kali ini saya akan membahas tentang Set Intruksi,Menggunakan Mode Dan
Format Pengalamatan.
pertama saya akan membahas tetang set intruksi! apa itu set intruksi? set
intruksi atau dalam bahasa inggris disebut dengan instruction set atau Instruction Set Architecture (ISA) adalah
sekumpulan lengkat intruksi yang dapat di mengerti oleh sebuah CPU. Set
intruksi sering juga disebut bahasa mesin karena berbentuk kode biner. kemudian
diterjemahkan ke dalama bahasa Asembly, supaya bisa dimengerti manusia
(programer) dan umumnya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti
manusia.
ISA merupakan sebuah spesifikasi dari Pullman semua
kode-kode biner (opcode) yang
diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah
desain prosesortertentu.
Kumpulan opcode tersebut, umumnya disebut sebagai bahasa
mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang
populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan
lain-lain.
ISA kadang-kadang digunakan untuk membedakan kumpulan
karakteristik yang disebut di atas dengan mikroarsitektur prosesor, yang
merupakan kumpulan teknik desain prosesor untuk mengimplementasikan set
instruksi (mencakup microcode, pipeline, sistem cache, manajemen daya, dan lainnya). Komputer-komputer
dengan mikroarsitekturberbeda
dapat saling berbagi set instruksi yang sama. Sebagai contoh, prosesor Intel
Pentium dan prosesor AMD
Athlon mengimplementasikan
versi yang hampir identik dari set instruksi Intel x86, tetapi jika ditinjau
dari desain internalnya, perbedaannya sangat radikal. Konsep ini dapat
diperluas untuk ISA-ISA yang unik seperti TIMI yang terdapat dalam IBM
System/38 dan IBM
IAS/400. TIMI merupakan sebuah ISA
yang diimplementasikan sebagai perangkat lunak level rendah yang berfungsi
sebagai mesin virtual. TIMI didesain untuk meningkatkan masa hidup sebuah
platform dan aplikasi yang ditulis untuknya, sehingga mengizinkan platform
tersebut agar dapat dipindahkan ke perangkat keras yang sama sekali berbeda
tanpa harus memodifikasi perangkat lunak (kecuali yang berkaitan dengan TIMI).
Hal ini membuat IBM dapat memindahkan platform AS/400dari arsitektur mikroprosesor CISC ke arsitektur mikroprosesor POWER tanpa harus menulis ulang
bagian-bagian dari dalam sistem operasi atau perangkat lunak yang diasosiasikan
dengannya.
Ketika mendesain mikroarsitektur, para desainer menggunakan Register Transfer Language (RTL) untuk mendefinisikan operasi dari setiap
instruksi yang terdapat dalam ISA. Sebuah ISA juga dapat diemulasikan
dalam bentuk perangkat lunak oleh
sebuah interpreter. Karena terjadi
translasi tambahan yang dibutuhkan untuk melakukan emulasi, hal ini memang menjadikannya lebih lambat jika
dibandingkan dengan menjalankan program secara langsung di atas perangkat keras
yang mengimplementasikan ISA tersebut. Akhir-akhir ini, banyak vendor ISA atau
mikroarsitektur yang baru membuat perangkat lunak emulator yang dapat digunakan
oleh para pengembang perangkat lunak sebelum implementasi dalam bentuk perangkat
keras dirilis oleh vendor.
ELEMEN-ELEMEN DARI INSTRUKSI MESIN (SET
INSTRUKSI)
* Operation Code (opcode) : menentukan operasi
yang akan dilaksanakan
* Source Operand Reference : merupakan input
bagi operasi yang akan dilaksanakan
* Result Operand Reference : merupakan hasil
dari operasi yang dilaksanakan
* Next instruction Reference : memberitahu CPU
untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah
instruksi yang dijalankan selesai. Source dan
result operands dapat berupa salah satu diantara tiga jenis
berikut ini:
Main or Virtual Memory
CPU Register
I/O Device
Missal instruksi dengan 2 alamat operand : ADD
A,B A dan B adalah suatu alamat register.
BEBERAPA SIMBOLIK INTRUKSI:
ADD : Add
(jumlahkan)
SUB :
Subtract (Kurangkan)
MPY/MUL :
Multiply (Kalikan)
DIV :
Divide (Bagi)
LOAD :
Load data dari register/memory
STOR :
Menyimpan data ke register/memory
MOVE :
Memindahkan data dari satu tempat ke tempat lain
SHR :
Shift kanan data
SHL :
Shift kiri data .dan lain-lain
JENIS INTRUKSI
Data
Processing : Aritmetik (ADD, SUB, dsb) & Logic
Instructions
(AND, OR, NOT, SHR, dsb)
Data
Storage (Memory) : Transfer data (STOR, LOAD, MOVE, dsb)
Data
Movement : Input dan Output ke modul I/O
Program
Flow Control : Test and branch instructions (JUMP, HALT,
dsb).
DESAIN SET INSTRUKSI
Desain
set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak
aspek,
diantaranya
adalah:
Kelengkapan
set instruksi
Ortogonalitas
(sifat independensi instruksi)
Kompatibilitas
: – Source code compatibility – Object code Compatibility
Selain
ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:
Operation
Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa
sulit operasinya
Data
Types: tipe/jenis data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya,
banyaknya alamat, dsb.
Register:
Banyaknya register yang dapat digunakan 4.Addressing: Mode pengalamatan untuk
operand
FORMAT INSTRUKSI
* Suatu
instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi
tersebut. Layout
dari
suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).
OPCODE OPERAND
REFERENCE OPERAND REFERENCE 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
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 :
1.
Menetapkan alamat memori.
2.
Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.
3.
Mengawali pembacaan / penulisan memori
2.9.
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
2.10.
ARITHMETIC
Tindakan
CPU untuk melakukan operasi arithmetic :
Transfer
data sebelum atau sesudah.
Melakukan
fungsi dalam ALU.
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.
2.11.
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.
2.12.
INPUT / OUPUT
*
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 dan memuat 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.
TEKNIK PENGALAMATAN
Untuk
menyimpan data ke dalam memori komputer, tentu memori tersebut diberi identitas
(yang
disebut
dengan alamat/ address) agar ketika data tersebut diperlukan kembali, komputer
bisa
mendapatkannya
sesuai dengan data yang pernah diletakkan di sana.
Teknik
pengalamatan ini hampir sudah tidak diperlukan lagi oleh pemakai komputer saat
ini karena
hampir
seluruh software yang beredar di pasaran tidak mengharuskan si pemakai menentukan
di alamat
mana
datanya akan disimpan (semua sudah otomatis dilakukan oleh si software).
Jadi,
yang kita pelajari adalah bagaimana kira-kira si software tersebut melakukan
teknik
pengalamatannya,
sehingga data yang sudah kita berikan dapat disimpan di alamat memori tertentu
dan
dapat
diambil kembali dengan tepat.
Ada tiga
teknik dasar untuk pengalamatan, yakni
Pemetaan
Langsung
Teknik
ini dapat dijuluki dengan device dependent (tergantung pada peralatan
rekamnya), artinya, kita
tidak
dapat begitu saja meng-copy data berkas ini ke komputer lainnya, karena mungkin
saja di
komputer
lainnya itu menggunakan alat rekam yang berbeda spesifikasinya.
Teknik
ini juga dapat dijuluki dengan address space dependent (tergantung pada
alamat-alamat yang
masih
kosong), artinya, kita tidak dapat begitu saja meng-copy data berkas ini ke
komputer lainnya,
karena
mungkin saja di komputer lainnya itu alamat-alamat yang dibutuhkan sudah tidak
tersedia lagi.
Teknik
Pencarian Tabel
Teknik
ini dilakukan dengan cara, mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori
yang ada dan
dimasukkan
ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (misal disebut dengan tabel INDEX)
hanya berisi
kunci
atribut (misalkan NIM) yang telah disorting (diurut) dan alamat memorinya.
Pencarian
yang dilakukan di tabel INDEX akan lebih cepat dilakukan dengan teknik
pencarian melalui
binary
search (dibagi dua-dua, ada di mata kuliah Struktur dan Organisasi Data 2
kelak) ketimbang
dilakukan
secara sequential.
Nilai key
field (kunci atribut) bersifat address space independent (tidak terpengaruh
terhadap
perubahan
organisasi file-nya), yang berubah hanyalah alamat yang ada di INDEX-nya.
Teknik
Kalkulasi Alamat
Perhitungan
(kalkulasi) terhadap nilai kunci atribut untuk mendapatkan nilai suatu alamat
disebut
dengan
fungsi hash.
Bisa juga
fungsi hash digabungkan dengan teknik pencarian seperti tabel di atas, tetapi
akan menjadi
lebih
lama pengerjaannya dibanding hanya dengan satu jenis saja (fungsi hash saja
atau pencarian tabel
saja).
Bentuk instruksi:
- Format
instruksi 3 alamat
Mempunyai
bentuk umum seperti : [OPCODE][AH],[AO1],[AO2]. Terdiri dari satu alamat hasil,
dan
dua
alamat operand, misal SUB Y,A,B Yang mempunyai arti dalam bentuk algoritmik : Y
:= A – B dan arti
dalam
bentuk penjelasan : kurangkan isi reg a dengan isi reg B, kemudian simpan
hasilnya di reg Y.
bentuk
bentuk pada format ini tidak umum digunakan di dalam computer, tetapi tidak
dimungkinkan
ada
pengunaanya, dalam peongoprasianya banyak register sekaligus dan program lebih
pendek.
Contoh:
A, B, C,
D, E, T, Y adalah register
Program:
Y = (A – B) / ( C + D × E)
SUB Y, A,
B Y := A – B
MPY T, D,
E T := D × E
ADD T, T,
C T := T + C
DIV Y, Y,
T Y:= Y / T
Memerlukan
4 operasi
- Format
instruksi 2 alamat
Mempunyai
bentuk umum : [OPCODE][AH],[AO]. Terdiri dari satu alamat hasil merangkap
operand,
satu
alamat operand, missal : SUB Y,B yang mempunyai arti dalam algoritmik : Y:= Y –
B dan arti dalam
bentuk
penjelasan : kurangkan isi reg Y dengan isi reg B, kemudian simpan hasillnya di
reg Y. bentuk
bentuk
format ini masih digunakan di computer sekarang, untuk mengoprasikan lebih
sedikit register,
tapi
panjang program tidak bertambah terlalu banyak.
Contoh :
A, B, C,
D, E, T, Y adalah register
Program:
Y = (A – B) / ( C + D × E)
MOVE Y, A
Y := A
SUB Y, B
Y := Y – B
MOVE T, D
T := D
MPY T, E
T := T × E
ADD T, C
T := T + C
DIV Y, T
Y:= Y / T
Memerlukan
6 operasi
- Format
instruksi 1 alamat
Mempunyai
bentuk umum : [OPCODE][AO]. Terdiri dari satu alamat operand, hasil disimpan di
accumulator,
missal : SUB B yang mempunyai arti dalam algoritmik : AC:= AC – B dan arti
dalam bentuk
penjelasan
: kurangkan isi Acc dengan isi reg B, kemudian simpan hasillnya di reg Acc.
bentuk bentuk
format
ini masih digunakan di computer jaman dahulu, untuk mengoprasikan di perlukan
satu register,
tapi
panjang program semakin bertambah.
Contoh :
A, B, C,
D, E, Y adalah register
Program:
Y = (A – B) / ( C + D × E)
LOAD D AC
:= D
MPY E AC
:= AC × E
ADD C AC
:= AC + C
STOR Y Y
:= AC
LOAD A AC
:= A
SUB B AC :=
AC – B
DIV Y AC
:= AC / Y
STOR Y Y
:= AC
Memerlukan
8 operasi
- Format
instruksi 0 alamat
Mempunyai
bentuk umum : [OPCODE]. Terdiri dari semua alamat operand implicit, disimpan
dalam
bentuk
stack. Operasi yang biasanya membutuhkan 2 operand, akan mengambil isi stack
paling atas dan
dibawahnya
missal : SUB yang mempunyai arti dalam algoritmik : S[top]:=S[top-1]-S[top] dan
arti dalam
bentuk
penjelasan : kurangkan isi stack no2 dari atas dengan isi stack paling atas,
kemudian simpan
hasilnya
di stack paling atas, untuk mengoprasikan ada beberapa instruksi khusus stack
PUSH dan POP.
Contoh :
A, B, C,
D, E, Y adalah register
Program:
Y = (A – B) / ( C + D × E)
PUSH A
S[top] := A
PUSH B
S[top] := B
SUB
S[top] := A – B
PUSH C
S[top] := C
PUSH D
S[top] := D
PUSH E
S[top] := E
MPY
S[top] := D × E
ADD
S[top] := C + S[top]
DIV
S[top] := (A – B) /S[top]
POP Y Out
:= S[top]
Memerlukan
10 operasi
Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi
Buku Sistem Komputer 2 Kelas XI TKJ