·
Pengertian Arsitektur Set Intruksi
Set instruksi
didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur computer yang dapat dilihat
oleh para pemrogram.
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 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.
·
Jenis Intruksi
1.
Data processing/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.
2.
Data storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.
3.
Data movement/perpindahan data : instruksi I/O.
4.
Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan.
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 sangatkomplek 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 opera siapa 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
·
Addressing
Mode pengalamatan untuk
operand
·
Teknik Pengalamatan
1.
Immediate Addressing
2.
Direct Addressing
3.
Indirect Addressing
4.
Register addressing
5.
Register indirect addressing
6.
Displacement addressing
7.
Stack addressing
1. Immediate Addressing (Pengalamatan Segera)
Adalah bentuk pengalamatan yang paling sederhana.
Penjelasan :
·
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)
Penjelasan :
·
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)
Penjelasan :
·
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)
Penjelasan :
·
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 cepat
Kerugian :
·
Ruang alamat menjadi terbatas
Contoh :
5. Register indirect addressing (Pengalamatan
tak-langsung register)
Penjelasan :
·
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
Contoh :
6. Displacement addressing
Penjelasan :
·
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
Penjelasan :
·
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.