Central Processing Unit (CPU)

CPU merupakan unit pemroses utama dalam istilah teknik, yang juga disebut mikroprosesor. Dalam pengertian umum, terkadang "mesin komputer" yaitu casing beserta semua isi di dalamnya juga disebut CPU. CPU dianggap sebagai otak sistem komputer. Fungsi utamanya adalah sebagai pusat pengolahan masukan (input) sehingga menghasilkan keluaran (output). CPU adalah komponen terpenting dalam menjalankan tugas-tugas sistem komputer.

Struktur Fisik dan Lokasi

Secara fisik, CPU modern berupa chip yang terdiri dari ribuan hingga jutaan IC. Chip CPU ini dipasang pada soket yang tersedia di motherboard. Motherboard itu sendiri merupakan papan rangkaian komputer tempat semua komponen elektronik komputer terangkai dan biasanya terletak di dalam casing (kotak komputer). Casing berfungsi sebagai wadah atau tempat melindungi motherboard, kontrol board, power supply, disk drive, hardisk, CD ROM drive, dan komponen-komponen lainnya, sekaligus sebagai rangka komputer.

Komponen Internal dan Fungsi Operasional

CPU memiliki dua bagian fungsi operasional utama:

1. Perangkat Aritmatika Logika (Arithmetic Logical Unit/ALU): Berfungsi sebagai pusat pengolah data. ALU melakukan semua operasi perhitungan. Tugas lain dari ALU adalah membuat keputusan tentang pekerjaan yang harus dilakukan sesuai dengan instruksi program, yang membutuhkan operasi logika dengan membandingkan dua operan menggunakan operasi seperti sama dengan (=), tidak sama dengan (≠), lebih kecil dari (<), dan lainnya.
2. Unit Kontrol (Control Unit/CU): Berfungsi sebagai pengontrol kerja komputer. Unit kontrol mengatur jalannya sebuah program dan memiliki peran penting sebagai pengontrol setiap alat atau perangkat yang terpasang di komputer. Unit kontrol bekerja dengan mengendalikan komputer untuk mensinkronisasi pekerjaan dari komponen satu ke komponen lainnya. Unit kontrol bertanggung jawab mengambil perintah atau instruksi dari memori utama dan mengolah apakah operasi aritmatika atau logika dengan membawa atau mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil pengolahan melalui ALU kemudian dibawa kembali oleh Unit Kontrol ke memori utama dan ditampilkan pada perangkat output.

Selain ALU dan CU, CPU juga mencakup semua register, sirkuit aritmatik, unit pembanding, dll.. Register adalah perangkat penyimpanan yang sangat kecil dan cepat, digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses secara sementara. Komponen internal CPU (ALU, unit kontrol, dan register) terhubung melalui sistem koneksi dan bus, yang juga terhubung dengan eksternal CPU seperti memori utama atau perangkat input dan output.

Mekanisme Kerja (Siklus Instruksi)

Program-program yang dijalankan oleh CPU akan disimpan di dalam memori utama. CPU menjalankan instruksi-instruksi program. Cara kerja pemroses komputer dapat dijelaskan melalui siklus Fetch-Decode-Execute. CPU mengambil instruksi dari memori utama dengan mengekstraksi beberapa instruksi, memeriksanya, dan kemudian menjalankan program satu per satu sesuai dengan baris perintah.

1. Fetch: Proses di mana instruksi dimuat dari memori ke dalam CPU. Proses ini dijalankan saat mendapatkan alamat instruksi yang terdapat pada Program Counter (PC). CPU mengambil instruksi dari alamat tersebut dan menempatkannya ke dalam Register yang menyimpan instruksinya untuk dieksekusi.
2. Decode: CPU memecahkan atau menafsirkan kode instruksi.
3. Execute: CPU mengeksekusi instruksi. Proses ini berjalan terus menerus dan berulang.

Kinerja dan Perawatan

Kecepatan CPU sering dinyatakan dalam satuan Hz, seperti MHz (MegaHertz) atau GHz (GigaHertz). Kecepatan dan kecerdasan prosesor tergantung pada kecepatannya. Kinerja PC dipengaruhi oleh spesifikasi perangkat keras seperti prosesor. Prosesor memerlukan pendinginan ekstra karena menghasilkan panas, terutama heatsink dan fan pendingin. Penting untuk memastikan heatsink menempel erat pada prosesor dan fan berputar lancar dengan putaran minimum yang direkomendasikan. Penggunaan tegangan pada prosesor (VCORE) harus dalam lingkup toleransi untuk menghindari masalah.

Perawatan CPU melibatkan pembersihan dari debu atau kotoran lain. Tata letak fan perlu diperhatikan agar sirkulasi udara lancar. Saat memasang kembali prosesor, perlu dioleskan silikon grease agar penghantaran panas lebih lancar.

Identifikasi dan Konfigurasi

Di dunia dagang, pemroses diberi nama sesuai keinginan pembuatnya dan umumnya ditambah nomor seri (misalnya, Intel 80486 DX2-400, Intel Pentium, Intel Celeron, AMD K-II). Jenis dan spesifikasi prosesor adalah bagian dari perencanaan dan penentuan spesifikasi PC. Minimum spesifikasi prosesor diperlukan untuk instalasi sistem operasi, seperti Pentium I untuk Windows 98.

Beberapa variabel pada prosesor, seperti kecepatan, dapat diatur melalui setup BIOS. BIOS juga dapat digunakan untuk mengetahui kondisi suhu CPU dan tegangan (VCORE), terkadang dengan tool bawaan motherboard. Penggunaan sumber daya CPU juga dapat dipantau.

Hubungan dengan Komponen Lain

CPU bekerja sama dengan komponen lain dalam sistem komputer. Semua data dan program yang dimasukkan melalui alat input akan disimpan terlebih dahulu di memori utama, khususnya RAM, yang dapat diakses secara acak oleh pemrogram, dan RAM membantu kerja prosesor dengan menyediakan data yang sering digunakan untuk diakses lebih cepat. Motherboard menghubungkan CPU dengan komponen lain. Power supply memberikan sumber tegangan/arus pada peralatan, termasuk CPU. Driver adalah software yang memungkinkan sistem operasi berkomunikasi dengan peripheral, membantu CPU.

Secara ringkas, CPU adalah inti pemrosesan data dan pengendali operasi komputer, terdiri dari ALU dan Unit Kontrol, menjalankan instruksi melalui siklus Fetch-Decode-Execute, dan bekerja sama dengan komponen hardware dan software lain untuk mewujudkan fungsionalitas sistem komputer.