Selasa, 30 Oktober 2012

arsitektur set instruksi dan central processing unit


Tugas ORGANISASI & ARSITEKTUR KOMPUTER
pertemuan ke 2
Nama : andi supriyadi
Npm : 20411748
Kelas : 2 ic 06

1.ARSITEKTUR SET INSTRUKSI.
Arsitektur set instruksi atau disebut juga Instruction-Set Architecture (ISA).
ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi dengankomputer.ISA menentukan sifat komputasional komputer.

Jenis – jenis instruksi.
Jenis – jenis instruksi dapat berupa :
-          Data processing : arithmetic dan logic instructions.
-          Data storage : memory instruktions.
-          Data movement : I/O instructions.
-          Control : test and branch instructions.

TEKNIK PENGALAMATAN
Metode pengalamatan merupakan aspek dari set instruksi arsitekturdi sebagian unit pengolah pusat(CPU) desain yang didefinisikan dalam set instruksi arsitektur dan menentukan bagaimana bahasa mesinpetunjuk dalam arsitektur untuk mengidentifikasi operan dari setiap instruksi.. Sebuah mode pengalamatan menentukan bagaimana menghitung alamat memori yang efektif dari operand dengan menggunakan informasi yang diadakan di registerdan / atau konstanta yang terkandung dalam instruksi mesin atau di tempat lain.

Jenis-jenis metode pengamatan
A.Direct Absolute(pengalamatan langsung).
| load | reg address| | Load | reg | alamat
Alamat address = Efektif seperti yang diberikan dalam instruksi)
Hal ini membutuhkan ruang dalam sebuah instruksi untuk cukup alamat yang besar.. Hal ini sering tersedia di mesin CISC yang memiliki panjang instruksi variabel, seperti x86.. Beberapa mesin RISC memiliki Literal khusus Atas instruksi Load yang menempatkan sebuah 16-bit konstan di atas setengah dari register.. Sebuah literal instruksi atau dapat digunakan untuk menyisipkan 16-bit konstan di bagian bawah mendaftar itu, sehingga alamat 32-bit kemudian dapat digunakan melalui mode pengalamatan tidak langsung mendaftar, yang itu sendiri disediakan sebagai "base- plus-offset "dengan offset 0.
Syntax
Effectif adress
Loc
EA=Loc
Add,R1
R1[R1]+[100]

Kelebihan :
·                     Field alamat berisi efektif address sebuah operand
·                     Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer ecil
·                     Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus
Kelemahan
·                     Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word Contoh: ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator
B.Immidiate.
Bentuk pengalamatan ini yang paling sederhana
·                     Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari instruksi = operand sama dengan field alamat
·                     Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk kompleent dua
·                     Bit paling kiri sebagai bit tanda
·                     Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data Contoh: ADD 5 ; tambahkan 5 pada akumulator
Syntax
Effectif adress
#value
Operand=value
Add #10,R1
R1[R1]+10

Keuntungan :
Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat
Kekurangan :
Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

C.Indirect register.
·                     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
Syntax
Effectif adress
(Ri)
EA=[Ri]
Add,(R1),R1
R1[R1]+[[R1]]

D.Indirect- memori.
Salah satu mode pengalamatan yang disebutkan dalam artikel ini bisa memiliki sedikit tambahan untuk menunjukkan pengalamatan tidak langsung, yaitu alamat dihitung menggunakan modus beberapa sebenarnya alamat dari suatu lokasi (biasanya lengkap kata) yang berisi alamat efektif sebenarnya. Pengalamatan tidak langsung dapat digunakan untuk kode atau data.. Hal ini dapat membuat pelaksanaan pointer ataureferensi atau menanganilebih mudah, dan juga dapat membuat lebih mudah untuk memanggil subrutin yang tidak dinyatakan dialamati. Pengalamatan tidak langsung tidak membawa hukuman performansi karena akses memori tambahan terlibat.
Beberapa awal minicomputer (misalnya Desember PDP-8, Data General Nova) hanya memiliki beberapa register dan hanya rentang menangani terbatas (8 bit).Oleh karena itu penggunaan memori tidak langsung menangani hampir satu-satunya cara merujuk ke jumlah yang signifikan dari memori.
E.Register.
Pada beberapa komputer, register dianggap sebagai menduduki 16 pertama 8 atau kata-kata dari memori (misalnya ICL 1900, DEC PDP-10).. Ini berarti bahwa tidak perlu bagi yang terpisah "Tambahkan register untuk mendaftarkan" instruksi - Anda hanya bisa menggunakan "menambahkan memori untuk mendaftar" instruksi. Dalam kasus model awal PDP-10, yang tidak memiliki memori cache, Anda benar-benar dapat memuat sebuah loop dalam ketat ke dalam beberapa kata pertama dari memori (register cepat sebenarnya), dan berjalan lebih cepat daripada di memori inti magnetik. Kemudian model dari DEC PDP-11seri memetakan register ke alamat di output / area input, tetapi ini ditujukan untuk memungkinkan diagnostik terpencil. register 16-bit dipetakan ke alamat berturut-turut byte 8-bit.
Syntax
Effectif adress
Ri
EA=Loc
Add,R2,R1
R1[R1]+[R2]

