SET
INSTRUKSI
Set instruksi
(instruction set) adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat di mengerti
oleh sebuah CPU, set instruksi sering juga disebut sebagai bahasa mesin
(machine code), karna aslinya juga berbentuk biner kemudian dimengerti sebagai
bahasa assembly, untuk konsumsi manusia (programmer), biasanya digunakan
representasi yang lebih mudah dimengerti oleh manusia.
Sebuah instruksi
terdiri dari sebuah opcode, biasanya bersama dengan beberapa informasi tambahan
seperti darimana asal operand-operand dan kemana hasil-hasil akan ditempatkan.
Subyek umum untuk menspesifikasikan di mana operand-operand berada (yaitu,
alamat-alamatnya) disebut pengalamatan
Pada beberapa
mesin, semua instruksi memiliki panjang yang sama, pada mesin-mesin yang lain mungkin
terdapat banyak panjang berbeda. Instruksi-instruksi mungkin lebih pendek dari,
memiliki panjang yang sama seperti, atau lebih panjang dari panjang word.
Membuat semua instruksi memiliki panjang yang sama lebih muda dilakukan dan
membuat pengkodean lebih mudah tetapi sering memboroskan ruang, karena semua
instruksi dengan demikian harus sama panjang seperti instruksi yang paling
panjang.
Di dalam sebuah instruksi terdapat
beberapa elemen-elemen instruksi:
1.
Operation
code (op code)
2.
Source
operand reference
3.
Result
operand reference
4.
Xext
instruction preference
Format
Instruksi (Biner) :
Misal
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); konversi data
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:
v
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
v
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
v
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
v
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.
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:
1.
Main
or Virtual Memory
2.
CPU
Register
3.
I/O
Device
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:
1. Operation Repertoire : Berapa banyak dan operasi apa saja yang
disediakan, dan berapa sulit operasinya
2. Data
Types :
Tipe/jenis data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya
alamat, dsb.
3. 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
JENIS INSTRUKSI
·
Data
processing: Arithmetic dan Logic Instructions
·
Data
storage: Memory instructions
·
Data
Movement: I/O instructions
·
Control:
Test and branch instructions
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
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
ARITHMETIC
Tindakan CPU untuk melakukan
operasi arithmetic :
1.
Transfer
data sebelum atau sesudah.
2.
Melakukan
fungsi dalam ALU.
3.
Menset
kode-kode kondisi dan flag.
Operasi set instruksi untuk
arithmetic :
1. ADD : penjumlahan
2. SUBTRACT : pengurangan
3. MULTIPLY : perkalian
4. DIVIDE : pembagian
5. ABSOLUTE
6. NEGATIVE
7. DECREMENT
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.
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.
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.
CONTROL SYSTEM
Hanya dapat dieksekusi ketika
prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu
program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi.
* Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.
JUMLAH ALAMAT (NUMBER OF ADDRESSES)
Salah satu cara tradisional untuk
menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang
terkandung dalam setiap instruksinya.
Jumlah alamat maksimum yang
mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
1. Empat Alamat ( dua operand,
satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
2. Tiga Alamat (dua operand, satu
hasil)
3. Dua Alamat (satu operand
merangkap hasil, satunya lagi operand)
4. Satu Alamat (menggunakan
accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)
Macam-macam instruksi menurut
jumlah operasi yang dispesifikasikan :
1. O – Address Instruction
2. 1 – Addreess Instruction.
3. N – Address Instruction
4. M + N – Address Instruction
Macam-macam instruksi menurut
sifat akses terhadap memori atau register
1. Memori To Register Instruction
2. Memori To Memori Instruction
3. Register To Register
Instruction
ADDRESSING MODES
Jenis-jenis addressing modes
(Teknik Pengalamatan) yang paling umum :
ü
Immediate
ü
Direct
ü
Indirect
ü
Register
ü
Register
Indirect
ü
Displacement
ü
Stack
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar