Arsitektur set Intruksi

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

JENIS INSTRUKSI 

1.      Data Processing / Pengolahan Data : instruksi-instruksi aritmetika dan logika. Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolahdata numeric, sedangkan instruksi logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan terutama untuk data di register CPU.

2.      Data Storage / Penyimpanan Data : instruksi-instruksi memori. Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.

3.      Data Movement / Perpindahan Data : instruksi I/O. Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data ke dalam memori dan mengembalikan hasil komputansi kepada pengguna.

4.      Control / Kontrol : instruksi pemeriksaan dan percabangan. Instruksi-instruksi kontrol digunakan untuk memeriksa nilai data, status komputansi dan mencabangkan ke set instruksi lain.

Teknik Pengalamatan.

Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalamatan) yang paling umum: 

1.      Immediate Addressing

-          Pengalamatan yang paling sederhana.

-          Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari intsruksi

-          Operand sama dengan field alamat

-          Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk complement dua

-          Bit paling kiri sebagai bit tanda

-          Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data

·         Keuntungan :

-          Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand

-          Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat

·         Kekurangan :

-          Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field

2.      Direct Addressing

-          Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer kecil

-          Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus

-          Kelebihan :

-          Field alamat berisi efektif address sebuah operand

-          Kekurangan :

-          Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word

3.      Indirect Addressing

-          Merupakan mode pengalamatan tak langsung

-          Field alamat mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang

-          Kelebihan :

-          Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi

-          Kekurangan :

-          Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi

4.      Register Addressing

-          Metode pengalamatan register mirip dengan mode pengalamatan langsung

-          Perbedaanya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama

-          Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose

-          Keuntungan :

-          Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori

-          Akses ke register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat

-          Kerugian :

-          Ruang alamat menjadi terbatas

5.      Register Indirect Addressing

-          Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung

-          Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register

-          Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register

-          Keuntungan dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung

-          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 daripada mode pengalamatan tidak langsung

6.      Displacement Addressing

-          Menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung

-          Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit

-          Operand berada pada alamat A ditambahkan isi register

-          Tiga model displacement

-          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

-          Base register addressing : register yang direferensi berisi sebuah alamat memori dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu

-          Referensi register dapat eksplisit maupun implisit

-          Memanfaatkan konsep lokalitas memori

-          Indexing  : field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut

-          Merupakan kebalikan dari mode base register

-          Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing

-          Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-pprogram iteratif

7.      Stack Addressing

-          Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-firs-out

-          Stack merupakan blok lokasi yang terbaik

-          Btir ditambahkan ke puncak stack sehingga setiap 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 dalam register

-          Dengan demikian, referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung.

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 :

a. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

b. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah

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

d. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan

e. Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

http://www.slideshare.net/Henniheny/set-instruksi-27850098

dewiluqi.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/49318/BAB+9+set+instruksi.doc

jamilah.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/35151/ARKOM.pdf