UPS (Uninterruptible Power Supply)

Penggunaan peralatan listrik saat ini sudah menjadi kebutuhan yang mendasar terutama pada industri dan perkantoran yang menggunakan berbagai peralatan listrik untuk mendukung operasi kerja. Penggunaan yang besar ini tentunya akan menghasilkan masalah pada jalur supply tenaga listrik. Dan sebagai solusinya adalah penggunaan UPS (Uninterruptible Power Supply) sebagai alternatif sumber tenaga sementara.

Penggunaan UPS saat ini sudah mulai memasyarakat terutama pada perkantoran. Para pengguna kini sudah mulai menyadari bahwa keuntungan yang sudah seharusnya dapat diraih hilang begitu saja karena pada saat bertransaksi di internet supply tenaga listrik di komputer tersebut hilang. Dari ilustrasi tadi dapat dirasakan bahwa UPS sangat penting namun banyak pula orang awam yang belum menyadari pentingnya UPS tersebut.

Kegunaan UPS

Pada dasarnya UPS merupakan sumber tenaga alternatif sementara yang menggantikan supply tenaga listrik utama dalam hal ini sumber listrik PLN. Namun UPS yang baik mampu menangani permasalahan gangguan listrik yang lain seperti tegangan transien, tegangan spike, atau distorsi harmonisa/noise.

UPS sendiri merupakan sebuah sistem yang berdiri sendiri terhadap sistem supply tenaga listrik PLN. UPS diharapkan mampu melindungi peralatan listrik yang kritis terhadap gangguan supply tegangan listrik seperti komputer, jaringan komouter, bahkan peralatan industri agar terhindar dari kerusakan yang fatal.

Penggunaan UPS tidaklah menjadi suatu keharusan, namun yang menjadi acuan penentuan penggunaan UPS adalah terganggu/tidaknya peralatan listrik ketika terjadi gangguan supply tenaga listrik yang terjadinya tidak dapat diprediksikan. Selain itu dasar pertimbangan yang lain adalah berapa besar kapasitas UPS yang akan digunakan. Untuk pertimbangan yang kedua ini sebagai pengguna peralatan listrik harus dapat mengetahui peralatan listrik mana saja yang terganggu karena gangguan listrik dan jumlah daya yang dibutuhkan oleh peralatan listrik tersebut.

Pertimbangan kedua merupakan pertimbangan yang sedikit menjadi maslah bagi orang yang awam terhadap dunia elektronika. Pemilihan kapasitas yang terlalu kecil terhadap kebutuhan daya yang harus disupply pada saat terjadi gangguan tenaga listrik dapat berakibat pendeknya waktu pelayanan UPS. Tetapi pemilihan kapasitas UPS yang terlalu besar tentunya tidak efektif jika biaya juga menjadi dasar pertimbangan penggunaan UPS.

Penggunaan UPS penting/harus diaplikasi pada suatu kondisi :

q Ketika gangguan supply tenaga listrik menyebabkan bahaya pada kehidupan dan kepemilikan seperti pada rumah sakit pada bagian intesive care unit-nya, monitor keamanan industrial, proses sistem kontrol, dan sistem alarm.

q Ketika gangguan listrik ini menyebabkan kerugian waktu, kerugian biaya.

q Ketika gangguan listirk ini dapat menyebabkan gangguan/kerusakan data pada jaringan komputer, jaringan ATM, atau data-data militer yang sangat penting dan rahasia.

Tipe Sistem UPS

Sistem UPS mulai dibangun ketika sering terjadinya gangguan pada jalur listrik pada saat perang dunia ke-2 dimana saat itu penggunaanya masih pada instansi-instansi penting seperti rumah sakit, intansi pelayanan masyarakat dan instansi komunikasi yang penting.

q Rotary Power Source. Sistem UPS ini masih menggunakan mesin diesel yang berfungsi sebagai pembangkit tenaga listriknya. Apabila terjadi gangguan listrik maka secara otomatis akan menyalakan mesin diesel tersebut kira-kira 15 detik setelah terjadi gangguang listrik pertama kali. Dengan sistem seperti ini maka penggunaan listrik hanya terganggu dalam beberapa detik saja.

q Static Power Source. Sistem UPS ini dikembangkan pada sekitar 1960 ketika mulai dikembangkannya rangkan dengan menggunakan ‘solid state’. Sistem UPS ini menggunakan sumber tenaga DC sebagai sumber tenaga pengganti sementaranya melalui rangkaian-rangkaian inverter. Rangkaian-rangkaian inverter ini berfungsi untuk merubah tegangan DC ini menjadi tegangan AC dengan amplitudo dan frekuensi yang sama dengan supply tenaga listrik yang sesungguhnya.

Rotary Power Source

Sistem ini ternyata pada waktu itu masih belum mempunyai kinerja yang baik sehingga dikembangkan lagi sehingga muncul istilah ‘no-break flywheel’. Pada sistem ini, sebuah flywheel ini dihubungkan pada sebuah motor listrik dan dihubungkan secara mekanikal dengan generator beban, dalam hal ini adalah mesin diesel.

Ketika terjadi gangguan listrik maka inersia yang tersimpan pada flywheel akan menyebabkan flywheel ini tetap berputar dan otomatis menyalakan mesin diesel sampai supply listriknya kembali normal. Dengan sistem seperti ini maka tidak perlu waktu tenggang selama 15 detik untuk menunggu supply tenaga kembali normal karena supply tenaga dijaga konstan oleh roda flywheel ini. Walaupun demikian sistem seperti ini masih ada kekurangannya yaitu pada sistem pelumasan pada sistem bearing roda flywheel.

Untuk mengatur agar kecepatan putar flywheel kontan pada saat terjadinya gangguan listrik maka sebuah rangkaian yang dinamakan eddy current coupling dipasangkan antara generator dan flywheel. Dengan adanya rangkaian ini maka ketika kecepatan angular flywheel menurun maka nilai kopel yang ditimbulkan oleh eddy current coupling ini akan meningkat sehingga menyebabkan keceptan putar menyebabkan keceptan putar flywheel tetap konstan. Sehingga dengan kata lain dengan adanya eddy current coupling ini menyebabkan tidak adanya pergeseran frekuensi pada saat transisi ketika terjadi gangguan listrik

Gambar 1

Rangkaian Eddy Current-Loop

Static Power Source

Sistem UPS seperti ini mulai dikembangkan pada awal tahun 1960 dengan menggunakan sumber tenaga tidak bergerak, dalam hal ini adalah baterai.

Gambar 2

Sistem UPS Statis Pertama

Sistem UPS pada gambar 2 merupakan sistem UPS yang dibangun dengan menggunakan 6 sampai 24 inverter yang tiap-tiap inverter menghasilkan gelombang kotak dengan perioda yang berbeda-beda. Kemudian gelombang kotak ini dijumlahkan sehingga menghasilkan gelombang staircase yang sudah menyerupai gelombang sinus. Agar didapatkan gelombang sinus yang mulus maka gelombang staricase ini dilewatkan pada sebuah filter yang memfilter kompnen gelombang dengan frekuensi lebih tinggi daripada frekuensi gelombang sinus yang diinginkan.

Sistem ini ternyata membutuhkan biaya yang semakin besar sejalan dengan penambahan jumlah inverter yang digunakan. Penambahan inverter ini akan menyebabkan gelombang sinus yang dihasilkan akan semakin baik, semakin halus.

Pada sistem UPS ini dibangun dengan menggunakan tiga bagian utama yaitu :

q Rangkaian Charger dan Penyearah

q Rangkaian Inverter

q Baterai

Berdasarkan operasi kerjanya sistem UPS dibedakan menjadi tiga golongan dimana masing-masing sistem mempunyai teknik yang berbeda-beda, yaitu :

q Continous UPS systems. Sistem UPS ini selalu bekerja mem-‘backup’ supply tenaga listrik sehingga pada sistem ini supply tenaga listrik selalu dirubah ke supply DC kemudian diubah kembali menjadi supply tenaga AC melalui sebuah inverter.

                                                                         Gambar 3

Continous UPS Systems

 Forward transfer UPS Systems. Sistem ini akan bekerja menyuplai tenaga listrik ke beban ketika sensornya mendeteksi adanya gangguan supply tenaga listrik.

 

Gambar 4

Forward UPS Systems

Reverse transfer UPS systems. Pada sistem ini output sistem UPS langsung terhubung dengan beban kritis namun pada kondisi gangguan tertentu maka beban kritis dapat dialihkan pada sumber tenaga lain selain UPS.

 

Gambar 5

Reverse UPS Systems

Keuntungan dengan menggunakan sistem UPS continous dan reverse adalah selain dapat melakukan back up­ supali tenaga listrik, UPS-UPS dengan sistem tersebtu juga dapat berfungsi sebagai supresor tegangan transien dan fluktuasi tegangan listrik.

Kemampuan sebuah UPS dapat menyuplai tenaga listrik semuanya tergantung dari besarnya kemampuan baterai dan jumlah beban yang menggunakan daya tersebut. Semakin besar kapasitas baterai dalam sebuah UPS maka UPS tersebut (dengan beban yang sama besar) akan mampu mensupply tenaga lebih lama daripada UPS dengan kapasitas baterai yang lebih kecil.

sumber :

 

http://elektronika-elektronika.blogspot.com/2007/05/ups-uninterruptible-power-supply-part-i.html

Unit Pemroses Sentral ( Central Processing Unit )

Unit Pemroses Sentral (UPS) (bahasa Inggris: Central Processing Unit; CPU), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain, pemroses/prosesor (processor), sering digunakan untuk menyebut CPU. Adapun mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU.

Pin mikroprosesor Intel 80486DX2.

Komponen CPU

Diagram blok sederhana sebuah CPU.

Komponen CPU terbagi menjadi beberapa macam, yaitu sebagai berikut.

• Unit kontrol yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini sudah pasti terdapat dalam semua CPU. CPU bertugas mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antarkomponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah:
• Mengatur dan mengendalikan alat-alat masukan (input) dan keluaran (output).
• Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
• Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.
• Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU.
• Menyimpan hasil proses ke memori utama.

• Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. Secara analogi, register ini dapat diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.
• ALU 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 yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.

Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (¹ ), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (£ ), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan (³ ).

• CPU Interconnections adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register-register dan juga dengan bus-bus eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan /keluaran.

Cara Kerja CPU

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali diletakkan di MAA (melalui Input-storage); apabila berbentuk instruksi ditampung oleh Control Unit di Program-storage, namun apabila berbentuk data ditampung di Working-storage). Jika register siap untuk menerima pengerjaan eksekusi, maka Control Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage untuk ditampungkan ke Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisikan instruksi tersebut ditampung di Program Counter. Sedangkan data diambil oleh Control Unit dari Working-storage untuk ditampung di General-purpose register (dalam hal ini di Operand-register). Jika berdasar instruksi pengerjaan yang dilakukan adalah arithmatika dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk mengerjakan berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung di Akumulator. Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di Accumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage. Jika pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan menjemput hasil pengolahan dari Working-storage untuk ditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke output-devices.

Fungsi CPU

CPU berfungsi seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa perangkat keras, seperti papan tombol, pemindai, tuas kontrol, maupun tetikus. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan instruksi perangkat lunak komputer. Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU dengan membacanya dari media penyimpan, seperti cakram keras, disket, cakram padat, maupun pita perekam. Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada memori fisik (MAA), yang mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada MAA dengan menentukan alamat data yang dikehendaki.

Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan bus, yang menghubungkan antara CPU dengan MAA. Data kemudian didekode dengan menggunakan unit proses yang disebut sebagai pendekoder instruksi yang sanggup menerjemahkan instruksi. Data kemudian berjalan ke unit aritmatika dan logika (ALU) yang melakukan kalkulasi dan perbandingan. Data bisa jadi disimpan sementara oleh ALU dalam sebuah lokasi memori yang disebut dengan register supaya dapat diambil kembali dengan cepat untuk diolah. ALU dapat melakukan operasi-operasi tertentu, meliputi penjumlahan, perkalian, pengurangan, pengujian kondisi terhadap data dalam register, hingga mengirimkan hasil pemrosesannya kembali ke memori fisik, media penyimpan, atau register apabila akan mengolah hasil pemrosesan lagi. Selama proses ini terjadi, sebuah unit dalam CPU yang disebut dengan penghitung program akan memantau instruksi yang sukses dijalankan supaya instruksi tersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan sesuai.

Percabangan instruksi

Pemrosesan instruksi dalam CPU dibagi atas dua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap-II disebut Instruction Execute. Tahap-I berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit mengambil data dan/atau instruksi dari main-memory ke register, sedangkan Tahap-II berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit menghantarkan data dan/atau instruksi dari register ke main-memory untuk ditampung di MAA, setelah Instruction Fetch dilakukan. Waktu pada tahap-I ditambah dengan waktu pada tahap-II disebut waktu siklus mesin (machine cycles time).

Penghitung program dalam CPU umumnya bergerak secara berurutan. Walaupun demikian, beberapa instruksi dalam CPU, yang disebut dengan instruksi lompatan, mengizinkan CPU mengakses instruksi yang terletak bukan pada urutannya. Hal ini disebut juga percabangan instruksi (branching instruction). Cabang-cabang instruksi tersebut dapat berupa cabang yang bersifat kondisional (memiliki syarat tertentu) atau non-kondisional. Sebuah cabang yang bersifat non-kondisional selalu berpindah ke sebuah instruksi baru yang berada di luar aliran instruksi, sementara sebuah cabang yang bersifat kondisional akan menguji terlebih dahulu hasil dari operasi sebelumnya untuk melihat apakah cabang instruksi tersebut akan dieksekusi atau tidak. Data yang diuji untuk percabangan instruksi disimpan pada lokasi yang disebut dengan flag.

