Arsitektur Set Instruksi, Teknik Pengalamatan, Design Set Instruksi

Hallo semua, apa kabarnya? Sudah lama saya tidak upload materi ke dalam blog ini. Sekarang saya akan memberikan beberapa pembahasan menarik yaitu tentang Arsitektur Set Instruksi, Teknik Pengalamatan, Design Set Instruksi.

Arsitektur Set Instruksi

Set Instruksi (bahasa Inggris: Instruction Set, atau Instruction Set Architecture (ISA)) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada). Arsitektur set instruksi berbeda dengan mikroarsitektur, yang merupakan sejumlah teknik desain prosesor yang digunakan, dalam prosesor tertentu, untuk menerapkan set instruksi. Prosesor dengan microarchitectures yang berbeda dapat berbagi set instruksi yang sama. Sebagai contoh, Intel Pentium dan AMD Athlon mengimplementasikan versi yang hampir identik dari set instruksi x86, tetapi memiliki desain internal yang berbeda secara radikal.

Klasifikasi Set Instruksi

Ada 2 jenis klasifikasi set instruksi yang utama yaitu :

1.                  CISC (Complex Instruction Set of Computing)

2.                  RISC (Reduced Instruction Set of Computing)

·        CISC (Complex Instruction Set of Computing)

CISC (Complex Instruction Set of Computing) adalah desain prosesor dimana instruksi tunggal dapat menjalankan beberapa operasi tingkat rendah (seperti beban dari memori, operasi aritmatika, dan penyimpanan memori) atau mampu menjalankan operasi multi-langkah atau mode pengalamatan dalam instruksi tunggal. Istilah ini surut diciptakan berbeda dengan Reduced Instruction Set of Computing (RISC) dan karena itu telah menjadi sesuatu dari istilah umum untuk segala sesuatu yang bukan RISC, dari komputer mainframe yang besar dan kompleks untuk mikrokontroler sederhana di mana beban memori dan operasional penyimpanan tidak lepas dari instruksi aritmatika.

·        RISC (Reduced Instruction Set of Computing)

RISC (Reduced Instruction Set of Computing) adalah strategi desain CPU berdasarkan ide bahwa set instruksi yang disederhanakan memberikan kinerja yang lebih tinggi bila dikombinasikan dengan arsitektur mikroprosesor mampu melaksanakan instruksi tersebut menggunakan siklus mikroprosesor yang lebih sedikit per instruksi. Sebuah komputer berdasarkan strategi ini adalah set instruksi komputer berkurang, juga disebut RISC. Arsitektur menentang disebut kompleks set instruksi komputasi (CISC).

Karakteristik dan Fungsi Set Instruksi

·        Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (machine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions). 

·        Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set).

ELEMEN - ELEMEN DARI SET INSTRUKSI

a. Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan.

b. Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan.

c. Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan.

d. Next Instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.

FORMAT INSTRUKSI

Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi. Contoh suatu Format Instruksi adalah sbb :

Ilustrasi Format Instruksi Sederhana (Stallings, W. 1990, hal. 294)

JENIS - JENIS INSTRUKSI

1.      Data Processing/Pengolahan Data : instruksi-instruksi aritmetika dan logika. Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numerik, sedangkan instruksi logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan terutama untuk data di register CPU.

2.      Data Storage/Penyimpanan Data : instruksi-instruksi memori. Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.

3.      Data Movement/Perpindahan Data : instruksi I/O. Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data ke dalam memori dan mengembalikan hasil komputansi kepada pengguna.

4.      Control/Kontrol : instruksi pemeriksaan dan percabangan. Instruksi-instruksi kontrol digunakan untuk memeriksa nilai data, status komputansi dan mencabangkan ke set instruksi lain.

Teknik Pengalamatan

1.      Immediate Addressing

2.      Direct Addressing

3.      Indirect Addressing

4.      Register addressing

5.      Register indirect addressing

6.      Displacement addressing

7.      Stack addressing

1. Immediate Addressing (Pengalamatan Segera)

Adalah bentuk pengalamatan yang paling sederhana.

Penjelasan :

·            Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari intsruksi.

·            Operand sama dengan field alamat.

·            Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk complement dua.

·            Bit paling kiri sebagai bit tanda.

·            Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data.

Keuntungan :

·         Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand.

·         Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat.

Kekurangan :

·         Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field.

Contoh :

ADD 7 ; tambahkan 7 pada akumulator.

2.      Direct Addressing (Pengalamatan Langsung)

Penjelasan :

1.    Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer kecil.

2.    Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus.

Kelebihan :

·       Field alamat berisi efektif address sebuah operand.

Kekurangan :

·       Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word.

Contoh :

ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator.

3.      Indirect Addressing (Pengalamatan tak langsung)

Penjelasan :

1.      Merupakan mode pengalamatan tak langsung.

2.      Field alamat mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang.

Kelebihan :

·         Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi.

Kekurangan :

·         Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi.

Contoh :

ADD (A) ; tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator.

4.      Register Addressing (Pengalamatan Register)

Penjelasan :

1.      Metode pengalamatan register mirip dengan mode pengalamatan langsung.

2.      Perbedaanya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama.

3.      Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose.

Keuntungan :

·         Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori.

·         Akses ke register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat.

Kerugian :  

·         Ruang alamat menjadi terbatas.

·         Register Indirect Addressing (Pengalamatan tak-langsung register)

Penjelasan :

1.      Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung.

2.      Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register.

3.      Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register.

4.      Keuntungan dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung.

5.      Keterbatasan field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak.

6.      Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung.

·         Displacement Addressing

Penjelasan :

1.      Menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung.

2.      Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit.

3.      Operand berada pada alamat A ditambahkan isi register.

4.      Tiga model displacement : - Relative addressing : register yang direferensi secara implisit adalah Program Counter (PC)-Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya.

5.      Base register addressing : Register yang direferensi berisi sebuah alamat memori dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu : - Referensi register dapat eksplisit maupun implisit memanfaatkan konsep lokalitas memori.

6.      Indexing  : field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut

§  Merupakan kebalikan dari mode base register.

§  Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing.

§  Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-program iteratif.

Contoh :

Field eksplisit bernilai A dan field implisit mengarah pada register.

·         Stack addressing

Penjelasan :

1.      Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-firs-out.

2.      Stack merupakan blok lokasi yang terbaik.

3.      Btir ditambahkan ke puncak stack sehingga setiap blok akan terisi secara parsial.

4.      Yang berkaitan dengan stack adalah pointer yang nilainya merupakan alamat bagian paling atas stack.

5.      Dua elemen teratas stack dapat berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack pointer mereferensi ke elemen ketiga stack.

6.      Stack pointer tetap berada dalam register.

Dengan demikian, referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung.

Design 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 :

·         Operation Repertoire

Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

·         Data Types

Tipe/jenis data yang dapat olah

·         Instruction Format

Panjangnya, banyaknya alamat,dsb.

·         Register

Banyaknya register yang dapat digunakan

·         Addressing
Mode pengalamatan untuk operand

Referensi :

https://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi

https://id.wikipedia.org/wiki/CISC

https://id.wikipedia.org/wiki/RISC

http://abdi-villa.blogspot.com/2012/10/arsitektur-set-instruksi-dan-cpu.html

http://siezwoyouye.blogspot.com/2012/10/arsitektur-set-instruksi.html

https://penawikara.wordpress.com/2013/05/31/mode-pengalamatan/

Read More

Organisasi Komputer Dasar

Organisasi Komputer Dasar

            Hallo semua, apa kabarnya? Sudah lama saya tidak upload materi ke dalam blog ini. Sekarang saya akan memberikan beberapa pembahasan menarik yaitu tentang Organisasi Komputer Dasar. Sebelum masuk ke pembahasan, mari kita ketahui terlebih dahulu definisi dari Evolusi, Arsitektur, dan Komputer.

·        Organisasi

Terdapat beberapa teori dan perspektif mengenai organisasi, ada yang cocok satu sama lain, dan ada pula yang berbeda. Organisasi pada dasarnya digunakan sebagai tempat atau wadah bagi orang-orang untuk berkumpul, bekerja sama secara rasional dan sistematis, terencana, terpimpin dan terkendali, dalam memanfaatkan sumber daya (uang, material, mesin, metode, lingkungan), sarana-parasarana, data, dan lain sebagainya yang digunakan secara efisien dan efektif untuk mencapai tujuan organisasi.

Menurut para ahli terdapat beberapa pengertian organisasi sebagai berikut.

o   Stoner mengatakan bahwa organisasi adalah suatu pola hubungan-hubungan yang melalui mana orang-orang di bawah pengarahan atasan mengejar tujuan bersama.

o   James D. Mooney mengemukakan bahwa organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai tujuan bersama.

o   Chester I. Bernard berpendapat bahwa organisasi adalah merupakan suatu sistem aktivitas kerja sama yang dilakukan oleh dua orang atau lebih.

o   Stephen P. Robbins menyatakan bahwa Organisasi adalah kesatuan (entity) sosial yang dikoordinasikan secara sadar, dengan sebuah batasan yang relatif dapat diidentifikasi, yang bekerja atas dasar yang relatif terus menerus untuk mencapai suatu tujuan bersama atau sekelompok tujuan.

Sebuah organisasi dapat terbentuk karena dipengaruhi oleh beberapa aspek seperti penyatuan visi dan misi serta tujuan yang sama dengan perwujudan eksistensi sekelompok orang tersebut terhadap masyarakat. Organisasi yang dianggap baik adalah organisasi yang dapat diakui keberadaannya oleh masyarakat di sekitarnya, karena memberikan kontribusi seperti; pengambilan sumber daya manusia dalam masyarakat sebagai anggota-anggotanya sehingga menekan angka pengangguran.

Orang-orang yang ada di dalam suatu organisasi mempunyai suatu keterkaitan yang terus menerus. Rasa keterkaitan ini, bukan berarti keanggotaan seumur hidup. Akan tetapi sebaliknya, organisasi menghadapi perubahan yang konstan di dalam keanggotaan mereka, meskipun pada saat mereka menjadi anggota, orang-orang dalam organisasi berpartisipasi secara relatif teratur.

·        Komputer

Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur yang telah dirumuskan. Kata computer pada awalnya dipergunakan untuk menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan aritmetika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmetika, tetapi komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.

            Oke, diatas adalah teori dasar dari pembahasan menarik yang akan segera kita bahas di bawah sini, yuk tanpa panjang lebar inilah pembahasan menarik kali ini.

Organisasi Komputer Dasar

Organisasi komputer berkaitan dengan unit-unit operasional komputer dan berhubungan dengan komponen sistem komputer, seperti hardware, sinyal kontrol, interface, teknologi memori.

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.

Organisasi dasar dari sebuah komputer dapat ditunjukkan pada blok diagram di bawah ini:

CPU mengendalikan urutan dari semua pertukaran informasi dalam komputer dan dengan dunia luar melalui unit I/O. Sedangkan unit memori terdiri dari sejumlah besar lokasi yang menyimpan program dan data yang sedang aktif digunakan CPU. Ketiga unit tersebut dihubungkan dengan berbagai macam bus.

Bus adalah sekelompok kawat atau sebuah jalur fisik yang berfungsi menghubungkan register-resgister dengan unit-unit fungsional yang berhubungan dengan tiap-tiap modul. Informasi saling dipertukarkan di antara modul dengan melalui bus.

Perbedaan Utama Organisasi Komputer :

Bagian yang terkait dengan erat dengan unit-unit operasional.

Contoh: Teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal.

Fungsi komputer didefinisikan sebagai operasi masing-masing komponen sebagai bagian dari struktur. Adapun fungsi dari masing-masing komponen dalam struktur di atas adalah sebagai berikut :

1.      Input Device (Alat Masukan)

Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer. Contoh : keyboard

2.      Output Device (Alat Keluaran)

Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

3.      I/O Ports

Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun mengirim data ke luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini.

4.      CPU (Central Processing Unit)

CPU merupakan otak sistem komputer, dan memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu: ALU (Arithmetical Logical Unit) sebagai pusat pengolah data, dan CU (Control Unit) sebagai pengontrol kerja komputer.

5.      Memori

Memori terbagi menjadi dua bagian yaitu memori internal dan memori eksternal. Memori internal berupa RAM (Random Access Memory) yang berfungsi untuk menyimpan program yang kita olah untuk sementara waktu, dan ROM (Read Only Memory) yaitu memori yang hanya bisa dibaca dan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kali dinyalakan.

6.      Data Bus

Adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, artinya CPU dapat membaca dan menerima data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.

7.      Address Bus

Digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori yang akan ditulis atau dibaca.

8.      Control Bus

Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 sampai 10 jalur paralel.

INPUT DEVICE

Input Device adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam sebuah komputer.

Contohnya :

a.       Keyboard
Keyboard digunakan untuk mengetik teks dan angka ke dalam pengolah kata, editor   teks atau program lainnya. Sebuah keyboard komputer membedakan setiap tombol fisik dari setiap lain dan laporan semua penekanan tombol pada software.

b.      Mouse
Mouse adalah perangkat yang digunakan untuk menunjuk posisi kursor pada layar komputer. Hal ini memungkinkan pengguna untuk memilih item yang disimpan pada komputer dan melakukan sebuah tindakan untuk menjalankan komputer.

c.       Scanner
Scanner adalah suatu untuk memindahkan objek yang terdapat diatas lensa scanner ke dalam memori penyimpanan pada komputer. Jadi jika diatas lensa scanner terdapat sebuah kertas yang berisi teks ataupun gambar, nantinya isi yang ada pada kertas yang bersangkutan ini akan dipindahkan secara keseluruhan ke dalam komputer.

OUTPUT DEVICE

Output Device adalah sebuah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan hasil keluaran sebagai hasil dari pengolahan data. Keluaran/output dapat berupa hard-copy (kekertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara.

Contohnya :

a.       Monitor

Sebuah layar pada komputer yang digunakan untuk menampilkan tampilan berupa soft-copy atau software yang ada pada komputer. Terdapat 3 jenis monitor, yaitu :

-         CRT (Cathode Rays Tube)

-         LCD (Liquid Crystal Display)

-         LED (Light Emitting Diode).

b.      Printer

Sebuah alat yang digunakan untuk mencetak atau mengeluarkan hasil output dalam bentuk hard-copy atau kertas.

c.       Speaker

Sebuah alat yang digunakan untuk mengeluarkan hasil output berupa suara atau voice.

INPUT/OUTPUT PORTS

Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun mengirim data keluar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini.

CPU (Central Processing Unit)

Central Processing Unit (CPU) merupakan otak dari sebuah sistem komputer. CPU memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu :

1.      Arithmetical Logical Unit (ALU) sebagai pusat sebuah pengolah data.

2.      Control Unit (CU) digunakan untuk mengontrol kerja dari komputer. Biasa disebut dengan processor.

Komponen-komponen yang terdapatdalam CPU adalah :

a.       Mainboard

Motherboard atau mainboard merupakan papan utama dimana terdapat komponen-komponen serta chip controller yang bertugas mengatur lalu lintas data dalam sistem motherboard

b.      Processor

Processor berfungsi untuk mengontrol keseluruhan jalannya sebuah sistem komputer dan digunakan sebagai pusat atau otak dari komputer yang berfungsi untuk melakukan perhitungan dan menjalankan tugas.

MEMORY

Terbagi menjadi beberapa macam yaitu :

a.       ROM (Read-Only-Memory)

Memori yang digunakan hanya untuk membaca isinya dan tidak dapat merubah atau mengedit data yang telah tersedia. ROM pada komputer disediakan oleh vendor komputer dan berisi program atau data.

b.      RAM (Random-Access Memory)

Memori yang isinya dapat diubah atau diedit selama komputer masih dalam kondisi menyala dan bersifat volatile.

c.       MemoriEksternal

Sebuah memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data.

 Referensi :

https://id.wikipedia.org/wiki/Organisasi

https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer

http://dimaswibisono23.blogspot.co.id/2016/10/organisasi-komputer-dasar.html

Read More