BAB I PEMBAHASAN
A. Penge Pengert rtian ian Set Set Instr Instruks uksii Set Instruksi (Instruction Set, atau Instruction Set Architecture (ISA)) didefinisik didefinisikan an sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang data yang didukung, jenis instruksi yang instruksi yang dipakai, jenis register , mode pengalamatan, pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, interupsi, eksepsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada).
ISA merupakan sebuah spesifikasi dari kumpulan semua kodekode biner (opcode) opcode) yang yang diimp diimplem lement entasik asikan an dalam dalam bentuk bentuk asliny aslinyaa ( native native form form) dalam dalam sebuah sebuah desain desain prosesor terten tertentu. tu. !umpul !umpulan an opcode opcode tersebut, umumnya disebut sebaga sebagaii bahasa mesin (machine language) language ) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang populer populer digunakan digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel "#$, "#$, IA$%, IA$%, I&' oer*, oer*, 'otorola $#+++, $#+++ , Sun SA*, SA* , -* Alpha, Alpha, dan lainlain. ISA kadangkadang digunakan untuk membedakan kumpulan karakteristik yang disebut di atas dengan mikroarsitektur prosesor, yang merupakan kumpulan teknik teknik desain desain proseso prosesorr untuk untuk mengim mengimple plemen mentasi tasikan kan set instru instruksi ksi (mencak (mencakup up microcode, microcode, pipeline, pipeline, sistem cache, cache, manajemen manajemen daya, daya, dan lainnya). lainnya). !omputer !omputer komputer komputer dengan dengan mikroarsitektur berbeda berbeda dapat saling berbagi set instruksi yang sam sama. Seba Sebaga gaii cont contoh oh,, pros proses esor or Intel Intel entium entium dan dan pro proseso sesorr A'- Athlo Athlon n mengimplementasikan ersi yang hampir identik dari set instruksi Intel "#$, tetapi jika ditinjau dari desain internalnya, perbedaannya sangat radikal. !onsep ini dapat diperluas untuk ISAISA yang unik seperti 0I'I yang terdapat dalam I&' System/1# System/1# da dan I&' I&' IAS/ IAS/%+ %++. +. 0I' 0I'II merup rupaka akan sebuah ISA yang ang diimplementa diimplementasikan sikan sebagai perangkat perangkat lunak leel rendah yang berfungsi berfungsi sebagai sebagai mesin irtual. 0I'I didesain untuk meningkatkan masa hidup sebuah platform dan aplikasi yang ditulis untuknya, sehingga mengi2inkan platform tersebut agar dapat dapat dipind dipindahk ahkan an ke perang perangkat kat keras keras yang yang sama sama sekali sekali berbed berbedaa tanpa tanpa harus harus memodifikasi perangkat lunak (kecuali yang berkaitan dengan 0I'I). 3al ini membuat I&' dapat memindahkan platform AS/%++ dari AS/%++ dari arsitektur mikroprosesor *IS* ke arsite arsitektu kturr mikrop mikropros rosesor esor O4 tanpa harus menulis ulang bagian bagian dari dalam sistem operasi atau perangkat lunak yang diasosiasikan dengannya.
12
B. Representasi Data
5ntuk memberi tanda bilangan biner + (nol) untuk bilangan positif atau plus dan 6 untuk bilangan negatif atau minus. ada bilangan biner nbit, jika susunannya dilengkapi dengan bit tanda maka diperlukan register dengan panjang n76 bit. -alam hal ini, n bit digunakan untuk menyimpan bilangan biner itu sendiri dan satu bit untuk tandanya. ada representasi bilangan biner yang dilengkapi dengan tanda bilangan, bit tanda ditempatkan pada posisi paling kiri. 8ilai sebuah data dari sebuah tipe data integer adalah nilai bilangan bulat tersebut dalam matematika. epresentasi data ini merupakan cara bagaimana nilainya disimpan di dalam memori komputer . 0ipe data integral terbagi menjadi dua buah kategori, baik itu bertanda ( signed ) ataupun tidak bertanda (unsigned ). &ilangan bulat bertanda mampu merepresentasikan nilai bilangan bulat negatif, sementara bilangan bulat tak bertanda hanya mampu merepresentasikan bilangan bulat positif. epresentasi integer positif di dalam komputer sebenarnya adalah untaian bit, dengan menggunakan sistem bilangan biner. 5rutan dari bitbit tersebut pun berariasi, bisa berupa 9ittle ndian ataupun &ig ndian. Selain ukuran, lebar atau ketelitian (presisi) bilangan bulat juga berariasi, tergantung jumlah bit yang direpresentasikanya. &ilangan bulat yang memiliki n bit dapat mengodekan : n. ;ika tipe bilangan bulat tersebut adalah bilangan bulat tak bertanda, maka jangkauannya adalah dari + hingga :n6. C. Sistem Bilangan
&ahasa alamiah mengenal bilangan basis 6+ (disebut desimal),sedangkan bahasa mesin mengenal sistem bilangan yakni tiga basis, yaitu. •
•
•
&asis bilangan : yakni binarydigit, digunakan pada komunikasi data. &asis bilangan # yakni octaldigit, digunakan pada pengalamatan memori &asis bilangan 6$ yakni he"adecimal, digunakan pada pengalamatan di memory dan pengkodean arna.
12
1. Sistem Bilangan Desimal (Basis 1!
-esimal (&asis 6+) adalah Sistem &ilangan yang paling umum digunakan dalam kehidupan seharihari. Sistem bilangan desimal menggunakan basis 6+ dan menggunakan 6+ macam simbol bilangan yaitu < +,6,:,1,%,=,$,>,# dan ?. Sistem &ilangan desimal dapat berupa integer decimal (decimal integer) dan pecahan decimal. 5ntuk melihat nilai bilangan desimal dapat digunakan perhitungan seperti berikut, misalkan contoh bilangan desimal adalah #=?#. Ini dapat diartikan <
-alam gambar diatas disebutkan Abs"lut #alue dan P"siti"n #alue. Setiap simbol dalam sistem bilangan desimal memiliki Absolut @alue dan osition @alue. Abs"lut $alue adalah 8ilai 'utlak dari masingmasing digit bilangan. Sedangkan P"siti"n #alue adalah 8ilai enimbang atau bobot dari masing masing digit bilangan tergantung dari letak posisinya yaitu bernilai basis di pangkatkan dengan urutan posisinya. 5ntuk lebih jelasnya perhatikan table dibaah ini.
-engan begitu maka bilangan desimal #=?# bisa diartikan sebagai berikut <
12
Sistem bilangan desimal juga bisa berupa pecahan desimal (decimal fraction), misalnya < 6#1,>= yang dapat diartikan <
%. Sistem Bilangan biner (basis %! Sistem bilangan biner atau sistem bilangan basis &ua adalah sebuah system penulisan angka dengan menggunakan dua simbol yaitu + dan 6. Sistem bilangan biner modern ditemukan oleh ottfried 4ilhelm 9eibni2 pada abad ke 6>. Sistem bilangan ini merupakan dasar dari semua sistem bilangan berbasis digital. -ari sistem biner, kita dapat mengkonersinya ke sistem bilangan oktal atau he"adesimal. Sistem ini juga dapat kita sebut dengan istilah bit , atau Binary Digit . engelompokan biner dalam komputer selalu berjumlah #, dengan istilah 6 &yte. -alam istilah komputer, 6 &yte B # bit. !odekode rancang bangun komputer, seperti AS*II, American Standard Code for Information Interchange menggunakan sistem pengkodean 6 &yte. *ontoh konersi bilangan &iner ke desimal.
osition @alue dalam sistem &ilangan &iner merupakan perpangkatan dari nilai : (basis), seperti pada tabel berikut ini <
&erarti, &ilangan &iner 6++6 perhitungannya adalah sebagai berikut <
12
'. Sistem Bilangan ktal (basis )! ktal atau sistem bilangan basis # adalah sebuah sistem bilangan berbasis delapan. Simbol yang digunakan pada sistem ini adalah +,6,:,1,%,=,$,>. !onersi Sistem &ilangan Oktal berasal dari sistem bilangan biner yang dikelompokkan tiap tiga bit biner dari ujung paling kanan (9S& atau 9east Significant &it).contoh konersi bilangan Oktal ke decimal.
osition @alue dalam Sistem &ilangan Oktal merupakan perpangkatan dari nilai # (basis), seperti pada tabel berikut ini<
&erarti, &ilangan Oktal 6+:: perhitungannya adalah sebagai berikut <
*. Sistem Bilangan He+a&esimal (Basis 1,! He+a&esimal (Basis 1,!- 3e"a berarti $ dan -esimal berarti 6+ adalah Sistem &ilangan yang terdiri dari 6$ simbol yaitu +, 6, :, 1, %, =, $, >, #, ?, A(6+), &(66), *(6:), -(61), (6%), C(6=). ada Sistem &ilangan 3e"adesimal
12
memadukan : unsur yaitu angka dan huruf. 3uruf A meakili angka 1, B meakili angka 11 dan seterusnya sampai 3uruf meakili angka 1/. *ontoh 3e"adesimal C1-%, Ini dapat di artikan (-i konersikan ke sistem bilangan desimal) menjadi sebagai berikut
osition @alue dalam Sistem &ilangan 3e"adesimal merupakan perpangkatan dari nilai 6$ (basis), seperti pada tabel berikut ini <
&erarti, &ilangan 3e"adesimal C1-A perhitungannya adalah sebagai berikut<
D. 0arakteristik &an ungsi Set Instruksi
Operasi dari *5 ditentukan oleh instruksi instruksi yang di laksanakan atau dijalankannya Instruksi ini sering di sebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi computer (computer instructions). !umpulan dari instruksiinstruksi yang berbeda yang dapat di jalankan oleh *5 di sebut set Instruksi (Instruction Set). E. Elemen elemen &ari Instruksi Mesin (set instruksi!
Operation *ode (opcode) Sebuah opcode (kode operasi) adalah bagian dari instruksi bahasa mesin yang menentukan operasi yang akan dilakukan. spesifikasi mereka
12
dan format yang diletakkan dalam set instruksi arsitektur prosesor yang bersangkutan (yang mungkin merupakan *5 umum atau unit pengolahan lebih khusus). 0erlepas dari opcode sendiri, instruksi biasanya juga memiliki satu atau lebih penspesifikasi untuk operan (data yaitu) di mana operasi harus bertindak, meskipun beberapa operasi mungkin memiliki operan implisit, atau tidak sama sekali. Ada instruksi set dengan bidang hampir sama untuk penspesifikasi opcode dan operan,serta yang lain (yang "#$ architecture misalnya) dengan struktur, panjang lebih rumit berariasi.
Source Operand eference B operasi dapat berasal dari lebih satu sumber.
Operand adalah input instruksi. esult Operand eference B 'erupakan hasil atau keluaran operasi.
8e"t instruction eference B elemen ini menginformasikan *5 posisi instruksi berikutnya yang harus diambil dan dieksekusi.
peran& &ari perasi <
'elihat dari operasi,operand suatu operasi dapat berada di salah satu dari ketiga daerah berikut <
memori utama atau memori irtual.
register *5.
perangkat I/O.
. Representasi Instruksi
Instruksi komputer direpresentasikan oleh sekumpulan bit. Instruksi dibagi menjadi beberapa field. Cield field ini diisi oleh elemen elemen instruksi yang membaa informasi bagi operasi *5. 9ayout instruksi berformat instruksi. "rmat Instruksi < [opcode] [alamat D
!ode operasi (opcode) direpresentasikan dengan singkatan singkatan
yang disebut mnemonic. 'nemonic mengindikasikan suatu operasi bagi *5. *ontoh mnemonic<
A-- B penambahan.
12
S5& B subtract (pengurangan).
9OA- B muatkan data ke memori.
*ontoh representasi operand secara simbolik< ADD 2- 3
artinya< tambahkan nilai yang berada pada lokasi E dengan isi register F dan simpan hasilnya di register F.
rogrammer dapat menuliskan program bahasa mesin dalam bentuk simbolik. Setiap opcode simbolik memiliki representasi biner yang tetap dan programmer dapat menetapkan lokasi masingmasing operand.
0"relasi <
a. 0erlihat hubungan antara ekspresi bahasa tingkat tinggi dengan bahasa mesin. b. -alam bahasa tangkat tinggi, operasi dinyatakan dalam bentuk aljabar singkat menggunakan ariable. c. -alam bahasa mesin hal tersebut diekspresikan dalam operasi perpindahan antar register. d. -apat ditarik kesimpulan baha instruksiinstruksi mesin harus mampu mengolah data sebagai implementasi keinginankeinginan kita. e. 0erdapat kumpulan unik set instruksi, yang dapat digolongkan dalam jenisjenisnya, yaitu<
engolahan data (data processing) 'eliputi operasioperasi aritmatika dan logika. Operasi aritmatika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numerik. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bitbit ord sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain.
erpindahan data (data moement) &erisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O. untuk dapat diolah oleh *5 maka diperlukan instruksiinstruksi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.
