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). Arsitektur set instruksi berbeda
dengan mikroarsitektur, yang merupakan sejumlah teknik desain prosesor yang
digunakan, dalam prosesor tertentu, untuk menerapkan set instruksi. Prosesor
dengan microarchitectures yang berbeda dapat berbagi set instruksi yang sama.
Sebagai contoh, Intel Pentium dan AMD Athlon mengimplementasikan versi yang hampir
identik dari set instruksi x86, tetapi memiliki desain internal yang berbeda
secara radikal.
Klasifikasi Set Instruksi
Ada 2 jenis klasifikasi set instruksi yang utama yaitu
:
1. CISC
(Complex Instruction Set of Computing)
2. RISC
(Reduced Instruction Set of Computing)
CISC (Complex Instruction Set of Computing)
CISC (Complex Instruction Set of Computing) adalah
desain prosesor dimana instruksi tunggal dapat menjalankan beberapa operasi
tingkat rendah (seperti beban dari memori, operasi aritmatika, dan penyimpanan
memori) atau mampu menjalankan operasi multi-langkah atau mode pengalamatan
dalam instruksi tunggal. Istilah ini surut diciptakan berbeda dengan Reduced
Instruction Set of Computing (RISC) dan karena itu telah menjadi sesuatu dari
istilah umum untuk segala sesuatu yang bukan RISC, dari komputer mainframe yang
besar dan kompleks untuk mikrokontroler sederhana di mana beban memori dan
operasional penyimpanan tidak lepas dari instruksi aritmatika.
RISC (Reduced Instruction Set of Computing)
RISC (Reduced Instruction Set of Computing) adalah
strategi desain CPU berdasarkan ide bahwa set instruksi yang disederhanakan
memberikan kinerja yang lebih tinggi bila dikombinasikan dengan arsitektur
mikroprosesor mampu melaksanakan instruksi tersebut menggunakan siklus
mikroprosesor yang lebih sedikit per instruksi. [1] Sebuah komputer berdasarkan
strategi ini adalah set instruksi komputer berkurang, juga disebut RISC.
Arsitektur menentang disebut kompleks set instruksi komputasi (CISC).
Karakteristik dan Fungsi Set Instruksi
- Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions).
- Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set).
Elemen-elemen dari Set Instruksi
- Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan
- Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan
- Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan
- Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.
Design set instruksi merupakan masalah yang sangat
kompleks yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :
1. Kelengkapan
set instruksi
2. Ortogonalitas
(sifat independensi instruksi)
3.
Kompatibilitas : Source Code Compatibility &
Object Code Compatibility
Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang
sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi
sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).
Jenis Operand
·
Address
·
Numbers : Integer, Floating Point, Decimal
·
Character : ASCII, EBCDIC
·
Logical Data
Jenis Instruksi
·
Data processing: Arithmetic dan Logic Instructions
·
Data storage: Memory instructions
·
Data Movement: I/O instructions
·
Control: Test and branch instructions
Jenis Addressing Mode (Teknik Pengalamatan)
1. Immediate
2. Direct
3. Indirect
4. Register
5. Register
Indirect
6. Displacement
7. Stack
Immediate Addressing
-
Pengalamatan yang paling sederhana.
-
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
- 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
- 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
-
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
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
-
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
- Field eksplisit bernilai A dan field imlisit mengarah pada register
Stack Addressing
-
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.
DAFTAR PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar