ORGANISASI DAN ARSITEKTUR komputer
pertemuan ke 2
(arsitektur set instruksi
& central processing unit)
1.ARSITEKTUR SET
INSTRUKSI.
Set instruksi merupakan kumpulan dari
berbagai instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh komputer.
Instruksi-instruksi yang dilaksanakan akan menentukan operasi komputer .
Instruksi ini biasa disebut sebagai instruksi komputer atau instruksi mesin.
ISA
kadang-kadang digunakan untuk membedakan kumpulan karakteristik yang disebut di
atas dengan mikroarsitektur prosesor, yang merupakan kumpulan teknik desain
prosesor untuk mengimplementasikan set instruksi (mencakup microcode, pipeline, sistem
cache,manajemen
daya, dan lainnya). Komputer-komputer
dengan mikroarsitektur berbeda dapat saling berbagi set
instruksi yang sama. Sebagai contoh, prosesor Intel Pentium dan prosesor AMD Athlon mengimplementasikan versi yang
hampir identik dari set instruksi Intel x86, tetapi jika ditinjau dari desain
internalnya, perbedaannya sangat radikal. Konsep ini dapat diperluas untuk
ISA-ISA yang unik seperti TIMI yang terdapat dalam IBM
System/38 dan IBM
IAS/400. TIMI
merupakan sebuah ISA yang diimplementasikan sebagai perangkat lunak level
rendah yang berfungsi sebagai mesin virtual. TIMI didesain untuk meningkatkan
masa hidup sebuah platform dan aplikasi yang ditulis untuknya, sehingga
mengizinkan platform tersebut agar dapat dipindahkan ke perangkat keras yang
sama sekali berbeda tanpa harus memodifikasi perangkat lunak (kecuali yang
berkaitan dengan TIMI). Hal ini membuat IBM dapat memindahkan platform AS/400 dari arsitektur mikroprosesor CISC ke arsitektur mikroprosesor POWER tanpa harus menulis ulang
bagian-bagian dari dalam sistem operasi atau perangkat lunak yang diasosiasikan
dengannya.
A.JENIS
INSTRUKSI.
Contoh suatu ekspresi bilangan:
X = X + Y;
X dan Y berkorespondensi dengan lokasi 210 dan 211.
Pernyataan dalam bahasa tingkat tinggi tersebut menginstruksikan komputer untuk melakukan
langkah berikut ini:
-Muatkan sebuah register dengan isi lokasi memori 210.
-Tambahkan isi lokasi memori 211 ke register.
-Simpan isi register ke lokasi memori 210.
Korelasi
-Terlihat hubungan antara ekspresi bahasa tingkat tinggi dengan bahasa mesin.
-Dalam bahasa tangkat tinggi, operasi dinyatakan dalam bentuk aljabar singkat menggunakan variabel.
-Dalam bahasa mesin hal tersebut diekspresikan dalam operasi perpindahan antar register.
-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:
*.Pengolahan data (data processing)
Meliputi operasi-operasi aritmatika dan logika. Operasi aritmatika 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.
*.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.
*.Penyimpanan data (data storage)
berisi instruksi-instruksi penyimpanan ke memori. 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.
*.Kontrol aliran program (program flow control)
berisi instruksi pengontrolan operasi dan percabangan. Instruksi ini berfungsi untuk pengontrolan status dan mengoperasikan percabangan ke set instruksi lain.
X = X + Y;
X dan Y berkorespondensi dengan lokasi 210 dan 211.
Pernyataan dalam bahasa tingkat tinggi tersebut menginstruksikan komputer untuk melakukan
langkah berikut ini:
-Muatkan sebuah register dengan isi lokasi memori 210.
-Tambahkan isi lokasi memori 211 ke register.
-Simpan isi register ke lokasi memori 210.
Korelasi
-Terlihat hubungan antara ekspresi bahasa tingkat tinggi dengan bahasa mesin.
-Dalam bahasa tangkat tinggi, operasi dinyatakan dalam bentuk aljabar singkat menggunakan variabel.
-Dalam bahasa mesin hal tersebut diekspresikan dalam operasi perpindahan antar register.
-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:
*.Pengolahan data (data processing)
Meliputi operasi-operasi aritmatika dan logika. Operasi aritmatika 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.
*.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.
*.Penyimpanan data (data storage)
berisi instruksi-instruksi penyimpanan ke memori. 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.
*.Kontrol aliran program (program flow control)
berisi instruksi pengontrolan operasi dan percabangan. Instruksi ini berfungsi untuk pengontrolan status dan mengoperasikan percabangan ke set instruksi lain.
B.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.
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 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
Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan
arsitekturprosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yangterkandung dalam
setiap instruksinya.
Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam
sebuah instruksi :
1. Empat Alamat ( dua operand, satu hasil,
satu untuk alamat instruksi berikutnya)
2. Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
3. Dua Alamat (satu operand merangkap hasil,
satunya lagi operand)
4. Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk
menyimpan operand dan hasilnya)
2.CENTRAL
PROCESSING UNIT.
Central
Processing Unit adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menerima
dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Prosesor sering
digunakan untuk menyebut CPU pada umumnya. Adapun mikroprosesor adalah CPU yang
diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit
terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit
terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam
penerapan CPU.
A.SISTEM
BUS.
System bus atau bus
sistem, dalam arsitektur komputer merujuk
pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua
komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur
di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk
komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program
yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.
Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat
berjalan. Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur
sistem komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah komputer PC dengan prosesor umumnya Intel Pentium 4 memiliki
bus prosesor (Front-Side Bus), bus AGP, bus PCI, bus USB, bus ISA (yang digunakan oleh keyboard dan mouse), dan
bus-bus lainnya.
B.ARITHMATIC
LOGIC UNIT.
Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat yang
melakukan pelaksanaan dasar seperti pelaksanaan aritmatika (tambahan,
pengurangan, dan semacamnya), pelaksanaan logis (AND, OR, NOT), dan
pelaksanaan perbandingan (misalnya, membandingkan isi sebanyak dua slot untuk
kesetaraan). Pada unit inilah dilakukan "kerja" yang sebenarnya.
Unit kontrol menyimpan perintah saat ini yang dilakukan oleh
komputer, memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapatkan kembali informasi
(dari memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah itu, dan memindahkan
kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai. Unit ini berfungsi mengontrol
pembacaan instruksi program komputer.
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.
D.SET
REGISTER.
Prosesor memiliki 16 register 16 bit , meskipun hanya
12 dari mereka adalah tujuan yang benar-benar umum. Empat pertama telah
mendedikasikan menggunakan :
A.r0 (alias PC) adalah program counter ,anda bisa
melompat dengan menentukan r0,dan konstanta yang diambil langsung dari aliran
instruksi menggunakan pasca-kenaikan mode pengalamatan r0.
B.r1 (alias SP) adalah stack pointer . ini di gunakan
oleh panggilan dan instruksi dorong , dan dengan penanganan interupsi . hanya
ada satu stack pointer ; MSP430 tidak memiliki apapun yang menyerupai mode
supervisor. Pointer stack selalu tidak jelas apakah LSB bahkan
diimplementasikan.
C.r2 (alias SR) adalah register status.
D.ini didesain untuk 0. Jika ditetapkan sebagai sumber
, nilainya adalah 0. Jika ditetapkan sebagai tujuan, nilai tersebut aka
dibuang.
-CONTROL REGISTER
Adalah prosesor yang mengubah atau mengontrol CPU atau
perangkat digital lainya. Tugas dari control register adalah untuk mengontrol
setiap alamat yang ada di cpu dan untuk switching mode pengalamatan.
E.CACHE
MEMORY.
Cache memory adalah memori
yang sangat cepat yang dibangun dalam sebuah central processing unit komputer (CPU), atau ditempatkan dalam chip yang terpisah.Fungsi memori cache untuk menyimpan instruksi yang berulang kali diperlukan dan
dapat diakses sangat cepat untuk menjalankan program, memperbaiki sistem secara
keseluruhan. Keuntungan dari memori cache adalah bahwa CPU tidak harus
menggunakan sistem bus motherboard untuk mentransfer data. Setiap kali data
harus melewati bus sistem, kecepatan transfer data memperlambat kemampuan
motherboard. CPU dapat memproses data lebih cepat dengan menghindari hambatan
yang diciptakan oleh sistem bus.
Setelah sebagian besar program terbuka dan
berjalan, mereka menggunakan sumber daya yang sangat sedikit. Ketika sumber
daya ini disimpan dalam cache, program dapat beroperasi lebih cepat dan
efisien. Cache dalam sistem komputer yang menjalankan CPU dengan cache kecil bisa
memiliki benchmark yang lebih rendah. Cache yang dibangun ke dalam CPU itu
sendiri disebut sebagai Level 1
(L1) cache. Cache yang berada dalam sebuah chip yang terpisah
di sebelah CPU disebut Level 2
(L2) cache. Beberapa CPU memiliki keduanya, L1 cache dan L2
built-in dan menugaskan chip terpisah sebagai cacheLevel 3
(L3) cache.
Cache yang dibangun dalam CPU lebih cepat daripada
cache yang terpisah. Namun, cache terpisah masih sekitar dua kali lebih cepat
dari Random Access Memory (RAM). Cache lebih mahal daripada RAM tetapi
motherboard dengan built-in cache sangat baik untuk memaksimalkan kinerja
sistem.
Disk caching menerapkan prinsip yang sama pada hard
disk cache memori yang juga berlaku untuk CPU. Data hard yang sering diakses
disk disimpan dalam segmen terpisah RAM untuk menghindari harus mengambilnya
dari hard disk berulang-ulang. Dalam hal ini, RAM lebih cepat daripada
teknologi piringan CD yang digunakan dalam hard disk konvensional. Situasi ini
akan berubah bagaimanapun, sebab hard disk hybrid sudah ada dimana-mana. Disk
ini memiliki built-in flash memori cache. Akhirnya, hard drive akan 100% mirip
flash drive, menghilangkan kebutuhan untuk RAM disk caching, sebagai flash
memory yang lebih cepat dari RAM.
F.VIRTUAL
MEMORY.
Apa itu Virtual Memori? Mungkin sebagian dari pengguna
Microsoft Windows sudah tidak asing lagi dengan istilah itu. Karena sering
sekali windows memberi peringatan kepada user tentang “Memory is low”, ini
terjadi karena komputer kekurangan memori untuk menjalankan sebuah program. Hal
ini sering terjadi pada saat komputer ingin menjalankan program yang memerlukan
sumber memori yang besar seperti Game, mungkin banyak gamer sering sekali
terganggu dengan masalah seperti ini.
Sesuai dengan namanya “Virtual Memori” berarti :
- Memori
: Ruang
penyimpanan
- Virtual
: Tiruan / tidak nyata.
Jadi Virtual Memori adalah sebuah sistem yang
digunakan oleh sistem operasi untuk menggunakan sebagian dari Memori Sekunder
yaitu Harddisk seolah-olah ia menggunakannya sebagai memori internal/utama
(RAM) fisik yang terpasang di dalam sebuah sistem komputer. Sistem ini
beroperasi dengan cara memindahkan beberapa kode yang tidak dibutuhkan ke
sebuah berkas di dalam hard drive yang disebut dengan page file.
Proses pemakaian Virtual memori di windows umumnya dapat dilihat di Task
manager,
SUMBER :
http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi
Tidak ada komentar:
Posting Komentar