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:
Operation code (op
code)
Source operand
reference
Result operand
reference
Xext instruction
preference
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.
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:
Main or Virtual Memory
CPU Register
I/O Device
DESAIN SET INSTRUKSI
Desain set instruksi
merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya
adalah:
Kelengkapan set
instruksi
Ortogonalitas (sifat
independensi instruksi)
Kompatibilitas : –
Source code compatibility – Object code Compatibility
Selain ketiga aspek
tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:
Operation Repertoire:
Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya
Data Types: tipe/jenis
data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.
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 :
Transfer data sebelum
atau sesudah.
Melakukan fungsi dalam
ALU.
Menset kode-kode
kondisi dan flag.
Operasi set instruksi
untuk arithmetic :
1. ADD : penjumlahan 5.
ABSOLUTE
2. SUBTRACT : pengurangan
6. NEGATIVE
3. MULTIPLY : perkalian
7. DECREMENT
4. DIVIDE : pembagian
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:
* Immediate
* Direct
* Indirect
* Register
* Register Indirect
* Displacement
* Stack
Tidak ada komentar:
Posting Komentar