Arsitektur Set Instruksi dan Desain Set Instruksi

Arsitektur Set Instruksi dan Desain Set Instruksi

Arsitektur Set instruksi

Set Instruksi (bahasa Inggris: Instruction Set, atau Instruction Set Architecture (ISA)) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada). ISA merupakan sebuah spesifikasi dari kumpulan semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut, umumnya disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang popular digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan lain-lain.

1. Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh computer. ISA menentukan sifat komputasional computer.

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

KARAKTERISTIK DAN FUNGSI SET INSTRUKSI

Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksiinstruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions). Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set).

JENIS INSTRUKSI
1. Data procecessing: Arithmetic and logic instructions
2. Data storage: Memory instructions
3. Data Movement: I/O instructions
4. Control: Test and branch instructions

Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan teutama untuk data di register CPU. Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register. Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna.

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

TEKNIK PENGALAMATAN

Ada 3 teknik dasar untuk pengalamatan, yaitu:

1. Pemetaan langsung (direct mapping), terdiri dari dua cara yakni Pengalamatan Mutlak (absolute addressing) dan Pengalamatan relatif (relative addressing).

- Pengalamatan Mutlak

Untuk teknik pengalamatan ‘alamat mutlak’ ini, tidak terlalu mempermasalahkan kunci atribut karena diminta langsung menuliskan di mana alamat record yang akan di masukkan. Jika kita menggunakan hard disk atau magnetic drum, ada dua cara dalam menentukan alamat memorinya, yaitu (1) cylinder addressing dan (2) sector addressing. Jika kita menggunakan cylinder addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari silinder (cylinder), permukaan (surface), dan record, sedangkan bila kita menggunakan sector addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari sektor (sector), lintasan (track), dan permukaan (surface). Teknik ini mudah dalam pemetaan (pemberian) alamat memorinya. Sulitnya pada pengambilan (retrieve) data kembali, jika data yang kita masukkan banyak, kita bias lupa di mana alamat record tertentu.

-Pengalamatan relatif

Teknik ini menjadikan atribut kunci sebagai alamat memorinya, jadi, data dari NIM dijadikan bertipe numeric(integer) dan dijadikan alamat dari record yang bersangkutan. Cara ini memang sangat efektif untuk menemukan kembali record yang sudah disimpan, tetapi sangat boros penggunaan memorinya. Tentu alamat memori mulai dari 1 hingga alamat ke sekian juta tidak digunakan karena nilai dari NIM tidak ada yang kecil. Pelajari keuntungan dan kerugian lainnya.Teknik ini termasuk dalam katagori address space dependent.

2. Pencarian Tabel (directory look-up)

Teknik ini dilakukan dengan cara mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori yang ada dan dimasukkan ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (missal disebut dengan tabel INDEX) hanya berisi kunci atribut (misalkan NIM) yang telah disorting (diurut) dan alamat memorinya. Jadi, sewaktu dilakukan pencarian data, tabel yang pertama dibaca adalah tabel INDEX itu, setelah ditemukan atribut kuncinya, maka data alamat yang ada di sana digunakan untuk meraih alamat record dari data (berkas/ file/ tabel) yang sebenarnya. Pencarian yang dilakukan di tabel INDEX akan lebih cepat dilakukan dengan teknik pencarian melalui binary search (dibagi dua-dua, ada di mata kuliah Struktur dan Organisasi Data 2 kelak) ketimbang dilakukan secara sequential. Nilai key field (kunci atribut) bersifat address space independent (tidak terpengaruh terhadap perubahan organisasi filenya), yang berubah hanyalah alamat yang ada di INDEX-nya.

3. Kalkulasi (calculating).

Kalau pada teknik pencarian tabel kita harus menyediakan ruang memori untuk menyimpan tabel INDEX-nya, maka pada teknik ini tidak diperlukan hal itu. Yang dilakukan di sini adalah membuat hitungan sedemikian rupa sehingga dengan memasukkan kunci atribut record-nya, alamatnya sudah dapat diketahui. Tinggal masalahnya, bagaimana membuat hitungan dari kunci atribut itu sehingga hasilnya bisa efisien (dalam penggunaan memori) dan tidak berbenturan nilainya (menggunakan alamat yang sama).

MODE PENGALAMATAN
:: Mode pengalamatn Pentium

   Pentium dilengkapi bermacam-macam mode pengalamatan untuk memudahkan bahasa

   bahasa tingkat tinggi mengeksekusinya secara efisien.

Macam-macam mode pengalamatan pentium :
:: Mode Immediate
    - Operand berada di dalam intruksi.
    - Operand dapat berupa data byte, word atau doubleword.
:: Mode Operand Register
    Yaitu operand adalah isi register.
   - Register 8 bit (AH, BH, CH, DH, AL, BL, CL, DL)
   - Register 16 bit (AX, BX, CX, DX, SI, DI, SP, BP)
   - Register 32bit (EAX, EBX, ECX, ESI, EDI, ESP, EBP)
   - Register 64 bit yang dibentuk dari register 32 bit secara berpasangan.
   - Register 8, 16, 32 bit merupakan register untuk penggunaan umum (general purpose
      register).
   - Register 14 bit biasanya untuk operasi floating point.
   - Register segmen (CS, DS, ES, SS, FS, GS)
:: Mode Displacement
    Alamat efektif berisi bagian-bagian intruksin dengan displacement 8, 16, atu 32 bit.
    Dengan segmentasi, seluruh alamat dalam intruksi mengacu ke sebuah offset di dalam
    segmen. Dalam Pentium, mode ini digunakan untuk mereferensi variable-variabel global.
:: Mode Base
    Pengalamatan indirect yang menspesifikasi satu register 8, 16 atau 32 bit berbasis alamat
    efektifnya.

Reference :
http://www.scribd.com/doc/34681874/2-Set-Instruksi
http://endahajah.wordpress.com/2009/03/31/hello-world/
http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi
http://gpinkom.wordpress.com/2008/06/03/pengertian-bus-bit-dan-byte/
http://www.scribd.com/doc/34680928/Bab-7-Sistem-Bus-Organisasi-Komputer
http://www.riesaelektro.blogspot.com/2014/11/arsitektur-set-instruksi.html?m=1