Reduced Instruction Set Computer (RISC)

-          Dasar perkembangan arsitektur komputer adalah :

Family concept

Microprogrammed control unit

Cache memory

Pipelining

Multiprocessor

RISC

-          Merupakan rancangan arsitektur CPU yang mengambil dasar filosofi yaitu prosesor dibuat dengan arsitektur sederhana dengan membatasi jumlah instruksi hanya pada instruksi dasar yang diperlukan saja.

-          Karakteristik RISC

Siklus instruksi

Operasi pertukaran data

Mode pengalamatan

Format instruksi

-          Siklus instruksi

Satu instruksi untuk satu siklus mesin

Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil 2 operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasilnya dalam register

-          Operasi pertukaran data

Berbentuk pertukaran data dari register ke register dan dengan penggunaan yang optimal dari memori register diharapkan siklus operasi juga semakin cepat

-          Mode pengalamatan

Dengan mode pengalamatan yang sederhana maka didapatkan operasi pengambilan dan penyimpanan data yang cepat

-          Format instruksi

Umumnya digunakan sebuah format atau beberapa format untuk menyederhanakan implementasi perangkat keras

-          Kelebihan RISC

Penggunaan compiler lebih optimal dan efektif

Memudahkan kerja unit control

Memudahkan implementasi pipelining

Memaksimalkan pemakaian register

Hardware lebih sederhana sehingga konsumsi daya kecil dan lebih ekonomis

Instruksi Komputer

Set instruksi (instruction set): sekumpulan lengkap instruksi yang dapat dimengerti oleh sebuah CPU

Elemen-elemen instruksi

1. Operation code

2. Source Operand reference

3. Result Operand reference

4. Next Operand reference

Contoh 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, dll

Cakupan jenis instruksi

1. Data processing: Aritmetik (ADD, SUB, dsb); Logic (AND, OR, NOT, SHR, dsb); konversi data

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

3.Data movement: Input dan Output ke modul I/O

4.Program flow control: JUMP, HALT, dsb.

Format instruksi 3 alamat

-  Bentuk umum: [OPCODE] [AH], [AO1], [AO2]

- Satu alamat hasil, dua alamat operand

- Misal: SUB Y, A, B

- Arti: Kurangkan isi Reg A dengan isi Reg B, kemudian simpan hasilnya di Reg Y.

-Jarang digunakan

Format instruksi 2 alamat

- Bentuk umum: [OPCODE] [AH], [AO]

- Satu alamat hasil merangkap operand, satu alamat operand

- Misal: SUB Y, B

- Arti: Kurangkan isi Reg Y dengan isi Reg B, kemudian simpan hasilnya di Reg Y.

-Mengoperasikan lebih sedikit register

Format instruksi 1 alamat

- Bentuk umum: [OPCODE] [AO]

- Satu alamat operand, hasil disimpan di accumulator

- Misal: SUB B

- Arti: Kurangkan isi Acc. dengan isi Reg B, kemudian simpan hasilnya di Acc.

-Mengoperasikan 1 register

Format instruksi 0 alamat

-Bentuk umum: [OPCODE]

- Semua alamat operand implisit

- disimpan dalam bentuk stack

- Operasi yang biasanyamembutuhkan 2 operand, akan mengambil isi stack paling atas dan di bawahnya

- Misal: SUB

- Arti: Kurangkan isi Stack no.2 dari atas dengan isi Stack paling atas,kemudian simpan hasilnya di Stack paling atas

- Instruksi khusus Stack: PUSH dan POP

Aritmatika Komputer

Aritmatika Komputer

Fungsi ALU adalah :

1. Melakukan semua perhitungan aritmatika/ matematika yang terjadi sesuai dengan intruksi program
2. Melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan intruksi program

Proses dalam ALU :
Control unit, register, memori berfungsi membawa data ke ALU untuk selanjutnya diproses dan kemudian mengambil hasilnya kembali.

Representasi Integer

Ditunjukkan oleh bit paling kiri.

Bila 0 maka bertanda +, bila 1 maka bertanda -

Misalnya :

+18 = 00010010

-18 = 10010010 (sign magnitude/nilai-tanda)


Kekurangan representasi nilai tanda

Terdapat dua representasi bilangan 0 :
+010 = 00000000
-010 = 10000000 (sign-magnitude)
Hal ini tidak sesuai untuk digunakan, karena akan menyulitkan pemeriksaan bilangan 0.

Aritmatika Integer

Untuk membuat tanda menjadi negatif pertama cari 1’s komplemennya yaitu angka 1 diubah menjadi 0 dan 0 menjadi 1. Setelah sudah diubah menjadi 1’s komplemen tambahkan 1.

Misal : 3 = 00000011

1’s komplemen : 11111100

                  +1 :             1

2’s komplemen :11111101 = -3

Overflow terjadi jika terdapat dua buah bilangan ditambahkan, dan keduanya positif atau keduanya negatif, maka akan terjadi overflow bila dan hanya bila hasilnya memiliki tanda yang berlawanan

Aturan penjumlahan biner

0 + 0 = 0

0 + 1 = 1

1 + 0 = 1

1 + 1= 0 dengan menyimpan 1

Aturan pengurangan biner

0 - 0 = 0

1 - 0 = 1

1 - 1 = 0

0 – 1 = 1 dengan meminjam 1 dari baris sebelahnya

Aturan perkalian biner

0 x 0 = 0

1 x 0 = 0

0 x 1 = 0

1 x 1 = 1

Aturan pembagian biner

0 : 1 = 0

1 : 1 = 1

OS support

Kegunaan sistem operasi pada komputer adalah :

1.      Memudahkan penggunaan komputer

2.      Meningkatkan keefisienan penggunaan sumber daya komputer

Pelayanan sistem operasi adalah :

1.      Berperan dalam penciptaan program

2.      Mengeksekusi program

3.      Akses ke peralatan input output

4.      Mengontrol pengaksesan file

5.      Sistem akses

6.      Mendeteksi error dan meresponnya

7.      Akuntansi

Tipe-tipe OS adalah :

1.      Interactive

2.      Batch

3.      Single programming

4.      Multi-programming

Multi-programming

Dalam multi-programming penjadwalan merupakan sebuah kunci yang penting. Terdapat tiga macam scheduler yaitu :

1.      Long term scheduler

a.       Menyeleksi proses-proses mana yang harus dimasukkan ke dalam ready queue dan membawanya ke memori untuk dieksekusi

b.      Long Term Scheduler mengeksekusi lebih jarang, dibutuhkan beberapa menit untuk pembuatan proses baru dalam sistem

c.       Long Term Scheduler à mengontrol jumlah proses dalam memori (degree of multiprogramming)

d.      Jika degree of multiprogramming stabil à tingkat rata-rata penciptaan proses harus sama dengan tingkat rata-rata proses meninggalkan sistem

2.      Medium term scheduler

a.       Penjadwal ini akan menguntungkan untuk memindahkan proses dari memori à jumlah proses dalam memori akan berkurang

b.      Skema Medium Term Scheduler disebut swapping.

            Swapping diperlukan untuk meningkatkan mutu penggabungan proses (karena

            Perubahan dalam kebutuhan memori yang mengakibatkan memori harus   

            dibebaskan)

3.      Short term scheduler

a.       Menentukan proses mana yang selanjutnya akan dieksekusi dan mengalokasikan CPU untuk proses tersebut, dimana pemilihan proses barunya dialokasikan sesering mungkin

b.      Sort Term Scheduler à lebih sering dipanggil (hanya dalam waktu milisecond)

c.       Karena durasi yang pendek antara eksekusi, short Term Scheduler harus sangat cepat

Manajemen memori

Single programming

Memori dibagi menjadi 2 yaitu :

1.      Untuk OS

2.      Untuk program yang saat ini sedang dijalankan

Multi-programming

Memori dibagi menjadi beberapa sub dan pengeksekusian program dilakukan dengan time-sharing