12
enyimpanan data (data storage) &erisi instruksiinstruksi penyimpanan ke memori. Instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya,minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan alaupun sementara.
!ontrol aliran program (program flo control) &erisi instruksi pengontrolan operasi dan percabangan. Instruksi ini berfungsi untuk pengontrolan status dan mengoperasikan percabangan ke set instruksi lain.
4. Desain Set Instruksi
-esain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek,di antaranya adalah< a. b.
!elengkapan set instruksi Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
!ompatibilitas < Source code *ompatibility
Object code *ompatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan halhal sebagai berikut< 6. Operation epertoire< &erapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya. :. -ata 0ypes< tipe/jenis data yang dapat olah. 1. Instruction Cormat< panjangnya, banyaknya alamat, dsb. %. egister< &anyaknya register yang dapat digunakan. =. Addressing< 'ode pengalamatan untuk operand. H. "rmat Instruksi
Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. 9ayout dari suatu instruksi sering disebut sebagai format Instruksi (Instruction Cormat).
O*O-
12
OA8- C8*
OA8- C8*
a. 5enis 6enis peran&
Addresses (akan dibahas pada addressing mode)
8umbers < Integer or fi"ed point Cloating point
-ecimal (&*-)
*haracters < AS*II &*-I*
9ogical -ata < &ila data berbentuk binary yaitu + dan 6
b. 5enis Instruksi
-ata processing< Arithmetic dan 9ogic Instruction.
-ata storage< 'emory instructions
-ata 'oement< I/O instructions
*ontrol< 0est and branch instructions
7. 8rans9er Data
'enetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
9okasilokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
'enetapkan panjang data yang dipindahkan.
'enetapkan mode pengalamatan.
0indakan *5 untuk melakukan transfer data adalah < •
'emindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.
•
Apabila memori dilibatkan <
12
'enetapkan alamat memori.
'enjalankan transformasi alamat memori irtual ke alamat memori aktual.
'engaali pembacaan / penulisan memori .
&. perasi Set Instruksi untuk trans9er &ata
'O@ < memindahkan ord atau blok dari sumber ke tujuan.
S0O < memindahkan ord dari prosesor ke memori.
9OA- < memindahkan ord dari memori ke prosesor.
F*3A8 < menukar isi sumber ke tujuan.
*9A / S0 < memindahkan ord + ke tujuan.
S0 < memindahkan ord 6 ke tujuan.
5S3 < memindahkan ord dari sumber ke bagian paling atas stack.
O < memindahkan ord dari bagian paling atas sumber .
e. Arithmeti7
0indakan *5 untuk melakukan operasi arithmetic <
0ransfer data sebelum atau sesudah.
'elakukan fungsi dalam A95.
'enset kodekode kondisi dan flag.
Operasi set instruksi untuk arithmetic <
A-- < penjumlahan.
S5&0A*0 < pengurangan.
'590I9E < perkalian.
-I@I- < pembagian.
A&SO950.
12
8A0I@.
-*'80.
I8*'80. 8omor = sampai # merupakan instruksi operand tunggal.
9.
:"gi7al
0indakan *5 sama dengan arithmetic. Operasi set instruksi untuk operasi logical < 6. A8-, O, 8O0, FO. :. *O'A < melakukan perbandingan logika. 1. 0S0 < menguji kondisi tertentu. %. S3IC0 < operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit. =. O0A0 < operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin. g. C"n$ersi
0indakan *5 sama dengan arithmetic dan logical. Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data. 'isalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner. Operasi set instruksi untuk conersi < 6. 0A8S9A0 < menterjemahkan nilainilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi. :. *O8@0 < mengkonersi isi suatu ord dari suatu bentuk ke bentuk lainnya. I. 5umlah Alamat
;umlah register atau alamat yang digunakan dalam operasi *5 tergantung format masingmasing *5. Ada format operasi yang menggunakan 1, :, 6 dan + register. 0etapi pada umumnya yang digunakan adalah : register dalam
12
satu operasi. -esain *5 saat ini telah menggunakan 1 alamat dalam satu operasi, terutama dalam 'IS. (million instruction per second). Alamat instruksi yang lebih sedikit akan membuat instruksi lebih sederhana dan pendek, tetapi lebih sulit diimplementasikan fungsifungsi yang kita inginkan. !arena instruksi *5 sederhana maka rancangan *5 juga lebih sederhana. ;umlah bit dan referensi per instruksi lebih sedikit sehingga fetch dan eksekusi lebih cepat. 0etapi jumlah instruksi perprogram biasanya jauh lebih banyak. ada jumlah alamat perinstruksi banyak, jumlah bit dan referensi instruksi lebih banyak sehingga aktu eksekusi lebih lama. Sehingga diperlukan register *5 yang banyak, namun operasi antar register lebih cepat serta lebih mudah mengimplementasikan fungsifungsi yang kita inginkan. Sehingga jumlah instruksi perprogram jauh lebih sedikit 5ntuk lebih jelas perhatikan contohcontoh instruksi dengan jumlah register berbeda untuk menyelesaikan persoalan yang sama. *ontoh penggunaan instruksi dengan alamat 6, : dan 1 untuk menyelesaikan operasi hitungan< 3 ; (A B! < (C = D > E!
*ontoh instruksi : dan 1 alamat
Instruksi 1 alamat Spesifikasi < G Simbolik< a B b 7 c G Cormat alamat< hasil, operand6, operand: G -igunakan dalam arsitektur 'IS Instruksi !omentar S5& E, A, & E BA H I 'CE 0, -, 0B - JK A-- 0, 0, * 0B0 7 * -I@ E, E, 0 EB E 7 0
Instruksi : alamat Spesifikasi < G Simbolik< a B a 7 b G Satu alamat diisi operand terlebih dahulu kemudian digunakan untuk menyimpan hasilnya. G 0idak memerlukan instruksi yang panjang.
12
G ;umlah instruksi per program akan lebih banyak dari 1 alamat. G -iperlukan penyimpanan sementara untuk menyimpan hasil. Instruksi !Ommentar 'O@ E, A E B A S5& E, & E B E & 'O@ 0, - 0 B 'E 0, 0 B 0 A-- 0, * 0 B 0 7 * -I@ E, 0 E B E 7 0.
Instruksi 6 alamat Spesifikasi < G 'emerlukan alamat implisit untuk operasi G 'enggunakan register accumulator (A*) dan digunakan pada mesin lama. Instruksi !omentar 9OA- - A* B'E A* B A* A-- * A*B A* 7 * S0O E E B A* 9OA- A A* B A S5& & A* B A* & -8 E A* BA* 7 E S0O E EB A*
Instruksi + (!eterangan isi stack) Spesifikasi < G Seluruh alamat yang digunakan adalah implisit G -igunakan pada organisasi memori, terutama operasi stack Instruksi komentar 5S3 & & 5S3 A &.A S5& A& (A&) 5S3 (AL&). 5S3 - (A&)..'59 -G (A&).(-G) 5S3 * MA&).(-G).* A-- *7(-G) (A&).(*7-G) -I@ NA&)/(*7(-G) (A&)/(*7(-P
12
BAB II PEN?8?P
0esimpulan
1.
-apat disimpulan baha instruksi instruksi mesin mampu mengolah data sebagai implementasi keinginankeinginan kita. 0erdapat kumpulan unit set instruksi yang dapat digolongkan dalam jenis jenisnya, yaitu < engolahan data (data processing)
12
'eliputi operasioperasi aritmatika dan logika, operasi aritmatika memiliki kemapuna komputasi untuk pengolahan data numrik, sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bitbit, bukannya sebagi bilangan, sehingga insrtuksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain. 2.
erpindahan data ( data moement) &erisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O.untuk dapat diolah oleh *5 maka diperlukan operasioperasi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan. 3.
enyimpanan data ( data storage) &erisi instruksiinstruksi penyimpanan ke memori, instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan alaupun sementara. 4.
*ontrol aliran program ( program flo control) &erisi instruksi pengontrolan operasi dan pencabangan, instruksi ini berguna untuk pengontrolan status dan mengoperasikan pencabangan ke set instruksi lain.
DA8AR P?S8A0A
Ir,Sinar n m p, Simamora,:++#,Sistem Angka dan epresentasi -ata,MonlineD, (http
12
alang Oktaiano ,:+6:,Arsitektur Set Instruksi(tugas ke:),MonlineD (http
12
