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).
ISA merupakan sebuah spesifikasi dari Pullman semua
kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native
form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut, umumnya
disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan.
ISA yang populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM
PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan lain-lain.
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 :
JENIS - JENIS INSTRUKSI
1. Data Processing / Pengolahan Data : instruksi-instruksi
aritmetika dan logika. Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk
mengolahdata numeric, 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
Metode pengalamatan merupakan aspek dari set
instruksi arsitektur disebagian unit pengolah pusat (CPU) desain yang
didefinisikan dalam set instruksi arsitektur dan menentukan bagaimana bahasa
mesin petunjuk dalam arsitektur untuk mengidentifikasi operan dari setiap
instruksi. Sebuah mode pengalamatan menentukan bagaimana menghitung alamat
memori yang efektif dari operand dengan menggunakan informasi yang diadakan di
register dan / atau konstanta yang terkandung dalam instruksi mesin atau di
tempat lain.
Jenis-jenis metode pengalamatan diantaranya :
1. Immediate Addressing Mode
2. Register Addressing Mode
3. Direct Addressing Mode
4. Indirect Addressing Mode
R0 atau R1 digunakan untuk menunjukkan Destination
Address
MOV A,#30h ;
salin immediate data 30h ke Akumulator
MOV R0,#7Fh
; salin immediate data 7Fh ke register R0
MOV @R0,A ;
salin the data in A ke alamat di R0
R0 atau R1 digunakan untuk menunjukkan Source
Address
MOV R0,#7Fh
; salin immediate data 7Fh ke register R0
MOV @R0,#30h
; salin immediate data 30 ke alamat di R0
MOV A,@R0 ;
salin isi dari alamat di R0 ke Akumulator
DESAIN SET INSTRUKSI
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat
komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya :
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 :
a. Operation Repertoire, berapa banyak dan operasi
apa saja yang disediakan dan berapa sulit operasinya.
b. Data Types, tipe / jenis data yang dapat diolah.
c. Instruction Format, panjangnya, banyaknya alamat,
dsb.
d. Register, banyaknya register yang dapat
digunakan.
e. Addressing, mode pengalamatan untuk operand.
Pengertian CPU
Central processing unit (CPU) dari sebuah komputer
adalah bagian dari hardware yang melaksanakan instruksi dari program komputer.
Ia melakukan aritmatika, logis, dan operasi input / output dasar dari sebuah
sistem komputer. CPU adalah seperti otak dari komputer – setiap instruksi,
tidak peduli seberapa sederhana, harus melalui CPU. Jadi katakanlah Anda
menekan huruf ‘k’ pada keyboard Anda dan muncul di layar – CPU komputer Anda
adalah apa yang membuat ini mungkin. CPU kadang-kadang disebut sebagai unit
pusat prosesor, atau prosesor untuk singkatnya. Jadi, ketika Anda melihat
spesifikasi komputer di toko elektronik lokal Anda, biasanya mengacu pada CPU
sebagai prosesor.
Sistem BUS
Pena kali ini akan membahas apa itu sistem bus.
Mungkin bahasan ini sangat bermanfaat bagi anda yang ingin mempelajari
arsitektur dan organisasi komputer.
Sistem bus Merupakan penghubung bagi keseluruhan
komponen komputer seperti CPU, memori dan I/O dalam menjalankan tugasnya. Data
atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU
melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui
monitor juga menggunakan sistem bus.
Secara fisik bus adalah konduktor listrik paralel yang
menghubungkan modul – modul. Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan menyebabkan
penurunan kinerja. Untuk modul I/O biasanya dibuat slot bus yang mudah dipasang
dan dilepas, seperti slot VESA, ISA dan PCI. Sedangkan untuk chips akan
terhubung melalui pinnya.
Sifat penting dan merupakan syarat utama bus adalah media transmisi yang dapat
digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung padanya. Meskipun
digunakan secara bersama namun penggunaan jalur hanya diperuntukan oleh satu
perangkat pada sekali waktu. Sehingga
diperlukan aturan dalam kerjanya untuk menghindari terjadinya tabrakan data
yang sedang ditransmisikan.
