Senin, 31 Oktober 2011

Arsitektur & Organisasi Komputer

Arsitektur Set Instruksi
1.      Jenis-jenis instruksi
1.      Data processing: Arithmetic dan  Logic Instructions
2.      Data storage: Memory instructions
3.      Data Movement: I/O instructions
4.      Control: Test and branch instructions
Instruksi aritmetika (arithmetic instruction) memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi logika (logic instruction) beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan terutama dilakukan untuk data di register CPU. Instruksi-inslruksi 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. Instruksi-instruksi control digunakan untuk memeriksa nilai data, status komputasi dan mencabangkan ke set instruksi lain.

2.      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. Untuk media penyimpanan yang bersifat sequential access storage device (SASD) seperti kaset (magnetic tape), alamat tersebut tidak terlalu dipusingkan karena pasti data disimpan secara berurutan (sequential/ consecutive) mulai dari depan hingga ke akhir bagian dari pita kaset. Begitu juga dengan data yang diorganisasi secara sequential, di alamat manapun data disimpan, data akan tetap diakses secara berurutan pula, mulai dari record pertama hingga ke record terakhir.
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 3 teknik dasar untuk pengalamatan, yakni
1.      Pemetaan langsung (direct mapping) yang terdiri dari dua cara yakni Pengalamatan Mutlak (absolute addressing) dan Pengalamatan relatif (relative addressing)
2.       Pencarian Tabel (directory look-up)
3.      Kalkulasi (calculating).
3.      Desain set instruksi
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:
1.      Kelengkapan set instruksi
2.      Ortogonalitas (sifat independensi 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 olah
c)      Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.
d)     Register: Banyaknya register yang dapat digunakan
e)      Addressing: Mode pengalamatan untuk operand



CPU (Central Processing Unit)
System BUS
System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer merujuk pada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.
Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat berjalan. Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur sistem komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah
1.      Organisasi BUS
1.      Jalur Kontrol
·         Berisi signal request dan sinyal acknowledgements
·         Mengindikasikan tipe informasi pada jalur data.
2.      Jalur Data
·         Membawa informasi antara sumber dan tujuan data  dan alamat dan perintah-perintah kompleks
Struktur BUS
1.      BUS DATA
·         Saluran data memberikan lintasan bagi perindahan data antara dua modul sistem .
·         Besar jalur bus data mempengaruhi kinerjanya, contoh : 8, 16, 32 dan 64 bit
2.      BUS ALAMAT
·         Identifikasi sumber atau tujuan data pada bus data
·         Mengalamati port-port I/O
·         Contoh : jika CPU akan membaca word ( 8, 16 atau 32 bit) data dari memori maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksud pada saluran alamat
3.      BUS KONTROL
·         Mengontrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat.
·         Mengendalikan dan mengatur timing informasi :
a.       Sinyal read /write
b.      Interrupt request
c.       Sinyal clock
4.      Koneksi BUS
1.      Bus data
·         Membawa data : Dalam hal ini tidak ada perbedaan antara data dan instruksi.
·         Besar jalur ini mempengaruhi kinerjanya, contoh : 8, 16, 32, 64 bit.
2.      Bus alamat
·         Identifikasi sumber atau tujuan data
·         Contoh : CPU perlu membaca instruksi (data) dari lokasi yang diberikan dalam memori.
·         Lebar Bus menunjukkan kapasitas maksimum memori suatu sistem, contoh : 8080 memiliki 16 bit bus alamat yang memberikan 64k space alamat
3.      Control BUS
·         Mengendalikan dan mengatur timing informasi :
1. Sinyal read/write memori.
2. Interrupt request
3. Sinyal Clock

  1. Tipe BUS

Menurut Berkeley :

1.      Processor-Memory Bus (desain spesifik)

·         pendek dan berkecepatan tinggi
·         Hanya dibutuhkan untuk berpasangan dengan sistem memori.
·         Memaksimalkan bandwidth memori-ke-prosesor.
·         Menghubungkan secara langsung dengan prosesor.
·         Mengoptimalkan transfer blok cache.





2.      I/O Bus ( standard industri)

·         Pada umumnya adalah lebih lambat dan panjang
·         Diperlukan untuk berpasangan dengan berbagai macam device I/O.
·         Menghubungkan antara processor-bus memori atau dengan bus backplane.

3.      Backplane Bus ( kepemilikan atau standard)

·         Backplane: suatu struktur interkoneksi di dalam chasis
·         Mengijinkan prosesor, memori, dan device I/O untuk dapat eksis pada waktu bersamaan
·         Keuntungan harga: satu bus untuk semua komponen

ALU (Arithmetic And Logic Unit)
ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit (Bahasa indonesia: unit aritmatika dan logika), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitunga aritmtika dan logika. Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebutadder. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebutadder. Tugas lalin dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu:
  1. sama dengan (=)
  2. tidak sama dengan (<>)
  3. kurang dari (<)
  4. kurang atau sama dengan dari (<=)
  5. lebih besar dari (>)
  6. lebih besar atau sama dengan dari (>=) (sumber: Buku Pengenalan Komputer, Hal 154-155, karangan Prof.Dr.Jogiyanto H.M, M.B.A.,Akt.)


1.      REPRESENTASI BILANGAN FIXED-POINT

Utk representasi bilangan fixed-point diperlukan :
  1. lokasi atau register penyimpanan computer yg ukurannya memadai utk menyimpan seluruh digit bilangan
  2. kemungkinan utk menjaga track tempat beradanya point tersebut
contoh:
contoh desimal utk representasi 5 digit. Jika diasumsikan posisi point adalah




 

3 klasifikasi dasar representasi fixed-point
  • representasi mid-point dimana terdapat digit baik sebelum dan sesudah point tersebut
  • representasi integer dimana tidak terdapat digit setelah point desimal
  • representasi pecahan dimana tidak ada digit sebelum point decimal

2.      REPRESENTASI BILANGAN FLOATING-POINT
Utk merepresentasikan floating-point diperlukan :
    1. lokasi atau register penyimpanan computer dgn ukuran memadai utkmenyimpan semua digit signifikan dari bilangan tersebut
    2. ruang penyimpanan tambahan utk menyimpan posisi ppoint tersebut, ruang tambahan ini biasanya berada di dalam lokasi yg sama atau terpisah.






CU (Control Unit)
Kontrol unit adalah proses yang sulit, terutama dalam merancang. Tapi hari ini skenario telah berubah. Sebuah unit kontrol dijalankan dalam bentuk microprograms yang tetap berada dalam toko kontrol. Ada sequencer mikro yang memilih kata-kata dan bagian-bagian tertentu dari kata-kata secara langsung mengelola berbagai baian komputerr. Bagian ini aritmatika dan logika unit, bus, register instruksi, register dan input / output. Hari ini komputer terbaru mungkin memiliki anak perusahaan pengendali untuk setiap subsistem, yang akan diawasi oleh unit kontrol utama.
Fungsi Control Unit:
Sebuah control unit dapat digambarkan sebagai semacam circuit yang mengawasi jalur informasi yang berjalan diatas prosesor dan mengatur berbagai kegiatan dari unit-unit yang berada didalamnya
     Ini membawa keluar banyak tugas seperti decoding, mengambil, penanganan eksekusi dan akhirnya menyimpan hasil.
     Hal ini mengontrol eksekusi instruksi secara berurutan.
     Ini panduan aliran data melalui berbagai bagian komputer.
     Ini menafsirkan instruksi.
     Ini mengatur waktu kontrol dari prosesor.

REGISTER
Register prosesor, dalam arsitektur kompute, adalah sejumlah kecil memori komputer 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.
Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.
Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.

1.      Register set
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. Bit yang ditugaskan sebagai berikut: 



  •  SCG (sistem clock generator), OSCOFF (off osilator), dan CPUOFF digunakan untuk mengontrol daya-rendah berbagai modus.
Gie adalah mengaktifkan interrupt global. Mematikan masker bit ini menyela. (CATATAN:.. Mungkin tertunda oleh 1 siklus, sehingga interrupt dapat diambil setelah instruksi setelah Gie dibersihkan Tambahkan PDN atau jelas Gie satu instruksi lebih awal dari yang sebenarnya "bagian kritis" Anda)
N, Z, C dan V adalah bit status yang biasa prosesor, ditetapkan sebagai efek samping untuk eksekusi instruksi. Jika r2 ditentukan sebagai tujuan, bit eksplisit ditulis mengesampingkan efek samping. Sebuah set instruksi semua 4 bit, atau tidak satupun dari mereka. Instruksi logis diatur C untuk kebalikan dari Z (C diatur jika hasilnya TIDAK nol), dan V yang jelas ke 0.
C adalah “membawa” sedidkit sebagai lawn sedikit “meminjam’ ketika dikurangkan. Artinya, kurangi dengan membawa AB menghitung A + ~ B + Carry. (~ Adalah C "tidak" atau "bitwise invert" operator.)
Perhatikan bahwa instruksi dasar bergerak TIDAK mengatur bit-bit (kecuali jika pindah ke r2).
  •  r3 ini didesain untuk 0. Jika ditetapkan sebagai sumber, nilainya adalah 0. Jika ditetapkan sebagai tujuan, nilai tersebut akan dibuang.
2. Control REGISTER
Suatu daftar kontrol adalah mendaftar prosesor yang mengubah atau mengontrol perilaku umum dari sebuah CPU atau perangkat digital lainnya. Tugasn umum dilakukan oleh register control termasuk switching mode pengalamatan, paging control, dan comprosessor control.

REFERENSI:


http://translate.google.co.id/translate?hl=id&sl=en&u=http://www.mapsofworld.com/referrals/computers/computers-functioning/control-





Tidak ada komentar:

Posting Komentar