tugas ARKOM

Tugas

Arsitektur dan Komputer

Oleh : Novaliah (3101 1201 1989)

SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA & KOMPUTER BANJARBARU SISTEM INFORMASI

2013

jawaban :

Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi computer (computer instructions).

Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set).

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:

Ø  Main or Virtual Memory

Ø  CPU Register

Ø  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

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 :

-          Menetapkan alamat memori.

-          Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.

-          Mengawali pembacaan / penulisan memori

Operasi set instruksi untuk transfer data :

a.       MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan

b.      STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.

c.       LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.

d.      EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.

e.       CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.

f.       SET : memindahkan word 1 ke tujuan.

g.      PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.

h.      POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber

ARITHMETIC

a.       Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :

1. Transfer data sebelum atau sesudah.

2. Melakukan fungsi dalam ALU.

3. Menset kode-kode kondisi dan flag.

b.      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 danmemuat 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 (TeknikPengalama-tan) yang paling umum:

* Immediat

* Direc

* Indirec

* Registe

* Register Indirec

* Displacemen

* Stack

Sumber :

http://gha-ronk.blogspot.com/2010/11/arsitektur-set-intruksi.html

v  Arsiktetur set instruksi

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 Instruksi

ü  Data processing/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.

ü  Data storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.

ü  Data movement/perpindahan data : instruksi I/O.

ü   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.

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.

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.

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).

DESAIN SET INSTRUKSI

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :

1. kelengkapan set instruksi

2. ortogonalitas (sifat indepedensi 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 diolah.

 c.  Instruction Format : panjangnya, banyaknya alamat, dsb.

 d.  Register : Banyaknya register yang dapat digunakan .

 e.  Addressing : Mode pengalamatan untuk operand.

 CPU

Central processing unit (CPU) adalah bagian dari sebuah komputer sistem yang melaksanakan instruksi dari program komputer , untuk melakukan aritmatika, logis, dan dasar input / output dari sistem operasi.

CPU (Central Processing Unit) adalah otak atau sumber dari komputer yang mengatur dan memproses seluruh kerja komputer. CPU ini berbentuk IC yang diberi nama sesuai dengan tipenya, misalnya 8088 untuk PC XT dan 80286 untuk PC AT,Pentium IV dan sebagainya. Karena CPU ini berada pada suatu board (papan) yang disebut motherboard dan terletk dalam kotak (casing), sekarang ini orang jadi cenderung menyebut kotak berisi catu daya, disk drive dan motherboard sebagai CPU/ kotak CPU. Di dalam kotak CPU biasanya terdapat 2 buah disket drive yang diberi nama disket drive A dan disket drive B. selain disket drive ada juga yang mempunyai hard disk dan CD ROM.

Fungsi utama CPU adalah menjalankan program-program yang disimpan di memori utama. Hal ini dilakukan dengan cara mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan mengeksekusinya satu persatu sesuai dengan alur perintah. Pekerjaan ini dilakukan dalam dua tahapan yaitu membaca

 PENGERTIAN BUS

Pada motherboard terdapat saluran-saluran penghubung yang menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya. Saluran penghubung ini berupa garis-garis yang tercetak pada PCB motherboard. Melalui saluran-saluran inilah data, informasi, dan instruksi-instruksi yang diberikan pada komputer ditransfer/melintas dari komponen satu ke komponen lainnya. Data dan instruksi tersebut diangkut dalam wujud sinyal-sinyal elektronis yang mempunyai makna tertentu. Sekelompok saluran yang mempunyai fungsi yang sama disebut jalur atau bus. Saluran-saluran penghubung tadi disebut pula dengan istikah konduktor.

ORGANISASI BUS

Organsiasi bus merupakan sekumpulan dari bagian-bagian bus dimana tersusun menjadi satu,yang memungkinkan suatu bus dapat bekerja dan dapat dilakukan. Adapun bagian tersebut yaitu seperti Pengertian jalur tidak sama dengan saluran. Dalam hal ini, jalur adalah kata jamak dari saluran. Pahamilah penjelasan berikut ini: Jalur data (data bus) yang terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran data, jalur adres (address bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran adreess dan jalur kontrol (control bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran control.

 STRUKTUR BUS

Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran control. Saluran data(data bus) adalah lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran dengan tujuan agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit.

KONEKSI BUS

Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer. Sifat penting dan merupakan syarat utama bus adalah media transmisi yang dapat digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung apadanya.

