PIPELINING RISC

 A. RISC (Reduced Instruction Set Computer)

  RISC singkatan dari Reduced Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk negeset istruksi dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya. Proyek RISC pertama dibuat oleh IBM, stanford dan UC –Berkeley pada akhir tahun 70 dan awal tahun 80an. IBM 801, Stanford MIPS, dan Barkeley RISC 1 dan 2 dibuat dengan konsep yang sama sehingga dikenal sebagai RISC. 

RISC mempunyai karakteristik :

1.   One Cycle Execution Time : satu putaran eksekusi. Prosessor    RISC mempunyai CPI (clock per instruction) atau waktu per instruksi untuk setiap putaran. Hal ini dimaksud untuk mengoptimalkan setiap instruksi pada CPU.

2.   Large Number Of Registers : Jumlah register yang sangat banyak. RISC di Desain dimaksudkan untuk dapat menampung jumlah register yang sangat banyak untuk mengantisipasi agar tidak terjadi interaksi yang berlebih dengan memory.

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

Ciri-ciri :

·         Instruksi berukuran tunggal

·         Ukuran yang umum adalah 4 byte

·         Jumlah pengalamatan data sedikit,

·         Tidak terdapat pengalamatan tak langsung

·         Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika

·         Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi

·         Tidak mendukung perataan sembarang bagi data untuk operasi load/ store.

·         Jumlah maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi .

B. PIPELINING RISC

Pengertian pipelining, pipelining yaitu suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersama tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemrosesan selalu bekerja.

Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistemkomputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor.

1. Pengenalan Pipeline

Prosesor Pipeline yang berputar adalah prosesor baru untuk arsitektur superscalar komputasi. Ini didasarkan pada cara yang mudah dan pipeline yang biasa, struktur yang dapat mendukung beberapa ALU untuk lebih efisien dalam pengiriman dari bagian beberapa instruksi. Daftar nilai arus yang berputar di sekitar pipa, dibuat oleh dependensi data lokal. Selama operasi normal, kontrol sirkuit tidak berada pada jalur yang kritis dan kinerja hanya dibatasi oleh data harga. Operasi mengalir dengan interval waktu sendiri. Ide utama dari Pipeline Prosesor yang berputar adalah circular uni-arah mengalir dari memori register oleh pusat waktu logika dan proses secara parallel dari operasi ALU.

2. Instruksi pipeline

Tahapan pipeline :

1.      Mengambil instruksi dan membuffferkannya

2.      Ketika tahapan kedua bebas tahapan pertama mengirimkan instruksi yang dibufferkan tersebut .

3.      Pada saat tahapan kedua sedang mengeksekusi instruksi, tahapan pertama memanfaatkan siklus memori yang tidak dipakai untuk mengambil dan membuffferkan instruksi berikutnya .

Karena untuk setiap tahap pengerjaan instruksi, komponen yang bekerja berbeda, maka dimungkinkan untuk mengisi kekosongan kerja di komponen tersebut.Sebagai contoh :

Instruksi 1: ADD  AX, AX

Instruksi 2: ADD EX, CX

Setelah CU menjemput instruksi 1 dari memori (IF), CU akan menerjemahkan instruksi tersebut(ID). Pada menerjemahkan instruksi  1 tersebut, komponen IF tidak bekerja. Adanya teknologi pipeline menyebabkan IF akan menjemput instruksi 2 pada saat ID menerjemahkan instruksi 1. Demikian seterusnya pada saat CU menjalankan instruksi 1 (EX), instruksi 2 diterjemahkan (ID).

DAFTAR PUSTAKA : 

https://imambakti18.wordpress.com/penjelasan-risc-dan-pipelining-risc/

http://shofianriyaldi21.blogspot.com/2015/01/menjelaskan-tentang-risc-dan-pipelining.html

Read more ...

ARSITEKTUR FAMILY KOMPUTER IBM PC

IBM PC adalah sebutan untuk keluarga komputer pribadi buatan IBM. IBM PC diperkenalkan pada 12 Agustus 1981, dan “dipensiunkan” pada tanggal 2 April 1987. Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, yakni :

·         IBM 4860 PCjr

·         IBM 5140 Convertible Personal Computer (laptop)

·         IBM 5150 Personal Computer (PC yang asli)

·         IBM 5155 Portable PC (sebenarnya merupakan PC XT yang portabel)

·         IBM 5160 Personal Computer/eXtended Technology

·         IBM 5162 Personal Computer/eXtended Technology Model 286 (sebenarnya merupakan PC AT)

·         IBM 5170 Personal Computer/Advanced Technology

1.      Arsitektur Family Computer IBM PC dan Turunannya

Komputer personal pertama kali muncul setelah diperkenalkan mikroprosesor, yaitu chip tunggal yang terdiri dari set register, ALU dan unit kontrol komputer. IBM PC merupakan arsitektur bus tunggal yang di sebut PC I/O Channel BUS atau PC BUS. PC BUS melengkapi PC dengan 8 jalur data, 20 jalur alamat, sejumlah jalur kontrol dan ruang alamar fisik PC adalah 1 MB.

2.      Konfigurasi Dasar Mikrokomputer

Gambar 2. Konfigurasi Mikrokomputer

Mikrokomputer adalah interkoneksi antara mikroprosesor (CPU) dengan memori utama (main memory) dan antarmuka input-output (I/O devices) yang dilakukan dengan menggunakan sistim interkoneksi bus. Jadi, Mikrokomputer dapat dikatakan pula sebagai sebuah mikroprosesor (CPU) dengan ditambahkannya unit memori serta sistem I/O. Ciri utama sistem mikrokomputer adalah hubungan yang berbentuk “bus”. (Istilah bus diambil dari bahasa latin omnibus yang berarti kepada/untuk semua). Bus menunjukkan hubungan antara komponen-komponen secara elektris. Bus meneruskan data, alamat-alamat (address) atau sinyal pengontrol.

Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer. Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna meningkatkan fungsionalitasnya.

3.      Komponen IBM PC

·         Sistem Kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat

·         Sistem Kontrol Interrupt : Pengontrol Interrupt

·         Sistem Kontrol RAM dan ROM : Chip RAM dan ROM, Decoder Alamat, dan Buffer

·         Sistem Kontrol DMA : Pengontrol DMA

·         Timer : Timer Interval Programmable

·         Sistem Kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

4.      Sistem Software

System software adalah abstrak, tidak memiliki bentuk fisik. Software tidak dibatasi oleh material serta tunduk pada hukum-hukum fisika atau oleh proses-proses manufaktur. Pengembangan software serta pengelolaan proyek pengembangan software adalah sulit karena kenyataan-kenyataan sebagai berikut :

·         Kompleks, sehingga sulit untuk dipahami

·      Tidak tampak, maka pengukuran kualitas software agak sulit dilakukan dan sulit melacak kemajuan pengembangannya

·         Mudah berubah, karena mudah untuk dimodifikasi namun kita sulit sekali melihat terlebih dahulu konsekuensi dari perubahan-perubahan yang dilakukan.

Software komputer adalah produk yang dihasilkan melalui serangkaian aktivitas proses rekayasa atau pengembangan, yang menghasilkan aktivitas berupa:

·         Dokumen yang menspesifikasikan program yang hendak dibangun

·         Program yang dieksekusi komputer

·         Dokumen yang menjelaskan program dan cara kerjanya program

System software :

·         Penetapan Alamat Port I/O

·         Penetapan Vector Interrupt

·         ROM BIOS

·         Penetapan Alamat Memori

DAFTAR PUSTAKA :

https://candraadistiya.wordpress.com/2019/01/04/arsitektur-family-computer-ibm-pc/

https://ahmadharisandi7.wordpress.com/2017/12/13/arsitektur-ibm-pc/

http://intanuralficia.blogspot.com/2017/12/arsitektur-family-komputer-ibm-pc.html

Read more ...

UNIT I/O

Perangkat input dan output sendiri sering disebut dengan istilah I/O, yang artinya adalah bagian sistem mikroprosesor yang berfungsi menghubungkan dan menyambungkan alat/perangkat luar dengan komputer. Misalnya mouse, adalah salah satu contoh dari perangkat I/O. Dan di bawah ini adalah penjelasan lengkap mengenai perangkat input dan output atau I/O beserta contohnya.

• Pengertian Perangkat Input – Apa itu Perangkat Input Komputer?

Perangkat input adalah perangkat ‘masukkan’ untuk unit komputer yang cara kerjanya memberikan perintah secara langsung dengan menghasilkan informasi berbentuk digital kepada para pengguna. Ada berbagai macam perangkat keras berjenis input yang diciptakan untuk komputer

1)      Keyboard 

Keyboard komputer merupakan salah satu perangkat berjenis input yang berfungsi untuk memasukkan data berupa teks, seperti huruf, angka, simbol, dan lain sebagainya. Keyboard menjadi perangkat yang penting pada komputer. Tanpa keyboard bisa dipastikan komputer tidak dapat bekerja dengan baik seperti semestinya. Dan sebagai perangkat input yang telah mengalami beberapa kali perkembangan, keyboard komputer memiliki berbagai varian port dari port serial, PS/2, USB, hingga wireless. Meskipun ada banyak jenis port keyboard, tetap saja keyboard tergolong sebagai perangkat input.

2)      Mouse 

      Mouse merupakan alat penunjuk (pointer) pada perangkat komputer, biasanya penunjuk ini dapat dilihat di monitor saat kita mengoperasikan komputer. Selain itu, mouse juga umumnya dilengkapi dengan tombol klik kanan dan kiri yang gunanya sebagai pengganti tombol enter dan select pada keyboard.

 3)      Joystick 

     Joystick atau yang dikenal juga dengan tuas kontrol adalah alat input komputer yang berwujud tuas atau tongkat dan dapat digerakkan ke segala arah, sedangkan games paddle pada umumnya berbentuk kotak atau persegi yang terbuat dari plastik dan dilengkapi dengan tombol-tombol yang akan mengatur gerak suatu objek dalam komputer. Selain itu, alat ini juga dapat mentransmisikan arah sebesar 2D atau 3D pada komputer dan juga alat ini pada umumnya digunakan sebagai pelengkap untuk memainkan sebuah permainan video yang dilengkapi dengan lebih dari satu tombol.

• Pengertian Perangkat Output – Apa itu Perangkat Output Komputer?

Perangkat output adalah perangkat komputer yang digunakan untuk menampilkan atau menyampaikan informasi kepada penggunanya. Informasi yang ditampilkan oleh komputer sudah diterjemahkan oleh teknologi komputer itu sendiri sehingga dapat dipahami penggunanya dengan mudah. Berikut ini ada beberapa contoh perangkat output komputer yang sering digunakan.

1)      Monitor

Monitor adalah perangkat keras berjenis output yang digunakan untuk menerjemahkan data digital sehingga menghasilkan informasi yang dibutuhkan oleh pengguna. Monitor adalah perangkat output yang sangat penting dari komputer, karena tanpa kehadirannya, pengguna tidak akan bisa mendapatkan informasi yang diinginkan.

2)      Printer 

Printer adalah perangkat elektromekanis yang mengubah teks dan dokumen grafis dari bentuk elektronik (digital) ke bentuk fisik. Umumnya printer merupakan perangkat tambahan eksternal (external peripheral devices) yang terhubung dengan komputer atau laptop melalui kabel atau nirkabel untuk menerima input data dan mencetaknya pada kertas. Hingga saat ini, berbagai printer telah tersedia dengan berbagai fitur mulai dari mencetak dokumen hitam putih, berwarna, baik dengan kualitas grafis rendah maupun tinggi, serta gabungan fungsi dari perangkat lainnya.

3)      Headset

Headset adalah perangkat audio yang sebenarnya memiliki dua device yang digabungkan menjadi satu, yaitu perangkat input mikrofon dan perangkat output yakni speaker telinga. Headset ini umumnya ditujukan untuk digunakan pada perangkat – perangkat yang lebih besar seperti laptop, komputer, atau pun hal lainnya namun serta bisa digunakan untuk perangkat kecil sebasis mobile dan sejenisnya.

DAFTAR PUSTAKA 

https://salamadian.com/perangkat-input-dan-output-komputer/

https://panduankomputer-laptop.blogspot.com/2016/10/pengertian-input-dan-output.html

https://www.nesabamedia.com/pengertian-joystick/

https://www.nesabamedia.com/pengertian-headset/

Read more ...

CPU

Pengertian CPU

Pengertian CPU atau Central Processing Unit adalah perangkat keras komputer yang memiliki tugas untuk menerima dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Karena merupakan pusat pengolahan data dalam sebuah komputer, CPU sering disebut juga sebagai processor. Cepat atau lambatnya kinerja dari sebuah computer cukup ditentukan oleh kualitas dan teknologi dari CPU yang digunakan. CPU memiliki berbagai macam komponen didalamnya, diantaranya sebagai berikut :

Ø Unit kontrol

Unit kontrol merupakan bagian dari prosesor yang mengatur jalannya program. Komponen ini terdapat dalam semua CPU. Salah satu tugas dari unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. operasinya. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian unit kontrol dapat mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsinya.

Ø Register

Register merupakan alat penyimpanan berukuran relatif kecil namun memiliki kecepatan akses cukup tinggi dengan fungsi untuk menyimpan data atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya di gunakan untuk menyimpan data saat sedang di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.

Ø Aritmathic Logic Unit

atau dapat disingkat dengan ALU merupakan bagian dari CPU yang memiliki tugas untuk melakukan operasi aritmatika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut juga sebagai mesin bahasa karena ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmatika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.

Ø Memori

atau yang disebut sebagai memori fisik ataupun memori internal adalah media yang menyimpan data atau informasi sementara pada komputer . Memori merupakan komponen yang penting didalam suatu komputer yang berada didalam CPU (Central Processing Unit). Memori ini akan menyimpan setiap program dan data yang diproses oleh prosesor.

DAFTAR PUSTAKA :
https://www.immersa-lab.com/pengertian-cpu-dan-fungsinya.htm
https://pengertiandefinisi.com/pengertian-cpu-fungsi-cpu-dan-beberapa-perusahaan-produsen-cpu/
https://www.nesabamedia.com/pengertian-memori/
http://feprisaputra.blogspot.com/2016/03/pengertian-cpu-dan-sistem-bus.html

Read more ...

ARSITEKTUR SET INTRUKSI

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.

Dua bagian utama arsitektur komputer:

·         Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi  ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan  berinteraksi oleh computer. ISA menentukan sifat komputasional computer.

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

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 instruksi   berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.

A.    JENIS – JENIS SET INTRUKSI

          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.

B.     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 

C.    DESAIN SET INTRUKSI

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

 Daftar Pustaka :

http://deslyanto-mangallo.blogspot.com/2017/08/makalah-arsitektur-set-instruksi-pada.html

https://muhammadfikihramadhani.wordpress.com/2017/10/19/arsitektur-set-instruksi/

http://dimaswibisono23.blogspot.com/2016/10/arsitektur-set-instruksi.html

Read more ...