Karakteristik RISC & Arsitektur Set Instruksi, Mode Pengalamatan dan Indeks Otomatis

Karakteristik RISC & Arsitektur Set Instruksi, Mode Pengalamatan dan Indeks Otomatis

RISC (Reduce Instruction Set Computer)

  RISC Reduced Instruction Set Computingatau "Komputasi set instruksi yang disederhanakan. Merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Biasanya digunakan pada komputer berkinerja tinggi seperti komputer vektor.

       Bahasa pemprograman memungkinkan programmer dapat mengekspresikan algoritma lebih singkat, lebih memperhatikan rincian, dan mendukung penggunaan pemprograman terstruktur, tetapi ternyata muncul masalah lain yaitu semantic gap, yaitu perbedaan antara operasi-operasi yang disediakan oleh HLL dengan yang disediakan oleh arsitektur komputer, ini ditandai dengan ketidakefisienan eksekusi, program mesin yang berukuran besar,dan kompleksitas kompiler.

Set-set instruksi yang kompleks tersebut dimaksudkan untuk :

1. Memudahkan pekerjaan kompiler

2. Meningkatkan efisiensie ksekusi, karena operasi yang kompleks dapat diimplementasikan didalam mikrokode.

3. Memberikan dukungan bagi HLL yang lebih kompleks dan canggih.

RISC mempunyai karakteristik :

1. One cycle execution time : satu putaran eksekusi.

2. Prosessor RISC mempunyai CPI (clock per instruction) atau waktu per instruksi untuk setiap putaran. Hal ini dimaksud untuk mengoptimalkan setiap instruksi pada CPU.

3. Pipelining  adalah sebuah teknik yang memungkinkan dapat melakukan eksekusi secara simultan. Sehingga proses instruksi lebih efiisien

4. Large number of registers: Jumlah register yang sangat banyak

5. RISC didesain dimaksudkan untuk dapat menampung jumlah register yang sangat banyak untuk mengantisipasi agar tidak terjadi interaksi yang berlebih dengan memory.

6. Rangkaian instruksi built-in pada processor yang terdiri dari perintah-perintah yang lebih ringkas dibandingkan dengan CISC.

7. RISC memiliki keunggulan dalam hal kecepatannya sehingga banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang memerlukan kalkulasi secara intensif.

Karakteristik khas yang dimiliki arsitektur set instruksi RISC ialah :

            1. Siklus mesin.

                        Krakteristik ini ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusi instruksi berlangsung.

            2. Operasi.

                        Operasi ini terbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula control unit. Keuntungan lainnya memungkinkan optimasi pemakaian register sehingga operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.

            3. Penggunaan mode pengalamatan sederhan.

                        Hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol.

            4. Penggunaan format-format instruksi sederhana.

                        Panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan menggunakan field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersama-sama.

            Contoh computer yang menggunakan arsitektur RISC antara lain :

»        mikroprosesor Intel 960

»        Itanium (IA64) dari Intel Corporation

»        Alpha AXP dari DEC, R4x00 dari MIPS Corporation

»        PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine

 RISC juga umum dipakai pada :

»        Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale)

»        SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems

»        PA-RISC dari Hewlett-Packard

»        mini IBM 807

»        Motorola (PowerPC)

»        SUN Microsystems (Sparc, UltraSparc).

MODE PENGALAMATAN

1.    Immediate Addressing (Pengalamatan Segera)

Suatu proses penyalinan data yang berukuran byte atau word langsung ke dalam register tujuan. Data yang dimaksud di sini adalah suatu nilai atau bilangan tertentu atau bisa juga berupa sebuah konstanta (didefinisikan dengan instruksi EQU). Perlu dicatat bahwa data segera merupakan data konstan, sedangkan data yang dipindahkan dari register adalah data berubah (variable).

Contoh :

MOV AL,11h                               menyalin bilangan 11h ke dalam register AL
MOV AX,1234h                           menyalin 1234h ke dalam register AX
A EQU 25h                                   mendefinisikan konstanta A
MOV AX,A                                  menyalin 25h ke dalam register AX

Huruf ‘h’ ditambahkan dibelakang bilangan untuk menunjukkan bahwa itu adalah bilangan heksadesimal (bedakan dengan penulisan angka di debug). Ketika bilangan heksadesimal dimulai dengan suatu huruf, assembler memerlukan data yang dimulai dengan angka ‘0’, jika tidak (diberi angka ‘0’) maka assembler akan menganggap bilangan tersebut sebagai variable, jadi kompiler akan mengeluarkan pesan kesalahan.

Contoh :

MOV AX,FFh                              contoh yang salah
MOV AX,0FFh                            ini yang benar

Untuk karakter atau kode – kode ASCII dapat direpresentasikan dalam bentuk immediate jika data ASCII ditutup dengan tanda apostrof (‘).

Contoh :

MOV AL,’A’                                menyalin huruf ‘A’ (41h) ke dalam register AL

Yang terlarang dalam mode pengalamatan segera adalah memberikan nilai untuk segmen register (SS, CS, DS, ES). Untuk memecahkan hal ini, kita bisa menggunakan register general purpose (AX, BX, CX, DX) sebagai perantara.

Contoh :

MOV ES,0FFh                             salah, yang benar ada 2 langkah di bawah ini
MOV AX,0FFh                            disalin ke AX dulu
MOV ES,AX                                baru kemudian disalin ke ES

2.    Direct Addressing (Pengalamatan Langsung)

Suatu proses penyalinan data pada register dan suatu alamat efektif (Effective Address, Alamat ini disimpan pada byte berikut setelah opcode instruksi).

Contoh :

MOV AX,[100h]                          menyalin data pada alamat 100h ke AX
A DB 89h                                     mendefinisikan variable A
.
.
MOV AL,A                                  direct addressing

Sebenarnya huruf ‘A’ di atas lebih tepat disebut lokasi memori yang memiliki offset A, yaitu 89h, pada segmen data (DS). Jadi ‘A’ di sini bisa dibilang sama dengan sebuah nama variable pada bahasa pemrograman tingkat tinggi (C, C++, Pascal, Basic, dsb), hanya untuk memudahkan dalam pemahaman. Penyalinan data langsung antarmemori tidak diijinkan. Untuk memecahkan hal ini, kita bisa menggunakan register general purpose sebagai perantara.

Contoh :

A DB 10h

B DB ?                              definisi variable B, nilai ditentukan / diisi kemudian

.
.
MOV B,A

salah, harusnya dengan perantara sebagai berikut ..

MOV AX,A                                  direct addressing
MOV B,AX                                  register addressing

3.    Register Direct Addressing

Suatu proses penyalinan data (bisa byte atau word) dari register ke register atau ke suatu lokasi memori. Proses tersebut harus menggunakan dua buah operand yang berukuran sama, misalnya AX dan BX, AL dan BH (tapi ada beberapa instruksi tertentu yang dikecualikan, misalnya : SHL DX,CL

Contoh :

MOV AX,BX                               untuk operasi 16 bit data (word)
MOV AL,BL                                untuk operasi 8 bit data (byte)

Perlu diwaspadai bahwa ada beberapa penyalinan data yang terlarang pada pengalamatan ini. Misalnya instruksi MOV pada register segmen ke register segmen (SS, CS, DS, ES). Untuk memecahkan hal ini, kita bisa menggunakan register general purpose (AX, BX, CX, DX) sebagai perantara.

Contoh :

MOV ES,DS

salah, yang benar ada 2 langkah di bawah ini :

MOV AX,DS                               disalin dulu ke AX
MOV ES,AX                                baru kemudian disalin ke ES

Selain dengan cara di atas, kita juga bisa menggunakan stack sebagai perantara.

Contoh :

PUSH DS                                     PUSH (masukkan) nilai DS ke dalam stack

POP ES                                         POP (keluarkan) nilai dari dalam stack ke ES

Perhatikan juga bahwa register segmen kode (CS) tidak mungkin diubah oleh instruksi MOV, karena alamat instruksi berikutnya sudah ditentukan oleh IP dan CS (ingat pasangan CS:IP). Jika hanya CS yang diubah, maka alamat instruksi berikutnya tidak dapat diprediksi. Oleh karena itu, pengubahan register CS dengan instruksi MOV tidak diijinkan. Register Addressing dapat juga hanya terdiri atas sebuah register seperti pada perintah INC CX.

4.    Register Indirect Addressing

Register indirect addressing ini hampir sama dengan direct addressing, bedanya hanya alamat efektif dari operand tidak disimpan di byte berikut setelah opcode instruksi, tetapi disimpan pada salah satu dari register indeks atau register basis, yaitu BX,BP,SI atau DI. Register Indirect Addressing biasanya digunakan untuk mengakses suatu data yang banyak (misalnya sebuah array atau string) dengan mengambil alamat efektif dari data tersebut. Untuk mendapatkan alamat efektif dari suatu data bisa digunakan perintah LEA (Load Effective Addres) dengan syntax : LEA Register,Data

Untuk mengakses data yang ditunjukkan oleh Register, setelah didapatkannya alamat efektif harus digunakan tanda kurung siku (‘[]‘). Jika pada perintah pengaksesannya tidak disebutkan segmennya, maka yang digunakan adalah segment default. Seperti bila digunakan register BX, DI, atau SI sebagai penunjuk offset, maka segment DS yang digunakan. Sedangkan bila digunakan register BP sebagai penunjuk offset, maka segment SS yang digunakan.

