ARSITEKTUR SET INSTRUKSI

ARSITEKTUR SET INSTRUKSI
Set instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur computer yang dapat dilihat oleh para pemrogram.
Dua bagian utama arsitektur komputer:
1. Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi
ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh computer. ISA menentukan sifat komputasional computer.
2. Hardware system architecture (HSA) / arsitektur system hardware
HAS berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.
JENIS INSTRUKSI
- Data processing/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.
- Data storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.
- Data movement/perpindahan data : instruksi I/O.
- Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan.
Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan teutama untuk data di register CPU.
Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.
Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna.
TEKNIK PENGALAMATAN
Ada 3 teknik dasar untuk pengalamatan, yaitu:
1. Pemetaan langsung (direct mapping), terdiri dari dua cara yakni Pengalamatan Mutlak (absolute addressing) dan Pengalamatan relatif (relative addressing).
- Pengalamatan Mutlak
Untuk teknik pengalamatan ‘alamat mutlak’ ini, tidak terlalu mempermasalahkan kunci atribut karena diminta langsung menuliskan di mana alamat record yang akan di masukkan. Jika kita menggunakan hard disk atau magnetic drum, ada dua cara dalam menentukan alamat memorinya, yaitu (1) cylinder addressing dan (2) sector addressing. Jika kita menggunakan cylinder addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari silinder (cylinder), permukaan (surface), dan record, sedangkan bila kita menggunakan sector addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari sektor (sector), lintasan (track), dan permukaan (surface). Teknik ini mudah dalam pemetaan (pemberian) alamat memorinya. Sulitnya pada pengambilan (retrieve) data kembali, jika data yang kita masukkan banyak, kita bisa lupa di mana alamat record tertentu.
-pengalamatan relatif
Teknik ini menjadikan atribut kunci sebagai alamat memorinya, jadi, data dari NIM dijadikan bertipe numeric(integer) dan dijadikan alamat dari record yang bersangkutan. Cara ini memang sangat efektif untuk menemukan kembali record yang sudah disimpan, tetapi sangat boros penggunaan memorinya. Tentu alamat memori mulai dari 1 hingga alamat ke sekian juta tidak digunakan karena nilai dari NIM tidak ada yang kecil. Pelajari keuntungan dan kerugian lainnya.Teknik ini termasuk dalam katagori address space dependent.
2. Pencarian Tabel (directory look-up)
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. Jadi, sewaktu dilakukan pencarian data, tabel yang pertama dibaca adalah tabel INDEX itu, setelah ditemukan atribut kuncinya, maka data alamat yang ada di sana digunakan untuk meraih alamat record dari data (berkas/ file/ tabel) yang sebenarnya. 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.
3. Kalkulasi (calculating).
Kalau pada teknik pencarian tabel kita harus menyediakan ruang memori untuk menyimpan tabel INDEX-nya, maka pada teknik ini tidak diperlukan hal itu. Yang dilakukan di sini adalah membuat hitungan sedemikian rupa sehingga dengan memasukkan kunci atribut record-nya, alamatnya sudah dapat diketahui. Tinggal masalahnya, bagaimana membuat hitungan dari kunci atribut itu sehingga hasilnya bisa efisien (dalam penggunaan memori) dan tidak berbenturan nilainya (menggunakan alamat yang sama).
DESAIN SET INSTRUKSI
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah :
1. kelengkapan set instruksi
2. ortogonalitas (sifat indepedensi instruksi)
3. kompatibilitas :
- source code compatibility
- object code compatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut :
a. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit
operasinya
b. Data Types : tipe/jenis data yang dapat diolah.
c. Instruction Format : panjangnya, banyaknya alamat, dsb.
d. Register : Banyaknya register yang dapat digunakan .
e.Addressing : Mode pengalamatan untuk operand.


CPU
Central processing unit (CPU) adalah bagian dari sebuah komputer sistem yang melaksanakan instruksi dari program komputer , untuk melakukan aritmatika, logis, dan dasar input / output dari sistem operasi.
PENGERTIAN BUS
Pada motherboard terdapat saluran-saluran penghubung yang menghubungkan satu komponen dengan komponen lainnya. Saluran penghubung ini berupa garis-garis yang tercetak pada PCB motherboard. Melalui saluran-saluran inilah data, informasi, dan instruksi-instruksi yang diberikan pada komputer ditransfer/melintas dari komponen satu ke komponen lainnya. Data dan instruksi tersebut diangkut dalam wujud sinyal-sinyal elektronis yang mempunyai makna tertentu. Sekelompok saluran yang mempunyai fungsi yang sama disebut jalur atau bus. Saluran-saluran penghubung tadi disebut pula dengan istikah konduktor.
ORGANISASI BUS
Organsiasi bus merupakan sekumpulan dari bagian-bagian bus dimana tersusun menjadi satu,yang memungkinkan suatu bus dapat bekerja dan dapat dilakukan. Adapun bagian tersebut yaitu seperti Pengertian jalur tidak sama dengan saluran. Dalam hal ini, jalur adalah kata jamak dari saluran. Pahamilah penjelasan berikut ini: Jalur data (data bus) yang terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran data, jalur adres (address bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran adreess dan jalur kontrol (control bus) terdiri dari beberapa (sejumlah) saluran control.

STRUKTUR BUS
Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data, saluran alamat dan saluran control. Saluran data(data bus) adalah lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran dengan tujuan agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit.
KONEKSI BUS
Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih komponen komputer. Sifat penting dan merupakan syarat utama bus adalah media transmisi yang dapat digunakan bersama oleh sejumlah perangkat yang terhubung apadanya.
Karena digunakan bersama, diperlukan aturan main agar tidak terjadi tabrakan data atau kerusakan data yang ditransmisikan. Walaupun digunakan bersama namun dalam satu waktu hanya ada sebuah perangkat yang dapat menggunakan bus.
TIPE BUS
Berdasar jenis busnya, bus dibedakan menjadi bus yang khusus menyalurkan data tertentu, misalnya paket data saja, atau alamat saja, jenis ini disebut dedicated bus. Namun apabila bus dilalukan informasi yang berbeda baik data, alamat maupun sinyal kontrol dengan metode mulipleks data maka bus ini disebut multiplexed bus.
Keuntungan mulitiplexed bus adalah hanya memerlukan saluran sedikit sehingga dapat menghemat tempat, namun kerugiannya adalah kecepatan transfer data menurun dan diperlukan mekanisme yang komplek untuk mengurai data yang telah dimulitipleks.
Saat ini yang umum, bus didedikasikan untuk tiga macam, yaitu bus data, bus alamat dan bus
kontrol.


ALU (Aritmetik Logic Unit)
adalah sebuah sirkuit digital yang melakukan aritmatika dan logika operasi. ALU adalah sebuah blok bangunan fundamental dari central processing unit komputer, dan bahkan yang paling sederhana mikroprosesor mengandung satu untuk tujuan seperti timer mempertahankan. Prosesor ditemukan di dalam CPU modern dan unit pengolahan grafis ( GPU ) mengakomodasi ALUS sangat kuat dan sangat kompleks, sebuah komponen tunggal mungkin berisi sejumlah alus.

- Fixed Point
adalah tipe data yang nyata untuk nomor yang telah tetap jumlah digit setelah (dan kadang-kadang juga sebelum) titik radix (setelah titik desimal dalam notasi desimal bahasa Inggris '.'). Representasi fixed-point nomor dapat dibandingkan dengan (dan lebih menuntut komputasi) lebih rumit floating point representasi nomor.
Fixed-point nomor berguna untuk mewakili nilai-nilai pecahan, biasanya dalam basis 2 atau basis 10, ketika menjalankan prosesor tidak memiliki unit floating point (FPU) atau jika fixed-point menyediakan peningkatan kinerja atau akurasi untuk aplikasi di tangan. Paling rendah-biaya tertanam mikroprosesor dan mikrokontroler tidak memiliki FPU.

- Floating Point
floating point menjelaskan metode mewakili bilangan real dalam cara yang dapat mendukung berbagai nilai. Nomor, pada umumnya, mewakili sekitar untuk tetap jumlah digit yang signifikan dan ditingkatkan menggunakan eksponen . Dasar untuk scaling biasanya 2, 10 atau 16. Jumlah yang khas yang dapat diwakili tepat adalah dalam bentuk:
Signifikan digit × basis eksponen

Floating point merujuk pada fakta bahwa titik radix (titik desimal, atau, lebih umum di komputer, titik biner) dapat "mengambang", yaitu, dapat ditempatkan di mana saja relatif terhadap angka signifikan dari nomor tersebut. Posisi ini ditunjukkan secara terpisah dalam representasi internal, dan floating-point sehingga representasi dapat dianggap sebagai realisasi komputer notasi ilmiah.

