Arsitektur Set Instruksi

Arsitektur Set Instruksi

Pengertian :

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 kodekode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu.

            Jenis – Jenisnya :

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 :

1.      Immediate Addressing Mode

Keuntungannnya adalah tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat, kekurangannya adalah ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat.

2.      Register Addressing Mode

3.      Direct Addressing Mode

Kelebihan:

1. Field alamat berisi efektif address sebuah operand

2. Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer ecil

3. Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus Kelemahan:

1. Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word Contoh: ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator

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 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

Ref :

https://www.slideshare.net/rikahariany/arsitektur-set-instruksi-dan-cpu

http://topan_sukma.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/40883/Presentasi+Kelompok+2.pptx

Read More

CPU

CPU

CPU, singkatan dari Central Processing Unit adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menerima dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Processor sering digunakan untuk menyebut CPU pada umumnya. Adapun mikroprocessor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprocessor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU.

Fungsi CPU :

1. CPU akan mengatur dan mengendalikan alat-alat input output.
2. CPU mampu mengambil intruksi-intruksi dari memori utama
3. CPU akan mengambil data dari memori utama untuk di proses
4. CPU akan mengirimkan intruksi ke ALU jika ada perhitungan aritmatika.
5. CPU akan mengawasi kerja dari ALU .
6. CPU akan menyimpan hasil proses ke memori utama.

SISTEM BUS 

Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai sub sistem. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hirarki sistem komputer.

Suatu Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat Input/Output. setiap computer saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi. 

Sistem Bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen computer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu computer. 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.

STRUKTUR BUS  

Saluran Data

Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan denang lebar bus data.

 Saluran Alamat

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat. 

 Saluran Kontrol

Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya.

BUS PROCESSOR        

        Bus ini merupakan bus tercepat dalam sistem dan menjadi bus inti dalam chipset dan motherboard. 

BUS AGP  

Bus AGP (Accelerated Graphic Port). Bus ini merupakan bus yang didesain secara spesifik untuk kartu grafis. Bus ini berjalan pada kecepatan 66 MHz (mode AGP 1x), 133 MHz (mode AGP 2x), atau 533 MHz (mode AGP 8x) pada lebar jalur 32-bit, sehingga bandwidth maksimum yang dapat diraih adalah 2133 MByte/s.

ALU (Aritmathic Logic Unit)

ALU merupakan bagian dari CPU yang bertugas untuk melakukan operasi aritmatika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering disebut mesin bahasa, karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmatika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. 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.

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.

CU (Control Unit )

Control Unit (CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

1.Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

2.Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

3.Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.

4.Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.

5.Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Macam-macam

1.Single-Cycle CU     

Proses di CU ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja.

2. Multi-Cycle CU    

Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic.

Register 

merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di dalam memori utama. Setiap register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung pada ukurannya. Register-register dapat dibaca dan ditulis dengan kecepatan tinggi karena berada pada CPU.

   a.      General Purpose Register

·          Digunakan untuk mode pengalamatan dan data. 

·         Akumulator ( aritmatika, Shift, Rotate)  

·         Base Register (Rotate,Shift, aritmatika)

·         Counter Register ( Looping) 

·         Data Register (menyimpan alamat I/O device).

           b.      Register Alamat

·          Digunakan untuk mode pengalamatan

·         Segment Register (Code Segment, Data Segment, Stack Segment, Extra Segment)

·         Register Index (Stack Index, Data Index)

·         Stack Pointer

          c.       Register Data

·          Digunakan untuk menampung data

          d.      Register Kode Status Kondisi (Flag)

·         Kode yang menggambarkan hasil operasi sebelumnya

Memori

Memori berfungsi untuk menyimpan data dan program. Memori beraneka tipe dari yang tercepat aksesnya sampai yang terlambat.

Register Memori 

Merupakan jenis memori dimana kecepatan akses yang paling cepat, Memori ini terdapat pada CPU/Processor.

Contoh : Register Data, Register Alamat, Stack Pointer Register, Memory Addresss Register, I/O Address register, Instruction Register , dll.

Cache Memori

•Memori berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi yang lebih mahal daripada memori utama. Cache memory ini ada diantara memori utama dan register pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu pada memori utama agar kinerja dapat ditingkatkan.

•Memori ini digunakan untuk menjembatani perbedaan kecepatan CPU yang sangat tinggi dengan kecepatan RAM yang jauh lebih rendah. Jika processor  membutuhkan suatu data, pertama-tama ia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, processor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. Tetapi jika data tidak ditemukan, processor akan mencarinya pada RAM.

Cache Memory ini ada dua macam yaitu : 

Cache Memory yang terdapat pada internal Processor , chace memory jenis ini kecepatan aksesnya sangat tinggi, dan harganya sangat mahal.

Chace Memory yang terdapat diluar Processor, yaitu berada pada MotherBoard, memori jenis ini kecepatan aksesnya sangat tinggi, meskipun tidak secepat chache memori jenis pertama ( yang ada pada internal Processor).

Memori Utama (internal memory)

Memori yang berfungsi untuk menyimpan data dan program. Jenis Memori Utama :

ROM ( Read Only memory) yaitu memory yang hanya bisa dibaca saja datanya atau programnya. Pada PC, ROM terdapat pada BIOS ( Basic Input Output System) yang terdapat pada Mother Board yang berfungsi untuk men-setting peripheral yang ada pada system. Contoh: AMIBIOS, AWARD BIOS, dll. ROM untuk BIOS terdapat beragam jenis diantaranya jenis Flash EEPROM BIOS

RAM (Random Acces Memory) yang memiliki kemampuan untuk dirubah data atau program yang tersimpan didalamnya. Ada bebrapa jenis RAM yang ada dipasaran saat ini antara lain :SRAM ,EDORAM, SDRAM, DDRAM, RDRAM, VGRAM, Dll. 

Ref:

http://orkomp.blogspot.co.id/2012/06/register.html

http://ekapka.blogspot.co.id/2013/09/pengertian-control-unit-cu-dan.html

http://fersanroom.blogspot.co.id/2016/02/sistem-bus-cara-kerja-jenis-sistem-bus.html

http://tkj.smapluspgri.sch.id/knowledge/pengertian-cpu-central-processing-unit/

Read More