Arsitektur instuksi dan CPU

Arsitektur Set Instruksi

A. Jenis Instruktur :

Set instruksi merupakan sekumpulan lengkap instruksi yang dapat dimengerti oleh sebuah CPU lengkap. Karakteristik instruksi mesin atau didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. 

·         Jenis-jenis struktur :

1. Pengolahan data ( data processing)

Meliputi operasi-operasi aritmetika dan logika. Operasi aritmetika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadpa bit-bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuanuntuk pengolahan data lain.

2. 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)

berisi instruksi-instruksi penyimpan ke memori. 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) berisi instruksi pengontrolan operasi dan percabangan ke   set instruksi lain.

·         Teknik Pengalamatan

          metode pengalamatan merupakan aspek dari set instruksi arsitektur disebagian CPU disain yang didefinisikandalam set instruksi arsitektur dan menentukan dan menentukan bagaimana bahasa mesin memberikan petunjuk dalam arsitektur untuk mengindentifikasi operan dari setiap instruksi.

  

·         Desain Set Instruksi

          Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :

1. kelengkapan set instruksi

2. ortogonalitas (sifat indepedensi 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 diolah.

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

d. Register : Banyaknya register yang dapat digunakan .

e.Addressing : Mode pengalamatan untuk operand.

CPU (Central Processing Unit)

CPU berfungsi sebagai pusat pengolahan dan eksekusi data berdasarkan routine–routine program yang diberikan padanya. CPU mengendalikan seluruh sistem komputer sehingga sebagai konsekuensinya memiliki koneksi ke seluruh modul yang menjadi bagian sistem komputer.

Penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugas-tugasnya

Komponen komputer:

1. CPU

2. Memori

3. Perangkat I/O

4. Bus

·         BUS

             Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai sub sistem Interkoneksi Bus – Struktur Bus Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu :

•Saluran data

•Saluran alamat

•Saluran kontrolSaluran Data

 

             Lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran.Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus , dengan satuan bit, misal lebar bus16 bitSaluran Alamat (Address Bus)

•Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.

•Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.

•Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.

•Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memilikialamat.Contoh :

             Mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardwarenya,Saluran kontrol (Control Bus)Digunakan untuk mengontrol  bus data,Bus alamat dan seluruh modul yang ada.Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanismekerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini.Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas :

•Sinyal pewaktuan adalah Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat

•Sinyal–sinyal perintah adalah Sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasiType BUS1.

Dedicated Penggunaan alamat terpisah dan jalur Keuntungan : Throughtput yang tinggi, karena kemacetan lalulintas kecil Kerugian : meningkatnya ukuran dan biaya sistem-sistem. Multiplexed Penggunnan saluran yang sama untuk berbagai keperluan Keuntungan : Memerlukan saluranyang lebih sedikit, uang menghemat ruang dan biayaKerugian : Diperlukan rangkaian yang lebih kompleks untuk setiap modul .

·         ALU (Arithmetic and Logical Unit)

             ALU melaksanakan seluruh perhitungan (penambahan, pengurangan, perkalian atau pembagian) danoperasi logika. ALU berfungsi melakukan operasi aritmatik dan logik yang terbagi menjadi empatkelas, yaitu decimal arithmetic, fixed point arithmetic, floating point aritmetic dan logic operation.