Contoh :

MOV AX,[BX]

menyalin isi dari lokasi memori yang offsetnya disimpan di dalam register BX (16 bit) pada segmen data (DS) ke register AX. Misalnya BX = 1000h, ketika instruksi di atas dilakukan, isi dari DS (yang berukuran word) pada alamat offset 1000h disalin ke dalam register AX. Perhatikan bahwa isi dari 1000h disalin ke AL dan isi dari 1001h disalin ke AH.

LEA SI,String muat offset String (String adalah variable yang berisi kumpulan karakter / string) MOV AL,[SI] menyalin isi dari lokasi memori yang offsetnya disimpan di dalam register SI (8 bit) pada segmen data (DS) ke register AL

Pada direct addressing di atas sudah dikatakan bahwa tidak diijinkan menyalin data langsung antarmemori. Hal tersebut juga berlaku pada Register indirect addressing.

Contoh :

MOV [DI],[BX]

salah, menyalin dari memori ke memori tidak diijinkan, kecuali dengan instruksi string.

Pada beberapa kasus, pengalamatan tidak langsung memerlukan ukuran data khusus yang ditetapkan dengan direktif assembler khusus BYTE PTR, WORD PTR, atau DWORD PTR. Direktif ini menunjukkan ukuran data memori yang dialamatkan oleh penunjuk memori (PTR).

Contoh:

MOV AL,[DI]

jelas merupakan instruksi penyalinan data berukuran byte (tandanya memakai register AL sebagai tujuannya).

MOV [DI],10h

salah, karena instruksi ini tidak jelas, apakah mengalamatkan lokasi memori yang berukuran byte, word, atau dword . Assembler tidak menentukan ukuran 10h tersebut. Yang benar seperti contoh berikut.

MOV BYTE PTR [DI],10h

jelas menentukan lokasi yang dialamatkan oleh DI sebagai lokasi memori yang berukuran byte.

5.    Indirect Addressing

Merupakan mode pengalamatan tak langsung. Field alamat mengacu pada alamat word di dalam memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang atau untuk mentransfer DATA/byte/word antar register dan lokasi yang alamatnya ditunjukkan oleh isi suatu register.

Contoh 

MOV   [BX],  AX  Þ Pindahkan isi register AX ke dalam alamat memori yang ditunjukkan oleh isi register BX

Contoh 

ADD (A)               Þ tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator

Keuntungan yang diperoleh adalah ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi. Sedangkan kerugiannya adalah diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi.

6.    Displacement Addressing

Merupakan mode pengalamatan yang menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung (Register Indirect Addressing). Metode ini mensyaratkan intruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit (field eksplisit bernilai A dan field implisit mengarah pada register).

Operand berada pada alamat A ditambah isi register.

Tiga model displacement:

a.       Relative Addressing

Register yang direferensi secara implisit adalah program counter (PC). Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat. Memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya.

b.      Base Register Addressing

Register yang direferensikan berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu. Referensi register dapat eksplisit maupun implisit. Memanfaatkan konsep lokalitas memori.

c.       Indexing

Indexing adalah field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut. Merupakan kebalikan dari model base register. Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing. Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-program iteratif.

7.    Stack Addressing

Stack adalah array lokasi yang linier, yang merupakan blok lokasi yang terbalik (butir ditambahkan ke puncak stack sehingga setiap saat 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 di dalam register. Dengan demikian, referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarna merupakan pengalamatan register tidak langsung.

Funsgi Indeks Otomatis atau Keuntungan Indeks Otomatis:

- Mempermudah penataan pada tulisan
- Penempatan Daftar Isi secara Otomatis di Word sangat memudahkan kita untuk berpindah dari halaman yang satu    ke halaman yang lainnya, hanya dengan mengklik pada bagian daftar isi. Selain itu, juga memudahkan pengeditan yang akan kita lakukan. Semoga bermanfaat, pada tulisan selanjutnya akan dibahas cara mempublikasikan file Word ke PDF lengkap dengan Daftar Isi.

 

 

 

Sumber : http://rbsetiawan.blogspot.co.id/2015/01/karakteristik-risc-arsitektur-set.html