Arsitektur Set Intruksi

Arsitektur Set Intruksi

            Arsitektur set intruksi merupakan suatu rancangan yang melibatkan banyak pengaturan intruksi atau perintah yang dapat dimengerti oleh CPU dengan sebuah library yang berisi daftar perintah apa saja yang dapat dilakukan oleh sebuah prosesor, dan biasanya terikat dengan sebuah arsitektur prosesor tertentu sebagai contoh arsitektur prosesor x86 dan x64). Yang mana arsitektur tersebut berbentuk kode mesin atau biasa disebut bahasa mesin atau juga dikenal sebagai bilangan biner. Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya.

 Dalam arsitektur komputer terdapat dua bagian utama, yaitu sebagai berikut:

·          Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana   programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh komputer. ISA menentukan sifat komputasional komputer.

·          Hardware system architecture (HSA) / arsitektur system hardware  HSA berkaitan dengan subsistem hardware utama    computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup  desain logis dan organisasi arus data dari subsistem

Jenis Instruksi

Jenis instruksi dalam arsitektur komputer meliputi point-point berikut:

·         Data processing/pengolahan data : instruksi aritmetika dan logika

Data processing adalah jenis pemrosesan yang dapat mengubah data menjadi informasi atau pengetahuan. Pemrosesan data ini sering menggunakan komputer sehingga bisa berjalan secara otomatis. Setelah diolah, data ini biasanya mempunyai nilai yang informatif jika dinyatakan dan dikemas secara terorganisir dan rapi, maka istilah pemrosesan data sering dikatakan sebagai sistem informasi. Kedua istilah ini mempunyai arti yang hampir sama, pemrosesan data mengolah dan memanipulasi data mentah menjadi informasi (hasil pengolahan), sedangkan sistem informasi memakai data sebagai bahan masukan dan menghasilkan informasi sebagai produk keluaran.

·         Data storage/penyimpanan data: instruksi-instruksi memori

Sering disebut sebagai memori komputer, merujuk kepada komponen komputer, perangkat komputer, dan media perekaman yang mempertahankan data digital yang digunakan untuk beberapa interval waktu. Penyimpanan data komputer menyediakan salah satu tiga fungsi inti dari komputer modern, yakni mempertahankan informasi. Ia merupakan salah satu komponen fundamental yang terdapat di dalam semua komputer modern, dan memiliki keterkaitan dengan mikroprosesor, dan menjadi model komputer yang digunakan semenjak 1940-an.
Dalam penggunaan kontemporer, memori komputer merujuk kepada bentuk media penyimpanan berbahan semikonduktor, yang dikenal dengan sebutan Random Access Memory (RAM), dan kadang-kadang dalam bentuk lainnya yang lebih cepat tapi hanya dapat menyimpan data secara sementara. Akan tetapi, istilah “computer storage” sekarang secara umum merujuk kepada media penyimpanan massal, yang bisa berupa cakram optis, beberapa bentuk media penyimpanan magnetis (seperti halnya hard disk) dan tipe-tipe media penyimpanan lainnya yang lebih lambat ketimbang RAM, tapi memiliki sifat lebih permanen, seperti flash memory.

·         Data movement/perpindahan data: instruksi I/O

Proses data movement ini adalah memindahkan (dapat diakatakan membackup juga) data – data dari database yang berupa data, indeks, grand, schema, dan lain – lain ketempat baru. Tempat baru ini bisa ke dalam database baru atau memang untuk dibackup saja.

Data movement terdiri dari 2 bagian besar yaitu :

·         Load & Upload [difokuskan untuk memindahkan data yang berupa indeks atau data itu sendiri alias isi dari database tersebut]

·         Export & Import [memindahkan data secara lengkap, mulai dari grand, schema, dan seluruhnya]

Jika dilihat, load tersebut behubungan dengan import dan upload berhubungan dengan export

     Load berfungsi untuk memasukan data / transaksi ke sebuah table. Dapat dikatakan juga insert, replace, atau update. Sedangkan upload berfungsi untuk membuat dari data table ke fisik / file. Kelemahan load adalah dalam prosesnya bisa saja terjadi data yang tidak berpindah secara sempurna.

Upload Parameter
• Limit [membatasi beberapa record]
• Sample [mencari sample yang telah ditentukan]
• When [berdasarkan kondisi]

     Dan pada upload, hanya satu parameter saja yang dapat berjalan alias tak bisa berjalan bersamaan apabila parameternya lebih dari 1.

Bulk Data Movement (Software Pendukung)
• ETL [Extrat Transform Load], software yang focus terhadap data warehouse
• Replication and Propagation, software yang memonitoring source database dan target, dan yang dihasilkan oleh software ini adalah pencatatatn log.

Perlu diperhatikan juga hak akses dalam load & unload, import & export minimal adalah akses select.

Distribution Database
Dalam distribution database terdapat 3 istilah yaitu :
• Autonomi [idependent], untuk tabel umum akses yang diberikan berbeda dari setiap user.
• Isolation [stand alone], untuk tabel khusus (privacy) itu terpisah dari user.
• Transparancy [all user], akses tabel terpisah dari user tetapi user masih dapat mengaksesnya.

    Lawan dari database terdistribusi adalah database terpusat. Server yang terpusat memang diuntungkan dalam sisi maintenance sedangkan server terdistribusi lebih rumit dalam proses integrasinya.

