Minggu, 15 November 2015

Materi 12 : Pipelining

Pipelining adalah teknik pemecahan satu pekerjaan/ tugas menjadi beberapa subtugas,dan mengeksekusi sub-tugas tersebut secara bersamaan/ paralel dalam unit-unit multi hardware atau segmen-segmen
¨ Tujuan yg ingin dicapai dlm pipeline adalah untuk meningkatkanthroughput. (the number of instructions complete per unit of time – but it is not reduce the execution time of an individual instruction)
¨ Waktu yg digunakan untuk eksekusi setiap tugas sama dengan waktu yg digunakan untuk satu eksekusi nonpipeline.
¨ Tetapi karena eksekusi tugas yg berurutan dilakukan secara bersamaan, maka jumlah tugas yg dapat dieksekusi dlm suatu waktu yg disediakan lebih tinggi
¨ Hardware pipeline menyediakan throughput yang lebih baik dibandingkan dgn hardware non-pipeline.

RISC adalah komputasi kumpulan instruksi yang disederhanakan. RISC merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. Selain digunakan dalam komputer vektor, desainini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapamikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine.Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM(termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems,serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.

Prosessor Vector Pipelining
1. Berkurangnya kontensi memori karena adanya akses memori yang lebih sedikit
2. Berkurangnya pendekodean instruksi
3. Tingkah lakunya bias diramalkan, hal ini khususnya penting bagi:
��Pengindeksan implicit dan akses memori
��Pencabangan implicit

��Terdapat berbagai macam instruksi pada register to register
��Siklus Instruksi memiliki 2 Fase:

1. I : Instruction Fetch (Pengambilan Instruksi)
2. E : Execute (Melakukan operasi ALU dengan register input dan output)
��Operasi Load danStore memiliki3 Fase:

1. I : Instruction Fetch
2. E : Execute (Menghitung alamat memori)
3. D : Memory (Operasi register ke memori atau memori ke register)

Reduced Instruction Set Computer (RISC)

pada arsitektur RISC : Set instruksi yang terbatas dan sederhana Register general purpose yang berjumlah banyak, atau penggunaanteknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian registernya. Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline. Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit.Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar. IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC.

KARAKTERISTIK RISC

��Satu instruksi pers iklus
��Operasi register to register
��Mode pengalamatan yang sederhana
��Format instruksi yang sederhana
��Desain hardwired (tanpamicrocode)
��Format instruksi yang fix
��Proses compile yang cepat

Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb.: Operasi-operasi yang dilakukan: Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori. Operand-operand yang digunakan: Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya. Pengurutan eksekusi: Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline. Eksekusi Instruksi
Diposting oleh di Tidak ada komentar:

materi 11: Sistem kontrol unit

Struktur Komputer didefinisikan sebagai cara-cara dari tiap-tiap komponen yang menyusun computer saling berkaitan, komponen-komponen disusun dengan alur-alur bus yang mengalirkan data, alat dan mengendalikan antar komponen tersebut.
Suatu sistem komputer terdiri dari lima unit struktur dasar, yaitu:
1. Unit masukan (Input Unit)
2. Unit kontrol (Control Unit)
3. Unit logika dan aritmatika (Arithmetic & Logical Unit / ALU)
4. Unit memori/penyimpanan (Memory / Storage Unit)
5. Unit keluaran (Output Unit)
Control Unit dan ALU membentuk suatu unit tersendiri yang disebutCentral Processing Unit (CPU).
Fungsi Utama dari masing-masing Unit akan dijelaskan berikut ini :
1. Unit Masukan (Input Unit)
Berfungsi untuk menerima masukan (input) kemudian membacanya dan diteruskan ke Memory / penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal istilah peralatan masukan (input device) yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta media masukan yaitu perantaranya.

2. Unit Kontrol (Control Unit)
Berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan pengendalian seluruh sistem komputer. Ia berfungsi seperti pengatur rumah tangga komputer, memutuskan urutan operasi untuk seluruh sistem, membangkitkan dan mengendalikan sinyal-sinyal kontrol untuk menyesuaikan operasi-operasi dan arus data dari bus alamat (address bus) dan bus data (data bus), serta mengendalikan dan menafsirkan sinyal-sinyal kontrol pada bus kontrol (control bus) dari sistem komputer. Control Unit juga bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Control unit mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Control Unit mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari alat input ke main memory, mengambil data dari main memory untuk diolah. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, control unit mengirim instruksi tersebut ke aritmetic and logic unit. Hasil dari pengolahan data ini dibawa oleh control unit ke main memory lagi untuk disimpan.
Jadi, tugas dari control unit adalah :
a. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output;
b. Mengambil instruksi-instruksi dari main memory;
c. Mengambil data dari main memory kalau diperlukan oleh proses;
d. Mengirim instruksi ke arithmetic and logic unit bila perhitungan aritmatik atau perbandingan logika serta mengawasi kerja aritmatik dan logika;
e. Menyimpan hasil proses ke main memory.

3. Unit Logika & Aritmatika (Arithmetical & Logical Unit)
ALU merupakan bagian inti dari suatu sistem komputer. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatik atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatik dengan dasar pertambahan, sedang operasi aritmatik yang lainnya seperti pengurangan, perkalian dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatik ini disebut adder.
Tugas lain ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu =, <>, <, >, <+, >=. ALU juga sering disebut mesin bahasa karena ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmatika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.
a. Fungsi Aritmatika pada sebuah ALU
Ada banyak jenis angka yang berbeda dan untuk setiap jenis angka yang berbeda tersebut ada perbedaan cara untuk mewakili angka di dalam sistem komputer.  Berbagai jenis data yang berbeda biasanya mencakup bilangan bulat, bilangan real, dan bilangan desimal berkode-biner. Pada umumnya, data digambarkan dalam notasi sign-magnitude, one’s complememnt atautwo’s complement. Karena itu logika ALU untuk proses tertentu merupakan fungsi dari jenis angka yang sedang diproses dan bagaimana mereka direpresentasikan. Jika bilangan bulat digambarkan dalam notasi sign-magnitude, maka penambahan pertama-tama dikerjakan dengan memeriksa sign bit dan kemudian menambah atau mengurangi angka, tergantung pada magnitude relatifnya.
b. Fungsi logika pada sebuah ALU
Dibandingkan fungsi aritmatika, fungsi logika pada ALU lebih sederhana. Untuk segala operasi logika yang ingin diterapkan, hanya perlu memuat sejumlah ngerbang logika tertentu untuk operasi tersebut (satu untuk setiap pasangan bit input). Kesederhanaan fungsi logika ini disebabkan oleh tidak adanya sinyal lateral carry-borrow seperti yang dibutuhkan pada fungsi aritmatika. Semua operasi logika secara ketat dijalankan pada posisi bit tunggal dengan tidak menggunakan informasi dari posisi bit sebelumnya atau pengiriman informasi apapun ke posisi bit berikutnya.
ALU dapat diset untuk menangani berapapun jumlah operasi-mikro logika.  Empat operasi logika dasar biasanya adalah AND, OR, NOR, dan XOR sedangkan operasi logika lainnya yang tidak tercakup secara eksplisit dapat diturunkan dari keempat operasi dasar ini. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder. Kebanyakan operasi komputer dieksekusi dalam unit aritmatika dan logika pada prosesor.
Perhatikanlah suatu contoh umum : Misalkan dua bilangan yang  berada dalam memori ditambahkan. Bilangan tersebut dibawa  ke  prosesor  dan  penambahan  yang  sesungguhnya dilakukan oleh  ALU.  Jumlah tersebut kemudian disimpan dalam memori atau tetap dalam prosesor untuk segera digunakan operasi aritmatika atau logika yang lain misalnya, perkalian, pembagian, atau perbandingan bilangan, diawali dengan membawa operan yang diperlukan ke prosesor, di mana operasi tersebut dilakukan oleh ALU. Pada saat operan dibawa ke prosesor, operan tersebut disimpan dalam elemen penyimpanan kecepatan tinggi yang disebut  register. Tiap  register dapat menyimpan satu word data. Waktu akses ke register lebih cepat daripada waktu akses ke unit cache tercepat hirarki memori.
Pada beberapa sistem komputer untuk memperingan dan membantu tugas ALU dari CPU ini diberi suatu peralatan tambahan yang disebut coprocessorsehingga khususnya proses perhitungan serta pelaksanaan pekerjaan pada umumnya menjadi lebih cepat.

4. Unit Memori / Penyimpan (Memory / Storage unit)
Berfungsi untuk menampung data/program yang diterima dari unit masukan sebelum diolah oleh CPU dan juga menerima data setelah diolah oleh CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran. Pada suatu sistem komputer terdapat dua macam memori, yang penamaannya tergantung pada apakah alat tersebut hanya dapat membaca atau dapat membaca dan menulis padanya. Bagian memori yang hanya dapat membaca tanpa bisa menulis padanya disebut ROM (Read Only Memory), sedangkan bagian memori yang dapat melaksanakan membaca dan menulis disebut RAM (Random Access Memory).
Memori dalam komputer dibagi dalam dua bagian yaitu :
1. Memori Utama
2. Memori cadangan

     a. Memori Utama (Main Memory)
Merupakan elemen yang penting dari suatu komputer yang digunakan sebagai penyangga data dan instruksi program untuk digunakan oleh prosesor.
Fasilitas Penyimpanan Utama adalah :
a. operasinya secara keseluruhan bersifat elektronik, operasi sangat cepat dan handal.
b. Data hampir bisa diakses secara sekaligus dari memori utama karena operasinya elektronik dan proksimitasnya mendekati prosesor.
c. Data harus ditransfer ke penyimpanan utama sebelum dapat diproses oleh prosesor.

b. Memory Cadangan (Backing Storage)
Disediakan untuk menyimpan program dan file yang besar yakni program-program dan file yang tidak sedang dioperasikan saat itu, namun akan ditransfer ke penyimpan utama ketika diperlukan.
Media Penyimpan Cadangan :
1. Unit Disk Magnetis – disk magnetis
2. Unit disket magnetis – disket magnetis (Floppy Disk)
3. Unit Disk Optis – disk optis

5. Unit Keluaran (Output Unit)
Berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori. Seperti halnya pada unit masukan maka pada unit keluaran dikenal juga istilah peralatan keluaran (Output device) dan media keluaran (Output media).
Unit keluaran adalah alat untuk menampilkan hasil pengolahan yang dilakukan oleh CPU. Dalam teori kontrol, output dari suatu sistem adalah apa yang dapat diukur. Spesifik, output dibedakan dari negara.
Beberapa alat unit keluaran, diantaranya sebagai berikut :
a. Monitor
Monitor adalah alat yang berfungsi menampilkan dua data atau informasi dalam bentuk teks atau grafik. Terdapat bermacam-macam jenis monitor. Jenis yang paling terpopuler, yaitu Cathode Ray Tube (CRT) yang berbentuk tabung dan Flat Panel / Liquid Crystal Display (LCD) yang memiliki bentuk permukaan datar sehingga lebih praktis.
b. Printer
Printer adalah alat untuk mencetak informasi yang dihasilkan oleh komputer.
c. Speaker
Speaker adalah unit keluaran yang menghasilkan suara, pasang aplikasi pemutar lagu (misalnya winamp), kemudian dengarkan suara yang keluar dari Speaker komputer anda.
Organisasi Komputer
Organisasi komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit – unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Biasanya mempelajari bagian yang terkait dengan unit-unit operasional komputer dan hubungan antara komponen-komponen sistem komputer. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, dan sinyal – sinyal kontrol. Arsitektur komputer lebih cenderung pada kajian atribut – atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya: set instruksi, aritmatika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.
Sebagai contoh apakah suatu komputer perlu memiliki instruksi pengalamatan pada memori merupakan masalah rancangan arsitektural. Apakah instruksi pengalamatan tersebut akan diimplementasikan secara langsung ataukah melalui mekanisme cache adalah kajian organisasional.
Jika organisasi komputer mempelajari bagian yang terkait dengan unit – unit operasional komputer dan hubungan antara komponen sistem komputer,dan interkoneksinya yang merealisasikan spesifikasi arsitektural, contoh: teknologi hardware, perangkat antarmuka (interface), teknologi memori, sistem memori, dan sinyal – sinyal kontrol.
Diposting oleh di Tidak ada komentar:
Label:

