Apa Itu CPU & Apa Fungsinya?

Apa itu CPU? CPU atau Central Processing Unit adalah otak pengolah angka dari sebuah komputer. Segala sesuatu yang dilakukan komputer, mulai dari bermain video game hingga membantu Anda menulis esai, dipecah menjadi serangkaian instruksi matematika. CPU mengambil instruksi tersebut dan mengeksekusinya.

Rincian bagaimana hal ini, tentu saja, jauh lebih rumit daripada penjelasan sederhana itu. Hal terpenting yang perlu Anda ketahui adalah bahwa CPU adalah mesin matematika utama dari sebuah komputer.

Daftar isi

Sejarah Singkat (Sangat) CPU

Sejarah komputasi panjang dan kompleks. Ini juga berjalan lebih jauh ke dalam sejarah daripada teknologi digital, elektronik atau bahkan listrik. Sempoa adalah semacam prosesor. Begitu juga kalkulator mekanik. Perbedaan besar adalah bahwa mesin ini hanya dapat melakukan satu atau beberapa tugas matematika. Mereka bukan prosesor tujuan umum, yang merupakan contoh CPU modern.

Apa yang membuat CPU perangkat perhitungan tujuan umum adalah penggunaan logika. Pada tahun 1903 Nikola Tesla mematenkan sirkuit listrik yang dikenal sebagai gerbang dan sakelar. Dengan menggunakan sirkuit ini, Anda dapat membuat perangkat yang melakukan operasi logis, di mana Anda dapat membuat mesin bekerja pada kondisi tertentu.

Pada pertengahan hingga akhir 1940-an William Shockley, John Bardeen dan Walter Brattain menemukan dan mematenkan perangkat yang disebut transistor, saat bekerja di Bell Laboratories. Transistor adalah blok bangunan dasar dari CPU. Transistor adalah komponen komputer yang relatif kecil. Transistor adalah penemuan yang sangat penting sehingga ketiga penemunya dianugerahi Hadiah Nobel untuk itu.

Enradio di Wikipedia bahasa Inggris / CC BY-SA

Pada akhir 1950-an, Robert Noyce dan Jack Kilby melangkah lebih jauh dan menciptakan sirkuit terintegrasi pertama yang berfungsi. Sirkuit terpadu adalah satu set sirkuit elektronik terintegrasi ke dalam satu bagian dari bahan semikonduktor. Dalam kebanyakan kasus, bahan itu adalah silikon. Inilah yang dimaksud orang ketika mereka mengatakan "microchip".

CPU terdiri dari satu atau lebih microchip. Ini adalah penemuan penting karena miliaran transistor dapat dikemas ke dalam satu CPU. Ini menciptakan mesin matematika yang sangat kuat.

Menggunakan penemuan gerbang logika, transistor dan sirkuit terpadu, seluruh dunia telah berubah. Microchip ada dalam segala hal akhir-akhir ini, bukan hanya komputer Anda. Dan CPU adalah microchip serba guna paling canggih yang dapat kami buat.

Bagaimana Cara Kerja CPU?

Seluruh prinsip CPU didasarkan pada kode biner. Manusia cenderung merepresentasikan angka menggunakan sistem yang disebut basis 10 atau sistem desimal. Nilai tempat setiap digit dalam suatu bilangan naik dengan faktor sepuluh. Jadi "111" berisi seratus, sepuluh dan satu.

Komputer dan CPU mereka tidak dapat memahami basis 10 sama sekali. Transistor bekerja berdasarkan prinsip hidup atau mati. Yang berarti gerbang logika yang Anda buat darinya juga hanya dapat bekerja dengan dua status ini. Inilah sebabnya, pada dasarnya, CPU berjalan pada kode biner. Sistem bilangan ini memiliki nilai tempat yang berbeda. Sebaliknya jika 1, 10, 100, 1000 dan seterusnya, nilai tempatnya adalah 1,2,4,8,16,32,64.128 dan seterusnya.

Jadi dalam biner "111" akan menjadi 7 dalam angka desimal Karena Anda menambahkan 1,2, dan 4 bersama-sama. Jika salah satu angkanya adalah nol, lewati saja dan tambahkan nilai tempat dari angka 1 berikutnya. Dengan cara ini, Anda dapat menyatakan nilai desimal apa pun. Perhatikan saja bahwa bilangan biner sering dibaca dari kanan ke kiri, sehingga nilai tempat “1” akan berada di paling kanan.

