Set Intruksi,Menggunakan Mode Dan Format Pengalamatan

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