MATERI 10. Instruction Sets:Characteristics and fungsi

"INSTRUCTION SETS : CHARACTERISTICS AND FUNGSI"

1. INSTRUCTION SET CHARACTERISTIC

a. Teknik Addressing yang sering dilakukan

1. Immediate addressing : Operand (data yang akan dikomputasi) berada langsung pada set instruksi.
2. Direct Addressing :Operand berada pada memori, set instruksi memegang alamat lokasi memori dimana operand tersebut berada.
3. Indirect Addresing : Operand berada pada memori, untuk mendapatkan operand ini CPU harus melakukan penelusuran dua kali yaitu dari data alamat memori yang ada pada set instruksi serta alamat yang ditunjuk oleh alamat memori yang diperoleh dari set instruksi tadi.
4. Register addressing : Operand berada pada register, cara kerjanya mirip dengan direct addressing hanya saja CPU mengakses alamat register bukan alamat memori.
5. Register Indirect Addressing : Operand berada pada memori, untuk mendapatkan operand CPU harus mengakses register terlebih dahulu karena informasi lokasi operand berada pada register.
6. Displacement : Operand berada pada memori, cara kerjanya merupakan gabungan dari teknik direct addressing dan register indirect addressing.
7. Stack : Operand berada pada stack, operand secara berkala dimasukan ke stack sehingga ketika operand dibutuhkan maka operand sudah berada pada “top of the stack”.

b. Operasi-operasi instruksi untuk Arithmetic

1. ADD : penjumlahan

2. SUBTRACT : pengurangan

3. MULTIPLY : perkalian

4. DIVIDE : pembagian

5. ABSOLUTE

6. NEGATIVE

7. DECREMENT
8. INCREMENT

c. Operasi-operasi instruksi untuk 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

d. Elemen-elemen dari Instruksi Mesin (Set Instruksi)
1. Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan
2. Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi 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.


2. INSTRUCTION SETS ADDRESSING MODE

a. Pengertian Instruction Set dan Elemen-elemennya
     Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat di jalankan oleh CPU. Elemen-elemennya
1. Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan
2. Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi 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.

b. Tipe-tipe Operasi yang terkait dengan Op Code
1. Operasi data transfer
2. Operasi Arithmetic
3. Operasi Logical
4. Operasi Conversion
5. Operasi I/O
6. Operasi System Control
7. Operasi Transfer of Control

c. pengertian Micro Operation
Operasi tingkat rendah yang dapat dilakukan oleh komputer atau CPU sehingga fungsi-fungsi operasi akan dihasilkan untuk memindahkan data antar register.

d. 4 Jenis Register dalam Fetch
1. Memory Address Register (MAR)
2. Memory Buffer Register (MBR)
3. Program Counter (PC)
4. Instruction Register (IR)


3. PROCESSOR STRUCTURE AND FUNCTION

a. Bagian-bagian penting Prosessor
1. ALU (Arithmatika Logical Unit
2. CU (Control Unit)
3. Register

b. Fungsi utama Prosesor
Fungsi utama prosesor adalah menjalankan program-program yang di simpan di memori utama.

c. Generasi-generasi Prosesor
1. Generasi I (processor 8088 - 8086)
2. Generasi II (processor 80286)
3. Generasi III (processor 80386 DX dan processor 80386 SX)
4. Generasi IV (processor 80486, processor cyrix 486SLC, processor IBM 486 SLC2)
5. Generasi V (pentium classic P54C)
6. Generasi VI (pentium pro)

d. Jenis-jenis kecepatan dalam kinerja computer
1. Menambah RAM
2. Salah satu metode adalah untuk menekan tombol, Ctrl + Alt + Del untuk membuka Task Manager.


4. RISC (Reduce Instruction Set Computing)

a. Sejarah RISC

Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau "Komputasi set instruksi yang disederhanakan" pertama kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. Komputer pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson, pengajar pada University of California di Berkely.

b. Karakteristik Arsitektur RISC

1. Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC.
2. Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori.
3. Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register.
4. Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word.

c. Ciri-ciri RISC

1. Instruksi berukuran tunggal
2. Ukuran yang umum adalah 4 byte
3. Jumlah pengalamatan data sedikit, biasanya kurang dari 5 buah.
4. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung yang mengharuskan melakukan sebuah akses memori agar memperoleh alamat operand lainnya dalam memori.
5. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika, seperti penambahan ke memori dan penambahan dari memori.
6. Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi
7. Tidak mendukung perataan sembarang bagi data untuk operasi load/ store.
8. Jumlah maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi.
9. Jumlah bit bagi integer register spesifier sama dengan 5 atau lebih, artinya sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.
10. Jumlah bit floating point register spesifier sama dengan 4 atau lebih, artinya sedikitnya 16 register floating point dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.

d. Kelebihan dan Kekurangan RISC
Kelebihan:

1. Berkaitan dengan penyederhanaan kompiler, dimana tugas pembuat kompiler untuk menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi semua pernyataan HLL. Instruksi mesin yang kompleks seringkali sulit digunakan karena kompiler harus menemukan kasus-kasus yang sesuai dengan konsepnya. Pekerjaan mengoptimalkan kode yang dihasilkan untuk meminimalkan ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi instruksi, dan meningkatkan pipelining jauh lebih mudah apabila menggunakan RISC dibanding menggunakan CISC.
2. Arsitektur RISC yang mendasari PowerPC memiliki kecenderungan lebih menekankan pada referensi register dibanding referensi memori, dan referensi register memerlukan bit yang lebih sedikit sehingga memiliki akses eksekusi instruksi lebih cepat.
3. Kecenderungan operasi register ke register akan lebih menyederhanakan set instruksi dan menyederhanakan unit kontrol serta pengoptimasian register akan menyebabkan operand-operand yang sering diakses akan tetap berada dipenyimpan berkecepatan tinggi.
4. Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.

Kekurangan:

1. Program yang dihasilkan dalam bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).
2. Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini tentunya kurang menghemat sumber daya.
3. Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil.
4. Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar.