tidak akan sama di frekuensi
MHz processor yang berbeda alias makin cepat MHz processor, makin cepat PCI-nya

Tahun 1995, kemunculan Pentium Pro. Inovasi disatukannya cache memori ke dalam prosesor
menuntut dibuatnya socket 8 . Pin-pin prosesor ini terbagi 2 grup: 1 grup untuk cache memori,
dan 1 grup lagi untuk prosesornya sendiri, yang tak lebih dari pin-pin Pentium yang diubah
susunannya . Desain prosesor ini memungkinkan keefisienan yang lebih tinggi saat menangani
instruksi 32-bit, namun jika ada instruksi 16-bit muncul dalam siklus instruksi 32-bit, maka
prosesor akan melakukan pengosongan cache sehingga proses eksekusi berjalan lambat. Cuma
ada 1 instruksi yang ditambahkan: CMOV (Conditional MOVe) .

Tahun 1996, prosesor Pentium MMX. Sebenarnya tidak lebih dari sebuah Pentium dengan unit
tambahan dan set instruksi tambahan, yaitu MMX. Intel sampai sekarang masih belum
memberikan definisi yang jelas mengenai istilah MMX. Multi Media eXtension adalah istilah
yang digunakan AMD . Ada suatu keterbatasan desain pada chip ini: karena modul MMX hanya
ditambahkan begitu saja ke dalam rancangan Pentium tanpa rancang ulang, Intel terpaksa
membuat unit MMX dan FPU melakukan sharing, dalam arti saat FPU aktif MMX non-aktif, dan
sebaliknya. Sehingga Pentium MMX dalam mode MMX tidak kompatibel dengan Pentium.

Bagaimana dengan AMD K5? AMD K5-PR75 sebenarnya adalah sebuah ‘clone’ i80486DX
dengan kecepatan internal 133MHz dan clock bus 33MHz . Spesifikasi Pentium yang didapat
AMD saat merancang K5 versi-versi selanjutnya dan Cyrix saat merancang 6×86 hanyalah
terbatas pada spesifikasi pin-pin Pentium. Mereka tidak diberi akses ke desain aslinya. Bahkan
IBM tidak mampu membuat Intel bergeming (Cyrix, mempunyai kontrak terikat dengan IBM
sampai tahun 2005)

Mengenai rancangan AMD K6, tahukah anda bahwa K6 sebenarnya adalah rancangan milik
NexGen ? Sewaktu Intel menyatakan membuat unit MMX, AMD mencari rancangan MMX dan
menambahkannya ke K6. Sayangnya spesifikasi MMX yang didapat AMD sepertinya bukan
yang digunakan Intel, sebab terbukti K6 memiliki banyak ketidakkompatibilitas instruksi MMX
dengan Pentium MMX.

Tahun 1997, Intel meluncurkan Pentium II, Pentium Pro dengan teknologi MMX yang memiliki
2 inovasi: cache memori tidak menjadi 1 dengan inti prosesor seperti Pentium Pro , namun
berada di luar inti namun berfungsi dengan kecepatan processor. Inovasi inilah yang
menyebabkan hilangnya kekurangan Pentium Pro (masalah pengosongan cache) Inovasi kedua,
yaitu SEC (Single Edge Cartidge), Kenapa? Karena kita dapat memasang prosesor Pentium Pro
di slot SEC dengan bantuan adapter khusus. Tambahan : karena cache L2 onprocessor, maka
kecepatan cache = kecepatan processor, sedangkan karena PII cachenya di”luar” (menggunakan
processor module), maka kecepatannya setengah dari kecepatan processor. Disebutkan juga
penggunaan Slot 1 pada PII karena beberapa alasan :

Pertama, memperlebar jalur data (kaki banyak – Juga jadi alasan Socket 8), pemrosesan pada
PPro dan PII dapat paralel. Karena itu sebetulnya Slot 1 lebih punya kekuatan di Multithreading /
Multiple Processor. ( sayangnya O/S belum banyak mendukung, benchmark PII dual
processorpun oleh ZDBench lebih banyak dilakukan via Win95 ketimbang via NT)

Kedua, memungkinkan upgrader Slot 1 tanpa memakan banyak space di Motherboard sebab bila
tidak ZIF socket 9 , bisa seluas Form Factor(MB)nya sendiri konsep hemat space ini sejak 8088
juga sudah ada .Mengapa keluar juga spesifikasi SIMM di 286? beberapa diantaranya adalah
efisiensi tempat dan penyederhanaan bentuk.

Ketiga, memungkinkan penggunaan cache module yang lebih efisien dan dengan speed tinggi
seimbang dengan speed processor dan lagi-lagi tanpa banyak makan tempat, tidak seperti AMD /
Cyrix yang “terpaksa” mendobel L1 cachenya untuk menyaingi speed PII (karena L2-nya
lambat) sehingga kesimpulannya AMD K6 dan Cyrix 6×86 bukan cepat di processor melainkan
cepat di hit cache! Sebab dengan spec Socket7 kecepatan L2 cache akan terbatas hanya secepat
bus data / makin lambat bila bus datanya sedang sibuk, padahal PII thn depan direncanakan
beroperasi pada 100MHz (bukan 66MHz lagi). Point inilah salah satu alasan kenapa intel
mengganti chipset dari 430 ke 440 yang berarti juga harus mengganti Motherboard.

• Generasi Cyrix :

1. Generasi Prosesor Cyrix MediaGX dengan kecepatan 120-200 Mhz
2. Generasi Prosesor Cyrix 6×86 dengan kecepatan 110-150Mhz

1. Generasi Prosesor Cyrix M2 dengan kecepatan 180-233 Mhz

1. Generasi Prosesor Cyrix C3 dengan kecepatan 500-733 Mhz

Arsitektur mikroprosesor

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

Similar to Arsitektur mikroprosesor

Recently uploaded

Arsitektur mikroprosesor