Central Processing Unit (CPU) sering disebut sebagai "otak" komputer. Tugasnya sangat vital: mengeksekusi instruksi dari program perangkat lunak. Namun, di balik nama besar CPU, terdapat dua komponen inti yang bekerja sama secara harmonis untuk memastikan setiap operasi komputasi berjalan lancar. Dua komponen tersebut adalah Control Unit (CU) dan Arithmetic Logic Unit (ALU). Memahami peran masing-masing unit ini memberikan wawasan mendalam tentang bagaimana data diproses di level terendah dalam sistem komputasi.
Control Unit atau Unit Kontrol adalah komponen CPU yang bertanggung jawab untuk mengarahkan dan mengoordinasikan semua operasi di dalam CPU dan juga di seluruh sistem komputer. CU bertindak seperti seorang manajer lalu lintas. Ia mengambil instruksi dari memori, menafsirkannya (decoding), dan kemudian mengeluarkan sinyal kontrol yang diperlukan agar komponen lain—termasuk ALU, register, dan bahkan perangkat I/O—dapat menjalankan instruksi tersebut dengan benar.
Proses kerja CU melibatkan siklus fetch-decode-execute yang fundamental. Saat instruksi diambil (fetch), CU menerjemahkan kode operasi (opcode) dari instruksi tersebut. Setelah decoding, CU menentukan tindakan apa yang harus dilakukan. Misalnya, jika instruksinya adalah penjumlahan, CU akan mengaktifkan jalur yang sesuai di ALU, memastikan data input sudah berada di register yang benar, dan mengarahkan hasil kembali ke lokasi penyimpanan yang ditentukan. Tanpa CU, tidak ada koordinasi, dan prosesor hanya akan menjadi kumpulan sirkuit listrik yang pasif. CU mengelola urutan waktu (timing) setiap operasi mikro, memastikan bahwa setiap langkah dalam eksekusi instruksi terjadi pada saat yang tepat.
Jika CU adalah perencana, maka Arithmetic Logic Unit (ALU) adalah pelaksana pekerja keras. ALU adalah bagian dari CPU yang bertanggung jawab untuk melakukan semua operasi matematika dan operasi logika. Operasi aritmetika mencakup penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Sementara itu, operasi logika melibatkan perbandingan data (misalnya, lebih besar dari, sama dengan, kurang dari) dan operasi Boolean (AND, OR, NOT).
Setiap kali CPU perlu memproses data, baik itu menghitung bunga pinjaman, membandingkan dua string teks, atau memindahkan blok memori, instruksi tersebut pada akhirnya akan dialihkan ke ALU. Kemampuan ALU untuk melakukan operasi ini dengan kecepatan sangat tinggi adalah alasan utama mengapa komputer modern begitu cepat. Efisiensi dan kompleksitas desain ALU secara langsung menentukan kinerja komputasi keseluruhan. Desain ALU modern dirancang untuk memproses data dalam bentuk biner (0s dan 1s) menggunakan gerbang logika yang sangat terintegrasi.
Sinergi antara CU dan ALU adalah inti dari arsitektur Von Neumann yang mendasari hampir semua komputer saat ini. CU tidak melakukan perhitungan, dan ALU tidak bisa memutuskan langkah selanjutnya tanpa instruksi. Keduanya bergantung satu sama lain.
Misalnya, saat menjalankan perintah "TAMBAH R1, R2" (tambahkan isi register R1 ke R2):
Mekanisme ini diulang miliaran kali per detik dalam sebuah prosesor modern. Dengan pemahaman tentang bagaimana CPU terbagi menjadi CU sebagai pengatur dan ALU sebagai pelaksana perhitungan, kita dapat mengapresiasi kompleksitas luar biasa yang terkandung dalam komponen kecil yang mengatur seluruh dunia digital kita. Evolusi teknologi prosesor sebagian besar berfokus pada peningkatan kecepatan, efisiensi, dan kompleksitas operasi yang dapat dieksekusi oleh kedua unit inti ini.