Tugas ke 2 Organisasi & Arsitektur Komp.# 1. Arsitektur Set Instruksi, meliputi :

Tugas ke 2 Organisasi & Arsitektur Komp.#

1.    Arsitektur Set Instruksi, meliputi :

Di dalam era globalisasi 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 menentukan sifat komputasional computer.

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

Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis intruksi yang dipakai, jenis intruksi, mode pengalamatan, disain set intruksi.

1.    Jenis Instruksi

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.

Jenis-jenis intruksi operasi-operasi yang dilakukan teutama untuk data di register CPU yaitu :

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

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

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

Ø 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.

2.    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).

a.      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.

b.      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.

3.    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.

2.    Central Processing Unit, Meliputi :

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.

a.    Sistem Bus

System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.

b.    ALU (Arithmatic Logic Unit)

Elemen pada processor. Processor terdiri dari dari 4 elemen yang melakukan operasi terhadap data, ke 4 elemen itu yaitu instruksi, petunjuk instruksi, beberapa register dan ALU (Arithmetic Logic Unit). Petunjuk instruksi akan memberi tahu processor dimana instruksi dari sebuah aplikasi diletakkan di memori.

ALU (Arithmatic Logic Unit) adalah sebuah sirkuit digital yang melakukan aritmatika dan logika operasi atau dengan kata lain ALU merupakan 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.

c.    CLU (Central Logic Unit)

Central Logic 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).

d.    Set Register

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.

ü 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.

e.    Cache Memory

Cache memori adalah memori berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi yang lebih mampu mahal daripada memiri utama. Cache memori ini ada diantara memori utama dan register pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu pada memori utama agar kinerja dapat ditingkatkan.

Cache memori ini ada dua macam yaitu :

1. Cache Memori yang terdapat pada internal processor, Cache memori jenis ini kecepatan aksesnya sangat tinggi, dan harganya sangat mahal. Hal ini bisa terlihat pada processor yang berharga mahal. semakin tinggi kapasitas cache memori maka semakin mahal dan semakin cepat processor.

2. Cache memori yang terdapat diluar processor, yaitu berada pada motherboard. Cache memori jenis ini kecepatan aksesnya sangat tinggi, meskipun tidak secepat cache memori jenis pertama (yang ada pada internal processor).semakin besar kapasitasnya maka semakin mahal dan cepat. Hal ini bisa kita lihat pada motherboard dengan beraneka ragam kapasitas cache memori yaitu 256kb, 512kb, 1Mb, 2Mb dll.

f.     Virtual Memory

Virtual Memory adalah ruang HDD yang menggunakan beberapa bagian sebagai memori. Ini adalah aplikasi yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang saat ini tidak diperlukan agar proses oleh sistem.  Selama proses loading program, sistem akan menyalin data aplikasi dan instruksi dari HDD ke memori utama (sistem memori). Oleh karena itu sistem dapat menggunakan sumber daya seperti CPU untuk memproses dan melaksanakannya. Setelah mendapatkan memori sistem penuh, sistem akan mulai bergerak beberapa data dan instruksi yang tidak perlu lagi untuk memproses ke Virtual Memory sampai data dan instruksi mereka perlu proses lagi. Sehingga sistem akan dapat memanggil aplikasi berikutnya data dan instruksi dan menyalinnya ke memori utama agar sistem untuk memproses beristirahat dan beban program. Ketika data dan instruksi yang ada di Memori Virtual perlu proses lagi, sistem akan memeriksa terlebih dahulu memori utama untuk ruang. Jika ada ruang, itu hanya akan menukar mereka ke memori utama. Jika tidak ada ruang yang tersisa untuk memori utama, sistem akan memeriksa terlebih dahulu memori utama dan memindahkan setiap data dan instruksi yang tidak perlu proses ke Memori Virtual.

Kemudian menukar data dan instruksi yang perlu proses oleh sistem dari Memori Virtual ke memori utama. Setelah terlalu rendah dari ukuran Virtual Memory atau Memori Virtual ukuran besar (yang berarti ukuran yang berada di atas dua kali lipat dari sistem memori) bukan ide yang baik. Jika Anda menetapkan Memori Virtual terlalu rendah, maka OS akan terus mengeluarkan pesan kesalahan yang menyatakan baik Tak cukup memori atau Virtual terlalu rendah. Hal ini karena beberapa bagian dari sistem memori digunakan untuk menyimpan OS Kernel, dan membutuhkan untuk tetap berada dalam memori utama sepanjang waktu. Oleh karena itu sistem harus memiliki ruang untuk menyimpan proses saat ini tidak diperlukan data dan instruksi ketika memori utama bisa diisi. Jika Anda menetapkan ukuran Memori Virtual terlalu besar untuk mendukung aplikasi yang intensif, juga bukan ide yang baik. Karena akan menciptakan kinerja tertinggal, dan bahkan ia akan mengambil HDD ruang bebas. Kebutuhan sistem untuk mentransfer data dan aplikasi instruksi bolak-balik antara Memori Virtual dan Sistem Memori. Oleh karena itu, itu bukan ide yang baik. Ukuran yang ideal untuk Virtual Memory adalah ukuran default Virtual Memory, dan tidak boleh melebihi nilai ukuran triple memori sistem.

Reference:

http://www.scribd.com/doc/34681874/2-Set-Instruksi
http://endahajah.wordpress.com/2009/03/31/hello-world/
http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi
http://gpinkom.wordpress.com/2008/06/03/pengertian-bus-bit-dan-byte/
http://www.scribd.com/doc/34680928/Bab-7-Sistem-Bus-Organisasi-Komputer