Coprocessor : Arsitektur, Cara Kerja, Jenis & Aplikasinya

Di sebuah mikroprosesor chip, sirkuit baru ditambahkan untuk mencapai tugas-tugas khusus dan juga operasi pada angka untuk membongkar kerja inti CPU sehingga CPU dapat berfungsi dengan sangat cepat. Prosesor tambahan seperti Coprocessor terutama digunakan di komputer untuk mencapai tugas-tugas khusus seperti pemrosesan tampilan grafis & perhitungan aritmatika yang luas. Prosesor ini dirancang untuk melakukan tugas-tugas tersebut dengan sangat efisien dibandingkan dengan CPU, sehingga kecepatan komputer secara keseluruhan dapat ditingkatkan. Artikel ini membahas tentang ikhtisar a koprosesor –arsitektur, cara kerja & aplikasinya.

Apa itu Koprosesor?

Prosesor yang bekerja dengan prosesor utama komputer seperti CPU secara berdampingan dikenal sebagai koprosesor. Prosesor ini juga dikenal sebagai prosesor komputer tambahan. Dengan menggunakan prosesor ini, beberapa perhitungan matematis yang sulit dapat dilakukan seperti grafik yang ditampilkan di layar, pemrosesan sinyal, pemrosesan string, aritmatika titik-mengambang, interfacing input-output, dll.

Arsitektur koprosesor

Koprosesor seperti arsitektur 8087 ditunjukkan di bawah ini. Umumnya, co-prosesor ini bekerja dengan mikroprosesor secara paralel. Koprosesor ini dikembangkan oleh Intel dan digunakan dengan mikroprosesor keluarga 8086 16-bit. Ketika prosesor berfungsi dalam kombinasi dengan mikroprosesor, bagian kalkulasi hanya ditangani oleh prosesor & ini memungkinkan CPU menggunakan sumber daya untuk menjalankan berbagai aktivitas lainnya.

Gambar berikut mewakili arsitektur koprosesor 8087. Arsitektur ini mencakup dua unit utama seperti unit kontrol dan unit eksekusi numerik yang juga disebut NEU.

Di unit kontrol, ada berbagai unit seperti buffer data, register kata kontrol & status, antrian operan bersama, penunjuk pengecualian, dan unit pengalamatan & pelacakan bus. Unit Eksekusi Numerik atau NEU terutama mencakup unit kontrol mikrokode, register stack, shifter yang dapat diprogram, sementara register , modul aritmatika, modul eksponen & antrian operan bersama.

Unit kontrol dalam koprosesor adalah untuk mengontrol eksekusi instruksi (IE) yang menjadi tanggung jawab Unit Eksekusi Numerik. Sebagian besar, unit kontrol mikrokode (CU) dari unit eksekusi numerik memperoleh instruksi numerik dari unit kontrol koprosesor. Coprocessor ini memiliki 8-register lengkap 80 bit dan masing-masing digunakan dalam tumpukan LIFO. Operan di mana instruksi co-processor akan terjadi ada di tumpukan register.

Tumpukan yang ada diarahkan melalui SP (penunjuk tumpukan) 3-bit yang menyimpan nilai biner yang berkisar dari 000 – 111 untuk menampilkan 8 register tumpukan. Ini bekerja dengan cara tumpukan melingkar dalam mode LIFO. Namun, setelah tindakan reset terjadi, penunjuk dapat diinisialisasi dengan nilai biner '000'.

Data numerik tiga klasifikasi di mana fungsi co-prosesor dikemas angka desimal, bilangan real & bilangan bulat biner. Bilangan bulat biner adalah tiga jenis bilangan bulat kata 16-bit, bilangan bulat pendek 32-bit & bilangan bulat panjang 64-bit. Format BCD 80-bit menandakan bilangan desimal yang dikemas sementara bilangan real adalah 3 jenis; Real pendek 32-bit, real panjang 64-bit, dan real sementara 80-bit.

Untuk mentransfer data numerik dalam koprosesor a Bus eksponen 16-bit atau bus mantissa 64-bit digunakan . Koprosesor mencakup kata kontrol 16-bit & kata status 16-bit.

Kata kontrol ditulis ke dalam register kontrol & ini terjadi sedemikian rupa sehingga koprosesor awalnya menulis kata kontrol di dalam lokasi memori. Setelah itu, koprosesor hanya membaca kata kontrol menggunakan lokasi memori & menyimpannya di register kontrol.

Demikian pula, kata status membaca sedemikian rupa sehingga prosesor mengirimkan data dalam register status ke lokasi memori. Selanjutnya, koprosesor ini membaca register status dari lokasi spesifik memori tersebut. Artinya, prosesor & mikroprosesor berkomunikasi satu sama lain melalui memori utama.

Bagaimana Cara Kerja Koprosesor?

Koprosesor terutama dirancang untuk bekerja dengan prosesor 8086 & 8088. Koprosesor digunakan untuk membantu sistem berjalan lebih kuat dengan membongkar tugas CPU tertentu. Setelah prosesor ini bekerja dalam kombinasi dengan mikroprosesor, maka instruksi mikroprosesor dan koprosesor terintegrasi di dalamnya saat menulis program. Awal instruksi dalam program bahasa rakitan memiliki 'F' yang mewakili instruksi dari koprosesor sedangkan instruksi tanpa awalan 'F' menunjukkan instruksi dari mikroprosesor.

Pada awalnya, instruksi diambil oleh mikroprosesor dari lokasi memori & secara berurutan memuatnya dalam antrian, pada saat yang sama, koprosesor 8087 juga membaca & menyimpan instruksi dalam antrian di dalam. Jadi ini berarti, setiap instruksi tunggal dapat dibaca melalui koprosesor & prosesor namun pada saat eksekusi, baik koprosesor & mikroprosesor dapat mengeksekusi eksekusi instruksi khusus mereka. Ini berarti, instruksi itu dibaca & diterjemahkan. Jika mikroprosesor memeriksa bahwa ada instr koprosesor maka instruksi tersebut kemudian diperlakukan sebagai Tanpa operasi. Demikian pula, jika co-prosesor ini mendekati instruksi mikroprosesor apa pun, maka itu akan diperlakukan sebagai tidak ada operasi.

Jenis Koprosesor

Ada berbagai koprosesor yang tersedia berdasarkan pabrikan seperti berikut ini.

Koprosesor Intel 8087

Intel 8087 adalah co-processor yang dirancang khusus yang digunakan untuk melakukan perhitungan matematis yang menyertakan nilai floating-point & integer. Kadang-kadang, ini juga dikenal sebagai pemroses data numerik & pemroses matematika. Ini adalah koprosesor numerik untuk prosesor Intel 80188, 8086, 80186 & 8088. Koprosesor 8087 mencakup delapan register umum 80-bit yang dijalankan sebagai tumpukan. Jadi, semua operasi floating point hanya dilakukan dengan data dari stack & dari memori eksternal.

Koprosesor Intel 8087 hanya mendukung BCD, bilangan bulat, angka floating-point presisi tunggal & ganda & juga angka floating-point presisi yang diperluas. Setelah prosesor 8087 memuat data dari memori kemudian mengkonversi secara internal untuk memperpanjang angka presisi & selanjutnya semua perhitungan dilakukan melalui angka ini.

Jadi beralih dari angka presisi ganda ke angka presisi tunggal sebaliknya dari bilangan bulat 64-bit – bilangan bulat 32-bit/16-bit tidak memberikan peningkatan kinerja yang signifikan. Koprosesor 8087 tidak hanya diproduksi oleh Intel tetapi AMD, Cyrix & IBM juga memproduksi koprosesor ini.

Motorola 68881

Motorola 68881 adalah koprosesor yang terutama digunakan dengan Motorola 68K generasi ke-2 Mikroprosesor seperti Motorola 68030 & 68020. Secara teoritis, koprosesor ini digunakan dengan CPU 68000 atau 68010 sebelumnya sebagai perangkat periferal.

Co-prosesor Motorola 68881 hanya berfungsi seperti perangkat yang dipetakan memori. Setelah CPU utama memuat instruksi dari co-processor, kemudian menulis kode instruksi ke dalam CIR (Co-processor Interface Registers), yang dipetakan dalam ruang alamat CPU, dan setelah itu, membaca respon dari co-processor dari salah satu register CIR.

Koprosesor Motorola 68881/68882 digunakan di workstation IBM RT PC, workstation Sun Microsystems Sun-3, NeXT Computer, keluarga Apple Computer Macintosh II, Amiga 3000, Sharp X68000, Convergent Technologies MightyFrame, TT, Atari Mega STE & Falcon. Prosesor ini juga digunakan di beberapa produk Atari & Amiga pihak ketiga seperti perangkat yang dipetakan memori ke 68000.

Koprosesor Apple Motion

Koprosesor seri-M Apple dikenal sebagai koprosesor gerak yang digunakan di perangkat seluler Apple. Koprosesor pertama dirancang pada tahun 2013, digunakan untuk mengumpulkan data sensor dari giroskop, akselerometer, dan kompas & membongkar data sensor yang dikumpulkan menggunakan CPU utama.

Koprosesor Apple seri-M hanya mengumpulkan proses & menyimpan data sensor bahkan jika perangkat dalam mode tidur & aplikasi dapat memulihkan data setelah perangkat dinyalakan kembali. Jadi ini mengurangi daya yang diambil dari perangkat & menghemat masa pakai baterai.

Perbedaan Prosesor dan Koprosesor

Perbedaan antara prosesor & koprosesor meliputi yang berikut ini.

Keuntungan

Keuntungan dari koprosesor meliputi yang berikut ini.

• Co-processor hanya menangani tugas yang lebih khusus lebih cepat dibandingkan dengan CPU inti
• Prosesor ini mudah digunakan dan paling populer.
• Ini mengurangi ketegangan mikroprosesor dengan mengambil tugas pemrosesan khusus dari CPU sehingga berjalan pada kecepatan yang lebih tinggi.
• Prosesor ini sangat membantu dalam memperluas fitur pemrosesan CPU dengan memperluas kumpulan instruksi atau dengan menawarkan register konfigurasi.

Kekurangan

Kerugian dari koprosesor meliputi yang berikut ini.

• Koprosesor tidak mampu memulihkan instruksi dari memori, mengeksekusi instruksi secara langsung, mengelola memori, melakukan operasi I/O
• Itu tergantung pada prosesor utama untuk mendapatkan kembali instruksi koprosesor & menangani semua operasi lain yang tidak terkait dengan koprosesor.
• Ini bukan prosesor utama dari sistem.
• Koprosesor tidak dapat bekerja tanpa mikroprosesor utama.

Aplikasi

Aplikasi koprosesor meliputi yang berikut ini.

• Co-processor digunakan untuk melakukan beberapa tugas yang lebih khusus seperti pemrosesan tampilan grafis atau perhitungan matematis yang kompleks.
• Co-processor hanya digunakan untuk mengurangi beban pada CPU komputer.
• Prosesor ini bekerja dengan CPU komputer secara berdampingan.
• Prosesor ini melakukan operasi matematika tingkat tinggi jauh lebih cepat dibandingkan dengan prosesor utama seperti root, logaritma, fungsi trigonometri, dll.
• Koprosesor meningkatkan fungsi prosesor utama.
• Coprocessor melakukan operasi yang berbeda seperti pemrosesan sinyal, aritmatika floating-point, pemrosesan string, grafik, antarmuka I/O melalui perangkat periferal, kriptografi, dll.
• Prosesor ini adalah chip yang berdiri sendiri di komputer desktop sebelumnya yang terhubung ke motherboard.
• Coprocessor menangani tugas-tugas CPU untuk meningkatkan kinerja secara keseluruhan.

Jadi, ini gambaran umum tentang koprosesor - cara kerja dan aplikasinya Prosesor ini juga dikenal sebagai Prosesor Matematika. Coprocessor melakukan tugas yang berbeda dengan sangat cepat dibandingkan dengan CPU inti. Dengan demikian, kecepatan keseluruhan sistem komputer meningkat. Prosesor ini dapat dilampirkan ke prosesor ARM. Setelah ditambahkan maka kita perlu menambah set instruksi CPU Inti atau menyertakan register yang dapat dikonfigurasi untuk meningkatkan daya pemrosesan. Ini pertanyaan untuk Anda, apa itu mikroprosesor?