Arsitektur Set Instruksi. Abdul Syukur

Arsitektur Set Instruksi Abdul Syukur [email protected] http://skurlinux.blogspot.com 085374051884

Tujuan  Memahami representasi set instruksi, dan jenis-jenis format instruksi.  Mengetahui jenis-jenis tipe operand yang digunakan.  Macam-macam mode pengalamatan.  Format instruksi.  Memahami implementasi set instruksi.

Apa itu Set Instruksi ?   

Set Instruksi (instruction set) : Sekumpulan instruksi lengkap yang dapat dimengerti oleh CPU. Disebut juga machine code (bahasa mesin), aslinya juga berbentuk biner  bahasa assembly. Untuk konsumsi manusia (programmer), digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti  bahasa yang dapat dimengerti oleh manusia.

Elemen-Elemen Instruksi  Operation Code (Op Code) – Kerjakan ini

 Source Operand Reference – Terhadap isi alamat ini

 Result Operand Reference – Letakkan hasilnya di alamat ini

 Next Instruction Reference – Kalau sudah selesai, selanjutnya kerjakan alamat ini

Operand ?  Main memory (or virtual memory or cache).  CPU register  I/O device

Penyajian Instruksi  Pada bahasa mesin, setiap instruksi berbentuk pola bit biner yang unik.  Agar dimengerti oleh manusia dibuatlah representasi simbolik instruksi, berupa singkatan (disebut Mnemonic). – Contoh : LOAD, MOVE, ADD, SUB, MPY, DIV, STORE

 Sedangkan alamat operand direpresentasikan sebagai berikut : – Contoh : ADD A, B

Jenis Instruksi  Data processing Arithmetic (ADD, SUB, MPY, DIV), Logical (AND, OR, XOR), konversi data.  Data storage (main memory) Transfer data (LOAD, MOVE, STORE).  Data movement (I/O) Input dan Output ke modul I/O.  Program flow control JUMP, HALT.

Instruksi 3 Alamat    

Bentuk umum : Operand 1, Operand 2, Result Satu alamat hasil, dua alamat operand. Contoh : SUB Y, A, B Bentuk algoritmik : Y = A – B Arti : Kurangkan isi register A dengan isi register B, kemudian simpan hasilnya di register Y.  Bentuk ini tidak umum digunakan di komputer karena mengoperasikan banyak register sekaligus.  Program lebih pendek.

Instruksi 2 Alamat  Bentuk umum : Salah satu sebagai operand dan result.  Contoh : SUB Y, B  Bentuk algoritmik : Y = Y – B Arti : Kurangkan isi register Y dengan isi register B, kemudian simpan hasilnya di register Y.  Instruksi ini masih digunakan di komputer sekarang.  Mengoperasikan lebih sedikit register, dan panjang program tidak bertambah terlalu banyak.

Instruksi 1 Alamat  Bentuk umum : Satu alamat operand, hasil disimpan di Accumulator.  Contoh : SUB B  Bentuk algoritmik : AC = AC – B Arti : Kurangkan isi Accumulator dengan isi register B, kemudian simpan hasilnya di register accumulator.  Bentuk ini digunakan di komputer zaman dulu.  Hanya mengoperasikan satu register, tapi program menjadi bertambah panjang.

Instruksi 0 Alamat  Bentuk umum : Semua alamat operand implisit, disimpan dalam bentuk stack.  Operasi membutuhkan 2 operand, akan mengambil isi stack paling atas dan dibawahnya.  Contoh : SUB  Bentuk algoritmik : S[top] = S[top-1] – S[top] Arti : Kurangkan isi stack nomor 2 dari atas dengan isi stack paling atas, kemudian simpan hasilnya di stack paling atas.  Instruksi khusus stack : PUSH dan POP.

Contoh Instruksi 3 Pengalamatan  A, B, C, D, E = Operand; T, Y = Register.  Program : Y = (A – B) / (C + D * E) (1) SUB Y, A, B Y=A–B (2) MPY T, D, E T=D*E (3) ADD T, C, T T=C+T (4) DIV Y, Y, T Y=Y/T  Menggunakan 4 instruksi.

Contoh Instruksi 2 Pengalamatan  A, B, C, D, E = Operand; T, Y = Register.  Program : Y = (A – B) / (C + D * E) (1) MOVE Y, A Y=A (2) SUB Y, B Y=A–B (3) MOVE T, D T=D (4) MPY T, E T=D*E (5) ADD T, C T=C+T (6) DIV Y, T Y=Y/T  Menggunakan 6 instruksi.

Contoh Instruksi 1 Pengalamatan  A, B, C, D, E = Operand; Y = Register.  Program : Y = (A – B) / (C + D * E) (1) LOAD A (2) SUB B (3) STORE Y (4) LOAD D (5) MPY E (6) ADD C (7) DIV Y (8) STORE Y  Menggunakan 8 instruksi.

AC = A AC = AC – B Y = AC AC = D AC = AC * E AC = C + AC AC = Y / AC Y = AC

Contoh Instruksi 0 Pengalamatan  A, B, C, D, E = Operand; Y = Register.  Program : Y = (A – B) / (C + D * E) (1) PUSH A S[top] = A (2) PUSH B S[top] = B (3) SUB S[top] = A – B (4) PUSH C S[top] = C (5) PUSH D S[top] = D (6) PUSH E S[top] = E (7) MPY S[top] = D * E (8) ADD S[top] = C + S[top] (9) DIV S[top] = S(top) / S[top] (10) POP Y Out = S[top]  Menggunakan 10 instruksi.

Siklus Instruksi  Terdapat 2 tahapan siklus, yaitu : – FETCH – EXECUTE.

Siklus FETCH  Program Counter (PC) berisi address instruksi berikutnya yang akan diambil.  Processor mengambil instruksi dari memori pada lokasi yang ditunjuk oleh PC.  Naikkan PC – Kecuali ada perintah tertentu

 Instruksi dimasukkan ke Instruction Register (IR).  Processor meng-interpret dan melakukan tindakan yang diperlukan.

Siklus EXECUTE  Processor - Memory – Transfer data antara CPU dengan main memory.

 Processor I/O – Transfer data antara CPU dengan I/O module.

 Data Processing – Operasi arithmetic dan logical pada data tertentu.

 Control – Mengubah urutan operasi – Contoh : Jump

 Kombinasi diatas.

Contoh Eksekusi Program

Kesimpulan  Semakin banyak register yang diolah dalam satu instruksi maka akan semakin lambat.  Semakin banyak baris operasi untuk mengeksekusi sebuah program maka juga semakin lambat.  Oleh karena itu, CPU masa kini bisa dikatakan menggunakan perpaduan dari beberapa format instruksi, tergantung konteksnya.

Latihan (1)  A, B, C, D, E = Operand; T, Y = Register.  Program : Y = (A * B) – (C / D + E)  Kerjakan dengan : – Instruksi 3 Alamat. – Instruksi 2 Alamat. – Instruksi 1 Alamat.

Latihan (2)  A, B, C, D, E, F = Operand; T, Y = Register.  Program : Y = (A + B * C) / (D – E * F)  Kerjakan dengan : – Instruksi 3 Alamat. – Instruksi 2 Alamat. – Instruksi 1 Alamat.