Macam-Macam Register

Sistem Komputer menggunakan hierarki memori. Dimana semakin menuju tingkatan teratas maka memori akan ke suatu wujud dimana lebih cepat, lebih kecil, dan pasti lebih mahal. CPU memiliki sekumpulan register dimana tingkatan memorinya berada di atas hirarki memori utama dan cache.

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di dalam memori utama. Setiap register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung pada ukurannya. Register-register dapat dibaca dan ditulis dengan kecepatan tinggi karena berada pada CPU.

Register (jamak, dalam bahasa Indonesia menjadi register-register atau banyak register) merupakan media penyimpanan internal CPU yang digunakan saat pengolahan data. Registers merupakan media penyimpanan yang bersifat sementara, artinya data hanya akan berada dalam registers saat data tersebut dibutuhkan selama komputer masih hidup, ketika suatu data tidak diperlukan lagi maka ia tidak berhak lagi berada di dalam
registers, dan ketika komputer dimatikan maka semua data yang berada di dalamnya akan hilang. 

User Visible Register

Berikut fungsi register :

User Visibel Register :

Register CPU yang dapat digunakan oleh pemrogram, dengan menggunakan set intsruksi memungkinkan satu buah register atau lebih untuk dispesifikasian sebagai operand atau alamat operand.

Register CPU yang dapat digunakan oleh pemrogram, dengan menggunakan set intsruksi memungkinkan satu buah register atau lebih untuk dispesifikasian sebagai operand atau alamat operand.

           a.      General Purpose Register

·          Digunakan untuk mode pengalamatan dan data. 

·         Akumulator ( aritmatika, Shift, Rotate)  

·         Base Register (Rotate,Shift, aritmatika)

·         Counter Register ( Looping) 

·         Data Register (menyimpan alamat I/O device).

           b.      Register Alamat

·          Digunakan untuk mode pengalamatan

·         Segment Register (Code Segment, Data Segment, Stack Segment, Extra Segment)

·         Register Index (Stack Index, Data Index)

·         Stack Pointer

          c.       Register Data

·          Digunakan untuk menampung data

          d.      Register Kode Status Kondisi (Flag)

·         Kode yang menggambarkan hasil operasi sebelumnya

      Control dan Status Register :

Register ini digunakan oleh unit control untuk mengontrol operasi cpu dan oleh program system operasi untuk mengontrol eksekusi program

Control Register

           a.      Program Counter (PC)

·         Berisi alamat instruksi yang akan diambil

           b.      Instruction Register (IR)

·         Berisi alamat instruksi terakhir

           c.       Memory Address Register (MAR)

·         Berisi alamat penyimpanan dalam memori

           d.      Memori Buffer Register (MBR)

·         Berisi data yang dibaca dari memori atau yang diyliskan ke memori

Register prosesor

Register prosesor, dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.

Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.

Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.

Jenis register

Register terbagi menjadi beberapa kelas:

• Register data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).
• Register alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.
• Register general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.
• Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik mengambang (floating-point).
• Register konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.
• Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD.
• Register special purpose yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.
• Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa arsitektur tertentu, digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi prosesor.

Ukuran register

Tabel berikit berisi ukuran register dan padanan prosesornya

Register	Prosesor
4-bit	Intel 4004
8-bit	Intel 8080
16-bit	Intel 8086, Intel 8088, Intel 80286
32-bit	Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium Pro, Intel Pentium, Intel Pentium 2, Intel Pentium 3, Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel Xeon, AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD Athlon MP, AMD Athlon XP, AMD Athlon 4, AMD Duron, AMD Sempron
64-bit	Intel Itanium, Intel Itanium 2, Intel Xeon, Intel Core, Intel Core 2, AMD Athlon 64, AMD Athlon X2, AMD Athlon FX, AMD Turion 64, AMD Turion X2, AMD Sempron

Artikel bertopik komputer ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

✔ Pengertian CPU, ALU, CU, Dan Register

a. Pengertian CPU
CPU merupakan singkatan dari Central Prosessor Unit yang sering diartikan oleh manusia sebagai tubuh maupun dari otak sikomputer.
Selain dapat mengolah berbagai hitungan Aritmatika, CPU juga dapat mengolah data-data yang telah masuk kedalam komputer dan menyimpannya kedalam hardisk maupun alat penyimpanan lainnya melalui perintah prosessor yang ada di CPU. CPU sendiri terbuat dari lempengan yang berbahan silicon yang terdiri atas 10 juta transitor yang biasa disebut “chip”. Perkembangan CPU dari waktu ke waktu semakin meningkat. Awal munculnya processor, yakni hadir dengan microprocessornya yang di buat oleh INTEL, satu-satunya produsen pada masa itu untuk pembuatan processor. Namun, sekarang ini sudah banyak perusahaan-perusahaan yang membuat processor.

b. bagian-bagian CPU dan Fungsi-funsinya
Perangkat pengolah atau pemroses data dalam komputer adalah prosesor atau lengkapnya adalah mikroprosesor, namun umumnya pengguna komputer menyebutnya sebagai CPU (Central Processor Unit). CPU merupakan otak bagi sebuah system komputer. CPU memiliki 3 komponen utama yang merupakan bagian tugas utamanya yaitu unit kendali (Control Unit – CU) , unit aritmetika dan logika (Aritmetic and Logic Unit – ALU) serta komponen register yang berfungsi membantu melakukan hubungan (interface) dari dan ke memori. Tugas CPU adalah melaksanakan dan mengawal keseluruhan operasi komputer sehingga bisa dikatakan hampir keseluruhan pemikiran dilaksanakan disini, sehingga sering dinamakan sebagai otak komputer. CPU Tempatnya terletak pada papan induk (motherboard) pada bagian inilah juga terletak segala pusat perangkat komputer seperti memori, port input –output (I/O) dan sebagainya.

I. Control Unit
Unit kontrol (bahasa Inggris: Control Unit – CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan / kendali / kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut. Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic
yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store).

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:
1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
2. Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
3. Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
4. Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan
logika serta mengawasi kerja.
5. Menyimpan hasil proses ke memori utama.
Proses tiga langkah karakteristik unit control:
1. Menentukan elemen dasar prosesor
2. Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor
3. Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan
pembentukan operasi mikro
Masukan-masukan unit control:
1. Clock / pewaktu
Pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.
2. Register instruksi
Opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.
3. Flag
Flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.
4. Sinyal control untuk mengontrol bus
Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyal-sinyal interupsi dan acknowledgement.
Keluaran-keluaran unit control:
• Sinyal control didalam prosesor: terdiri dari dua macam: sinyal-sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register yang satu
keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.
II. ALU (Aritmetic and Logic Unit)
ALU (Arithmetic and Logic Unit), CU (Control Unit), Register, dan interkoneksinya. ALU merupakan bagian pengolah bilangan biner dari sebuah prosesor. ALU bertugas melakukan operasi-operasi aritmatika dan logika sesuai dengan instruksi yang diberikan. ALU juga merupakan salah satu bagian yang terpenting. Unit aritmetik logika (ALU) terdiri dari sirkuit elektronik yang membuatnya mampu melaksanakan operasi aritmatika dan logika. Ia mengeksekusi instruksi dan melakukan perhitungan (tambah, kali, kurang, dan bagi) dan perbandingan. ALU bekerja dengan register yang berbeda untuk menyimpan data atau informasi tentang tindakan terakhir yang dilakukan oleh unit logika. ALU mampu membandingkan huruf, angka, atau karakter khusus. Komponen dari rangkaian logika pada ALU adalah gerbanggerbang logika AND, OR, XOR, dan NOT yang dihubungkan pada multiplexer. Selain itu juga terdapat juga operasi shifter yang komponen dasarnya adalah multiplexer. Komponen ALU mendapatkan masukan data dari register dan sinyal kontrol dari CU. Untuk operasi ALU dengan dua masukan, diperlukan dua register 8-bit: ACC (accumulator) untuk masukan pertama dan temp (register sementara) untuk masukan kedua. Hasil dari operasi ALU ini adalah data 8-bit yang kemudian diteruskan ke register untuk menyimpan hasil operasi ini. Selain itu juga dihasilkan flag atau bit status. Flag ini akan diteruskan ke register yang menyimpan flag hasil dari operasi ALU. Untuk mempercepat pemrosesan data di dalam prosesor, selain CU dan ALU, prosesor juga membutuhkan memori dengan kecepatan yang sama dengan prosesor. Memori khusus yang diimplementasikan pada prosesor ini disebut register. Komponen utama penyusun register adalah flip-flop.
III. Register
Bagian CPU berikutnya adalah register. Register merupakan perangkat memori sementara yang menyimpan data. Register membantu CPU dalam melaksanakan instruksi. Mereka dikelola oleh unit kontrol. Register berfungsi untuk tempat penyimpanan yang berisi data dan informasi lainnya yang sering dibutuhkan ketika sebuah program sedang berjalan. Register dimaksudkan untuk dapat diakses dengan sangat cepat. Yang termasuk register di antaranya adalah register uji dan instruksi. Register instruksi berisi instruksi CPU sedangkan register uji dimaksudkan untuk menyimpan hasil kerja yang dilakukan oleh CPU.
IV. Memory
Memori merupakan media penyimpanan program maupun data. Memori semikonduktor dapat dibedakan menjadi Read Only Memory (ROM) dan Random Access Memory (RAM). ROM adalah memori non-volatil yang digunakan untuk menyimpan data secara permanen. Data yang disimpan hanya dapat dibaca, tidak dapat diubah, dan isinya tidak hilang ketika catuan dimatikan. Sedangkan RAM adalah tempat penyimpanan sementara yang berisi alamat yang isinya dapat dibaca dan dimodifikasi. Memori ini bersifat volatil, isinya akan hilang ketika catuan dimatikan.
Memori program merupakan ruang memori yang digunakan untuk menyimpan program yang akan dijalankan oleh prosesor. Memori program bersifat read only memory (ROM). Prosesor hanya bisa membaca isi dari memori program tetapi tidak bisa mengubah isinya. Memori data pada prosesor digunakan untuk menyimpan data-data hasil pemrosesan dari instruksi-instruksi yang dijalankan oleh prosesor. Pada mikrokontroler 8051, memori data internal sebesar 128 byte. Didalamnya terdapat bank register, Spesial Function Register (SFR), dan general-purpose register.
V. Input output
Terdapat dua jenis interface input dan output pada FPGA untuk komunikasi dengan device di luar FPGA: data port serial dan data port paralel. Interface komunikasi serial biasa disebut UART (Universal Asynchronous Receiver- Transmitter). Sedangkan untuk interface komunikasi parallel disebut PIO (Parallel Input-Output).
VI. UART
UART merupakan suatu piranti asinkron yang memerlukan bit awal dan bit akhir untuk setiap kata digital yang dikirimkan dari dan ke CPU. UART dapat deprogram untuk menentukan mode operasinya.
UART memiliki dua mode operasi:
1.Mode pengiriman, dimana UART akan mengambil data paralel dan mengubahnya dalam aliran data seri yang berisi karakter start, stop,
dan karakter yang sama.
2.Mode penerimaan, dimana UART akan mengambil aliran bit seri dan mengubahnya ke dalam data paralel.
VII. Bus
Suatu sistem digital pada umumnya memiliki banyak komponen register. Interkoneksi antar komponen diperlukan untuk transfer data dari satu komponen ke komponen yang lainnya. Untuk efesiensi dalam transfer data tersebut digunakan suatu sistem untuk berbagi saluran yang disebut bus. Bus adalah sekelompok kawat penghubung yang digunakan sebagai jalur untuk menyalurkan bit-bit biner. Ada tiga jenis bus pada sistem prosesor : bus data, bus alamat, dan bus kontrol.
1. Bus data digunakan untuk mentransfer data antara CPU dengan elemen elemen lain di dalam sistem. Bus data bersifat bidirectional, bisa
menerima data dan juga mengirimkan data. Juga terdapat internal data bus untuk transfer data sesama elemen CPU, yang dihubungkan
ke bus data sistem melalui Memory Buffer Register (MBR). MBR merupakan buffer dua arah.
2. Bus alamat membawa alamat dari lokasi memori, untuk mengambil data agar dapat dibaca atau untuk menyimpan agar dapat ditulis. Bus
alamat dapat juga mengalamati elemen elemen lain di dalam sistem seperti unit antarmuka masukan/keluaran. Bus alamat dapat
membawa 16 bit informasi digital secara serempak.
3.Bus kontrol membawa semua isyarat kontrol dari CPU. Fungsi utama bus kontrol adalah: sinkronisasi memori dan I/O, penjadwalan CPU
(misalnya interupsi), dan tugas lain seperti reset dan clock. Sebelum memasuki address bus sistem maupun control bus sistem, informasi
terlebih dahulu melewati Memory Address Register (MAR), yang merupakan buffer satu arah.
VIII. Clock
Bagian CPU yang lain adalah sistem waktu. Sistem terbuat dari sirkuit waktu untuk mengukur tugas yang dilakukan oleh CPU. Kinerja prosesor umumnya diukur dalam “hertz.