F.Index.
Indexing adalah 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-program iteratif
Syntax
Effectif adress
X(R2)
EA=[R2]+X
Add 10(R2),R1
R1[R1]+[[R2]+10]


G.Base index.
Base index, register yang direferensi berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu Referensi register dapat eksplisit maupun implicit.Memanfaatkan konsep lokalitas memori
Syntax
Effectif adress
R1,R2
EA=[R1]+[R2]
Add(R1,R2),R3
R3[R3]+[[R1+[R2]]

H.Base index plus offset.
Offset biasanya nilai 16-bit masuk (walaupun 80386 diperluas ke 32 bit). Jika offset adalah nol, ini menjadi contoh dari register pengalamatan tidak langsung, alamat efektif hanya nilai dalam register dasar. Pada mesin RISC banyak, register 0 adalah tetap sebesar nilai nol.. Jika register 0 digunakan sebagai register dasar, ini menjadi sebuah contoh dari pengalamatan mutlak.. Namun, hanya sebagian kecil dari memori dapat diakses (64 kilobyte, jika offset adalah 16 bit). 16-bit offset mungkin tampak sangat kecil sehubungan dengan ukuran memori komputer saat ini (yang mengapa 80386 diperluas ke 32-bit).. Ini bisa lebih buruk: IBM System/360 mainframe hanya memiliki 12-bit unsigned offset.. Namun, prinsip berlaku: selama rentang waktu yang singkat, sebagian besar item data program ingin mengakses cukup dekat satu sama lain. Mode pengalamatan ini terkait erat dengan mode pengalamatan terindeks mutlak. Contoh 1: Dalam sebuah sub rutin programmer terutama akan tertarik dengan parameter dan variabel lokal, yang jarang akan melebihi 64 KB, yang satu basis register (yang frame pointer) sudah cukup. Jika rutin ini adalah metode kelas dalam bahasa berorientasi objek, kemudian register dasar kedua diperlukan yang menunjuk pada atribut untuk objek saat ini (ini atau diri dalam beberapa bahasa tingkat tinggi). Contoh 2: Jika register dasar berisi alamat dari sebuah tipe komposit (record atau struktur), offset dapat digunakan untuk memilih field dari record (catatan paling / struktur kurang dari 32 kB).
Syntax
Effectif adress
X(R2)
EA=+[R1]+[R2]+X
Add,10(R1,R2),R3
R3[[R3]+][R1]+[R2]]+10}
  
I.Relatif.
PengalamatanRelative, 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
Syntax
Effectif adress
Ri
EA=Ri
Add R2,R1
R1[R1]+[R2]

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 :
a. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit
operasinya
b. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah
c. Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat,dsb.
d. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan
e. Addressing: Mode pengalamatan untuk operand.

2. CENTRAL PROCESSING UNIT.
Biasa kita menyebutnya dengan CPU .
CENTRAL PROCESSING UNIT Adalah :
Perangkat pengolah atau pemroses data dalam komputer adalah prosesor atau lengkapnya adalah mikroprosesor, namun umumnya pengguna komputer menyebutnya sebagai CPU (Central Processor Unit). CPU merupakan otak bagi sebuah system komputer. CPU memiliki 3 komponen utama yang merupakan bagian tugas utamanya yaitu unit kendali (Control Unit – CU) , unit aritmetika dan logika (Aritmetic and Logic Unit – ALU) serta komponen register yang berfungsi membantu melakukan hubungan (interface) dari dan ke memori. Tugas CPU adalah melaksanakan dan mengawal keseluruhan operasi komputer sehingga bisa dikatakan hampir keseluruhan pemikiran dilaksanakan disini, sehingga sering dinamakan sebagai otak komputer. CPU Tempatnya terletak pada papan induk (motherboard) pada bagian inilah juga terletak segala pusat perangkat komputer seperti memori, port input –output (I/O) dan sebagainya.