Struktur Bus
Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam
tiga bagian, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran kontrol.
• Saluran data (data bus) adalah lintasan bagi perpindahan data antar modul. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, Misal 16 ,32,64. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit.
• Saluran
alamat (address bus) digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada
bus data. Setiap komponen yang terhubung dengan komputer harus memiliki alamat
agar daat diakses.
• Saluran
kontrol (control bus) digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan
seluruh modul yang ada. Sinyal – sinyal kontrol terdiri :
1 Sinyal pewaktuan digunakan untuk menandakan validitas data dan alamat.
2.Sinyal
perintah berfungsi membentuk suatu operasi.
Secara umum saluran kontrol meliputi :
1.Memory
Write, memerintahkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat.
2.Momory
Read memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus data.
3.I/O
Write, memerintahkan data pada bus dikirim ke lokasi port I/O.
4.I/O
Read, memerintahkan data dari port I/O ditempatkan pada bus data.
5.Transfer
ACK, menunjukkan data telah diterima dari bus atau data telah ditempatkan pada
bus.
6.Bus
Request, menunjukkan bahwa modul memerlukan kontrol bus.
7.Bus
Grant, menunjukkan modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol
bus.
8.Interrupt
Request, menandakan adanya penangguhan interupsi dari modul.
9.Interrupt
ACK, menunjukkan penangguhan interupsi telah diketahui CPU.
10.Clock,
kontrol untuk sinkronisasi operasi antar modul.
11.Reset,
digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul.
Prinsip operasi bus adalah sebagai berikut :
Operasi pengiriman data ke modul lainnya
• Meminta penggunaan bus.
• Apabila
telah disetujui, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang
dituju.
Operasi meminta data modul lainnya
• Meminta
penggunaan bus.
• Mengirim
request ke modul yang dituju melalui saluran kontrol dan alamat yang sesuai.
• Menunggu
modul yang dituju mengirimkan data yang diinginkan.
Multiple Bus
Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan terjadi penurunan kinerja, yang disebabkan oleh :
1.Semakin
besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus.
2.Antrian
penggunaan bus semakin panjang.
3.Dimungkinkan
habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.
Arsitektur Bus Jamak Tradisional
Arsitektur Bus Jamak Kinerja Tinggi
Solusi
Penggunaan bus jamak yang hierarkis. Modul – modul
dikalasifikasikan berdasarkan kebutuhan terhadap lebar dan kecepatan bus. Bus
biasanya terdiri atas bus lokal, bus sistem, dan bus ekspansi.
Sistem Kerja Bus
Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan
dengan bus berkecepatan tinggi, selain itu disambungkan pada bus ekspansi.
Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi adalah terintegrasi dengan
prosesor. Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja
bus.
Unit aritmatika dan logika
Simbol umum ALU.
ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit
(bahasa Indonesia: unit aritmatika dan logika), adalah salah satu bagian dalam
dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan
aritmatika dan logika. Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan
pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. tugas
utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan
aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan
operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang
lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar
penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk
melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. Tugas lalin dari ALU adalah
melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program.
Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika
dengan menggunakan operator logika, yaitu:
a. sama dengan (=)
b. tidak sama dengan (<>)
c. kurang dari (<)
d. kurang atau sama dengan dari (<=)
e. lebih besar dari (>)
f. lebih besar atau sama dengan dari (>=)
Fungsi-fungsi yang didefinisikan pada ALU adalah Add
(penjumlahan), Addu (penjumlahan tidak bertanda), Sub (pengurangan), Subu
(pengurangan tidak bertanda), and, or, xor, sll (shift left logical), srl
(shift right logical), sra (shift right arithmetic), dan lain-lain.
https://id.wikipedia.org/wiki/Unit_aritmatika_dan_logika
https://penawikara.wordpress.com/2013/05/30/sistem-bus/
http://www.sridianti.com/pengertian-cpu-fungsi-dan-bagian.html
http://irfan-abet.blogspot.co.id/2015/01/arsitektur-set-instruksi.html
(sumber: Buku Pengenalan Komputer, Hal 154-155,
karangan Prof.Dr.Jogiyanto H.M, M.B.A.,Akt.)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar