ARSITEKTUR INSTRUKSI & CPU
1.
ARSITEKTUR
SET INSTRUKSI
Set instruksi didefinisikan
sebagai suatu aspek dalam arsitektur computer yang dapat dilihat oleh para
pemrogram. Dua bagian utama arsitektur komputer:
1.
Instruction
set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi.
ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh computer. ISA menentukan sifat komputasional computer.
ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh computer. ISA menentukan sifat komputasional computer.
2.
Hardware
system architecture (HSA) / arsitektur system hardware.
HAS berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.
HAS berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.
A. JENIS INSTRUKSI
- Data processing/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.
- Data storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.
- Data movement/perpindahan data : instruksi I/O.
- Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan.
- Data processing/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.
- Data storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.
- Data movement/perpindahan data : instruksi I/O.
- Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan.
Instruksi
aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi
logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan.
Operasi-operasi tersebut dilakukan teutama untuk data di register CPU.
Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.
Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna.
Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.
Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna.
B.
TEKNIK
PENGALAMATAN
Ada 3 teknik dasar untuk pengalamatan, yaitu:
Ada 3 teknik dasar untuk pengalamatan, yaitu:
1.
Pemetaan
langsung (direct mapping), terdiri dari dua cara yakni Pengalamatan Mutlak
(absolute addressing) dan Pengalamatan relatif (relative addressing).
-
Pengalamatan
Mutlak
Untuk
teknik pengalamatan ‘alamat mutlak’ ini, tidak terlalu mempermasalahkan kunci
atribut karena diminta langsung menuliskan di mana alamat record yang akan di
masukkan. Jika kita menggunakan hard disk atau magnetic drum, ada dua cara
dalam menentukan alamat memorinya, yaitu (1) cylinder addressing dan (2) sector
addressing. Jika kita menggunakan cylinder addressing, maka kita harus
menetapkan nomor-nomor dari silinder (cylinder), permukaan (surface), dan
record, sedangkan bila kita menggunakan sector addressing, maka kita harus
menetapkan nomor-nomor dari sektor (sector), lintasan (track), dan permukaan
(surface). Teknik ini mudah dalam pemetaan (pemberian) alamat memorinya.
Sulitnya pada pengambilan (retrieve) data kembali, jika data yang kita masukkan
banyak, kita bisa lupa di mana alamat record tertentu.
-
pengalamatan
relatif
Teknik
ini menjadikan atribut kunci sebagai alamat memorinya, jadi, data dari NIM
dijadikan bertipe numeric(integer) dan dijadikan alamat dari record yang
bersangkutan. Cara ini memang sangat efektif untuk menemukan kembali record
yang sudah disimpan, tetapi sangat boros penggunaan memorinya. Tentu alamat
memori mulai dari 1 hingga alamat ke sekian juta tidak digunakan karena nilai
dari NIM tidak ada yang kecil. Pelajari keuntungan dan kerugian lainnya.Teknik
ini termasuk dalam katagori address space dependent.
2.
Pencarian
Tabel (directory look-up)
Teknik ini dilakukan dengan cara mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori yang ada dan dimasukkan ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (misal disebut dengan tabel INDEX) hanya berisi kunci atribut (misalkan NIM) yang telah disorting (diurut) dan alamat memorinya. Jadi, sewaktu dilakukan pencarian data, tabel yang pertama dibaca adalah tabel INDEX itu, setelah ditemukan atribut kuncinya, maka data alamat yang ada di sana digunakan untuk meraih alamat record dari data (berkas/ file/ tabel) yang sebenarnya. Pencarian yang dilakukan di tabel INDEX akan lebih cepat dilakukan dengan teknik pencarian melalui binary search (dibagi dua-dua, ada di mata kuliah Struktur dan Organisasi Data 2 kelak) ketimbang dilakukan secara sequential. Nilai key field (kunci atribut) bersifat address space independent (tidak terpengaruh terhadap perubahan organisasi file-nya), yang berubah hanyalah alamat yang ada di INDEX-nya.
Teknik ini dilakukan dengan cara mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori yang ada dan dimasukkan ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (misal disebut dengan tabel INDEX) hanya berisi kunci atribut (misalkan NIM) yang telah disorting (diurut) dan alamat memorinya. Jadi, sewaktu dilakukan pencarian data, tabel yang pertama dibaca adalah tabel INDEX itu, setelah ditemukan atribut kuncinya, maka data alamat yang ada di sana digunakan untuk meraih alamat record dari data (berkas/ file/ tabel) yang sebenarnya. Pencarian yang dilakukan di tabel INDEX akan lebih cepat dilakukan dengan teknik pencarian melalui binary search (dibagi dua-dua, ada di mata kuliah Struktur dan Organisasi Data 2 kelak) ketimbang dilakukan secara sequential. Nilai key field (kunci atribut) bersifat address space independent (tidak terpengaruh terhadap perubahan organisasi file-nya), yang berubah hanyalah alamat yang ada di INDEX-nya.
3.
Kalkulasi
(calculating).
Kalau pada teknik pencarian tabel kita harus menyediakan ruang memori untuk menyimpan tabel INDEX-nya, maka pada teknik ini tidak diperlukan hal itu. Yang dilakukan di sini adalah membuat hitungan sedemikian rupa sehingga dengan memasukkan kunci atribut record-nya, alamatnya sudah dapat diketahui. Tinggal masalahnya, bagaimana membuat hitungan dari kunci atribut itu sehingga hasilnya bisa efisien (dalam penggunaan memori) dan tidak berbenturan nilainya (menggunakan alamat yang sama).
Kalau pada teknik pencarian tabel kita harus menyediakan ruang memori untuk menyimpan tabel INDEX-nya, maka pada teknik ini tidak diperlukan hal itu. Yang dilakukan di sini adalah membuat hitungan sedemikian rupa sehingga dengan memasukkan kunci atribut record-nya, alamatnya sudah dapat diketahui. Tinggal masalahnya, bagaimana membuat hitungan dari kunci atribut itu sehingga hasilnya bisa efisien (dalam penggunaan memori) dan tidak berbenturan nilainya (menggunakan alamat yang sama).
C.
DESAIN
SET INSTRUKSI
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :
1. kelengkapan set instruksi
2. ortogonalitas (sifat indepedensi instruksi)
3. kompatibilitas :
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :
1. kelengkapan set instruksi
2. ortogonalitas (sifat indepedensi 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
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.
2.
CENTRAL
PROCESSING UNIT (CPU)
CPU
adalah bagian dari sebuah komputer sistem yang melaksanakan instruksi dari
program komputer , untuk melakukan aritmatika, logis, dan dasar input / output
dari sistem operasi.
A. SISTEM BUS.
Sebuah
bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri
atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara
umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data,
saluran alamat dan saluran control. Saluran data(data bus) adalah lintasan bagi
perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data.
Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran
dengan tujuan agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam
bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit.
B.
ARITHMATIC
LOGIC UNIT.
ALU
merupakan bagian dari CPU yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan
operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut 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 (³ ).
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 (³ ).
C.
CENTRAL
LOGIC UNIT.
CLU
pada komputer memasukkan informasi tentang instruksi dan mengeluarkan baris
kendali yang diperlukan untuk mengaktifkan operasi-mikro yang semestinya. CLU
terbentuk atas sebuah prosesor instruksi (IP atau instruction processor) yang
berfungsi untuk mengendalikan fetch, perhitungan alamat dan siklus interupsi,
kemudian prosesor aritmatika (AP atau arithmatic processor) yang berfungsi
untuk mengendalikan siklus eksekusi bagi operasi aritmatika dan logika.
Sumber:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar