siklus instruksi mesin processor

SIKLUS INTRUKSI MESIN PROCESSOR

 Siklus instruksi

Terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi


Siklus Fetch - Eksekusi

• Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori
• Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC)
• PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi
• Instruksi – instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).
• Instruksi – instruksi ini dalam bentuk kode – kode binner yang dapat diinterpretasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan

Aksi CPU

• CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
• CPU –I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
• Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.
• Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi.

Siklus Eksekusi

• Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap instruksi 16 bit padahal memori memiliki panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamat sebelumnya.
• Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
• Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
• Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
• Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
• Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
• Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori

Diagram siklus instruksi


Fungsi Interupsi

• Mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi.
• Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU.

Tujuan Interupsi

• Secara umum untuk menejemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul – modul I/O maupun memori.
• Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi masing – masing modul berbeda.
• Dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul

Kelas sinyal interupsi

• Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi ilegal.
• Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler.
• I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi.
• Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori.

Proses Interupsi

• Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi instruksi – instruksi lain.
• Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor
• Kemudian prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandel routine interupsi.
• Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali.
• Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak

Siklus eksekusi oleh prosesor dengan adanya fungsi interupsi

Sistem operasi kompleks

• Interupsi ganda (multiple interrupt).
• Misalnya suatu komputer akan menerima permintaan interupsi saat proses pencetakan dengan printer selesai, disamping itu dimungkinkan dari saluran komunikasi akan mengirimkan permintaan interupsi setiap kali data tiba.
• Dapat diambil dua buah pendekatan untuk menangani interupsi ganda ini

Pendekatan Interupsi ganda

• Pendekatan ini disebut pengolahan interupsi berurutan /sekuensial
• Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor.
• Setelah prosesor selesai menangani suatu interupsi maka interupsi lain baru di tangani.
• Pengolahan interupsi bersarang yaitu mendefinisikan prioritas bagi interupsi
• Interrupt handler mengizinkan interupsi berprioritas lebih tinggi ditangani terlebih dahulu

SIKLUS MESIN

SIKLUS MESIN 4-TAK (Bagian Delapan)

FORMULASI DAN KALKULASI EFISIENSI TERMAL VIA BEDA TEMPERATUR



Merujuk kpd uraian sebelumnya diatas, aliran tenaga panas masukan|input Q1 berlangsung selama proses pemanasan dan penyalaan dan pembakaran dalam garis T2-T3 dan tenaga panas keluaran|output Q2 berlangsung selama proses pendinginan dan pembuangan T4-T1.

Relasi termodinamik menunjukkan bahwa kuantitas tenaga panas Q1 dan Q2 memiliki hubungan langsung dengan suhu panas T2 dan T3 dan T4 dan T1, dimana kuantitas tenaga panas masukan|input Q1 dgn perubahan suhu pemanasan T2 dan T3, dan kuantitas tenaga panas keluaran|output Q2 dgn perubahan suhu pendingan T4 dan T1.

Proses pemasukan|pengambilan gas campuran bahanbakar dan udara dlm garis T0-T1, dan proses pengeluaran|pembuangan sisa gas pembakaran dlm garis T1-T0, bukan merupakan sistem tertutup termodinamik (thermodynamic closed system), tp sistem terbuka termodinamik (thermodynamic open system), shg bukan merupakan bagian inti dr konversi energi dlm siklus Otto yg merupakan sistem tertutup termodinamik. Dua proses ini mengambil tenaga|energi mesin shg mengurangi efisiensi.


Relasi termodinamik menunjukkan bahwa efisiensi termal (thermal efficiency TE, Et) siklus Otto dlm sistem ini adalah, persentasi perbandingan kuantitas tenaga mekanik keluaran (mechanical energy quantity output) dan kuantitas tenaga panas masukan (heat energy quantity input), yg bila dijabarkan secara matematik fisika adalah sbb.

TE = W / Q1 x 100% = [(Q1 - Q2) / Q2] x 100% = [1 - Q2 / Q1] x 100%

dimana jika W = Q1 atau Q2 = 0, maka efisiensi 100%.

Jika dinyatakan hubungan dalam suhu, maka

TE = [1 - (T4 - T1) / (T3 - T2)] x 100%

shg efisiensi termal setara dgn persentasi satu dikurangi perbandingan beda suhu pembuangan dan beda suhu pemampatan.

Tp ini adalah formula aproksimasi gas ideal. Utk gas real berlaku formula sbb.

TE = [1 - [(T4 - T1) / (T3 - T2)]^(h-1)] x 100%

dimana h adalah panas jenis gas campuran udara dan bahanbakar, yg mana utk nilah h = 2,

TE = [1 - (T4 - T1) / (T3 - T2)] x 100%



Sbg contoh, suhu pemasukan gas campuran bahanbakar dan udara T1 adalah sekitar 25 derajat, kemudian memanas selama kompresi menjadi T2 sekitar 230 C. Lalu ketika penyalaan dan pembakaran memanas menjadi T3 sekitar 644 C, dan kemudian mendingin selama pengeluaran menjadi T4 sekitar 70 C, sampai akhirnya kembali mencapai T1 sekitar 25 C.

Jadi, krn,

T1 = 25
T2 = 230
T3 = 644
T4 = 70

TEi = [1 - (70 - 25) / (644 - 230)] x 100% = [1 - 45 / 414] x 100% = [1 - 0,109] x 100% = 0,891 x 100% = 89,1%
TEr = [1 - [(70 - 25) / (644 - 230)]^0,5] x 100% = [1 - (45 / 414)^0,5] x 100% = [1 - 0,33] x 100% = 0,67 x 100% = 67%

dimana,

TEi = efisiensi termal ideal
TEr = efisiensi termal real