Set
Instruksi (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 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 mikroarsitekturberbeda
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/400dari
arsitektur mikroprosesor CISC ke arsitektur mikroprosesor POWER tanpa
harus menulis ulang bagian-bagian dari dalam sistem operasi atau perangkat
lunak yang diasosiasikan dengannya.
Jenis-jenis
Instruksi
·
Data
processing/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.
·
Data
storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.
·
Data
movement/perpindahan data : instruksi I/O.
·
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
Mode pengalamatan untuk operand
Teknik Pengalamatan
1. Immediate Addressing
§
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
§
Tidak adanya referensi memori
selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand
§
Menghemat siklus instruksi
sehingga proses keseluruhanakan akan cepat
§
Ukuran bilangan dibatasi oleh
ukuran field
§
Contoh : ADD 7 ; tambahkan 7 pada akumulator
2. Direct Addressing
§
Teknik ini banyak digunakan pada
komputer lama dan komputer kecil
§
Hanya memerlukan sebuah referensi
memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus
§
Field alamat berisi efektif
address sebuah operand
§
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
§ Merupakan mode pengalamatan tak langsung
§ Field alamat mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada
gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang
§ Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat
referensi
§ 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
§ 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
§ 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
§ Ruang alamat menjadi terbatas
5. Register indirect addressing
§ 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
§ Merupakan kebalikan dari mode base register
§ Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing
§ Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-program
iteratif
§ Contoh : 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
Sumber
:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar