MAKALAH ARSITEKTUR SET INSTRUKSI PADA KOMPUTER

Agustus 13, 2017 | Label: SEMESTER 3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Arsitektur computer merupakan suatu bidang ilmu yang mempelajari tentang rancangan dari suatu computer mulai dari arsitektur computer,

Organisasi computer dan revolusi komputer. Dalam makalah ini pemakalah hanya membahas bagian kecil dari bidang ilmu Arisitektur computer ini yaitu Intruksi Set Karakteristik Dan Fungsi, yang berkaitan dengan informasi dalam bentuk bit baik biner, oktal, decimal dan heksa desimal.

Pemakalah membahas materi ini karena Intruksi Set Karakteristik Dan Fungsi ini merupakan materi yang sangat penting dalam bidang ilmu Arsitekturkomputer ini. Set intruksi berupa jenis intruksi teknik pengalamatan, system bust, CPU dan I/O Set Intruksi Mode & Format Pengalamatan Set Instruksi Materi Or-Ar Komputer Karakteristik Dan Fungsi Set Instruksi

* Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi 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).

1.2 Rumusan Masalah

Adapun Rumusan Masalah nya adalah Sebagai berikut:

1. Arsitektur Set Instruksi

2. Jenis-jenis Instruksi

3. Karakteristik dan Fungsi Set Instruksi

4. Elemen-elemen dari Instruksi Mesin

5. Desain Set Instruksi

6. Jenis-jenis Operand

7. Tipe-tipe Operasi

8. Teknik Pengalamatan

1.3 Tujuan dan Manfaat

Adapun Tujuan dan Manfaat adalah sebagai berikut:

1. Untuk Mengetahui Arsitektur Set Instruksi

2. Untuk Mengetahui Jenis-jenis Instruksi

3. Untuk Mengetahui Karakteristik dan Fungsi Set Instruksi

4. Untuk Mengetahui Elemen-elemen dari Instruksi Mesin

5. Untuk Mengetahui Desain Set Instruksi Mesin

6. Untuk Mengetahui Jenis-jenis Operand

7. Untuk Mengetahui Tipe-tipe Operasi

8. Untuk Mengetahui Teknik Pengalamatan

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Arsitektur Set Instruksi

Set instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram, Set instruksi (instruction set) adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat di mengerti oleh sebuah CPU, set instruksi sering juga disebut sebagai bahasa mesin (machine code), karna aslinya juga berbentuk biner kemudian dimengerti sebagai bahasa assembly, untuk konsumsi manusia (programmer), biasanya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti oleh manusia.

a. 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 komputer. ISA menentukan sifat komputasional computer, ISA terkadang digunakan untuk membedakan kumpulan karakteristik yang disebut di atas dengan mikro arsitektur prosesor, yang merupakan kumpulan teknik desain prosesor untuk mengimplementasikan set instruksi (mencakup microcode, pipeline, sistem cache, manajemen daya, dan lainnya).

2. Hardware system architecture (HSA) / arsitektur system hardware HSA berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.

2.2 Jenis-Jenis Instruksi

Terdapat kumpulan unik set instruksi, yang dapat digolongkan dalam jenis-jenisnya yaitu :

1. Pengolahan data (dataprocessing)

Meliputi operasi-operasi aritmetika dan logika. Operasi aritmetika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bit-bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain.

2. Perpindahan Data (data movement)

Perpindahan data (data movement) berisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O. untuk dapat diolah oleh CPU maka diperlukan instruksi-instruksi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.

3. Penyimpanan data (data storage)

Penyimpanan data (data storage) berisi instruksi-instruksi penyimpan kememori. Instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan walaupun sementara.

4. Kontrol aliran program (program flow control)

Kontrol aliran program (program flow control) berisi instruksi pengontrolan operasi dan percabangan ke set instruksi lain.

2.3 Karakteristik Dan Fungsi Set Instruksi

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

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

2.4 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

Missal instruksi dengan 2 alamat operand : ADD A,B A dan B adalah suatu alamat register.

2.5 Desain Set Instruksi

a. 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 diolah berdasarkan Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.

3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan

4. Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

2.6 Jenis-Jenis Operand

* Addresses

* Numbers :

– Integer or fixed point => sebuah integer yang skala dengan faktor tertentu. Penting untuk dicatat bahwa faktor skala ditentukan oleh jenis, itu adalah sama untuk semua nilai dari jenis fixed-titik tertentu.

– Floating point => sebuah bilangan yang digunakan untuk menggambarkan sebuah nilai yang sangat besar atau sangat kecil

– Decimal (BCD )=> sistem pengkodean bilangan desimal yang metodenya mirip dengan bilangan biner biasa; hanya saja dalam proses konversi, setiap simbol dari bilangan desimal dikonversi satu per satu, bukan secara keseluruhan seperti konversi bilangan desimal ke biner biasa.)

* Characters :

– ASCII (American Standard Code for Information Interchange) => suatu standar internasional dalam kode huruf dan simbol seperti Hex dan Unicode tetapi ASCII lebih bersifat universal, contohnya 124 adalah untuk karakter "|". Ia selalu digunakan oleh komputer dan alat komunikasi lain untuk menunjukkan teks.

– EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) => kode 8 bit untuk huruf yang dipakai pada sistem operasi komputer merk IBM, seperti z/OS, OS/390, VM, VSE, OS/400, serta i5/OS

* Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1

2.7 Tipe-tipe Operasi

Ø Transfer data

· Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.

· Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas dari pada 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.

Ø 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

Ø ARITHMETIC

a) Aritmatic Tindakan CPU untuk melakukan operasi Arithmatic :

- Transfer data sebelum atau sesudah

- Melakukan fungsi dalam ALU

- Menset kode kode kondisi dan flag.

Operasi set instruksi untuk aritmatik :

a. ADD : Penjumlahan

b. SUBSTRACT : Pengurangan

c. MULTIPLY : Perkalian

d. DIVIDE : Pembagian

e. ABSOLUTE

f .NEGATIVE

g. DECREMENT

h. INCREMENT

Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operasi tunggal

b) Input Output Tindakan CPU untuk melakukan Input/Output :

- Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped.

- Mengawali perintah ke Modul I/O Operasi Set Instruksi Input/Output

- INPUT: Memindahkan data dari pengangkat I/O tertentu ke tujuan

- OUTPUT: Memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O

- START I/O: Memindahkan instruksi ke processor I/O untuk mengawali operasi I/O

- TEST I/O: Memindahkan informasi dari system I/O ke tujuan Logical

Ø LOGIKA

· Kontrol system dan transfer controla.

· Tindakan CPU sama dengan aritmatik b.Operasi set instruksi untuk operasi Logical :

- AND, OR, NOT, EXOR

- COMPARE :Melakukan perbandingan logika

- TEST : Menguji kondisi tertentu

- SHIFT : Operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin

Ø 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.

Ø 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

Ø 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.

2.8 Teknik Pengalamatan

Ada 6 macam cara dalam mode pengalamatan :
1. Immmediate addressing
Merupakan bentuk pengalamtan yang paling sederhana, dimana operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari instruksi operand sama dengan field alamat. Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk komplemen dua, dengan bit kiri sebagai bit tanda. Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda di geser ke kiri hingga maksimum word data.
Keuntungan dari mode pengalamatan ini adalah tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand, dan juga dapat menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat . Namun kekurangan dari mode pengalamatan ini adalah ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

2. Direct addressing
Cara ini merupakan cara yang baik digunakan pada komputer lama dan komputer kecil, karena hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan sebuah kalkulus khusus.
Kelebihan dari mode pengalamatan ini, dimana field alamat berisi efektif address sebuah operand. Kelemahan dari mode penglamatan ini yaitu keterbatasan field alamat karena panjang fied alamat relatif lebih kecil dibanding panjang word.

3. Indirect addressing
Mode ini merupakan mode pengalamatan secara tidak langsung, dimana field mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat oprand yang panjang.

Contoh pada kasus ADD(A) dimana tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi memori alamat A ke akumulator.
Pada mode ini kelebihannya, dimana ruang bagi alamatnya menjadi besar, sehingga semakin banyak alamat yang mendapat referensi. Namun ada pula kekurangan dari mode pengalamatan ini yaitu,diperlukan referensi memori ganda dalam suatu fetch sehingga memperlambat proses operasi.

4. Register addressing
Register addressing merupakan suatu mode pengalamatan yang cara kerjanya hampir mirip dengan mode pengalamatan langsung (direct addressing), namn perbedaannya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama.
Field yang mereferensi register yang memiliki panjang3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 general purpose.

Keuntungan dari mode pengalamatan register ini adalah Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori. Akses ke register lebih cepat dari pada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat. Namun adapun kelemahan dari mode ini yaitu menjadi terbatasnya ruang alamat.

5. Register indirect addressing
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 dari pada mode pengalamatan tidak langsung

6. Displacement addressing
Mode ini yaitu dengan operand berada pada alamat A ditambahkan isi register. Pada mode ini terdapat tiga model displacement yaitu :
-Relative addressing
-Base register addressing
-Indexing

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

· Dapat ditarik kesimpulan bahwa instruksi-instruksi mesin harus mampu mengolah data sebagai implementasi keinginan-keinginan kita

· Terdapat kumpulan unit set instruksi yang dapat digolongkan dalam jenis-jenisnya, yaitu :

1. Pengolahan data (data processing)

Meliputi operasi-operasi aritmatika dan logika, operasi aritmatika memiliki kemapuna komputasi untuk pengolahan data numrik, sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bit-bit, bukannya sebagi bilangan, sehingga insrtuksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain.

2. Perpindahan data ( data movement)

Berisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O.untuk dapat diolah oleh CPU maka diperlukan operasi-operasi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.

3. Penyimpanan data ( data storage)

Berisi instruksi-instruksi penyimpanan ke memori, instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakanpenyimpanan walaupun sementara

4. Control aliran program ( program flow control)

Berisi instruksi pengontrolan operasi dan pencabangan, instruksi ini berguna untuk pengontrolan status dan mengoperasikan pencabangan ke set instruksi lain.

BAB IV

DAFTAR PUSTAKA

· YASIN MUBARAK. “Arsitektur Set Instruksi Dalam Komputer”.30 November 2015.

http://sabampolulu.blogspot.co.id/2014/05/arsitektur-set-instruksi-dalam-komputer.html

· Syahrirmdn. “Makalah Set Instruksi”. 30 November 2015.

http://syahrirmdn.blogspot.co.id/2014/11/makalah-set-instruksi.html

· Sulaiman. “Makalah Arsitektur Set Instruksi”. 30 November 2015.

http://sulaiman001.blogspot.co.id/2011/12/makalah-arsitektur-set-instruksi.html

· http://www.scribd.com/doc/34681874/2-Set-Instruksi