Arsitektur Set Instruksi

Arsitektur Set Instruksi

    Set instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram, Set instruksi (instruction set) adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat di mengerti oleh sebuah CPU, set instruksi sering juga disebut sebagai bahasa mesin (machine code), karna aslinya juga berbentuk biner kemudian dimengerti sebagai bahasa assembly, untuk konsumsi manusia (programmer), biasanya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti oleh manusia.

a. 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 komputer. ISA menentukan sifat komputasional computer, ISA terkadang digunakan untuk membedakan kumpulan karakteristik yang disebut di atas dengan mikro arsitektur prosesor, yang merupakan kumpulan teknik desain prosesor untuk mengimplementasikan set instruksi (mencakup microcode, pipeline, sistem cache, manajemen daya, dan lainnya).

 2. Hardware system architecture (HSA) / arsitektur system hardware  HSA berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup  desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.

Jenis-Jenis Instruksi

          Terdapat kumpulan unik set instruksi, yang dapat digolongkan dalam jenis-jenisnya yaitu :

1.Pengolahan data (dataprocessing)

   Meliputi operasi-operasi aritmetika dan logika. Operasi aritmetika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bit-bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain.

2. Perpindahan Data (data movement)

    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.

3. Penyimpanan data (data storage)

  Penyimpanan data (data storage) berisi instruksi-instruksi penyimpan kememori. Instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan walaupun sementara.

4.Kontrol aliran program (program flow control)

  Kontrol aliran program (program flow control) berisi instruksi pengontrolan operasi dan percabangan ke set instruksi lain.

Teknik Pengalamatan

Ada 6 macam cara dalam mode pengalamatan :

1. Immmediate addressing

    Merupakan bentuk pengalamtan yang paling sederhana, dimana operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari instruksi operand sama dengan field alamat. Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk komplemen dua, dengan bit kiri sebagai bit tanda. Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda di geser ke kiri hingga maksimum word data.

Keuntungan dari mode pengalamatan ini adalah tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand, dan juga dapat menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat . Namun kekurangan dari mode pengalamatan ini adalah ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

2. Direct addressing

    Cara ini merupakan cara yang baik digunakan pada komputer lama dan komputer kecil, karena hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan sebuah kalkulus khusus.

Kelebihan dari mode pengalamatan ini, dimana field alamat berisi efektif address sebuah operand. Kelemahan dari mode penglamatan ini yaitu keterbatasan field alamat karena panjang fied alamat relatif lebih kecil dibanding panjang word.

3. Indirect addressing

    Mode ini merupakan mode pengalamatan secara tidak langsung, dimana field mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat oprand yang panjang.

Contoh pada kasus ADD(A) dimana tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi memori alamat A ke akumulator.

Pada mode ini kelebihannya, dimana ruang bagi alamatnya menjadi besar, sehingga semakin banyak alamat yang mendapat referensi. Namun ada pula kekurangan dari mode pengalamatan ini yaitu,diperlukan referensi memori ganda dalam suatu fetch sehingga memperlambat proses operasi.

4. Register addressing

    Register addressing merupakan suatu mode pengalamatan yang cara kerjanya hampir mirip dengan mode pengalamatan langsung (direct addressing), namn perbedaannya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama.

Field yang mereferensi register yang memiliki panjang3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 general purpose.

Keuntungan dari mode pengalamatan register ini adalah Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori. Akses ke register lebih cepat dari pada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat. Namun adapun kelemahan dari mode ini yaitu menjadi terbatasnya ruang alamat.

5. Register indirect addressing

    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 dari pada mode pengalamatan tidak langsung

6. Displacement addressing

     Mode ini yaitu dengan operand berada pada alamat A ditambahkan isi register. Pada mode ini terdapat tiga model displacement yaitu :

-Relative addressing

-Base register addressing

-Indexing

Desain Set Instruksi

a. 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:

 - Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

 - Data Types: tipe/jenis data yang dapat diolah berdasarkan Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.

   -  Register: Banyaknya register yang dapat digunakan

   - Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

referensi :

http://syahrirmdn.blogspot.co.id/2014/11/makalah-set-instruksi.html

http://sabampolulu.blogspot.co.id/2014/05/arsitektur-set-instruksi-dalam-komputer.html

http://www.scribd.com/doc/34681874/2-Set-Instruksi

ORGANISASI KOMPUTER DASAR

ORGANISASI KOMPUTER DASAR

    Organisasi komputer dasar adalah sebuah perangkat yang berkaitan dengan unit-unit yang terinterkoneksi antara komponen penyusun sistem komputer untuk merealisasikan aspek. Contoh aspek dari organisasi komputer adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol. Dibawah ini terdapat blok diagram tentang organisasi komputer dasar.

