INSTRUCTION SETS KARAKTERISTIK DAN FUNGSI.ppt
- 1. INSTRUCTION SETS INSTRUCTION SETS CHARACTERISTIC AND FUNCTION CHARACTERISTIC AND FUNCTION
- 2. KEY POINTS KEY POINTS Elemen penting dari instruksi komputer : kode operasi (opcode), yang menentukan operasi yang harus dikerjakan; source dan destination operand references, yang menentukan lokasi-lokasi input dan output untuk operasi; dan next instruction reference, yang biasanya implisit. Opcode menentukan salah satu kategori operasi- operasi : aritmatik dan lojik; memindah data antara dua registers, register dan memory, atau dua lokasi memory; I/O; dan control.
- 3. KARAKTERISTIK-KARAKTERISTIK INSTRUKSI MESIN KARAKTERISTIK-KARAKTERISTIK INSTRUKSI MESIN Operasi CPU ditentukan oleh instruksi- instruksi yang dieksekusi, yang kemudian disebut “machine instructions” atau “computer instructuions”. Koleksi instruksi-instruksi yang berbeda yang bisa dieksekusi oleh CPU disebut sebagai “CPU’s instruction set”.
- 4. UNSUR-UNSUR INSTRUKSI MESIN Operation code (kode operasi) Source operand reference (referensi operan asal) Result operand reference (referensi operan hasil) Next Instruction reference (referensi instruksi berikutnya) Operan asal dan hasil bisa berada di salah satu dairi tiga area berikut : o Main memory atau virtual memory o CPU register o I/O Device
- 5. REPRESENTASI INSTRUKSI(SYMBOLIC REPRESENTATION) Opcode (kode operasi) direpresentasikan dengan singkatan-singkatan yang disebut “mnemonics”, yang menunjukkan operasi. Contoh-contoh umum meliputi :
- 6. REPRESENTASI INSTRUKSI REPRESENTASI INSTRUKSI Operan juga direpresentasikan secara simbolik. Contoh Instruksi ADD R, Y Format instruksi sederhana
- 7. TIPE-TIPE INSTRUKSI Instruksi dalam “high-level language” (BASIC atau FORTRAN), contoh : X = X + Y (anggap variable X dan Y masing-masing bersesuaian dengan lokasi-lokasi 513 dan 514.) Operasi di atas bisa diselesaikan dengan 3 instruksi : o Load register dengan isi lokasi memory 513. o Tambah isi lokasi memory 514 ke register. o Simpan isi register di lokasi memory 513.
- 8. KATEGORI-KATEGORI INSTRUKSI KATEGORI-KATEGORI INSTRUKSI Data processing : Instruksi-instruksi aritmatik & lojik Data storage : Instruksi-instruksi memory Data movement : Instruksi-instruksi I/O Control : Instruksi-instruksi Uji (test) dan pencabangan (branch)
- 9. BANYAKNYA ALAMAT ( BANYAKNYA ALAMAT (NUMBER OF ADDRESSES NUMBER OF ADDRESSES) )
- 12. RANCANGAN “INSTRUCTION SET” RANCANGAN “INSTRUCTION SET” Isu rancangan dasar yang paling penting, meliputi : o Operation repertoire : berapa banyak operasi dan operasi- operasi ini mana yang harus disediakan, dan seberapa kompleks operasi-operasi nya. o Data types : macam-macam tipe data di mana operasi- operasi dikerjakan. o Instruction format : panjang instruksi (dalam bits), banyaknya addresses, ukuran macam-macam field, dst. o Registers : banyaknya CPU registers yang bisa dirujuk (referenced) oleh instruksi-instruksi, dan penggunaan mereka. o Addressing : mode atau mode-mode yang digunakan untuk menentukan address dari operan.
- 13. TIPE-TIPE OPERAN TIPE-TIPE OPERAN Instruksi-instruksi mesin beroperasi pada data. Kategori umum yang paling penting dari data adalah : o Addresses o Numbers o Characters o Logical data Address o Dalam konteks ini, address bisa dianggap sebagai bilangan bulat tak bertanda (unsigned integer)
- 14. TIPE-TIPE OPERAN TIPE-TIPE OPERAN Numbers Numbers Tiga tipe data numerik yang umum dalam komputer adalah : Integer atau fixed point Floating point Decimal Semua operasi internal komputer dalam biner (binary), pengguna sistem (manusia) menggunakan bilangan-masing desimal. konversi dari biner ke desimal (pada output). Representasi paling umum untuk tujuan ini adalah packed decimal. Dengan packed decimal, masing-masing bilangan desimal dinyatakan dengan kode 4-bit. 0 = 0000, 1 = 0001, …, 8 = 1000, dan 9 = 1001. (representasi dengan packed desimal tidak efisien). Contoh, kode untuk bilangan 246 adalah 0000001001000110 (dibuat kelipatan 8).
- 15. TIPE-TIPE OPERAN TIPE-TIPE OPERAN Character Character Kode character yang paling umum digunakan dalam International Reference Alphabet (IRA) adalah ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Masing-masing character dalam kode ini direpresentasikan oleh pola 7- bit tunggal 128 character yang berbeda bisa direpresentasikan. Untuk pola bit IRA 011XXXX, bilangan 0 s/d 9 direpresentasikan dengan ekuivalen biner mereka, 0000 s/d 1001 dalam 4 bit paling kanan. (kode yang sama dengan packed decimal). memfasilitasi konversi antara representasi IRA 7-bit dengan representasi packed decimal 4-bit. Kode lain yang digunakan untuk encode character adalah EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code). EBCDIC digunakan pada mesin IBM S/390. EBCDIC merupakan kode 8-bit, seperti IRA, kode2 11110000 s/d 11111001 menyatakan angka 0 s/d 9.
- 16. TIPE-TIPE OPERAN TIPE-TIPE OPERAN Logical Data Normalnya, masing-masing word atau addressable unit lain (seperti byte, halfword, dst) diperlakukan sebagai satu satuan data. Terkadang akan bermanfaat dengan memandang satuan n-bit sebagai (terdiri) n item-item data 1-bit, dengan masing-masing item mempunyai nilai 0 atau 1. Jika data dipandang dengan cara ini, maka mereka dianggap sebagai logical data. Dua manfaat sudut pandang bit-oriented : o terkadang perlu menyimpan (store) array of Boolean atau item- item data biner. o Perlu memanipulasi bit-bit dari item data, misal shifting significant bit dalam suatu operasi floating-point.
- 17. FORMAT-FORMAT DATA NUMERIK PENTIUM FORMAT-FORMAT DATA NUMERIK PENTIUM
- 18. FORMAT-FORMAT DATA NUMERIK PENTIUM FORMAT-FORMAT DATA NUMERIK PENTIUM
- 23. CPU ACTIONS CPU ACTIONS UNTUK MACAM-MACAM TIPE OPERASI UNTUK MACAM-MACAM TIPE OPERASI
- 24. CPU ACTIONS CPU ACTIONS UNTUK MACAM-MACAM TIPE OPERASI UNTUK MACAM-MACAM TIPE OPERASI
- 25. DATA TRANSFER DATA TRANSFER Instruksi transfer data harus menentukan beberapa hal : lokasi operan asal dan tujuan ① (bisa di memory, register, atau top of stack), ② panjang data yang harus ditransfer, dan mode ③ pengalamatan. Lokasi umum dari operan (memory atau register) bisa ditunjukkan dalam opcode atau operan. Panjang data yang ditransfer bisa bervariasi (8, 16, 32, atau 64 bits).
- 26. DATA TRANSFER DATA TRANSFER Jika salah satu atau kedua operan dalam memory, maka CPU harus melakukan beberapa dari semua aksi berikut : o Hitung memory address, berdasarkan pada mode pengalamatan. o Jika address merujuk ke virtual memory, translate dari virtual ke actual memory address. o Tentukan apakah item yang ber-address berada dalam cache atau tidak. o Jika tidak (dalam cache), keluarkan perintah ke memory module.
- 27. ARITHMETIC ARITHMETIC Kebanyakan mesin menyediakan operasi-operasi aritmatika dasar (ADD, SUBTRACT, MULTIPLY, dan DEVIDE). Operasi lain yang mungkin (meliputi beberapa instruksi-instruksi operan tunggal), yaitu : Absolute, Negate, Increment, dan Decrement. Eksekusi instruksi aritmatika bisa melibatkan operasi-operasi transfer data untuk menempatkan operan-operan untuk input ke ALU, dan mengirim output dari ALU.
- 28. LOGICAL LOGICAL Kebanyakan mesin juga menyediakan beberapa operasi untuk memanipulasi bit-bit individu dari word atau addressable units lain, sering disebut bit twiddling. Operasi-operasi dasar (NOT, OR, AND, XOR). Misal dua registers R1 dan R2 memuat data 8-bit : (R1) = 10100101 (R2) = 00001111 (R1) AND (R2) = 00000101
- 29. LOGICAL LOGICAL Operasi AND bisa digunakan sebagai mask, yaitu memilih bit-bit tertentu dalam word, dan zeros out bit-bit sisa nya. Sebaliknya operasi XOR bisa digunakan untuk mencari 1’s complement dari word. Operasi-operasi lojik bitwise : LOGICAL SHIFT, ARITHMETIC SHIFT, dan ROTATE. Misal akan mengirim karakter-karakter data ke I/O Device per 1 karakter. Jika masing-masing memory word dengan panjang 16 bits dan memuat 2 karakter, maka sebelum karakter bisa dikirim terlebih dahulu harus di-unpack. Untuk mengirim 2 karakter dalam word,
- 30. LOGICAL LOGICAL Untuk mengirim 2 karakter dalam word Load word ke register. AND kan dengan 1111111100000000. Shift ke kanan sebanyak 8 kali. Lakukan I/O, modul I/O membaca 8 bits urutan bawah dari data bus. Langkah-langkah tadi mengakibatkan pengiriman karakter sisi-kiri, untuk mengirim karakter sisi- kanan dilakukan dengan cara serupa.