Arithmatic Logical Unit

Pada Entri yang saya buat ini merupakan tugas review dari Mata Kuliah Organisasi Sistem Komputer Dasar  yang terdapat pada semester 3 di Universitas Gunadarma, materi yang saya review adalah Arithmatic Logical Unit (ALU).

Arithmatic Logical Unit (ALU) adalah salah satu bagian / komponen dalam sistem di dalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi / perhitungan aritmatika dan logika (Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR).

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.

Unit yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit arithmetika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder. Ada 3 jenis Adder, yaitu:

•  Rangkaian adder yang hanya menjumlahkan dua bit disebut Half Adder.
•  Rangkaian adder yang hanya menjumlahkan tiga bit disebut Full Adder.
•   Rangkaian adder yang menjumlahkan banyak bit disebut Paralel Adder. 

• Half Adder.

           Half Adder merupakan dasar bilangan biner yang masing-masing hanya terdiri dari satu bit, oleh karena itu dinamakan penjumlah tak lengkap.

• Jika A=0 dan B=0 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0.
• Jika A=0 dan B=0 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 1.
• Jika A=1 dan B=1 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0. Dengan nilai pindahan Cy (Carry Out) = 1.

       Dengan demikian, half adder memiliki dua masukan (A dan B), dan dua keluaran (S dan Cy).  

• Full Adder

Full Adder menjumlahkan dua bilangan yang telah dikonversikan menjadi bilangan-bilangan biner. Masing-masing bit pada posisi yang sama saling dijumlahkan. Full Adder sebagai penjumlah pada bit-bit selain yang terendah. Full Adder menjumlahkan dua bit input ditambah dengan nilai Carry-Out dari penjumlahan bit sebelumnya. Output dari Full Adder adalah hasil penjumlahan (Sum) dan bit kelebihannya (carry-out).

• Paralel Adder

Paralel Adder adalah rangkaian Full Adder yang disusun secara paralel dan berfungsi untuk menjumlahkan bilangan biner berapa pun bitnya, tergantung jumlah Full Adder yang diparalelkan. Gambar dibawah ini menunjukan Paralel Adder yang terdiri dari 4 buah Full Adder yang disusun paralel sehingga membentuk sebuah penjumlahan 4 bit.

Arithmetic Logical Unit (ALU) merupakan unit penalaran secara logic. ALU ini merupakan Sirkuit CPU berkecepatan tinggi yang bertugas menghitung dan membandingkan. Angka-angka dikirim dari memori ke ALU untuk dikalkulasi dan kemudian dikirim kembali ke memori. Jika CPU diasumsikan sebagai otaknya komputer, maka ada suatu alat lain di dalam CPU tersebut yang kenal dengan nama Arithmetic Logical Unit (ALU), ALU inilah yang berfikir untuk menjalankan perintah yang diberikan kepada CPU tersebut.

ALU sendiri merupakan suatu kesatuan alat yang terdiri dari berbagai komponen perangkat elektronika termasuk di dalamnya sekelompok transistor, yang dikenal dengan nama logic gate, dimana logic gate ini berfungsi untuk melaksanakan perintah dasar matematika dan operasi logika. Kumpulan susunan dari logic gate inilah yang dapat melakukan perintah perhitungan matematika yang lebih komplit seperti perintah “add” untuk menambahkan bilangan, atau “devide” atau pembagian dari suatu bilangan. Selain perintah matematika yang lebih komplit, kumpulan dari logic gate ini juga mampu untuk melaksanakan perintah yang berhubungan dengan logika, seperti hasil perbandingan dua buah bilangan.

ALU juga di rancang untuk perhitungan bilangan integer. Oleh karena itu selain menambah dan mengurangi angka,ALU juga sering dipakai untuk melakukan operasi perkalian dari dua bilangan bulat karena hasilnya juga integer. ALU tidak melakukan operasi Divisi karena mungkin hasilnya akan terjadi "Floating Point". Operasi Divisi biasanya dilakukan oleh Floating-Point Unit (FPU) yang juga melakukan perhitungan Non bilangan bulat

ALU adalah komponen yang fundamental dari semua processor,desain dan fungsi ALU dapat bervariasi dari setiap jenis/model processor yang berbeda. Sebagai contoh beberapa ALU hanya melakukan perhitungan integer,sementara yang lainnya di rancang untuk melakukan operasi Floating Point. Beberapa Processor berisi ALU tunggal,sementara yang lain termasuk beberapa logika unit aritmatika bekerjasma untuk melakukan perhitungan. Terlepas dari semua itu,tugas utama dari ALU adalah untuk menangani operasi bilngan bulat,oleh karena itu kinerja integer sebuah Komputer dikaitkan secara langsung untuk kecepatan kinerja ALU dalam melakukan sebuah proses/operasi. Jika perintah yang dijalankan oleh suatu CPU dengan CPU lainnya adalah sama, maka pada level inilah suatu sistem dikatakan compatible. Sehingga sebuah program atau perangkat lunak atau software yang dibuat berdasarkan perintah yang ada pada Intel tidak akan bisa dijalankan untuk semua jenis prosesor,kecuali untuk prosesor yang compatible dengannya.