Arsitektur

Agenda ARSITEKTUR KOMPUTER

• Organisasi Komputer • Instruksi dan CPU

[email protected]

Gambaran Umum

Fungsi Komponen

Sejak 1946, semua komputer memiliki LIMA komponen:

• datapath – melakukan operasi aritmatik dan logik Contoh: adders, multipliers, shifters

• memory – menyimpan data dan instruksi

Processor Input

Contoh: cache, main memory, disk

• input – mengirim data ke komputer

Control

Contoh: keyboard, mouse

Memory

• output – mengambil data dari komputer Contoh: screen, sound card

Datapath

Output

• control – memberikan arah ke komponen lainnya Contoh: bus controller, memory interface unit

Komponen Detil CPU

Memory

PC

MAR

IR

MBR I/O AR I/O BR

I/O Module

…. …. Buffers

….. ….. Instruction Instruction Instruction ….. ….. Data Data Data Data ….. ….. PC = Program Counter IR = Instruction Register MAR = Memory Address Register MBR = Memory Buffer Register I/O AR = I/O Address Register I/O BR = I/O Buffer Register

Register • MAR, menentukan alamat memori untuk baca atau tulis berikutnya. • MBR, berisi data untuk ditulis kedalam memori atau menerima data yang dibaca dari memori. • I/O AR, menentukan peralatan I/O khusus. • I/O BR, untuk pertukaran data antara modul I/O dengan CPU

1

Siklus Instruksi

Siklus Instruksi

• Fungsi dasar komputer adalah memproses (execute) program, yang berisi gugus instruksi yang disimpan dalam memori. • Dua tahap utama: – FETCH : processor membaca instruksi dari memori pada satu waktu. – EXECUTE : processor memproses setiap instruksi yang ada.

Fetch Cycle

START

Fetch-Next Fetch-Next Instruction Instruction

Execute Cycle

Execute Fetch-Next Instruction Instruction

HALT

Instruksi Komputer Instruction Fetch

Mengambil instruksi dari program storage

Instruction Decode

Menentukan aksi yang dibutuhkan dan ukuran instruksi

Operand Fetch

Memperoleh dan menempatkan operand

Execute

Menghitung nilai hasil atau status

INSTRUKSI dan CPU [email protected]

Result Store

Menyimpan hasil dalam storage untuk digunakan pada proses berikutnya

Next Instruction

Menentukan instruksi berikutnya

Memproses Instruksi

Contoh Instruksi

1. 2. 3. 4. 5.

C := A + B; • LOAD A • ADD B • STORE C

Ambil instruksi dari memori ke IR. Ubah PC ke instruksi berikutnya. Menentukan jenis instruksi. Jalankan instruksi. Kembali ke langkah (1).

2

Contoh Instruksi

Contoh Instruksi CPU Registers

Memory

3 0 0 PC

300 1 9 4 0

AC

301 5 9 4 1

1 9 4 0 IR

302 2 9 4 1

Memory 300 1 9 4 0

0 0 0 3 AC

302 2 9 4 1

1 9 4 0 IR

Tahap 1

940 0 0 0 3

941 0 0 0 2

Catatan: Peran MAR dan MBR tidak digambarkan.

941 0 0 0 2 Tahap 2 LOAD A

Contoh Instruksi Memory

3 0 1 PC

301 5 9 4 1

940 0 0 0 3

LOAD A

CPU Registers

Contoh Instruksi CPU Registers

Memory

CPU Registers

300 1 9 4 0

3 0 1 PC

300 1 9 4 0

3 0 2 PC

301 5 9 4 1

0 0 0 3 AC

301 5 9 4 1

0 0 0 5 AC

302 2 9 4 1

5 9 4 1 IR

302 2 9 4 1

5 9 4 1 IR 3 + 2 = 5

940 0 0 0 3

940 0 0 0 3

941 0 0 0 2

941 0 0 0 2 Tahap 4

Tahap 3 ADD B

ADD B

Contoh Instruksi Memory

Contoh Instruksi CPU Registers

Memory

CPU Registers

300 1 9 4 0

3 0 2 PC

300 1 9 4 0

3 0 3 PC

301 5 9 4 1

0 0 0 5 AC

301 5 9 4 1

0 0 0 5 AC

302 2 9 4 1

2 9 4 1 IR

302 2 9 4 1

2 9 4 1 IR 3 + 2 = 5

940 0 0 0 3

940 0 0 0 3

941 0 0 0 2

941 0 0 0 5 Tahap 5

STORE C

Tahap 6 STORE C

3

Simulasi Cara Kerja

Bahasa Assembly

• Melihat bagaimana cara kerja mesin komputer dan sistem operasi. • Mengetahui bagaimana program aplikasi berkomunikasi dengan sistem operasi. • Î menggunakan bahasa Assembly

• Bahasa pemrograman dimana setiap instruksinya sangat dekat dengan bahasa mesin komputer. • Secara langsung terkait dengan instruksi mesin dan arsitektur komputer. • User harus mengetahui organisasi mesin komputer. • Diinterpretasikan oleh Assembler, misalnya TASM, MASM, etc.

DEBUG

Register 80xxx

• Cara sederhana untuk menyusun instruksi assembly. • Contoh DEBUG:

• 16-bit, tetapi dapat diakses 8-bit atas (higher) dan 8-bit bawah (lower).

A 100 mov add add mov int <enter> R T T T G Q

ax, 5 ax,10 ax,20 [0120], ax 20

Register Data

• Ada 5 register: – Data Registers

AX, BX, CX, DX (16-bit)

– – – –

AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL (8-bit) CS, DS, SS, ES SI, DI, BP IP, SP Overflow, Direction, Interrupt, Trap, Sign, Zero, Aux Carry, Parity, Carry

Segment Registers Index Registers Special Registers Flags Register

Register Data

• Disebut juga sebagai general-purpose registers. • Digunakan untuk aritmatika dan data movement.

15 …..

….. 0 16-bit _X register

_H register _L register 7 ….. ….. 0 7 ….. ….. 0

BX

AX AH

AL

BH

CX BL

CH

DX CL

DH

DL

4