1. Karakteristik
Mesin Instruksi
·
Instruksi mesin (machine intruction)
yang dieksekusi membentuk suatu operasi
dan berbagai macam fungsi CPU.
·
Kumpulan fungsi yang dapat dieksekusi
CPU disebut set instruksi (instruction set) CPU.
·
Mempelajari karakteristik instruksi
mesin, meliputi:
1.1 Elemen
– elemen intruksi mesin
1.2 Representasi
instruksinya
1.3 Jenis
– jenis instruksi
1.4 Penggunaan
alamat
1.5 Rancangan
set instruksi
1.1 Elemen
Instruksi Mesin
Untuk
dapat dieksekusi PCU suatu instruksi harus berisi elemen informasi yang diperlukan CPU secara
lengkap dan jelas , Apa saja elemennya ?
·
Operation code (Op code)
Menspesifikasi operasi yang akan dilakukan. Kode operasi
berbentuk kode biner
·
Source Operand reference
Operasi dapat berasal
dari lebih satu sumber. Operand adalah
input operasi
·
Result Operand reference
Merupakan hasil atau
keluaran operasi
·
Next Instruction Reference
Elemen ini menginformasikan CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambil dan dieksekusi.
1.1.1
Operand dari operasi
Melihat dari sumbernya, operand suatu operasi dapat berada di salah satu dari ketiga daerah berikut ini :
·
Memori utama atau memori virtual
·
Register CPU
·
Perangkat I/O
1.2 Representasi
Instruksi
·
Instruksi komputer direpresentasikan
oleh sekumpulan bit. Instruksi dibagi menjadi beberapa field.
· Field – field ini diisi oleh elemen –
elemen instruksi yang membawa informasi bagi operasi CPU.
·
Layout instruksi dikenal dengan
format instruksi
·
Format instruksi
Kode operasi (opcode)
direpresentasi kan dengan singkatan – singkatan, yang disebut mnemonic.
Mnemonic mengindikasikan suatu operasi bagi CPU.
Contoh mnemonic adalah :
ADD = penambahan
SUB = substract (pengurangan) LOAD = muatkan data ke memori
·
Contoh representasi operand secara simbolik :
ADD X, Y artinya :
tambahkan nilai yang berada pada lokasi
Y ke isi register X, dan simpan hasilnya
di register X.
Programer dapat
menuliskan program bahasa mesin dalam
bentuk simbolik.
Setiap opcode simbolik
memiliki representasi biner yang tetap
dan programer dapat menetapkan
lokasi masing – masing operand
1.3 Jenis – Jenis Instruksi
1.3 Jenis – Jenis Instruksi
Contoh
suatu ekspresi bilangan : X = X + Y ; X
dan Y berkorespondensi dengan lokas 1210 dan 211.
Pernyataan dalam bahasa tingkat tinggi
tersebut mengintruksikan komputer
langkah untuk melakukan berikut ini :
·
Muatkan sebuah register dengan isi lokasi
memori 210.
·
Tambahkan isi lokasi memori 211 ke
register.
·
Simpan isi register ke lokasi memori 210.
Dapat ditarik kesimpulan
bahwa instruksi – instruksi mesin harus mampu
mengolah data sebagai implementasi keinginan – keinginan kita. Terdapat
kumpulan unik set instruksi, yang dapat digolongkan dalam jenis jenisnya, yaitu
Ø Pengolahan
data (data processing),
meliputi
operasi – operasi aritmetika dan logika. Operasi aritmetika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data
numerik. Sedangkan instruksi logika
beroperasi terhadap bit – bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki
kemampuan untuk pengolahan data lain
Ø Perpindahan
data (data movement),
berisi
instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O. Untuk dapat diolah oleh CPU maka diperlukan instruksi -
instruksi yang bertugas memindahkan data
operand yang diperlukan
Ø Penyimpanan
data (data storage),
berisi
instuksi – instruksi penyimpanan ke memori. Instuksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data
tersebut akan digunakan untuk operasi
berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan walaupun sementara
Ø Kontrol
aliran program (program flow control),
berisi
instruksi pengontrolan operasi dan pencabangan. Instruksi ini berguna untuk pengontrolan status dan mengoperasikan
pencabangan ke set instruksi lain.
1.4 Jumlah Alamat
Jumlah register atau
alamat yang digunakan dalam operasi CPU
tergantung format operasi masing –
masing CPU. Ada format operasi yang menggunakan 3, 2, 1 dan 0 register. Umumnya yang digunakan adalah
2 register dalam suatu operasi. Desain
CPU saat ini telah menggunakan 3 alamat
dalam suatu operasi, terutama dalam MIPS
(million instruction per secon).
Ø Alamat
per instruksi yang lebih sedikit akan membuat instruksi lebih sederhana dan pendek, tetapi lebih sulit
mengimplementasikan fungsi – fungsi yang
kita inginkan.
Ø Karena
instruksi CPU sederhana maka rancangan CPU juga lebih sederhana.
Ø Jumlah
bit dan referensi per instruksi lebih sedikit sehingga fetch dan eksekusi lebih cepat.
Ø Jumlah
instruksi per program biasanya jauh lebih banyak
Ø Pada
jumlah alamat per instruksi banyak, jumlah bit dan referensi instruksi lebih banyak sehingga waktu
eksekusi lebih lama.
Ø Diperlukan
register CPU yang banyak, namun operasi antar register lebih cepat.
Ø Lebih
mudah mengimplementasikan fungsi – fungsi yang kita inginkan.
Ø Jumlah
instruksi per program jauh lebih sedikit.
Ø Untuk
lebih jelas perhatikan contoh instruksi – instruksi dengan jumlah register berbeda untuk menyelesaikan
persoalan yang sama
Gambar
1.1 Contoh Set Intruksi
1.5 Rancangan
Set Instruksi
Ø Aspek
paling menarik dalam arsitektur komputer
adalah perancangan set instruksi, karena
rancangan ini berpengaruh banyak pada aspek lainnya.
Ø Set
instruksi menentukan banyak fungsi yang
harus dilakukan CPU.
Ø Set
instruksi merupakan alat bagi para
pemrogram untuk mengontrol kerja CPU.
Ø Pertimbangan
: Kebutuhan pemrogram menjadi bahan
pertimbangan dalam merancang set
instruksi.
Masalah rancangan yang fundamental meliputi :
1
Operation repertoire :
Berapa banyak dan operasi
– operasi apa yang harus tersedia Sekompleks apakah operasi itu seharusnya
2
Data types :
- Jenis data
- Format data
- Instruction format
- Panjang instruksi,
- Jumlah alamat,
- Ukuran field
- Registers
- Jumlah register CPU yang dapat direferensikan oleh instruksi, dan fungsinya
- Addressing
- mode untuk menspesifikasi alamat suatu operand.
0 komentar:
Posting Komentar