Sulton Ibrahim_b_ptk_k3lh.docx

Instruction Sets:Characteristics and Function dan Instruction Sets:Addressing Modes and Formats

BAB I Pendahuluan A. Latar Belakang Komputer adalah merupakan suatu system elektronik yang dapat memanipulasi data dengan cepat dan tepat serta dirancang dan diorganisasikan secara otomatis menerima dan menyimpan data input, memprosesnya dan menghasilkan output berdasarkan instruksiinstruksi yang sudah tersimpan di dalam memory.Komputer dapat bekerja melalui perintah yang diberikan oleh seorang user kepada computer dan dikerjakan oleh CPU melalui instruksi-instruksi yang diberikan.Instruksi ini sering disebut sering disebut sebagai instruksi mesin (machine instructions) atau instruksi computer (computer instructions).Nah, dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU itulah yang disebut dengan set Instruksi (Instruction Set) B. Rumusan Masalah Permasalahan yang dapat diambil dari penulisan makalah ini adalah: a. Apa itu Set Instruksi ? b. Apa-apa saja Jenis -Jenis instruksi ? c. Apa Karakteristik dan Fungsi Set Instruksi ? d. Apa-apa saja Elemen-Elemen dari Instruksi mesin (Set Instruksi) ? e. Bagaimana Desain Set Instruksi? f. Apa saja Jenis-Jenis Operand ? g. Apa saja Operasi Set Instruksi untuk Transfer Data C. Tujuan a. Dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan instruction sets

b. Dapat mengetahui jenis,karakteristik,fungsi,elemen,desain jenis operand serta operasi untuk transfer data dalam instruction set c. Dapat menambah wawasan pembacanya sekiranya untuk mengetahui apa saja instruksi yang diterima CPU untuk menjalankan perintah yang diberikan seorang user

D.Ruang Lingkup Makalah ini merangkum materi tentang Instruction Sets:Characteristics and Function dan Instruction Sets:Addressing Modes and Formats

BAB II Pembahasan 1. Instruction Set Characteristic and Function 1. Arsitektur Set Instruksi Set instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Dua bagian utama arsitektur komputer: 



Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh komputer. ISA menentukan sifat komputasional komputer. Hardware system architecture (HSA) / arsitektur system hardware HSA berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem

2. Jenis-Jenis Instruksi    

Data processing/pengolahan data : instruksi aritmetika dan logika Data storage/penyimpanan data: instruksi-instruksi memori Data movement/perpindahan data: instruksi I/O Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan

3. Karakteristik Dan Fungsi Set Instruksi 



Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi 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

4. 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: o Main or Virtual Memory o CPU Register o I/O Device

5. 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 : 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

6. Jenis-Jenis Operand 



Angka Bahasa mesin yang di dalamnya terdapat tipe data numerik. Ada tiga tipe operand angka, yaitu binary integer, binary floating point, dan desimal. Karakter



Bahasa mesin yang di dalamnya berupa teks atau kumpulan beberapa karakter dan sistemnya masih dengan desain biner. Satndar operand karakter yang dipakai biasanya American Standart Code for Information Interchange atau ASCII. Data Logika Di dalam setiap kata atau dokumen adalah kesatuan unit data yang setiap datanya bernilai 0 (bernilai false) hingga 1 (bernilai true). Sehingga setiap data dipandang sebagai data logika.

7. 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 :  

Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain Apabila memori dilibatkan : Menetapkan alamat memori. Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual. Mengawali pembacaan / penulisan memori

8. 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

B. Instruction Sets:Addressing Modes and Formats 1. Instruksi set

Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi 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). Desain sets 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 2. Elemen-elemen 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.

Catatan: Source dan result operands dapat berupa salah satu diantara tiga jenis berikut ini:   

Main or Virtual Memory CPU Register I/O Device

3. Macam-macam Instruksi   

Data processing: Arithmetic dan Logic Instructions Data storage: Memory instructions Data Movement: I/O instructions



Control: Test and branch instructions

Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan : 1. 2. 3. 4.

– Address Instruction 1 – Addreess Instruction N – Address Instructio M + N – Address Instruction

2.3.2 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 Berapa Banyak Adress yang Digunakan  

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)

4. Macam-macam 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

5. Macam-Macam Operasi

Operasi 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 : Menetapkan alamat memori Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori actual 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

Operasi Aritmatic : 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. 2. 3. 4.

ADD : Penjumlahan SUBTRACT : Pengurangan MULTIPLY : Perkalian DIVIDE : Pembagian

5. 6. 7. 8.

ABSOLUTE NEGATIVE DECREMENT INCREMENT

Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal. Logical 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. Converse 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/Output. 



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 : INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ketujuan OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu keperangkat I/O START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan

Operasi transfer control.  

Tindakan CPU untuk transfer control : Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return. Operasi set instruksi untuk transfer control : JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu. JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan. JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya. SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan HALT : menghentikan eksekusi program. WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi. NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.

Model-model Addressing Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalama-tan) yang paling umum:       

Immediate Direct Indirect Register Register Indirect Displacement Stack

Direct and Indirect Addressing Gambar application layer : 1. Direct Addressing.

