Arsitektur
set instruksi
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 (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan
2.
Source
Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan
3.
Result
Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan
4.
Next
instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi
berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.
A.
Jenis-Jenis Instruksi
1.Data procecessing:
Arithmetic dan Logic Instructions
Data
processing adalah jenis pemrosesan yang dapat mengubah data menjadi informasi
atau pengetahuan. Pemrosesan data ini sering menggunakan komputer sehingga bisa
berjalan secara otomatis. Setelah diolah, data ini biasanya mempunyai nilai
yang informatif jika dinyatakan dan dikemas secara terorganisir dan rapi, maka
istilah pemrosesan data sering dikatakan sebagai sistem informasi. Kedua
istilah ini mempunyai arti yang hampir sama, pemrosesan data mengolah dan
memanipulasi data mentah menjadi informasi (hasil pengolahan), sedangkan sistem
informasi memakai data sebagai bahan masukan dan menghasilkan informasi sebagai
produk keluaran.
2. Data storage: Memory
instructions
Sering
disebut sebagai memori komputer, merujuk kepada komponen komputer, perangkat
komputer, dan media perekaman yang mempertahankan data digital yang digunakan
untuk beberapa interval waktu. Penyimpanan data komputer menyediakan salah satu
tiga fungsi inti dari komputer modern, yakni mempertahankan informasi. Ia
merupakan salah satu komponen fundamental yang terdapat di dalam semua komputer
modern, dan memiliki keterkaitan dengan mikroprosesor, dan menjadi model
komputer yang digunakan semenjak 1940-an.
Dalam
penggunaan kontemporer, memori komputer merujuk kepada bentuk media penyimpanan
berbahan semikonduktor, yang dikenal dengan sebutan Random Access Memory (RAM),
dan kadang-kadang dalam bentuk lainnya yang lebih cepat tapi hanya dapat
menyimpan data secara sementara. Akan tetapi, istilah “computer storage”
sekarang secara umum merujuk kepada media penyimpanan massal, yang bisa berupa
cakram optis, beberapa bentuk media penyimpanan magnetis (seperti halnya hard
disk) dan tipe-tipe media penyimpanan lainnya yang lebih lambat ketimbang RAM,
tapi memiliki sifat lebih permanen, seperti flash memory.
3. Data Movement: I/O
instructions
Proses
data movement ini adalah memindahkan (dapat diakatakan membackup juga) data –
data dari database yang berupa data, indeks, grand, schema, dan lain – lain
ketempat baru. Tempat baru ini bisa ke dalam database baru atau memang untuk
dibackup saja.
Data movement terdiri
dari 2 bagian besar yaitu :
• Load & Upload
[difokuskan untuk memindahkan data yang berupa indeks atau data itu sendiri
alias isi dari database tersebut]
• Export & Import
[memindahkan data secara lengkap, mulai dari grand, schema, dan seluruhnya]
Jika dilihat, load
tersebut behubungan dengan import dan upload berhubungan dengan export
Load
berfungsi untuk memasukan data / transaksi ke sebuah table. Dapat dikatakan
juga insert, replace, atau update. Sedangkan upload berfungsi untuk membuat
dari data table ke fisik / file. Kelemahan load adalah dalam prosesnya bisa
saja terjadi data yang tidak berpindah secara sempurna.
Upload Parameter
• Limit [membatasi
beberapa record]
• Sample [mencari
sample yang telah ditentukan]
• When [berdasarkan
kondisi]
Dan
pada upload, hanya satu parameter saja yang dapat berjalan alias tak bisa
berjalan bersamaan apabila parameternya lebih dari 1.
Bulk Data Movement
(Software Pendukung)
• ETL [Extrat Transform
Load], software yang focus terhadap data warehouse
• Replication and
Propagation, software yang memonitoring source database dan target, dan yang
dihasilkan oleh software ini adalah pencatatatn log.
Perlu
diperhatikan juga hak akses dalam load & unload, import & export
minimal adalah akses select.
Distribution Database
Dalam distribution
database terdapat 3 istilah yaitu :
• Autonomi
[idependent], untuk tabel umum akses yang diberikan berbeda dari setiap user.
• Isolation [stand
alone], untuk tabel khusus (privacy) itu terpisah dari user.
• Transparancy [all
user], akses tabel terpisah dari user tetapi user masih dapat mengaksesnya.
Lawan
dari database terdistribusi adalah database terpusat. Server yang terpusat
memang diuntungkan dalam sisi maintenance sedangkan server terdistribusi lebih
rumit dalam proses integrasinya.
Jika
database terdistribusi paling tidak membutuhkan Sumber Daya Manusia [SDM] yang
baik, network yang lebih baik karena permasalahan network itu sangat fatal dan
biasanya permasalahannya tidak jauh – jauh dari permasalahan traffic network.
Dan yang tidak boleh dilupakan adalah request dan respon.
4. Control: Test and
branch instructions
Unit kendali (bahasa
Inggris: 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.
Pada
awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah
untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang
disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word
dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari
word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat
tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus
dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem
ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya
(supervisor).
B. Teknik Pengalamatan
- Immediate Addressing
- Direct Addressing
- Indirect Addressing
- Register addressing
- Register indirect addressing
- Displacement addressing
- Stack addressing
- 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
- Direct Addressing (Pengalamatan
Langsung)
Penjelasan :
- Teknik ini banyak digunakan pada
komputer lama dan komputer kecil
- 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
- Indirect Addressing (Pengalamatan
tak langsung)
Penjelasan :
- Merupakan mode pengalamatan tak
langsung
- 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
- Register addressing (Pengalamatan
Register)
Penjelasan :
- Metode pengalamatan register mirip
dengan mode pengalamatan langsung
- Perbedaanya terletak pada field
alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama
- 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 :
- Metode pengalamatan register tidak
langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung
- Perbedaannya adalah field alamat
mengacu pada alamat register
- Letak operand berada pada memori
yang dituju oleh isi register
- Keuntungan dan keterbatasan
pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan
tidak langsung
- Keterbatasan field alamat diatasi
dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat
direferensi makin banyak
- 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 :
- Menggabungkan kemampuan
pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung
- Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki
dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit
- Operand berada pada alamat A
ditambahkan isi register
- 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.
- 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
- 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-pprogram iteratif
Contoh :
Field eksplisit
bernilai A dan field imlisit mengarah pada register
- Stack addressing
Penjelasan :
- Stack adalah array lokasi yang
linier = pushdown list = last-in-firs-out
- Stack merupakan blok lokasi yang
terbaik
- Btir ditambahkan ke puncak stack
sehingga setiap blok akan terisi secara parsial
- Yang berkaitan dengan stack adalah
pointer yang nilainya merupakan alamat bagian paling atas stack
- Dua elemen teratas stack dapat
berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack pointer mereferensi
ke elemen ketiga stack
- Stack pointer tetap berada dalam
register
- Dengan demikian,
referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya
merupakan pengalamatan register tidak langsung
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 Compability
· Object Code Compability
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
Jenis-jenis Operand
a. Addresses
b. Numbers :
· Integer or fixed point
· Floating point
· Decimal (BCD)
c. Characters :
· ASCII
· EBCDIC
d. Logical data : bila data berbentuk binary
0 dan 1
Daftar isi :
topan_sukma.staff.gunadarma.ac.id/.../Presentasi+Kelompok+2.ppt.
nice info!
BalasHapuswww.ittelkom-sby.ac.id