Thursday, November 20, 2014

Pengantar Organisasi dan Arsitektur Komputer Part III

Karakteristik Instruksi Mesin
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, Karakteristik adalah ciri-ciri khusus atau mempunyai sifat khas sesuai dengan perwatakan tertentu. Instruksi adalah perintah atau arahan (untuk melakukan suatu pekerjaan atau melaksanakan suatu tugas). Mesin adalah perkakas untuk menggerakkan, atau membuat sesuatu yang dijalankan dengan roda-roda dan digerakkan oleh tenaga manusia atau motor penggerak yang menggunakan bahan bakar minyak atau tenaga alam.



Jadi, karakteristik-karakteristik instruksi mesin adalah ciri-ciri khusus atau sifat khas yang dimiliki oleh instruksi-instruksi atau kode operasi dalam pemrograman komputer.. Operasi CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dieksekusinya. Instruksi-instruksi ini dikenal sebagai intruksi mesin atau instruksi computer. Set fungsi dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat di eksekusi oleh CPU dikenal sebagai set instruksi CPU.



A. Elemen-elemen Instuksi Mesin

Setiap instruksi harus terdiri dari informasi yang diperlukan oleh CPU untuk dieksekusi. Gambar langkah-langkah yang terdapat dalam eksekusi instruksi dan bentuk elemen-elemen instruksi mesin, adalah sebagai berikut :


  1. Kode Operasi : menentukan operasi-operasi yang akan dilakukan (misalnya: ADD,I/O). Operasi itu dispesifilan oleh sebuah kode biner, dikenal sebagai kode operasi.
  2. Acuan Operand Sumber : Operasi dapat melibatkan satu atau lebih operand sumber, dengan kata lain, operand adalah input bagi operasi.
  3. Acuan Operand Hasil: Operasi dapat menghasilkan sebuah hasil.
  4. Acuan Instruksi Berikutnya: Elemen ini memberitahukan CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambil setelah menyelesaikan eksekusi suatu instruksi. Instuksi berikutnya yang akan diambil berada di memori utama atau pada system memori virtual, akan berada baik di dalam memori utama atau memori sekunder. Umumnya, instruksi yang akan segera diambil selanjutnya, berada setelah instruksi saat itu. Ketika acuan eksplisit dibutuhkan, maka alamat memori utama atau alamat memori virtual harus disiapkan. Operand sumber dan hasil dapat berada di salah satu dari ketiga daerah berikut ini:



  • Memori Utama atau Memori Virtual: Dengan adanya acuan instruksi berikutnya, maka alamat memori utama atau memori virtual harus diketahui.
  • Register CPU: Dengan suatu pengecualian yang jarang terjadi, CPU terdiri dari sebuah register atau lebih yang dapat diacu oleh instruksi-instruksi mesin. Bila hanya terdapat sebuah register saja, maka acuan ke instruksi tersebut dapat berbentuk implicit. Sedangkan jika terdapat lebih dari satu register, maka setiap register diberi nomor yang unik, dan instruksi harus terdiri dari nomor register yang dimaksud.
  • Perangkat I/O: Instruksi harus menspesifikan modul I/O dan perangkat yang diperlukan oleh operasi. Jika digunakan I/O memori terpetakan, maka perangkat ini merupakan memori utama atau memori virtual.


Tipe-tipe Operand 

Operand adalah sebuah objek yang ada pada operasi matematika yang dapat digunakan untuk melakukan operasi. Operand atau operator dalam bahasa C berbentuk simbol bukan berbentuk keyword atau kata yang biasa ada di bahasa pemrograman lain. Simbol yang digunakan bukan karakter yang ada dalam abjad tapi ada pada keyboard kita seperti =,,* dan sebagainya. 

Tipe-tipe operand diantaranya :
1. Addresses (akan dibahas pada addressing modes)

2. Numbers :
- Integer or fixed point
- Floating point
- Decimal (BCD)


3. Characters :
- ASCII
- EBCDIC


4. Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1

Jenis-jenis operator adalah sebagai berikut :

1. Operator Aritmetika
Operator untuk melakukan fungsi aritmetika seperti : +(penjumlahan), – (mengurangkan), * (mengalikan), / (membagi).


2. Operator relational
Operator untuk menyatakan relasi atau perbandingan antara dua operand, seperti > (lebih besr), =(lebih besar atau sama), <= (lebih kecil atau sama), == (sama), != (tidak sama).


3. Operator Logik
Operator untuk merelasikan operand secara logis seperti && (and), || (or), !(not).



Tipe-tipe Operasi



Dalam perancangan arsitektur komputer, jumlah kode operasi akan sangat berbeda untuk masing-masing komputer, tetapi terdapat kemiripan dalam jenis operasinya.
Jenis operasi komputer
-Transfer data – konversi
1. Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
2. Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
3. Menetapkan panjang data yang dipindahkan.
4. Menetapkan mode pengalamatan. 


-Aritmatika – input/output

Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :
1. Transfer data sebelum atau sesudah.
2. Melakukan fungsi dalam ALU.
3. Menset kode-kode kondisi dan flag. 


-Logika – kontrol sistem dan transfer kontrol
Tindakan CPU sama dengan arithmetic
Operasi set instruksi untuk operasi logical :
1. AND, OR, NOT, EXOR
2. COMPARE : melakukan perbandingan logika.
3. TEST : menguji kondisi tertentu.
4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan
konstanta pada ujung bit.
5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.



Pengalamatan



A.      Metode pengalamatan
Metode pengalamatan adalah bagaimana cara menunjuk dan  mengalamati suatu lokasi memori pada  sebuah alamat di mana operand akan diambil. Mode pengalamatan diterapkan pada set instruksi, pengalamatan memberikan fleksibilitas khusus yang sangat penting. Mode pengalamatan ini meliputi direct addressing, indirect addressing, dan immediate addressing.

1. Direct Addresing
Dalam mode pengalamatan direct addressing, harga yang akan dipakai diambil langsung dalam alamat memori lain. Contohnya: MOV A,30h. Dalam instruksi ini akan dibaca data dari RAM internal dengan alamat 30h dan kemudian disimpan dalam akumulator. Mode pengalamatan ini cukup cepat, meskipun harga yang didapat tidak langsung seperti immediate, namun cukup cepat karena disimpan dalam RAM internal. Demikian pula akan lebih mudah menggunakan mode ini daripada mode immediate karena harga yang didapat bisa dari lokasi memori yang mungkin variabel.
Kelebihan dan kekurangan dari Direct Addresing antara lain :
  • Kelebihan
  • Field alamat berisi efektif address sebuah operand
  • Kelemahan
  • Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word
2. Indirect Addresing
Mode pengalamatan indirect addressing sangat berguna karena dapat memberikan fleksibilitas tinggi dalam mengalamati suatu harga. Mode ini pula satu-satunya cara untuk mengakses 128 byte lebih dari RAM internal pada keluarga 8052. Contoh: MOV A,@R0. Dalam instruksi tersebut, 89C51 akan mengambil harga yang berada pada alamat memori yang ditunjukkan oleh isi dari R0 dan kemudian mengisikannya ke akumulator. Mode pengalamatan indirect addressing selalu merujuk pada RAM internal dan tidak pernah merujuk pada SFR. Karena itu, menggunakan mode ini untuk mengalamati alamat lebih dari 7Fh hanya digunakan untuk keluarga 8052 yang memiliki 256 byte spasi RAM internal.
Kelebihan dan kekurangan dari Indirect Addresing antara lain :

  • Kelebihan
  • Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi
  • Kekurangan
  • Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat preoses operasi
3. Immediate Addresing
Mode pengalamatan immediate addressing sangat umum dipakai karena harga yang akan disimpan dalam memori langsung mengikuti kode operasi dalam memori. Dengan kata lain, tidak diperlukan pengambilan harga dari alamat lain untuk disimpan. Contohnya: MOV A,#20h. Dalam instruksi tersebut, akumulator akan diisi dengan harga yang langsung mengikutinya, dalam hal ini 20h. Mode ini sangatlah cepat karena harga yang dipakai langsung tersedia.
Kelebihan dan kekurangan dari Immedieate Addresing antara lain :

  • Keuntungan
  • Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand
  • Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat
  • Kekurangan
  • Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat
Format Intruksi
Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).
Gambar
Jenis-jenis Operand

  • Addresses (akan dibahas pada addressing modes)
  • Numbers :   - Integer or fixed point
-          Floating point 
-          Decimal (BCD)

  • Characters : -      ASCII
-          EBCDIC

  • Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1
Jenis Intruksi
1.      Data processing: Arithmetic dan  Logic Instructions
2.      Data storage: Memory instructions
3.      Data Movement: I/O instructions
4.      Control: Test and branch instructions
Transfer Data

  • Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
  • Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
  • Menetapkan panjang data yang dipindahkan.
  • Menetapkan mode pengalamatan.
 
  • Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :
     a. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.
     b. Apabila memori dilibatkan :
       -  Menetapkan alamat memori.
       -  Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.
       - Mengawali pembacaan / penulisan memori 
Operasi set instruksi untuk transfer data :

  • MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
  • STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.
  • LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.
  • EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.
  • CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.
  • SET : memindahkan word 1 ke tujuan.
  • PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.
  • POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber
Arithmetic

  • Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :
     1. Transfer data sebelum atau sesudah.
     2. Melakukan fungsi dalam ALU.
     3. Menset kode-kode kondisi dan flag.

  • Operasi set instruksi untuk arithmetic :
    1. ADD : penjumlahan                          5. ABSOLUTE
    2. SUBTRACT : pengurangan              6. NEGATIVE
    3. MULTIPLY : perkalian                    7. DECREMENT
    4. DIVIDE : pembagian                       8. INCREMENT
    Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal.
Logical

  • Tindakan CPU sama dengan arithmetic
 
  • Operasi set instruksi untuk operasi logical :
     1. AND, OR, NOT, EXOR
     2. COMPARE : melakukan perbandingan logika.
     3. TEST : menguji kondisi tertentu.
     4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan
                    konstanta pada ujung bit.
     5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.
Conversi

  • Tindakan CPU sama dengan arithmetic dan logical.
  • Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data.
  • Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.
Operasi set instruksi untuk conversi :
1. TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi.
     2. CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.
Input / Output

  • Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :
     1. Apabila  memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped.
      2. Mengawali perintah ke modul I/O

  • Operasi set instruksi Input / Ouput :
1. INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan
2. OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O
3. START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O
4. TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan
Transfer Control

  • Tindakan CPU untuk transfer control :
     Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return.

  • Operasi set instruksi untuk transfer control :
1. JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
 2. JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu danmemuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
3. JUMP SUBRUTIN : melompat ke  alamat tertentu.
4. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
5. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
6. SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
7. SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
8. HALT : menghentikan eksekusi program.
9. WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi.
10. NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.
Control System

  • Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi.
  • Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.
Jumlah Alamat (NUMBER OF ADDRESSES)

  • Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.
 
  • Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
1.  Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu   untuk alamat instruksi berikutnya)
2. Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
3. Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
4. Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpancoperand dan hasilnya)

Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan
1. Memori To Register Instruction
2.  Memori To Memori Instruction
3.  Register To Register Instruction
15.       ADDRESSING MODES
Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalama-tan) yang paling umum:
§     Immediate
§     Direct
§     Indirect
§     Register
§     Register Indirect
§     Displacement
§     Stack


Gambar Addressing Mode 
 Gambar






SUMBER :

Format Intruksi: http://hendrasetiawan24.wordpress.com/2013/10/30/format-instruksi-dan-pengalamatan/

Pengalamatan: http://ubay16.wordpress.com/2013/10/30/metode-pengalamatan/

 Instruksi Mesin: http://masitharubbi.blogspot.com/2012/01/instruksi-mesin.html

tipe-tipe operand dan operasi : http://kikireisyah.wordpress.com/tipe-tipe-operand-dan-operasi/


1 comment:

  1. Menangkan Jutaan Rupiah dan Dapatkan Jackpot Hingga Puluhan Juta Dengan Bermain di www(.)SmsQQ(.)com

    Kelebihan dari Agen Judi Online SmsQQ :
    -Situs Aman dan Terpercaya.
    - Minimal Deposit Hanya Rp.10.000
    - Proses Setor Dana & Tarik Dana Akan Diproses Dengan Cepat (Jika Tidak Ada Gangguan).
    - Bonus Turnover 0.3%-0.5% (Disetiap Harinya)
    - Bonus Refferal 20% (Seumur Hidup)
    -Pelayanan Ramah dan Sopan.Customer Service Online 24 Jam.
    - 4 Bank Lokal Tersedia : BCA-MANDIRI-BNI-BRI

    8 Permainan Dalam 1 ID :
    Poker - BandarQ - DominoQQ - Capsa Susun - AduQ - Sakong - Bandar Poker - Bandar66

    Info Lebih Lanjut Hubungi Kami di :
    BBM: 2AD05265
    WA: +855968010699
    Skype: smsqqcom@gmail.com

    ReplyDelete