Organisasi dan Arsitektur Komputer

                                                            INSTRUKSI KOMPUTER

            A.  Karakteristik Instruksi Mesin

Instruction set atau set instruksi merupakan kumpulan berbagai jenis instruksi dari CPU tertentu. Sedangkan elemen instruksi mesin merupakan setiap instruksi harus berisi informasi

yang dibutuhkan oleh CPU untuk eksekusi. Elemen instruksi biasanya terdiri  atas :

•  Kode operasi berfungsi sebagai penentu operasi

•  Sumber operan sebagai referensi data

•  Hasil operand sebagai referensi data

•  Instruksi selanjutnya  yang akan dieksekusi (bisa diberikan dalam  instruksi saat ini atau secara implisit diberikan -  instruksi selanjutnya setelah instruksi saat ini).

Operan sumber dan operan hasil dapat berada di tiga bagian yaitu memori utama atau memori virtual yang merupakan alamat yang harus diberikan ketika sebuah instruksi dibuat. Selanjutnya yang kedua adalah register CPU baik register eksplisit maupun implisit. Termasuk jenis  register  eksplisit  adalah  pada  penggunaan  dua  atau  tiga  register,  sedangkan  instruksi dengan satu register (satu instruksi operan), kemungkinan besar yang dilibatkan adalah register implisit (biasanya untuk operasi aritmatika) akumulator secara implisit dihubungkan sebagai

operan hasil. Jenis operan sumber dan hasil yang kettika adalah perangkat I/O yangdigunakan untuk instruksi I/O. Instruksi  harus  menentukan  perangkat I/O atau modul  yang digunakan, atau pada kasus memory-mapped I/O maka operan tujuan adalah lokasi memori lain.Sementara  itu,  seperti  yang  dipelajari  pada  mesin  IAS,  instruksi  biasanya  diwakilidengan pernytaan-pernyataan yang sifatnya mudah dipahami atau mudah diingat oleh manusia (mnemonik). Beberapa contoh instruksi adalah sebagai berikut :

ADD       artinya  “tambahkan”

SUB       artinya “kurangkan”

DIV      artinya “bagi”

MUL      artinya “kalikan”

ADD  R,Y, artinya tambahkan data R (operan pertama) dan Y (operan kedua)

            B.  Tipe Instruksi dan Jumlah Alamat

Tipe-tipe    instruksi  pada  mesin  komputer  terbagi  atas  empat  jenis  yang  meliputi instruksi  untuk  pengolahan  data  aritmatika  dan  instruksi  l ogika,  penyimpanan  data  yang merupakan instruksi memori, pergerakan Data dari dan menuju I/O atau biasa disebut sebagai instruksi    I/O,  Kontrol  atau  pengendalian  yang  merupakan  instruksi  engujian  dan  instruksi cabang  serta aritmatika yang mampu memberikan kemampuan komputasi.    Jumlah alamat pada instruksi  menunjukkan jumlah operan yang dapat dilibatkan dalam operasi tertentu: bisa jadi satu, dua atau tiga, atau bahkan nol (stack machine). 

Contoh Instruction Set pada mesin DLX (Hennessy & Patterson) adalah ADD R1, R2, R3 (instruksi RR) atau ADD R1, R2, A (instrruksi RX). Kemudian, contoh  lain  untuk instruksi yang melibatkan tiga alamat operan adalah sebagai berikut. Buatlah set instruksi atau program untuk mengeksekusi persamaan  Y = (A-B) / (C + D * E)  dengan menggunakan  tiga alamat instruksi:

Program  aritmatika  diatas  hanya  terdiri  atas  empat  set  instruksi,  dalam  program  ini  terlihat bahwa  word  length  untuk  alamat operan  lebih  panjang  ketika  menggunka  tiga  alamat  yang terlibat sekaligus dalam setiap instruksi mesin. Sedangkan instruksi yang melibatkan dua buah alamat untuk permasalahan yang sama yaitu Y= (A-B) / (C + D * E) dapat dilihat pada contoh di bawah ini.

Dalam program dengan dua alamat tersebut diatas tampak bahwa program terdiri atas enam instruksi, dimana  pada saat jumlah alamat yang terlibat  berkurang (dua alamat, dibandingkan contoh sebelumnya tiga alamat) maka instruksi semakin panjang. Penyelesaian persamaan Y = (A-B)/(C+D*E) dengan menggunakan satu alamat instruksi dapat dilihat pada contoh program di bawah ini

Semakin sedikit alamat instruksi maka program semakin panjang, tampak pada contoh di atas dibutukan delapan baris set instruksi untuk menyeesaikan satu persoalan yang sama dengan dua  contoh  sebelumnya.  Selanjutnya,  persamaan  Y  =  (A-B)/(C+D*E)  dapat  diselesaikan dengan menggunakan instruksi zero address seperti berikut.

Jumlah set isntruksi dengan zero address paling banyak dibandingkan dengan satu, dua atau tiga  alamat.  Hal  ang  perlu  diperhatikan  ketika  membat  program  dengan  zero  address instruction  adalah  bahwa  data  yang  pertama  di  input  mauk  ke  stack terlebih  dahulu  diikuti dengan  instruksi-instruksi  selanjutnya,  sehingga  ketika  peletakan  instruksi  tidak  pas  akan mengakibatkan program tidak berjalan sebagaimana kebutuhan.

            C.  Desain set instruksi

Fakta tentang sesain  set instruksi ternyata masih  dalam perselisihan.  Masalah desain yang  mendasari  perselisihan  tesebut  meliputi  operation  repertoire  yang  menyangkut pembahasan  tentang  sejauh  mana  tingkat  kerumitan  sebuah  instruksi,  tipe  data  yang menyangkut pertanyaan  apakah orang membutuhkan semua jenis data, format instruksi  yang berkaitan  dengan  format  jenis  tetap  atau  variabel  kemudian  ukuran  panjang  instruksi  serta jumlah operan yang teribat. Dua pembahasan yang menjadi perselisihan selanjutnya berkaitan dengan register  dan pengalamatan. Pada register ukuran seerta tujuan pemanfaatanya  masih diperdebatkan  termasuk  pada  pengalamatan  tentang  berapa  banyak  pengalamatan  yang dibutuhkan beserta mode pengalamatannya.    Sementara itu hal  lain  yang perlu diperhatikan dalam desain instruksi adalah tipe-tipe operan yang terlibat pada sebuah set instruksi. Instruksi mesin  bekerja  pada  data  dengan  kategori  data  yang  paling  penting  adalah  alamat,  angka, karakter serta data logika. Angka  yang ada pada set instruksi mesin bisa dalam bentuk integer, fixed  point  atau  floating  point  maupun  des imal .  Sedangkan  karakter  yang  biasa  digunakandalam pengolahan data bisa dalam bentuk karakter ASCII atau EBCDIC tergantung mesinnya 

D.  Format dan Mode Pengalamatan

Instruksi dirancang untuk dapat merujuk ke berbagai lokasi di memori utama. Berbagai teknik  pengalamatan telah digunakan  untuk mencapai akses tersebut.  Pertukaran antara rentang alamat dan / atau kompleksitas perhitungan alamat  sangat perlu diperhatikan. Jenis-jenis teknik pengalamatan instruksi meliputi pengalamatan segera, langsung, tidak langsung, daftar, daftar tidak langsung, perpindahan, tumpukan (stack). Sementara permasalahan yang ada terdiri atas flexibilty  lokasi  operan,  trade  off  antara  fleksibilitas  lokasi  dan  kecepatan  pemrosesan. Diagram untuk berbagai mode pengalamatan tampak pada gambar berikut.

Contoh penulisan dari mode pengalamatan atau addressing mode adalah sebagai berikut.

•  Immediate :  ADD   #100  ; add 100 to Accum.

•  Direct:    ADD  A  ; add content of addr. A to accumulator

•  Indirect :  ADD @A  ; content of location A is address of operand. add content

of loc. with that address to   accum.

•  Register Direct:  ADD  R1  ; add content of R1 to accumulator

•  Reg. Indirect :  ADD   (R1)  ; add content of mem. Location whose addr.

is in R1 to acc.

Pengaksesan  alamat  dengan  displacement  merupakan  metode  yang  "langka",  namun  masih mungkin  terjadi sebagaimana contoh ini.  ADD 1050 (R1) dimana alamat dasar  (asal) adalah berada  di  R1  dan  displacement-nya  adalah  1050.  Dimana  dalam  instruksi  dua  alamat  (two address instruction),  akan terlihat seperti  ADD 1050 (R1), R2 yang artinya tambahkan data di R2 dengan data yang alamat dasarnya  ada di R1 dan  displacement-nya 1050. Tiga displacement addressing  yang  umum  meliputi  pengalamatan  relative  (relative  addressing),  pengalamatan register dasar (base register addressing) serta pengindeksan (indexing). Pada pengalamatan relative, alamat operan merupakan jumlah alamat dalam instruksi ditambah isi dari program counter (PC). Pada pengalamatan register dasar, isi base-register ditambahkan ke alamat operan dalam instruksi. Sedangkan pada skema pengindeksan, bidang alamat instruksi ditambahkan ke isi register indeks untuk mendapatkan alamat memori yang tepat (dari operan).  Tiga skema alamat  tersebut  membuat  register untuk menunjuk ke beberapa segmen memori tertentu dan menggunakan alamat operan dalam instruksi sebagai displacement.

           

Share on Facebook Plus on Google+