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
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
Field alamat berisi efektif address sebuah operand
Kekurangan
:
Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word
Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word
Contoh
:
ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator
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
Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi
Kekurangan
:
Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi
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
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
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.
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
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
:
0 komentar