Minggu, 16 November 2014

Set instruksi

Published : 09:08 Author :


  • ISA merupakan sebuah spesifikasi dari Pullman 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.
  • ISA kadang-kadang digunakan untuk membedakan kumpulan karakteristik yang disebut di atas dengan mikroarsitektur prosesor, yang merupakan kumpulan teknik desain prosesor untuk mengimplementasikan set instruksi (mencakup microcode, pipeline, sistem cache, manajemen daya, dan lainnya). Komputer-komputer dengan mikroarsitektur berbeda dapat saling berbagi set instruksi yang sama. Sebagai contoh, prosesor Intel Pentium dan prosesor AMD Athlon mengimplementasikan versi yang hampir identik dari set instruksi Intel x86, tetapi jika ditinjau dari desain internalnya, perbedaannya sangat radikal. Konsep ini dapat diperluas untuk ISA-ISA yang unik seperti TIMI yang terdapat dalam IBM System/38 dan IBM IAS/400. TIMI merupakan sebuah ISA yang diimplementasikan sebagai perangkat lunak level rendah yang berfungsi sebagai mesin virtual. TIMI didesain untuk meningkatkan masa hidup sebuah platform dan aplikasi yang ditulis untuknya, sehingga mengizinkan platform tersebut agar dapat dipindahkan ke perangkat keras yang sama sekali berbeda tanpa harus memodifikasi perangkat lunak (kecuali yang berkaitan dengan TIMI). Hal ini membuat IBM dapat memindahkan platform AS/400 dari arsitektur mikroprosesor CISC ke arsitektur mikroprosesor POWER tanpa harus menulis ulang bagian-bagian dari dalam sistem operasi atau perangkat lunak yang diasosiasikan dengannya.
  • Ketika mendesain mikroarsitektur, para desainer menggunakan Register Transfer Language (RTL) untuk mendefinisikan operasi dari setiap instruksi yang terdapat dalam ISA.
  • Sebuah ISA juga dapat diemulasikan dalam bentuk perangkat lunak oleh sebuah interpreter. Karena terjadi translasi tambahan yang dibutuhkan untuk melakukan emulasi, hal ini memang menjadikannya lebih lambat jika dibandingkan dengan menjalankan program secara langsung di atas perangkat keras yang mengimplementasikan ISA tersebut. Akhir-akhir ini, banyak vendor ISA atau mikroarsitektur yang baru membuat perangkat lunak emulator yang dapat digunakan oleh para pengembang perangkat lunak sebelum implementasi dalam bentuk perangkat keras dirilis oleh vendor.
Daftar ISA di bawah ini tidak dapat dikatakan komprehensif, mengingat banyaknya arsitektur lama yang tidak digunakan lagi saat ini atau adanya ISA yang baru dibuat oleh para desainer.
Bagian dari instruksi
Satu instruksi mungkin memiliki beberapa bidang, yang mengidentifikasi operasi logis untuk dilakukan, dan bisa juga menyertakan alamat sumber dan tujuan dan nilai-nilai konstan. Ini adalah MIPS "Tambahkan Segera" instruksi yang memungkinkan pemilihan register sumber dan tujuan dan inklusi dari sebuah konstanta kecil. pada arsitektur tradisional, instruksi mencakup opcode menentukan operasi yang akan dilakukan, seperti "isi menambah memori untuk mendaftar", dan nol atau lebih operan penspesifikasi, yang dapat menentukan register, memori lokasi, atau data harfiah. Para penspesifikasi operan mungkin memiliki mode pengamatan menentukan makna mereka atau mungkin dalam bidang tetap. Dalam [kata sangat panjang instruksi
(VLIW) arsitektur, yang mencakup banyak microcode arsitektur, opkode simultan dan operan yang ditentukan dalam sebuah instruksi. Beberapa set instruksi eksotis tidak memiliki bidang opcode (seperti Transportasi Dipicu Arsitektur (TTA) atau mesin Forth maya), hanya operan (s). Lainnya tidak biasa " 0-operan" set instruksi kekurangan dalam suatu operan bidang specifier, seperti beberapa [mesin [tumpukan]] termasuk NOSC / balik / NOSC /.

Ø  ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras
ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat lunak lalu dibuat perangkat kerasnya
  • p-Code (UCSD p-System Version III on Western Digital Pascal Micro-Engine)
  • Java virtual machine (ARM Jazelle, PicoJava)
  • FORTH
ISA yang tidak pernah diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras
  • SECD machine
  • ALGOL Object Code
ELEMEN-ELEMEN DARI INSTRUKSI MESIN (SET INSTRUKSI) 

* Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan 
* Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan 
* Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan 
* Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai. Source dan result operands dapat berupa salah satu diantara tiga jenis berikut ini: 
  • Main or Virtual Memory 
  • CPU Register 
  • I/O Device 
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: 
  1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya 
  2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb. 
  3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan 4.Addressing: Mode pengalamatan untuk operand 

Ø  FORMAT INSTRUKSI 

* Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).

OPCODE OPERAND REFERENCE OPERAND REFERENCE JENIS-JENIS OPERAND 
*          Addresses (akan dibahas pada addressing modes)
*          Numbers : - Integer or fixed point - Floating point - Decimal (BCD)
*          Characters : - ASCII - EBCDIC
*          Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1

JENIS INSTRUKSI 

*          Data processing: Arithmetic dan Logic Instructions
*          Data storage: Memory instructions
*          Data Movement: I/O instructions
*          Control: Test and branch instructions

TRANSFER DATA 

*          Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
*          Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
*          Menetapkan panjang data yang dipindahkan.
*          Menetapkan mode pengalamatan.
*          Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :
            a. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.
            b. Apabila memori dilibatkan :
          1. Menetapkan alamat memori.
          2. Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.
          3. Mengawali pembacaan / penulisan memori

Operasi set instruksi untuk transfer data : 

*          MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
*          STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.
*          LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.
*          EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.
*          CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.
*          SET : memindahkan word 1 ke tujuan.
*          PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.
*          POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber

ARITHMETIC

Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic : 
  1. Transfer data sebelum atau sesudah. 
  2. Melakukan fungsi dalam ALU. 
  3. Menset kode-kode kondisi dan flag. 

Operasi set instruksi untuk arithmetic :
1.         ADD : penjumlahan 5. ABSOLUTE
2.         SUBTRACT : pengurangan 6. NEGATIVE
3.         MULTIPLY : perkalian 7. DECREMENT
4.         DIVIDE : pembagian 8. INCREMENT
Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal. LOGICAL

*          Tindakan CPU sama dengan arithmetic
*          Operasi set instruksi untuk operasi logical :
1.         AND, OR, NOT, EXOR
2.         COMPARE : melakukan perbandingan logika.
3.         TEST : menguji kondisi tertentu.
4.         SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit.
5.         ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.

CONVERSI

 Tindakan CPU sama dengan arithmetic dan logical.
*          Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data.
*          Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.
*          Operasi set instruksi untuk conversi :
1.         TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi.
2.         CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.

INPUT / OUPUT 

* Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :
1.         Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped.
2.         Mengawali perintah ke modul I/O

* Operasi set instruksi Input / Ouput :
1.         INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan
2.         OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O
3.         START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O
4.         TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan TRANSFER CONTROL

* Tindakan CPU untuk transfer control : Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return.

* Operasi set instruksi untuk transfer control :
1.         JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
2.         JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
3.         JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu.
4.         RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
5.         EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
6.         SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
7.         SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
8.         HALT : menghentikan eksekusi program.
9.         WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi
10.       NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.

CONTROL SYSTEM 

* Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi. * Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.

JUMLAH ALAMAT (NUMBER OF ADDRESSES) 

*          Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.
*          Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
1.         Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
2.         Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
3.         Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
4.         Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)

Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan
1.         O – Address Instruction
2.         1 – Addreess Instruction.
3.         N – Address Instruction
4.         M + N – Address Instruction

Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register
1.         Memori To Register Instruction
2.         Memori To Memori Instruction
3.         Register To Register Instruction

ADDRESSING MODES 

Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalamatan) yang paling umum:
*          Immediate
*          Direct
*          Indirect
*          Register
*          Register Indirect
*          Displacement
*          Stack 

 Teknik Pengalamatan

Untuk menyimpan data ke dalam memori komputer, tentu memori tersebut diberi identitas (yang disebut dengan alamat/ address) agar ketika data tersebut diperlukan kembali, komputer bisa mendapatkannya sesuai dengan data yang pernah diletakkan di sana.
Teknik pengalamatan ini hampir sudah tidak diperlukan lagi oleh pemakai komputer saat ini karena hampir seluruh software yang beredar di pasaran tidak mengharuskan si pemakai menentukan di alamat mana datanya akan disimpan (semua sudah otomatis dilakukan oleh si software).
Jadi, yang kita pelajari adalah bagaimana kira-kira si software tersebut melakukan teknik pengalamatannya, sehingga data yang sudah kita berikan dapat disimpan di alamat memori tertentu dan dapat diambil kembali dengan tepat.
Ada tiga teknik dasar untuk pengalamatan, yakni
·    Pemetaan langsung (direct mapping) yang terdiri dari dua cara yakni Pengalamatan Mutlak (absolute addressing) dan Pengalamatan relatif (relative addressing),
·         Pencarian Tabel (directory look-up), dan
·         Kalkulasi (calculating)

Pemetaan Langsung
Teknik ini dapat dijuluki dengan device dependent (tergantung pada peralatan rekamnya), artinya, kita tidak dapat begitu saja meng-copy data berkas ini ke komputer lainnya, karena mungkin saja di komputer lainnya itu menggunakan alat rekam yang berbeda spesifikasinya.
Teknik ini juga dapat dijuluki dengan address space dependent (tergantung pada alamat-alamat yang masih kosong), artinya, kita tidak dapat begitu saja meng-copy data berkas ini ke komputer lainnya, karena mungkin saja di komputer lainnya itu alamat-alamat yang dibutuhkan sudah tidak tersedia lagi.

     Teknik Pencarian Tabel
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.
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 Kalkulasi Alamat
Perhitungan (kalkulasi) terhadap nilai kunci atribut untuk mendapatkan nilai suatu alamat disebut dengan fungsi hash.
Bisa juga fungsi hash digabungkan dengan teknik pencarian seperti tabel di atas, tetapi akan menjadi lebih lama pengerjaannya dibanding hanya dengan satu jenis saja (fungsi hash saja atau pencarian tabel saja).

SUMBER :
·          Serdiwansyah N. A. Set Instruksi dan Teknik Pengalamatan Teknik Elektro Universitas  Negri Makasar
·          http://raditfa.blogspot.com/2012/11/arsitektur-set-instruksi-dan-teknik.html
·          http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi




Label: |

0 komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)