SISTEM BUS .
Peralatan yang terhubung bersama akan berkomunikasi melalui bus alamat,
data dan control. Ketika suatu devais ingin berkomunikasi dengan lainnya, ia
mengirima alamat untuk membedakan dengan devais lainnya, dimana tiap devais
mempunyai alamat yang unik. Devais master ialah devais yang menginisiasi dan
mengontrol komunikasi, sedangkan devais perespon disebut sebagai slave.
Untuk mengkoordinasikan aktifitas diantara bagian sistem komputer, bus-bus harus mengikuti aturan pewaktuan dan sinyal yang spesifik. Protocol bus merefer
pada spesifikasi untuk sebuah bus. Protokol bus yang umum ialah synchronous dan asynchronous. Pada protokol synchronous, aktifitas bus disinkronkan dengan
frekwensi pusat yaitu frekwensi sistem. Pada IBM PC, CPU mengakses memori
menggunakan protokol synchronous.
Motherboard PC kita terdiri dari beberapa bus yang menghantarkan sinyal antar masing-masing komponen. Bus sering disebut juga dengan lintasan umum yang
digunakan untuk transfer data. Jalur ini juga dapat untuk komunikasi antar dua buah komputer atau lebih.yang mana di dalam motherboard ini mempunyai tiga macam bus yang disusun secara hirarkis, bus yang lambat di hubungkan di bawah bus yang cepat. Setiap peripheral komputer terhubung pada salah satu dari bus-bus ini, dan chipset berfungsi sebagai jembatan atas bus yang berbeda.

ARITHMATIC LOGIC UNIT .
ALU (Arithmetic and Logic Unit) merupakan bagian pengolah bilangan dari komputer. Pada operasi aritmatika ini sendiri terdiri dari berbagai macam operasi diantaranya adalah operasi penjumlahan, pembagian, perkalian, dan pengurangan.
Mendesain ALU juga memiliki cara yang hampir sama dengan mendesai dekoder, enkoder, multiplex, dan demultiplex. Rangkaian Utama yang digunakan melakukan perhitungan ALU adalah Adder.

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.

SET REGISTER.
Register dari sebuah komputer secara kolektif disebut sebagai kumpulan register (register set).
 








Diagram Blok Unit Pengolahan Pusat







Kumpulan register pada mikroprosesor intel 8085
 








(a.) Internal Registers
 




(b) Register pair organization
Pada gambar (a) diatas menunjukkan kumpulan register pada mikroprosesor intel 8085. Pada CPU ini, register A berfungsi sebagai sebuah akumulator 8 bit. CPU juga mencakup sebuah program counter (PC), sebuah stack pointer (SP), sebuah flag register dan enam register pengalamatan 8 bit. Pada gambar (b) diatas, register 8 bit biasanya digunakan secara berpasangan. Register A bersama-sama dengan flag register, membentuk program status word (PSW). Tiga pasangan lainnya digunakan untuk tujuan pengalamatan, pasangan H merupakan pasangan yang sangat umum digunakan. Pasangan ini bisa dirujuk secara bersama-sama atau terpisah, yang menyebabkan tersedianya berbagai variasi intruksi.

CACHE MEMORY.
Cache memory adalah memory berukuran kecil berkecepatan tinggi yang berfungsi untuk menyimpan sementara instruksi dan/atau data (informasi) yang diperlukan oleh prosesor. Boleh dikatakan bahwa cache memory ini adalah memory internal prosesor. Cache memory ini berbasis SRAM yang secara fisik berukuran kecil dan kapasitas tampung datanya juga kecil atau sedikit. Pada saat ini, cache memory ada 3 jenis, yaitu L1 cache, L2 cache, dan L3 cache.
Cache memory yang letaknya terpisah dengan prosesor disebut cache memory non integrated atau diskrit (diskrit artinya putus atau terpisah). Cache memory yang letaknya menyatu dengan prosesor disebut cache memory integratedon-chip, atau on-die(integrated artinya bersatu/menyatu/ tergabungon-chip artinya ada pada chip).
L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau level one cache. L2 cache disebut dengan istilah secondary cache, second level cache, atau level two cache.
VIRTUAL MEMORY.
Beberapa sistem operasi memerlukan yang namanya virtual memory. Layaknya Linux yang membutuhkan swap, microsoft windows vista ataupun XP pun membutuhkan yang namanya virtual memory.
Pengertian dari Virtual memory itu sendiri yakni memori sementara yang digunakan komputer untuk menjalankan berbagai program aplikasi ataupun menyimpan data yang membutuhkan memory yang lebih besar dari memory yang telah tersedia ( Memory fisik seperti RAM). Program ataupun data yang tidak muat dimasukan pada memory asli ( RAM ), akan disimpan ke dalam sebuah Pagging File.
SUMBER / REFERENSI :

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar