Arsitektur Intruksi atau dalam
bahasa Inggris nya 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 populer digunakan adalah set instruksi untuk
chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC,Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha,
dan lain-lain.
Set
instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur computer yang
dapat dilihat oleh para pemrogram.
Dua bagian utama arsitektur komputer:
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.
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.
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-jenis
Set Instruksi
- Data
Processing/Pengolahan Data:
instruksi-instruksi aritmetika dan logika.
- Data
Storage/Penyimpanan Data:
instruksi-instruksi memori.
- Data Movement/Perpindahan
Data: instruksi I/O.
- Control/Kontrol: instruksi pemeriksaan dan percabangan.
Instruksi
aritmetika (arithmetic instruction) memiliki kemampuan untuk mengolah
data numeric. Sedangkan instruksi logika (logic instruction) beroperasi
pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut
dilakukan terutama dilakukan untuk data di register CPU. Instruksi-inslruksi
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. Instruksi-instruksi kontrol
digunakan untuk memeriksa nilai data, status komputasi dan mencabangkan ke set
instruksi lain.
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 bisa 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.
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 bisa 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 (misal 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 file-nya), yang berubah hanyalah alamat yang ada di INDEX-nya.
Teknik ini dilakukan dengan cara mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori yang ada dan dimasukkan ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (misal 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 file-nya), 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).
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).
Desain Set Instruksi
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangatkomplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:
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 :
a.
Operation
Repertoire
Berapa
banyak dan operasiapa saja yang disediakan, dan berapa sulitoperasinya
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
0 komentar:
Posting Komentar