Materi 10: SET INSTRUKSI


by 
Set instruksi (instruction set) adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat di mengerti oleh sebuah CPU, set instruksi sering juga disebut sebagai bahasa mesin (machine code), karna aslinya juga berbentuk biner kemudian dimengerti sebagai bahasa assembly, untuk konsumsi manusia (programmer), biasanya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti oleh manusia.
Sebuah instruksi terdiri dari sebuah opcode, biasanya bersama dengan beberapa informasi tambahan seperti darimana asal operand-operand dan kemana hasil-hasil akan ditempatkan. Subyek umum untuk menspesifikasikan di mana operand-operand berada (yaitu, alamat-alamatnya) disebut pengalamatan
Pada beberapa mesin, semua instruksi memiliki panjang yang sama, pada mesin-mesin yang lain mungkin terdapat banyak panjang berbeda. Instruksi-instruksi mungkin lebih pendek dari, memiliki panjang yang sama seperti, atau lebih panjang dari panjang word. Membuat semua instruksi memiliki panjang yang sama lebih muda dilakukan dan membuat pengkodean lebih mudah tetapi sering memboroskan ruang, karena semua instruksi dengan demikian harus sama panjang seperti instruksi yang paling panjang.
Di dalam sebuah instruksi terdapat beberapa elemen-elemen instruksi:
  1. Operation code (op code)
  2. Source operand reference
  3. Result operand reference
  4. Xext instruction preference
Format instruksi (biner):
Missal instruksi dengan 2 alamat operand : ADD A,B A dan B adalah suatu alamat register.
Beberapa simbolik instruksi:
ADD               : Add (jumlahkan)
SUB                : Subtract (Kurangkan)
MPY/MUL     : Multiply (Kalikan)
DIV                 : Divide (Bagi)
LOAD             : Load data dari register/memory
STOR              : Simpan data ke register/memory
MOVE             : pindahkan data dari satu tempat ke tempat lain
SHR                : shift kanan data
SHL                : shift kiri data .dan lain-lain
Cakupan jenis instruksi:
Data processing           : Aritmetik (ADD, SUB, dsb); Logic (AND, OR, NOT,    SHR, dsb);     konversidata
Data storage (memory)  : Transfer data (STOR, LOAD, MOVE, dsb)
Data movement              : Input dan Output ke modul I/O
Program flow control    : JUMP, HALT, dsb.
Bentuk instruksi:
–          Format instruksi 3 alamat
Mempunyai bentuk umum seperti : [OPCODE][AH],[AO1],[AO2]. Terdiri dari satu alamt hasil, dan dua alamat operand, misal SUB Y,A,B Yang mempunyai arti dalam bentuk algoritmik : Y := A – B dan arti dalam bentuk penjelasan : kurangkan isi reg a dengan isi reg B, kemudian simpan hasilnya di reg Y. bentuk bentuk pada format ini tidak umum digunakan di dalam computer, tetapi tidak dimungkinkan ada pengunaanya, dalam peongoprasianya banyak register sekaligus dan program lebih pendek.
Contoh:
A, B, C, D, E, T, Y adalah register
Program: Y = (A – B) / ( C + D × E)
SUB Y, A, B              Y := A – B
MPY T, D, E               T := D × E
ADD T, T, C               T := T + C
DIV Y, Y, T               Y:= Y / T
Memerlukan 4 operasi
–          Format instruksi 2 alamat
Mempunyai bentuk umum : [OPCODE][AH],[AO]. Terdiri dari satu alamat hasil merangkap operand, satu alamat operand, missal : SUB Y,B yang mempunyai arti dalam algoritmik : Y:= Y – B dan arti dalam bentuk penjelasan : kurangkan isi reg Y dengan isi reg B, kemudian simpan hasillnya di reg Y. bentuk bentuk format ini masih digunakan di computer sekarang, untuk mengoprasikan lebih sedikit register, tapi panjang program tidak bertambah terlalu banyak.
Contoh :
A, B, C, D, E, T, Y adalah register
Program: Y = (A – B) / ( C + D × E)
MOVE Y, A               Y := A
SUB Y, B                   Y := Y – B
MOVE T, D                T := D
MPY T, E                    T := T × E
ADD T, C                   T := T + C
DIV Y, T                    Y:= Y / T
Memerlukan 6 operasi
–          Format instruksi 1 alamat
Mempunyai bentuk umum : [OPCODE][AO]. Terdiri dari satu alamat operand, hasil disimpan di accumulator, missal : SUB B yang mempunyai arti dalam algoritmik : AC:= AC – B dan arti dalam bentuk penjelasan : kurangkan isi Acc dengan isi reg B, kemudian simpan hasillnya di reg Acc. bentuk bentuk format ini masih digunakan di computer jaman dahulu, untuk mengoprasikan di perlukan satu  register, tapi panjang program semakin bertambah.
Contoh :
A, B, C, D, E, Y adalah register
Program: Y = (A – B) / ( C + D × E)
LOAD D                     AC := D
MPY E                        AC := AC × E
ADD C                       AC := AC + C
STOR Y                      Y := AC
LOAD A                     AC := A
SUB B                        AC := AC – B
DIV Y                                     AC := AC / Y
STOR Y                      Y := AC
Memerlukan 8 operasi
–          Format instruksi 0 alamat
Mempunyai bentuk umum : [OPCODE]. Terdiri dari semua alamat operand implicit, disimpan dalam bentuk stack. Operasi yang biasanya membutuhkan 2 operand, akan mengambil isi stack paling atas dan dibawahnya missal : SUB yang mempunyai arti dalam algoritmik : S[top]:=S[top-1]-S[top] dan arti dalam bentuk penjelasan : kurangkan isi stack no2 dari atas dengan isi stack paling atas, kemudian simpan hasilnya di stack paling atas, untuk mengoprasikan ada beberapa instruksi khusus stack PUSH dan POP.
Contoh :
A, B, C, D, E, Y adalah register
Program: Y = (A – B) / ( C + D × E)
PUSH A                      S[top] := A
PUSH B                      S[top] := B
SUB                            S[top] := A – B
PUSH C                      S[top] := C
PUSH D                      S[top] := D
PUSH E                      S[top] := E
MPY                           S[top] := D × E
ADD                           S[top] := C + S[top]
DIV                             S[top] := (A – B) /S[top]
POP Y                         Out := S[top]
Memerlukan 10 operasi
Set instruksi pada CISC:
Berikut ini merupakan karakteristik set instruksi yang digunakan pada beberapa computer yang memiliki arsitektur CISC
Perbandingan set instruksi
Beberapa computer CISC (Complex Instruction Set Computer) menggunakan cara implist dalam menentukan mode addressing pada setiap set instruksinya. Penentuan mode addressing dengan cara implicit memiliki arti bahwa pada set instruksi tidak di ada bagian yang menyatakan tipe dari mode addressing yang digunakan, deklarasi dari mode addressing itu berada menyatu dengan opcode. Lain hal nya dengan cara imsplisit, cara eksplisit sengaja menyediakan tempat pada set instruksi untuk mendeklarasikan tipe mode addressing. Pada cara eksplisit deklarasi opcode dan mode addressing berada terpisah.
Data pada tempat deklarasi mode addressing diperoleh dari logaritma basis dua jumlah mode addressing. Jika deklarasi mode addressing dilakukan secara implicit akan menghemat tempat dalam set instruksi paling tidak satu bit untuk IBM 3090 dan 6 bit untuk MC68040. Perubahan satu bit pada set instruksi akan memberikan jangkauan alamat memori lebih luas mengingat range memori dinyatakan oleh bilangan berpangkat dua.
ELEMEN-ELEMEN DARI INSTRUKSI MESIN (SET INSTRUKSI)
* Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan
* Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan
* Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan
* Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai. Source dan result operands dapat berupa salah satu diantara tiga jenis berikut ini:
  • Main or Virtual Memory
  • CPU Register
  • I/O Device
DESAIN SET INSTRUKSI
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:
  1. Kelengkapan set instruksi
  2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
  3. Kompatibilitas : – Source code compatibility – Object code Compatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:
  1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya
  2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.
  3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan 4.Addressing: Mode pengalamatan untuk operand
FORMAT INSTRUKSI 
* Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).
OPCODE OPERAND REFERENCE OPERAND REFERENCE JENIS-JENIS OPERAND 
* Addresses (akan dibahas pada addressing modes)
* Numbers : – Integer or fixed point – Floating point – Decimal (BCD)
* Characters : – ASCII – EBCDIC
* Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1
JENIS INSTRUKSI 
* Data processing: Arithmetic dan Logic Instructions
* Data storage: Memory instructions
* Data Movement: I/O instructions
* Control: Test and branch instructions
TRANSFER DATA 
* Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
* Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
* Menetapkan panjang data yang dipindahkan.
* Menetapkan mode pengalamatan.
* Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :
a. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.
b. Apabila memori dilibatkan :
1. Menetapkan alamat memori.
2. Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.
3. Mengawali pembacaan / penulisan memori
Operasi set instruksi untuk transfer data :
* MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
* STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.
* LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.
* EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.
* CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.
* SET : memindahkan word 1 ke tujuan.
* PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.
* POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber
ARITHMETIC
Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :
  1. Transfer data sebelum atau sesudah.
  2. Melakukan fungsi dalam ALU.
  3. Menset kode-kode kondisi dan flag.
Operasi set instruksi untuk arithmetic :
1. ADD : penjumlahan 5. ABSOLUTE
2. SUBTRACT : pengurangan 6. NEGATIVE
3. MULTIPLY : perkalian 7. DECREMENT
4. DIVIDE : pembagian 8. INCREMENT
Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal. LOGICAL
* Tindakan CPU sama dengan arithmetic
* Operasi set instruksi untuk operasi logical :
1. AND, OR, NOT, EXOR
2. COMPARE : melakukan perbandingan logika.
3. TEST : menguji kondisi tertentu.
4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit.
5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.
CONVERSI
Tindakan CPU sama dengan arithmetic dan logical.
* Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data.
* Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.
* Operasi set instruksi untuk conversi :
1. TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi.
2. CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.
INPUT / OUPUT 
* Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :
1. Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped.
2. Mengawali perintah ke modul I/O
* Operasi set instruksi Input / Ouput :
1. INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan
2. OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O
3. START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O
4. TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan TRANSFER CONTROL
* Tindakan CPU untuk transfer control : Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return.
* Operasi set instruksi untuk transfer control :
1. JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
2. JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
3. JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu.
4. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
5. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
6. SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
7. SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
8. HALT : menghentikan eksekusi program.
9. WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi
10. NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.
CONTROL SYSTEM 
* Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi. * Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.
JUMLAH ALAMAT (NUMBER OF ADDRESSES) 
* Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.
* Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
1. Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
2. Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
3. Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
4. Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)
Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan
1. O – Address Instruction
2. 1 – Addreess Instruction.
3. N – Address Instruction
4. M + N – Address Instruction
Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register
1. Memori To Register Instruction
2. Memori To Memori Instruction
3. Register To Register Instruction
ADDRESSING MODES
Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalamatan) yang paling umum:
* Immediate
* Direct
* Indirect
* Register
* Register Indirect
* Displacement
* Stack
Diposting oleh di Tidak ada komentar:
Label:

Materi 9: Set Instruksi

by 
Set instruksi (instruction set) adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat di mengerti oleh sebuah CPU, set instruksi sering juga disebut sebagai bahasa mesin (machine code), karna aslinya juga berbentuk biner kemudian dimengerti sebagai bahasa assembly, untuk konsumsi manusia (programmer), biasanya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti oleh manusia.
Sebuah instruksi terdiri dari sebuah opcode, biasanya bersama dengan beberapa informasi tambahan seperti darimana asal operand-operand dan kemana hasil-hasil akan ditempatkan. Subyek umum untuk menspesifikasikan di mana operand-operand berada (yaitu, alamat-alamatnya) disebut pengalamatan
Pada beberapa mesin, semua instruksi memiliki panjang yang sama, pada mesin-mesin yang lain mungkin terdapat banyak panjang berbeda. Instruksi-instruksi mungkin lebih pendek dari, memiliki panjang yang sama seperti, atau lebih panjang dari panjang word. Membuat semua instruksi memiliki panjang yang sama lebih muda dilakukan dan membuat pengkodean lebih mudah tetapi sering memboroskan ruang, karena semua instruksi dengan demikian harus sama panjang seperti instruksi yang paling panjang.
Di dalam sebuah instruksi terdapat beberapa elemen-elemen instruksi:
  1. Operation code (op code)
  2. Source operand reference
  3. Result operand reference
  4. Xext instruction preference
Format instruksi (biner):
Missal instruksi dengan 2 alamat operand : ADD A,B A dan B adalah suatu alamat register.
Beberapa simbolik instruksi:
ADD               : Add (jumlahkan)
SUB                : Subtract (Kurangkan)
MPY/MUL     : Multiply (Kalikan)
DIV                 : Divide (Bagi)
LOAD             : Load data dari register/memory
STOR              : Simpan data ke register/memory
MOVE             : pindahkan data dari satu tempat ke tempat lain
SHR                : shift kanan data
SHL                : shift kiri data .dan lain-lain
Cakupan jenis instruksi:
Data processing           : Aritmetik (ADD, SUB, dsb); Logic (AND, OR, NOT,    SHR, dsb);     konversidata
Data storage (memory)  : Transfer data (STOR, LOAD, MOVE, dsb)
Data movement              : Input dan Output ke modul I/O
Program flow control    : JUMP, HALT, dsb.
Bentuk instruksi:
–          Format instruksi 3 alamat
Mempunyai bentuk umum seperti : [OPCODE][AH],[AO1],[AO2]. Terdiri dari satu alamt hasil, dan dua alamat operand, misal SUB Y,A,B Yang mempunyai arti dalam bentuk algoritmik : Y := A – B dan arti dalam bentuk penjelasan : kurangkan isi reg a dengan isi reg B, kemudian simpan hasilnya di reg Y. bentuk bentuk pada format ini tidak umum digunakan di dalam computer, tetapi tidak dimungkinkan ada pengunaanya, dalam peongoprasianya banyak register sekaligus dan program lebih pendek.
Contoh:
A, B, C, D, E, T, Y adalah register
Program: Y = (A – B) / ( C + D × E)
SUB Y, A, B              Y := A – B
MPY T, D, E               T := D × E
ADD T, T, C               T := T + C
DIV Y, Y, T               Y:= Y / T
Memerlukan 4 operasi
–          Format instruksi 2 alamat
Mempunyai bentuk umum : [OPCODE][AH],[AO]. Terdiri dari satu alamat hasil merangkap operand, satu alamat operand, missal : SUB Y,B yang mempunyai arti dalam algoritmik : Y:= Y – B dan arti dalam bentuk penjelasan : kurangkan isi reg Y dengan isi reg B, kemudian simpan hasillnya di reg Y. bentuk bentuk format ini masih digunakan di computer sekarang, untuk mengoprasikan lebih sedikit register, tapi panjang program tidak bertambah terlalu banyak.
Contoh :
A, B, C, D, E, T, Y adalah register
Program: Y = (A – B) / ( C + D × E)
MOVE Y, A               Y := A
SUB Y, B                   Y := Y – B
MOVE T, D                T := D
MPY T, E                    T := T × E
ADD T, C                   T := T + C
DIV Y, T                    Y:= Y / T
Memerlukan 6 operasi
–          Format instruksi 1 alamat
Mempunyai bentuk umum : [OPCODE][AO]. Terdiri dari satu alamat operand, hasil disimpan di accumulator, missal : SUB B yang mempunyai arti dalam algoritmik : AC:= AC – B dan arti dalam bentuk penjelasan : kurangkan isi Acc dengan isi reg B, kemudian simpan hasillnya di reg Acc. bentuk bentuk format ini masih digunakan di computer jaman dahulu, untuk mengoprasikan di perlukan satu  register, tapi panjang program semakin bertambah.