Karena digunakan bersama, diperlukan aturan main agar tidak terjadi tabrakan data atau kerusakan data yang ditransmisikan. Walaupun digunakan bersama namun dalam satu waktu hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus.

TIPE BUS

Berdasar jenis busnya, bus dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, misalnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila bus dilalukan informasi yang berbeda baik data, alamat maupun sinyal kontrol dengan metode mulipleks data maka bus ini disebut multiplexed bus.

Keuntungan mulitiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga dapat menghemat tempat, namun kerugiannya adalah kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimulitipleks.

Saat ini yang umum, bus didedikasikan untuk tiga macam, yaitu bus data, bus alamat dan bus kontrol.

 ALU (Aritmetik Logic Unit)

adalah sebuah sirkuit digital yang melakukan aritmatika dan logika operasi. ALU adalah sebuah blok bangunan fundamental dari central processing unit komputer, dan bahkan yang paling sederhana mikroprosesor mengandung satu untuk tujuan seperti timer mempertahankan. Prosesor ditemukan di dalam CPU modern dan unit pengolahan grafis ( GPU ) mengakomodasi ALUS sangat kuat dan sangat kompleks, sebuah komponen tunggal mungkin berisi sejumlah alus.

 - Fixed Point

adalah tipe data yang nyata untuk nomor yang telah tetap jumlah digit setelah (dan kadang-kadang juga sebelum) titik radix (setelah titik desimal dalam notasi desimal bahasa Inggris '.'). Representasi fixed-point nomor dapat dibandingkan dengan (dan lebih menuntut komputasi) lebih rumit floating point representasi nomor.

 Fixed-point nomor berguna untuk mewakili nilai-nilai pecahan, biasanya dalam basis 2 atau basis 10, ketika menjalankan prosesor tidak memiliki unit floating point (FPU) atau jika fixed-point menyediakan peningkatan kinerja atau akurasi untuk aplikasi di tangan. Paling rendah-biaya tertanam mikroprosesor dan mikrokontroler tidak memiliki FPU.

 - Floating Point

floating point menjelaskan metode mewakili bilangan real dalam cara yang dapat mendukung berbagai nilai. Nomor, pada umumnya, mewakili sekitar untuk tetap jumlah digit yang signifikan dan ditingkatkan menggunakan eksponen . Dasar untuk scaling biasanya 2, 10 atau 16. Jumlah yang khas yang dapat diwakili tepat adalah dalam bentuk:

 Signifikan digit × basis eksponen

Floating point merujuk pada fakta bahwa titik radix (titik desimal, atau, lebih umum di komputer, titik biner) dapat "mengambang", yaitu, dapat ditempatkan di mana saja relatif terhadap angka signifikan dari nomor tersebut. Posisi ini ditunjukkan secara terpisah dalam representasi internal, dan floating-point sehingga representasi dapat dianggap sebagai realisasi komputer notasi ilmiah.

 CU (Control Unit)

adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.

Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor).

 REGISTER

Adalah memori yang kecil pada computer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.

 - Set Register

 Prosesor memiliki 16 register 16-bit, meskipun hanya 12 dari mereka adalah tujuan yang benar-benar umum. Empat pertama telah mendedikasikan menggunakan:

 • r0 (alias PC) adalah program counter. Anda bisa melompat dengan menentukan r0, dan konstanta yang diambil langsung dari aliran instruksi menggunakan pasca-kenaikan mode pengalamatan r0. PC selalu bahkan.

 • r1 (alias SP) adalah stack pointer. Ini digunakan oleh panggilan dan instruksi dorong, dan dengan penanganan interupsi. Hanya ada satu stack pointer; MSP430 tidak memiliki apa pun yang menyerupai mode supervisor. Pointer stack selalu bahkan; Tidak jelas apakah LSB bahkan diimplementasikan.

 • r2 (alias SR) adalah register status.

 • r3 ini didesain untuk 0. Jika ditetapkan sebagai sumber, nilainya adalah 0. Jika ditetapkan sebagai tujuan, nilai tersebut akan dibuang.

 - Control Register

 Adalah prosesor yang mengubah atau mengontrol CPU atau perangkat digital lainnya. Tugas dari control register adalah untuk mengontrol setiap alamat yang ada di CPU dan untuk switching mode pengalamatan.

Tabel Basic Addressing Modes

Penulis

Ricko Manchunian

Klasik Kartu Lipat Majalah Mozaik Bilah Sisi Cuplikan Kronologis Oct