Pengertian ALU dan BUS

ALU (Aritmatic Logical Unit)

       Biasanya disingkat dengan ALU. Arithmetic Logical Unit merupakan unit penalaran secara logic. ALU ini adalah merupakan Sirkuit CPU berkecepatan tinggi yang bertugas menghitung dan membandingkan. Angka-angka dikirim dari memori ke ALU untuk dikalkulasi dan kemudian dikirim kembali ke memori.

        Jika CPU diasumsikan sebagai otaknya komputer, maka ada suatu alat lain di dalam CPU tersebut yang kenal dengan nama Arithmetic Logical Unit (ALU), ALU inilah yang berfikir untuk menjalankan perintah yang diberikan kepada CPU tersebut.

       ALU sendiri merupakan suatu kesatuan alat yang terdiri dari berbagai komponen perangkat elektronika termasuk di dalamnya sekelompok transistor, yang dikenal dengan nama logic gate, dimana logic gate ini berfungsi untuk melaksanakan perintah dasar matematika dan operasi logika.

        Kumpulan susunan dari logic gate inilah yang dapat melakukan perintah perhitungan matematika yang lebih komplit seperti perintah “add” untuk menambahkan bilangan, atau “devide” atau pembagian dari suatu bilangan. Selain perintah matematika yang lebih komplit, kumpulan dari logic gate ini juga mampu untuk melaksanakan perintah yang berhubungan dengan logika, seperti hasil perbandingan dua buah bilangan.

       Instruksi yang dapat dilaksanakan oleh ALU disebut dengan instruction set. Perintah yang ada pada masing-masing CPU belum tentu sama, terutama CPU yang dibuat oleh pembuat yang berbeda, katakanlah misalnya perintah yang dilaksanakan oleh CPU buatan Intel belum tentu sama dengan CPU yang dibuat oleh Sun atau perusahaan pembuat mikroprosesor lainnya. Jika perintah yang dijalankan oleh suatu CPU dengan CPU lainnya adalah sama, maka pada level inilah suatu sistem dikatakan compatible.

       Sehingga sebuah program atau perangkat lunak atau software yang dibuat berdasarkan perintah yang ada pada Intel tidak akan bisa dijalankan untuk semua jenis prosesor, kecuali untuk prosesor yang compatible dengannya.

       Seperti halnya dalam bahasa yang digunakan oleh manusia, instruction set ini juga memiliki aturan bahasa yang bisa saja berbeda satu dengan lainnya. Bandingkanlah beda struktur bahasa Inggris dengan Indonesia, atau dengan bahasa lainnya, begitu juga dengan instruction set yang ada pada mesin, tergantung dimana lingkungan instruction set itu digunakan.

 BUS

       Bus merupakan jalur penghubung antar alat pada komputer yang digunakan sebagai media dalam proses melewatkan data pada suatu proses. Bus ini bisa dianggap sebagai sebuah pipa, dimana pipa atau saluran tersebut digunakan untuk mengirimkan dan menerima informasi antar alat yang dihubungkannya. Pada sistem komputer, bus ini termasuk perangkat internal, kecepatan pengiriman informasi melalui bus ini dilakukan dengan kecepatan tinggi.

       Alat transformasi data dari terminal satu ke terminal lain di dalam CPU. Jalur utama aliran data antara processor ke komponen lainnya (seperti sound card, video card, memory) pada mainboard.

Karakteristik bus adalah:

1. Jumlah interupsi mementukan banyak perangkat independen yang melakukan I/O.

2. Ukuran bus data eksternal berakibat pada kecepatan operasional I/O.

3. Ukuran bus alamat menentukan banyak memori yang ditunjuk board ekspansi.

4. Kecepatan clock maksimum yang dapat diakomodasi bus berakibat pada kinerja.

Interkoneksi antar komponen. Bus ini terdiri dari:

1. Bus alamat (address bus),

2. Bus data (data bus),

3. Bus kendali (control bus).

Satu bentuk tataletak jaringan yang menggunakan satu buah kabel dimana seluruh node jaringan disambungkan. Dikenal juga dengan topologi bus.

Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Bus

               http://khuntie90.blogspot.com/2010/01/blog-post.html

               

Arsitektur Set instruksi

Arsitektur Set instruksi

    Set Instruksi (bahasa Inggris: Instruction Set, atau Instruction Set Architecture (ISA)) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada).

   ISA merupakan sebuah spesifikasi dari kumpulan semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. 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.

KARAKTERISTIK DAN FUNGSI SET INSTRUKSI

„    Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksiinstruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions). Kumpulan dari instruksi-instruksi yang  berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU  disebut set Instruksi (Instruction Set).

JENIS INSTRUKSI
1. Data procecessing: Arithmetic dan Logic Instructions
2. Data storage: Memory instructions
3. Data Movement: I/O instructions

Teknik Pengalamatan

 Mode pengalamatn Pentium

            Pentium dilengkapi bermacam-macam mode pengalamatan untuk memudahkan bahasa-bahasa tingkat tinggi mengeksekusinya secara efisien.

Macam-macam mode pengalamatanpentium :

¨   Mode Immediate

·      Operand berada di dalam intruksi.

·      Operand dapat berupa data byte, word atau doubleword.

¨    Mode Operand Register

Yaitu operand adalah isi register.

·      Register 8 bit (AH, BH, CH, DH, AL, BL, CL, DL)

·      Register 16 bit (AX, BX, CX, DX, SI, DI, SP, BP)

·      Register 32bit (EAX, EBX, ECX, ESI, EDI, ESP, EBP)

·      Register 64 bit yang dibentuk dari register 32 bit secara berpasangan.

·      Register 8, 16, 32 bit merupakan register untuk penggunaan umum (general purpose register).

·      Register 14 bit biasanyan untuk operasi floating point.

·      Register segmen (CS, DS, ES, SS, FS, GS)

¨    Mode Displacement

·      Alamat efektif berisi bagian-bagian intruksin dengan displacement 8, 16, atu 32 bit.

·      Dengan segmentasi, seluruh alamat dalam intruksi mengacu ke sebuah offset di dalam segmen.

·      Dalam Pentium, mode ini digunakan untuk mereferensi variable-variabel global.

¨    Mode Base

·      pengalamatan indirect yang menspesifikasi saru register 8, 16 atau 32 bit berbasis alamat efektifnya.

Format instruksi (biner):

Missal instruksi dengan 2 alamat operand : ADD A,B A dan B adalah suatu alamat register.

Beberapa simbolik instruksi:

ADD               : Add (jumlahkan)

SUB                : Subtract (Kurangkan)

MPY/MUL     : Multiply (Kalikan)

DIV                 : Divide (Bagi)

LOAD             : Load data dari register/memory

STOR              : Simpan data ke register/memory

MOVE             : pindahkan data dari satu tempat ke tempat lain

SHR                : shift kanan data

SHL                : shift kiri data .dan lain-lain

Cakupan jenis instruksi:

Data processing           : Aritmetik (ADD, SUB, dsb); Logic (AND, OR, NOT,    SHR, dsb);     konversidata

Data storage (memory)  : Transfer data (STOR, LOAD, MOVE, dsb)

Data movement              : Input dan Output ke modul I/O

Program flow control    : JUMP, HALT, dsb.

Bentuk instruksi:

-          Format instruksi 3 alamat

        Mempunyai bentuk umum seperti : [OPCODE][AH],[AO1],[AO2]. Terdiri dari satu alamt 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

Set instruksi pada CISC:

Berikut ini merupakan karakteristik set instruksi yang digunakan pada beberapa computer yang memiliki arsitektur CISC

Perbandingan set instruksi

        Beberapa computer CISC (Complex Instruction Set Computer) menggunakan cara implist dalam menentukan mode addressing pada setiap set instruksinya. Penentuan mode addressing dengan cara implicit memiliki arti bahwa pada set instruksi tidak di ada bagian yang menyatakan tipe dari mode addressing yang digunakan, deklarasi dari mode addressing itu berada menyatu dengan opcode. Lain hal nya dengan cara imsplisit, cara eksplisit sengaja menyediakan tempat pada set instruksi untuk mendeklarasikan tipe mode addressing. Pada cara eksplisit deklarasi opcode dan mode addressing berada terpisah.

        Data pada tempat deklarasi mode addressing diperoleh dari logaritma basis dua jumlah mode addressing. Jika deklarasi mode addressing dilakukan secara implicit akan menghemat tempat dalam set instruksi paling tidak satu bit untuk IBM 3090 dan 6 bit untuk MC68040. Perubahan satu bit pada set instruksi akan memberikan jangkauan alamat memori lebih luas mengingat range memori dinyatakan oleh bilangan berpangkat dua.

Desain set Instruksi

            Desain set instruksi merupakan masalah yang sangatkomplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:1. Kelengkapan set instruksi2. 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 operasiapa saja yang disediakan, dan berapa sulitoperasinya

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

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi
               https://ekofitriyanto.wordpress.com/2013/10/30/177/
               http://siezwoyouye.blogspot.com/2012/10/arsitektur-set-instruksi.html