ALU (Arithmatic Logical Unit): Pengertian, Fungsi, dan Rangkaian ALU pada CPU

Table of Contents

ALU (Arithmatic Logical Unit)

Pengertian ALU (Arithmatic Logical Unit)

ALU (Arithmatic Logical Unit) atau unit penalaran secara logis adalah salah satu komponen dalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi perhitungan aritmatika dan logika. ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmatika dan unit logika boolean, yang masing-masing memiliki spesifikasi dan tugas tersendiri.

Fungsi-fungsi yang didefinisikan pada ALU adalah Add (penjumlahan), Addu (penjumlahan tidak bertanda), Sub (pengurangan), Subu (pengurangan tidak bertanda), and, or, xor, sll (shift left logical), srl (shift right logical), sra (shift right arithmetic), dan lain-lain.

Perhitungan dalam ALU menggunakan kode biner, yang merepresentasikan instruksi yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang diolah (operand). ALU biasanya menggunakan sistem bilangan biner two’s complement.

ALU mendapat data dari register. Kemudian data tersebut diproses dan hasilnya akan disimpan dalam register tersendiri yaitu ALU output register, sebelum disimpan dalam memori.

Fungsi ALU (Arithmetic and Logic Unit)

Garis besarnya, ALU memiliki dua fungsi utama yaitu fungsi logika dan aritmatika. Peran ALU di komputer erat kaitannya dengan fungsi dasar yang ada kaitannya dengan angka dan logika. Berikut fungsi ALU secara umum di antaranya,
1. Melakukan suatu proses data yang berbentuk angka dan logika, seperti data matematika dan statistika.
2. Melakukan keputusan dari operasi sesuai dengan instruksi program yaitu operasi logika (logical operation).
3. Melakukan perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program
4. Membantu Control Unit saat melakukan perhitungan aritmatika (ADD, SUB) dan logika (AND, OR, XOR, SHL, SHR).

ALU memegang peran sebagai komponen yang memproses perintah yang ada kaitannya dengan perhitungan aritmatika. ALU juga bertugas membuat keputusan dari suatu operasi sesuai dengan instruksi dari suatu program yang diidentifikasi sebagai operasi logika.

ALU tidak bermain sendiri disini, ada komponen lain yang mendukungnya dan memastikan kerja ALU bisa dilakukan dengan baik. Agar fungsi ALU dapat muncul, dilibatkanlah sebuah sirkuit bernama adder. Sirkuit ini juga sering diidentifikasi sebagai rangkaian kombinasi aritmatika.

Sirkuit adder kerap digunakan untuk memproses beragam operasi atau perintah aritmatika. Sirkuit adder sendiri memiliki 3 jenis yang berbeda, masing-masing jenis dikategorikan sesuai dengan bit yang ditambahkan. Ketiga jenis sirkuit adder tersebut adalah half adder, full adder, dan paralel adder.
1. Half Adder
Rangkaian half adder merupakan dasar penjumlahan bilangan Biner dengan hanya dua bit, seringkali juga disebut Penjumlah Tak Lengkap. Contoh pengoperasiannya adalah jika A = 0 dan B = 1 dijumlahkan maka hasilnya (Sum) adalah 0.

Dalam hal ini Half Adder memiliki 2 masukkan yakni A dan B serta memiliki keluaran yakni S atau Sum dan CY atau Carry Out (nilai pindahan). Hal itu berlaku juga pada operasi aritmatika lain.

2. Full Adder
Sama halnya seperti Half Adder, untuk Full Adder, proses penjumlahan dua bilangan juga dikonversi terlebih dahulu ke dalam bilangan biner. Masing-masing posisi pada bit dijumlahkan. Cara kerjanya juga hampir mirip dengan Full Adder, dan untuk outputnya terdiri atas Sum serta bit kelebihannya (Carry Out).

3. Paralel Adder
Untuk Paralel Adder rangkaiannya tersusun dari Half Adder pada bagian Least Significant Bit (LSB) dan pada bit – bit berikutnya terdiri dari rangkaian Full Adder. Proses penjumlahannya dilakukan mulai dari Least Significant Bit (LSB) dan kemudian sampai pada Most Significant Bit (MSB).

Tugas lain dari komponen ALU adalah melakukan keputusan operasi logika sesuai dengan instruksi program yang dikeluarkan. Operasi logika ini melibatkan dua buah komponen pembanding seperti sama dengan (=), tidak sama dengan (≠), lebih besar dari (>), lebih besar sama dengan dari (≥), kurang dari (<), kurang sama dengan dari (<).

Semua tugas tersebut berperan besar dalam penggunaan setiap operasi dasar komputer.

Rangkaian ALU pada CPU

ALU 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, di mana perintah yang masuk ke CU harus sama dengan perintah yang ada pada register. Register adalah sebuah memori kecil yang berkecepatan tinggi.
1. Ketika CPU memberikan perintah untuk melakukan perhitungan, secara otomatis komputer akan melakukan perhitungan.
2. 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 processor 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.

Dari berbagai sumber

Download