Mari kita masukkan ke dalam tabel untuk membuatnya jelas:

Nilai Tempat Biner 1 2 4 8 16 32 64 128 256

Angka desimal 7 dalam biner 1 1 1 0 0 0 0 0 0

Dapatkah Anda melihat mengapa itu menambahkan hingga angka 7 dalam desimal? Mari kita lakukan nomor 23:

Nilai Tempat Biner 1 2 4 8 16 32 64 128 256

Angka desimal 7 dalam biner 1 1 1 0 1 0 0 0 0

Jadi 111 adalah "7", tetapi "11101" adalah 23 karena nilai tempat kelima dalam biner adalah 16. Cukup keren, bukan? Anda dapat mengekspresikan angka apa pun yang mungkin yang dapat ditulis dalam desimal dengan cara ini. Yang berarti komputer yang dibangun dari transistor dapat bekerja dengan angka apa pun juga.

Bagaimana CPU Dibuat?

Proses produksi CPU modern juga, seperti yang Anda harapkan, cukup rumit. Proses dasarnya melibatkan pertumbuhan silinder besar kristal silikon. Sifat semikonduktornya membuatnya ideal untuk membangun sirkuit terintegrasi biner.

Kristal besar ini diiris menjadi wafer tipis. Wafer kemudian "didoping" dengan bahan kimia lain untuk menyempurnakan sifat-sifatnya. Sirkuit skala nano kemudian digoreskan ke permukaan wafer menggunakan cahaya menggunakan proses yang dikenal sebagai fotolitografi.

Desain dan Kinerja CPU

CPU tidak semuanya dibuat sama. Nenek moyang pertama dari CPU modern, Intel 8086, memiliki sekitar 29.000 transistor di sirkuit terintegrasinya. Saat ini, prosesor seperti Intel i99900K memiliki lebih dari 1,7 miliar transistor. Semakin padat sirkuit logika CPU, semakin kompleks dan semakin tinggi jumlah instruksi yang dapat dilakukan per siklus clock.

Tunggu, "siklus jam"? Ya, itulah komponen utama lain dari kinerja CPU. Sebuah CPU berjalan pada frekuensi tertentu, dengan setiap pulsa dari jam CPU siklus perhitungan dilakukan. Jika Anda menggunakan CPU yang sama dan menggandakan kecepatan clock, maka (secara teori) kinerjanya akan dua kali lebih cepat.

Intel 8086 1978 itu berjalan pada 5Mhz ketika diluncurkan. Itu lima juta siklus jam per detik. Intel i9-9900K? Itu dimulai pada 3,6 Ghz. Itu 3600 Mhz, dengan opsi untuk meningkatkan hingga 5000 Mhz bila memungkinkan.

Untuk menambah kerutan lain pada kinerja CPU, CPU modern sebenarnya mengandung banyak "inti". Setiap inti sebenarnya adalah CPU independen itu sendiri. Biasanya memiliki setidaknya empat inti seperti itu akhir-akhir ini, tetapi akhir-akhir ini normanya adalah komputer arus utama memiliki enam atau delapan inti. Komputer profesional kelas atas mungkin memiliki sekitar 100 inti CPU.

Memiliki banyak inti berarti CPU dapat melakukan beberapa set instruksi secara paralel. Yang berarti komputer kita dapat melakukan banyak hal sekaligus tanpa masalah. Beberapa CPU memiliki inti "multithreaded". Inti-inti ini masing-masing dapat menangani dua tugas terpisah. Di CPU Intel ini dicap sebagai "hyperthreading".

Jadi total kinerja CPU turun ke kombinasi dari:

* Ini jumlah transistor total dan seberapa canggih desain sirkuit logikanya

* Frekuensi jam

* Jumlah inti

* Jumlah utas

Tentu saja ada lebih dari empat poin utama ini. Namun, itulah empat pertimbangan utama untuk membuat CPU berkinerja baik.

Peran CPU di Komputer Anda

Hal terakhir yang harus kita bahas adalah pekerjaan apa yang dimainkan CPU di komputer Anda. Bagaimanapun, ini bukan satu-satunya microchip sirkuit terintegrasi di komputer Anda. Misalnya, GPU (unit pemrosesan grafis) seringkali lebih padat transistor daripada CPU.

Mereka membutuhkan pendingin dan catu daya mereka sendiri, serta memori. Ini seperti komputer ekstra kecil! Hal yang sama dapat dikatakan untuk chip yang mengontrol lalu lintas suara, USB, dan hard drive Anda. Jadi mengapa CPU istimewa? Ini adalah alasan utama:

* Dapat memproses instruksi APAPUN, GPU hanya melakukan jenis pemrosesan tertentu

* Ini mengikat semua komponen lain bersama-sama, mendorong dan menarik data untuk membuat komputer Anda bekerja

* CPU terlibat dengan semua pekerjaan yang diminta komputer untuk dilakukan sampai batas tertentu

Singkatnya, CPU adalah komponen kinerja tujuan umum yang paling penting di komputer Anda. Jangan anggap remeh!