Arsitektur Set Instruksi


Set Instruksi merupakan bahasa tingkat rendah karena hanya dimengerti oleh mesin saja. 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.
            Sebuah instruksi terdiri dari sebuah opcode, biasanya bersama dengan beberapa informasi tambahan seperti darimana asal operand-operand dan kemana hasil-hasil akan ditempatkan. Subyek umum untuk menspesifikasikan di mana operand-operand berada (yaitu, alamat-alamatnya) disebut pengalamatan.

Jenis-jenis Instruksi

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

·         Pengolahan data ( data processing) Meliputi operasi-operasi aritmetika dan logika. Operasi aritmetika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadpa bit-bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuanuntuk 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 penyimpan 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 ke set instruksi lain.

 Teknik Pengalamatan

1. Immediate Addressing (Pengalamatan Segera)
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
2. Direct Addressing (Pengalamatan Langsung)
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
3. Indirect Addressing (Pengalamatan tak langsung)
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
4. Register addressing (Pengalamatan Register)
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 cepatKerugian :
Ruang alamat menjadi terbatas
5. Register indirect addressing (Pengalamatan tak-langsung 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
6. 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
7. 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.

DESAIN SET INSTRUKSI

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah: 
Kelengkapan set instruksi Ortogonalitas (sifat independensi instruksi) 
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 olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb. 
Register: Banyaknya register yang dapat digunakan 4.Addressing: Mode pengalamatan untuk operand 

Referensi :

You May Also Like

0 komentar