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
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