Contoh :
A, B, C, D, E, Y adalah register
Program: Y = (A – B) / ( C + D × E)
LOAD D                     AC := D
MPY E                        AC := AC × E
ADD C                       AC := AC + C
STOR Y                      Y := AC
LOAD A                     AC := A
SUB B                        AC := AC – B
DIV Y                                     AC := AC / Y
STOR Y                      Y := AC
Memerlukan 8 operasi
–          Format instruksi 0 alamat
Mempunyai bentuk umum : [OPCODE]. Terdiri dari semua alamat operand implicit, disimpan dalam bentuk stack. Operasi yang biasanya membutuhkan 2 operand, akan mengambil isi stack paling atas dan dibawahnya missal : SUB yang mempunyai arti dalam algoritmik : S[top]:=S[top-1]-S[top] dan arti dalam bentuk penjelasan : kurangkan isi stack no2 dari atas dengan isi stack paling atas, kemudian simpan hasilnya di stack paling atas, untuk mengoprasikan ada beberapa instruksi khusus stack PUSH dan POP.
Contoh :
A, B, C, D, E, Y adalah register
Program: Y = (A – B) / ( C + D × E)
PUSH A                      S[top] := A
PUSH B                      S[top] := B
SUB                            S[top] := A – B
PUSH C                      S[top] := C
PUSH D                      S[top] := D
PUSH E                      S[top] := E
MPY                           S[top] := D × E
ADD                           S[top] := C + S[top]
DIV                             S[top] := (A – B) /S[top]
POP Y                         Out := S[top]
Memerlukan 10 operasi
Set instruksi pada CISC:
Berikut ini merupakan karakteristik set instruksi yang digunakan pada beberapa computer yang memiliki arsitektur CISC
Perbandingan set instruksi
Beberapa computer CISC (Complex Instruction Set Computer) menggunakan cara implist dalam menentukan mode addressing pada setiap set instruksinya. Penentuan mode addressing dengan cara implicit memiliki arti bahwa pada set instruksi tidak di ada bagian yang menyatakan tipe dari mode addressing yang digunakan, deklarasi dari mode addressing itu berada menyatu dengan opcode. Lain hal nya dengan cara imsplisit, cara eksplisit sengaja menyediakan tempat pada set instruksi untuk mendeklarasikan tipe mode addressing. Pada cara eksplisit deklarasi opcode dan mode addressing berada terpisah.
Data pada tempat deklarasi mode addressing diperoleh dari logaritma basis dua jumlah mode addressing. Jika deklarasi mode addressing dilakukan secara implicit akan menghemat tempat dalam set instruksi paling tidak satu bit untuk IBM 3090 dan 6 bit untuk MC68040. Perubahan satu bit pada set instruksi akan memberikan jangkauan alamat memori lebih luas mengingat range memori dinyatakan oleh bilangan berpangkat dua.
ELEMEN-ELEMEN DARI INSTRUKSI MESIN (SET INSTRUKSI)
* Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan
* Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan
* Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan
* Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai. Source dan result operands dapat berupa salah satu diantara tiga jenis berikut ini:
  • Main or Virtual Memory
  • CPU Register
  • I/O Device
DESAIN SET INSTRUKSI
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:
  1. Kelengkapan set instruksi
  2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
  3. Kompatibilitas : – Source code compatibility – Object code Compatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:
  1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya
  2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.
  3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan 4.Addressing: Mode pengalamatan untuk operand
FORMAT INSTRUKSI 
* Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).
OPCODE OPERAND REFERENCE OPERAND REFERENCE JENIS-JENIS OPERAND 
* Addresses (akan dibahas pada addressing modes)
* Numbers : – Integer or fixed point – Floating point – Decimal (BCD)
* Characters : – ASCII – EBCDIC
* Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1
JENIS INSTRUKSI 
* Data processing: Arithmetic dan Logic Instructions
* Data storage: Memory instructions
* Data Movement: I/O instructions
* Control: Test and branch instructions
TRANSFER DATA 
* Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
* Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
* Menetapkan panjang data yang dipindahkan.
* Menetapkan mode pengalamatan.
* Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :
a. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.
b. Apabila memori dilibatkan :
1. Menetapkan alamat memori.
2. Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.
3. Mengawali pembacaan / penulisan memori
Operasi set instruksi untuk transfer data :
* MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
* STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.
* LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.
* EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.
* CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.
* SET : memindahkan word 1 ke tujuan.
* PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.
* POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber
ARITHMETIC
Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :
  1. Transfer data sebelum atau sesudah.
  2. Melakukan fungsi dalam ALU.
  3. Menset kode-kode kondisi dan flag.
Operasi set instruksi untuk arithmetic :
1. ADD : penjumlahan 5. ABSOLUTE
2. SUBTRACT : pengurangan 6. NEGATIVE
3. MULTIPLY : perkalian 7. DECREMENT
4. DIVIDE : pembagian 8. INCREMENT
Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal. LOGICAL
* Tindakan CPU sama dengan arithmetic
* Operasi set instruksi untuk operasi logical :
1. AND, OR, NOT, EXOR
2. COMPARE : melakukan perbandingan logika.
3. TEST : menguji kondisi tertentu.
4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit.
5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.
CONVERSI
Tindakan CPU sama dengan arithmetic dan logical.
* Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data.
* Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.
* Operasi set instruksi untuk conversi :
1. TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi.
2. CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.
INPUT / OUPUT 
* Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :
1. Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped.
2. Mengawali perintah ke modul I/O
* Operasi set instruksi Input / Ouput :
1. INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan
2. OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O
3. START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O
4. TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan TRANSFER CONTROL
* Tindakan CPU untuk transfer control : Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return.
* Operasi set instruksi untuk transfer control :
1. JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
2. JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
3. JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu.
4. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
5. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
6. SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
7. SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
8. HALT : menghentikan eksekusi program.
9. WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi
10. NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.
CONTROL SYSTEM 
* Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi. * Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.
JUMLAH ALAMAT (NUMBER OF ADDRESSES) 
* Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.
* Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
1. Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
2. Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
3. Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
4. Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)
Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan
1. O – Address Instruction
2. 1 – Addreess Instruction.
3. N – Address Instruction
4. M + N – Address Instruction
Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register
1. Memori To Register Instruction
2. Memori To Memori Instruction
3. Register To Register Instruction
ADDRESSING MODES
Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalamatan) yang paling umum:
* Immediate
* Direct
* Indirect
* Register
* Register Indirect
* Displacement
* Stack
Diposting oleh di Tidak ada komentar:
Label:
Langganan: Postingan (Atom)