     Jika database terdistribusi paling tidak membutuhkan Sumber Daya Manusia [SDM] yang baik, network yang lebih baik karena permasalahan network itu sangat fatal dan biasanya permasalahannya tidak jauh – jauh dari permasalahan traffic network. Dan yang tidak boleh dilupakan adalah request dan respon.

·         Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan

Unit kendali (bahasa Inggris: Control Unit – CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.

     Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor).

Selain jenis-jenis instruksi ada juga jenis-jenis operand, sebagai berikut:

·         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

Operand dari suatu sistem operasi dapat berbeda pada:

·         Memori Utama atau memori virtual

·         Register CPU

·         Perangkat I/O

Desain Set Instruksi

Desain set instruksi itu merupakan aspek yang sangat kompleks yang melibatkan kelengkapan set instruksi, ortogonalitas yaitu sifat indepentdent instruksi, dan kompatibilitas. Kompatibilitas juga memliki dua bagian yaitu source code compatibility, dan object code compatibility.

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebgai berikut:

·           Operation Repertoire, yaitu berapa banyak operasi dan apa saja yang disediakan, dan seberapa sulit operasinya.

·           Data Types, yaitu jenis data apa saja yang dapat diolah

·           Instruction Format, yaitu seberapa panjang dan banyaknya alamat yang digunakan

·           Register, yaitu banyaknya memori instruksi yang dapat digunakan

·           Addressing, yaitu mode pengalamatan yang mana saja untuk operand

Teknik Pengalamatan

 Teknik pengalamatan meliputi sebagai berikut:

1.                  Immediate Addressing

2.                  Direct Addressing

3.                  Indirect Addressing

4.                  Register addressing

5.                  Register indirect addressing

6.                  Displacement addressing

7.                  Stack addressing

Gamabar 1. Table Basic Addressing Modes

Gambar 2. Addressing Mode

·         Immediate Addressing

Immediate addressing merupakan teknik pengalamatan yang paling sederhana diantara pengalamatan yang lainnya, karena operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari intruksi, operand sama dengan field alamat, umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk complement dua, bit paling kiri merupakan bit tanda, ketika operand dimuatkan ke dalam register data bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data, contoh dari pengalamatan ini adalah ADD 7 yaitu menambahkan 7 pada aktuator. Ada keuntungannya jika menggunakan teknik pengalamatan ini yaitu sebagai berikut:

Ø  Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand

Ø  Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat

Sedangkan kekurangannya yaitu:

Ø  Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field

·         Direct Addressing

Teknik ini banyak digunakan pada komputer keluaran lamadan komputer kecil, dan direct addressing ini hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulis khusus, kelebihannya yaitu field alamat berisi efektif address sebuah operand. Sedangkan kekurangannya adalah keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word. Contohnya yaitu ADD A yaitu menambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator.

Gambar 3. Ilustrasi Contoh Direct Addressing

·         Indirect Addressing

·                     Indirect addrssing merupakan mode pengalamatan tak langsung, field alamat mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang, Contohnya ADD (A) artinya tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator, kelebihannya adalah ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi, sedangkan kekurangannya yaitu diperlukannya referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi.

Gambar 4. Ilustrasi contoh Indirect Addressing

  

·         Register Addressing

Metode pengalamtan register ini mirip dengan mode pengalamatan langsung, perbedaanya terletak pada field yang mengacu pada register, bukan pada memori utama, field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose. Keuntungannya yaitu diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori, akses ke register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat. Sedangkan kekurangannya adalah ruangan alamat menjadi terbatas.

Gambar 5. Contoh Register Addressing

·         Register Indirect Addressing

Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung, perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register, letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register, keuntungan dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung, 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 daripada mode pengalamatan tidak langsung.

Gambar 6. Contoh Register Indirect Addressing

·         Displacement Addressing

Menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung, mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit. Operand berada pada alamat A ditambahkan isi register. Tiga model displacement

Ø  Relative addressing : register yang direferensi secara implisit adalah Program Counter (PC)

Ø  Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat

Ø  Memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya

Base register addressing : register yang direferensi berisi sebuah alamat memori dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu

Ø  Referensi register dapat eksplisit maupun implisit

Ø  Memanfaatkan konsep lokalitas memori

Indexing  : field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut

Ø  Merupakan kebalikan dari mode base register

Ø  Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing

Ø  Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-pprogram iteratif

Gambar 7. Contoh Displacement Addressing

·         Stack Addressing

Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-firs-out, stack merupakan blok lokasi yang terbaik, butir ditambahkan ke puncak stack sehingga setiap blok akan terisi secara parsial, yang berkaitan dengan stack adalah pointer yang nilainya merupakan alamat bagian paling atas stack, dua elemen teratas stack dapat berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack pointer mereferensi ke elemen ketiga stack, stack pointer tetap berada dalam register, dengan demikian, referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung.

Daftar Pustaka

• http://www.scribd.com/doc/34681874/2-SetInstruksi
• http://endahajah.wordpress.com/2009/03/31/hello-world/
• http://queenofharmony.blogspot.com/2011/11/arsitektur-set-instruksi.html
• http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi
• http://queenofharmony.blogspot.com/2011/11/arsitektur-set-instruksi.html
• https://sanusiadam79.wordpress.com/2015/12/30/set-instruksi-program-dan-jenis-jenis-instruksi/
• http://sodiqengineering.blogspot.co.id/2015/01/arsitektur-set-instruksi-desain-set.html