ARSITEKTUR KOMPUTER

Arsitektur komputer adalah gaya konstruksi dan organisasi antara komponen-komponen yang terkait dalam suatu perangkat sistem komputer. Walaupun setiap komputer pada dasarnya sama yaitu bekerja pada sebuah sistem digital, namun terdapat berbagai variasi dalam  kebutuhan fungsional dan fungsi yang dapat membedakan cara penggunaan komputer.

Fungsi dari komputer adalah :

·         Fungsi Operasi Pengolahan Data

·         Fungsi Operasi Penyimpanan Data

·         Fungsi Operasi Pemindahan Data

·         Fungsi Operasi Kontrol 

Unit fungsional dasar dari komputer :

   v  Input

   v  Memori

   v  Arithmetic Logic Unit (ALU)

   v  Control Unit (CU)

   v  Output

     1.  Input

Input berfungsi untuk menerima masukan kemudian membacanya dan diteruskan ke Memory / penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal dengan istilah peralatan masukan (input device) yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta media masukan yaitu perantaranya.

     2. Unit Kontrol (Control Unit)

Unit control berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan pengendalian seluruh sistem komputer. Perangkat ini berfungsi seperti pengatur rumah tangga komputer, memutuskan urutan operasi untuk seluruh sistem, membangkitkan dan mengendalikan sinyal-sinyal kontrol untuk menyesuaikan operasi-operasi dan arus data dari bus alamat (address bus) dan bus data (data bus), serta mengendalikan dan menafsirkan sinyal-sinyal kontrol pada bus kontrol (control bus) dari sistem komputer. Control Unit juga bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Control unit mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Control Unit mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari alat input ke main memory, mengambil data dari main memory untuk diolah. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, control unit mengirim instruksi tersebut ke aritmetic and logic unit. Hasil dari pengolahan data ini dibawa oleh control unit ke main memory lagi untuk disimpan.
Jadi tugas dari control unit adalah :

·         mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output

·         mengambil instruksi-instruksi dari main memory

·         mengambil data dari main memory kalau diperlukan oleh proses

·   mengirim instruksi ke aritmaetic and logic unit bila perhitungan aritmatik atau perbandingan logika serta mengawasi kerja aritmatik dan logika

·         menyimpan hasil proses ke main memory.

3. Arithmetic Logic Unit (ALU)

Arithmetic Logic Unit (ALU) merupakan bagian inti dari suatu sistem komputer. Tugas utama dari Arithmetic Logic Unit adalah melakukan semua perhitungan aritmatik atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika dengan dasar pertambahan, sedangkan operasi aritmatika yang lainnya seperti pengurangan, perkalian dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder.

Tugas lain ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu =, <>, <, >, <+, >=. ALU juga sering disebut mesin bahasa karena ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmetika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. 

    4.  memori

memori berfungsi untuk menampung data/program yang diterima dari unit masukan sebelum diolah oleh CPU dan juga menerima data setelah diolah oleh CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran. Pada suatu sistem komputer terdapat dua macam memori, yang penamaannya tergantung pada apakah alat tersebut hanya dapat membaca atau dapat membaca dan menulis. Bagian memori yang hanya dapat membaca tanpa bisa menulis padanya disebut ROM (Read Only Memory), sedangkan bagian memori yang dapat melaksanakan membaca dan menulis disebut RAM (Random Access Memory).

Memori dalam komputer dibagi dalam dua bagian yaitu :

o   Memori Utama

o   Memori cadangan

o   Memori Utama (Main Memory)

Merupakan elemen yang penting dari suatu komputer yang digunakan sebagai penyangga data dan instruksi program untuk digunakan oleh prosesor.

    5.  Output

Output berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori. Seperti halnya pada unit masukan maka pada unit keluaran dikenal juga istilah peralatan keluaran (Output device) dan media keluaran (Output media). Unit keluaran cenderung pada kajian atribut – atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

Output juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara inter koneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya. Perangkat ini juga merupakan alat untuk menampilkan hasil pengolahan yang dilakukan oleh CPU. Dalam teori kontrol, output dari suatu sistem adalah apa yang dapat diukur

Sumber :

- http://www.kelas-sic1.web.id/2016/10/penjelasan-arsitektur-organisasi.html
 - https://iambigsmart.wordpress.com/2012/11/11/organisasi-komputer-dasar-dan-arsitektur-komputer

- http://debyo.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/31390/handout4Organisasi+Komputer+Dasar.pdf

– http://rhadenfatul.blogspot.co.id/2014/10/struktur-dasar-komputer-dan-organisasi.html