Bilangan yang dapat ditangani

Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis bilangan, yaitu fixed-point dan floating-point. Bilangan fixed-point memiliki nilai digit spesifik pada salah satu titik desimalnya. Hal ini memang membatasi jangkauan nilai yang mungkin untuk angka-angka tersebut, tetapi hal ini justru dapat dihitung oleh CPU secara lebih cepat. Sementara itu, bilangan floating-point merupakan bilangan yang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di mana sebuah angka direpresentasikan sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10 (seperti 3,14 x 10⁵⁷). Notasi ilmiah seperti ini merupakan cara yang singkat untuk mengekspresikan bilangan yang sangat besar atau bilangan yang sangat kecil, dan juga mengizinkan jangkauan nilai yang sangat jauh sebelum dan sesudah titik desimalnya. Bilangan ini umumnya digunakan dalam merepresentasikan grafik dan kerja ilmiah, tetapi proses aritmatika terhadap bilangan floating-point jauh lebih rumit dan dapat diselesaikan dalam waktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkin dapat menggunakan beberapa siklus detak CPU. Beberapa komputer menggunakan sebuah prosesor sendiri untuk menghitung bilangan floating-point yang disebut dengan FPU (disebut juga math co-processor) yang dapat bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat penghitungan bilangan floating-point. FPU saat ini menjadi standar dalam banyak komputer karena kebanyakan aplikasi saat ini banyak beroperasi menggunakan bilangan floating-point.

SEJARAH CPU ( CENTRAL PROCESSING UNIT )

                CPU ( Central Processing Unit ) adalah bagian utama computer yang berupa perangkat keras dan merupakan “otak”nya computer. Fungsi CPU ( Central Processing Unit ) yang terdapat pada semua jenis computer adalah untuk memproses data-data yang dimasukan lewat papan ketik dan ditampilkan lewat layar monitor.

Perkembangan CPU ( Central Processing Unit ) dapat dibagi menjadi beberapa periode, diantaranya :

GENERASI PERTAMA

                ENIAC ( Electronic Numerical Integrator dan Computer ) yang diprduksi oleh IBM pada tahun 1945 adalah salah satu “moyang” computer yang ukuranya super besar. Bayangkan saja, dengan perangkat yang terdiri dari 18.000 tabung kedap udara, dibutukan ruangan seluas 18X18 meter persegi untuk pengoperasianya. Hampir separuh lapangan sepak bola.

                Perkembangan CPU ( Cenral Processing Unit ) generasi pertama berlanjut dengan lahirnya EDVAC ( Electronic Discrete Variable Automatic Computer ) yang ukuranya lebih kecil. Sedangkan UNIVAC ( UNIVersal Automatic Computer ) adalah computer ukuran besar pertama yang digunakan untuk keperluan bisnis pada tahun 1951.

GENERASI KEDUA

Ditemukanya transistor pada tahun 1956 menjadi awal dari revolusi computer. Transistor menggantikan tube vakum pada televise, radio, dan computer sehingga ukuranya menjadi jauh lebih kecil dari pada sebelumnya. Transistor juga membuat kebutuhan listrik menjadi lebih rendah.

                Pada periode ini mulai dikenal bahasa pemrograman. Dengan bahasa pemrograman, computer mulai mudah mengerti banyak orang karena istilah yang digunakan untuk memasukan data bukan lagi angka-angka biner melainkan sudah berupa teks.

Pada masa ini, computer semakin banyak dimanfaatkan untuk kepentingan bisnis karena benda ini telah mampu menjalankan fungsi-fungsi transaksi bisnis.

GENERASI KETIGA

                Ditemukanya IC ( Integrated Circuit ) oleh Jack Kilby pada tahun 1960 menjadi tonggak penada revolusi computer, khususnya perangkat CPU ( Central Processing Unit ).IC menutup kelemahan yang ditimbulkan oleh pemakai transistor pada CPU ( Central Processing Unit ) yang menjadikan perangkat computer cepat panas.

                Walaupun dalam banyak hal,transistor mengungguli tube vakum, namun pemakaian transistor menghasilkan panas cukup besar yang berpotensi merusak bagian-bagian dalam computer.

Batu kuarsa berhasil mengatasi masalah ini. IC memadukan tiga komponen elektronika dalam sebuah piringan silicon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa. Lalu para ilmuan berhasil memadatkan banyak komponen CPU ( Central Processing Unit ) ke dalam satu chip tunggal yang disebut semikonduktor.

                Ditemukanya system operasi sebagai bagian dari perangkat lunak juga menjadi penada penting generasi ini.

 

sumber :

http://id.wikipedia.org/wiki/Unit_Pemroses_Sentral 

http://ramadani-indonesia.blogspot.com/2013/07/sejarah-cpu-central-processing-unit.html 

Bottom of Form

Top of Form

Bottom of Form