CU (Control Unit)
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).

REGISTER
Adalah memori yang kecil pada computer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.

- Set Register
Prosesor memiliki 16 register 16-bit, meskipun hanya 12 dari mereka adalah tujuan yang benar-benar umum. Empat pertama telah mendedikasikan menggunakan:
• r0 (alias PC) adalah program counter. Anda bisa melompat dengan menentukan r0, dan konstanta yang diambil langsung dari aliran instruksi menggunakan pasca-kenaikan mode pengalamatan r0. PC selalu bahkan.
• r1 (alias SP) adalah stack pointer. Ini digunakan oleh panggilan dan instruksi dorong, dan dengan penanganan interupsi. Hanya ada satu stack pointer; MSP430 tidak memiliki apa pun yang menyerupai mode supervisor. Pointer stack selalu bahkan; Tidak jelas apakah LSB bahkan diimplementasikan.
• r2 (alias SR) adalah register status.
• r3 ini didesain untuk 0. Jika ditetapkan sebagai sumber, nilainya adalah 0. Jika ditetapkan sebagai tujuan, nilai tersebut akan dibuang.

- Control Register
Adalah prosesor yang mengubah atau mengontrol CPU atau perangkat digital lainnya. Tugas dari control register adalah untuk mengontrol setiap alamat yang ada di CPU dan untuk switching mode pengalamatan.



Reference :

http://www.scribd.com/doc/34681874/2-Set-Instruksi
http://endahajah.wordpress.com/2009/03/31/hello-world/
http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi
http://gpinkom.wordpress.com/2008/06/03/pengertian-bus-bit-dan-byte/
http://www.scribd.com/doc/34680928/Bab-7-Sistem-Bus-Organisasi-Komputer

Organisasi dan Arsitektur Komputer

Pendahuluan
Desain komputer adalah seni menghasilkan komputer menurut spesifIkasi biaya dan kinerja yang berdaya saing. Arsitektur komputer adalah seni membuat spesifikasi teknologi yang berlaku sepanjang beberapa generasi. Arsitektur computer harus melihat perkembangan untuk masa kedepan dan memvisualisasikan dengan teknologi masa depan, agar dapat menciptakan mesin atau computer yang dapat mengikuti perubaahan teknologi dengan baik. Maka arsitektur computer akan berkembang dengan perlahan dan dengan tersusun yang rapi, yang kemudian akan terbentuk pada beberapa tahun kemudian.
Evolusi Arsitektur
Computer adalah alat bantu untuk penghitungan yang kompleks. Computer selalu berkembang dari tahun ke tahun atau mengalami perubahan (evolusi). Dari computer generasi pertama yang masih menggunakan tiub vakum. Yang ukurannya masih sangat besar dan ketidaktepatannya dalam memproses data,maka computer di kembangkan lagi pada tahun 1959 – 1964 (computer generasi kedua). Pada generasi kedua ini computer menggunakan transistor, karena transistor mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan tiub vakum. Pada computer generasi kedua ini bahasa yang digunakan adalah bahasa perhimpunan atau singkatan huruf yang dipanggil mnemonics. Dan bahasa yang dipakai pada computer generasi kedua tidak begitu dimengerti oleh mesin, maka para arsitektur computer merancang computer dengan spesifik dan mudah dimengerti oleh mesin. Pada tahun 1965 – 1970 (computer generasi ketiga) muncullah IC (integrated circuit). IC adalah satu rangkaian litar elektronik yang lengkap dalam satu cip silikon yang kecil. IC mulai digunakan pada tahun 1965 dan IC ini dapat menggantikan satu papan litar yang penuh dengan transistor-transistor. Dan pada tahun 1970 – sekarang (computer generasi keempat) muncul suatu mikroprosesor. Mikroprosesor merupakan evolusi dari cip IC, dimana mikroprosesor merupakan rangkaian–rangkaian IC didalam cip silicon yang kecil. Oleh karena itu, komputer masa kini adalah 100 kali ganda lebih kecil daripada komputer generasi pertama, dan satu cip pemproses mikro adalah lebih berpotensi dan lebih hebat daripada sebuah computer ENIAC (komputer komersil pertama). Pemproses mikro adalah asas bagi pembinaan dan rekabentuk komputer masa kini.
Klasifikasi Arsitektur
Mesin Von neuman :
1. Mempunyai subsistem hardware dasar yaitu sebuah CPU, sebuah memori dan sebuah I/O system.
2. Merupakan stored-program computer.
3. Menjalankan instruksi secara berurutan.
4. Mempunyai jalur (path) bus antara memori dan CPU.
Mesin Non-Von Neumann :
Pada tahun 1966, Flyyn mengklasifikasikan arsitektur komputer berdasarkan sifatnya yaitu :
1. Jumlah prosesor.
2. Jumlah program yang dapat dijalankan.
3. Struktur memori.
Kualitas Arsitektur Komputer
Kualitas arsitektur computer tidak mudah diukur, karena suatu arsitektur yang baik untuk satu aplikasi mungkin saja belum baik untuk aplikasi yang lain dan juga sebaliknya. Maka Ada enam atribut mutu arsitektur.
1. Generalitas
Adalah ukuran besarnya jangkauan aplikasi yang bias cocok dengan arsitektur. Contoh : computer yang terutama digunakan untuk aplikasi ilmiah dan teknik menggunakan aritmetik dan computer yang digunakan untuk aplikasi bisnis dengan menggunakan aritmetik decimal. Didtem umum memnerikan dua jenis aritmetik.
2. Daya terap (applicability)
adalah pemanfaatan arsitektur untuk penggunaan yang telah direncanakannya. Computer yang dirancang untuk satu dari dua area aplikasi utama. Contohnya : aplikasi ilmiah dan teknis dan aplikasi komersil biasa.
3. Efisiensi
Adalah ukuran rata-rata jumlah hardware dalam computer yang selalu sibuk selama penggunaannya biasa. Arsitektur yang efisien memungkinkan namun tidak memungkinkan terjadinya implementasi yang efisien.
4. Kemudahan penggunaan arsitektur
Adalah ukuran kesederhanan bagi programmer untuk mengembangkan atau membuat software untuk arsitektur tersebut.
5. Daya terap arsitektur
adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk mengimplementasikan computer dalam jangkauan yang luas. Lebih spesifik arsitekturnya maka akan lebih sulit lagi untuk membuat mesin yang berbeda ukurannya dan kinerjanya.
6. Daya kembang (expandability)
adalah ukuran kemudahan bagi perancang untuk meningkatkan kemampuan arsitekturnya.
Factor Keberhasilan
Ada empat ukuran pokok yang menentukan keberhasilan arsitektur, yaitu manfaat arsitekturalnya (architectural merit) :
1. Daya terap, Sebaiknya arsitektur ditujukan untuk aplikasi yang telah ditentukan.
2. Daya tempa, Bila arsitektur lebih mudah membangun sistem yang kecil, maka ia akan lebih baile.
3. Daya kembang, Lebih besar daya kembang arsitektur dalam daya komputasi, ukuran memori, kapasitas I/O, dan jumlah prosesor, maka ia kan lebih baile.
4. Kompatibilitas (daya serasi-pasang).
Struktur Dasar Komputer dan Organisasi Komputer
1. Unit Masukan (Input Unit)
Berfungsi untuk menerima masukan (input) kemudian membacanya dan diteruskan ke memori/penyimpanan.
2. Unit Kontrol (Control Unit)
Berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan pengendalian seluruh system computer.
3. Unit logika dan Aritmatika (arithmetic and Logic Unit)
Berfungsi untuk melaksanakan perhitungan atau aritmatika dan logika. Dapat juga berfungsi sebagai penyatuan data, pemindahan data, pemilihan data dan membandingkan data, sehingga ALU juga merupakan bagian inti dari suatu system computer.
4. Uniit Memori/Penyimpanan (Memory/Storage Unit)
Berfungsi untuk menampung data atau program yang diterima dari unit masukan sebelum diproses oleh CPU dan juga menerima data setelah diproses oleh CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran.
5. Unit Keluaran (Output Unit)
Berfungsi untuk menrima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori.



Referensi :
http://www.scribd.com/doc/53542990/ARSITEKTUR-EVOLUSI-KOMPUTER
http://liffanza.wordpress.com/2011/04/21/evolusi-dan-kinerja-komputer/
http://www.scribd.com/doc/53542990/ARSITEKTUR-EVOLUSI-KOMPUTER
http://rikyaldriasblogspotcom.blogspot.com/2010/11/faktor-yang-mempengaruhi-keberhasilan.html
http://radmarssy.wordpress.com/2007/02/07/struktur-dasar-komputer/
http://nextlevel.com.sg/article/191