Address field berisi alamat dari operan Alamat Efektif (EA) = alamat lapangan (A) misalnya ADD A Tambahkan isi sel A ke akumulator Lihat dalam memori pada alamat A untuk operand Referensi memori tunggal untuk mengakses data Tidak ada tambahan perhitungan untuk bekerja di luar alamat efektif Terbatas ruang alamat Direct Addressing Diagram 2. Indirect Addressing  Sel memori yang ditunjuk oleh field alamat berisi alamat (pointer ke) operan EA = (A) Lihat dalam A, menemukan alamat (A) dan tampak di sana untuk operan misalnya ADD (A)  Besar ruang alamat2n dimana n = kata Panjang Bisa diulang, bertingkat, mengalir misalnya EA = (((A))) Gambarlah diagram diri Memori rangkap mengakses untuk menemukan operan Oleh karena itu lebih lambat Indirect Addressing Diagram 3. Register Addressing Operan diadakan di daftar alamat yang disebutkan dalam mengajukan EA = R Terbatas jumlah register Sangat kecil alamat lapangan diperlukan Shorter instruksi Instruksi lebih cepat mengambil  Tidak ada akses memori  Sangat cepat eksekusi  Sangat terbatas ruang alamat  Beberapa register membantu kinerja  Membutuhkan pemrograman perakitan baik atau menulis compiler 6. Instruction Format Siklus : fetch – decode – execute à decoder : didesain permanen à format instruksi sudah tentu Opcode :    

bilangan biner tak bertanda operasi yang harus dilakukan oleh komputer. himpunan opcode : instruction set atau machine language i bit / op code à maksimum 2i operasi

Address fields :   

operan atau alamat operan jumlah operan tiap instruksi à pengelompokan instruction set Modifiers à jumlah & interpretasi spesifik terhadap mesin

Four-address format Terdapat empat field alamat dalam satu instruksi :  Operan kiri dalam operasi binary  Operan kanan dalam operasi binary  Hasil operasi  Instruksi berikutnya yang akan dieksekusi

A := B + C – D artinya T ß B + C ; go to 2 A ß T – D ; go to next address à tidak pernah digunakan ü ukuran instruksinya terlalu besar. ü 2i jenis op code, 2n lokasi memori à panjang tiap instruksi : i + 4n. Contoh : i = 8 (256 op code) dan n = 24 (16 juta lokasi memori) à ukuran tiap instruksi = 104 bit (13 byte) à terlalu panjang Three-address format Menghilangkan field alamat terakhir (next instruction) :      

Operan kiri dalam operasi binary Operan kanan dalam operasi binary Hasil operasi Setelah eksekusi instruksi pada alamat L : (konsensus) Instruksi berikut : [L + 1], kecuali dispesifikasikan lain secara eksplisit. 1 instruksi = k sel memori à instruksi berikut : [L + k]

7. Rancangan Set Instruksi Menentukan banyak fungsi yang harus dilakukan CPU. Set instruksi merupakan alat bagi para pemrogram untuk mengontrol kerja CPU.

Masalah rancangan yang fundamental meliputi :     

Operation repertoire : Berapa banyak dan operasi yang harus tersedia Sekompleks apakah operasi itu seharusnya Data types : Jenis data, Format data Instruction format : Panjang instruksi, Jumlah alamat, Ukuran field Registers :Jumlah register CPU yang dapat direferensikan oleh instruksi, dan fungsinya Addressing : Mode untuk menspesifikasi alamat suatu operand

Di dalam pengalamatan, umumnya menggunakan notasi : a. A (Addressing) : isi bit suatu field alamat dalam instruksi b. EA : Effective Addressing : alamat aktual sebuah lokasi yang berisi operasi yang direferensikan (X) : isi dari lokasi X

BAB !V Penutup A. Kesimpulan  Dapat ditarik kesimpulan bahwa instruksi-instruksi mesin harus mampu mengolah data sebagai implementasi keinginan-keinginan kita  Terdapat kumpulan unit set instruksi yang dapat digolongkan dalam jenis-jenisnya, yaitu : 1. Pengolahan data (data processing) Meliputi operasi-operasi aritmatika dan logika, operasi aritmatika memiliki kemapuna komputasi untuk pengolahan data numrik, sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bit-bit, bukannya sebagi bilangan, sehingga insrtuksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain.

2. Perpindahan data ( data movement) Berisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O.untuk dapat diolah oleh CPU maka diperlukan operasi-operasi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.

3. Penyimpanan data ( data storage) Berisi instruksi-instruksi penyimpanan ke memori, instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakanpenyimpanan walaupun sementara 4. Control aliran program ( program flow control) Berisi instruksi pengontrolan operasi dan pencabangan, instruksi ini berguna untuk pengontrolan status dan mengoperasikan pencabangan ke set instruksi lain. 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 operandoperand berada (yaitu, alamat-alamatnya) disebut pengalamatan Pada beberapa mesin, semua instruksi memiliki panjang yang sama, pada mesinmesin 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.

Halaman Identitas Nama Mahasiswa

: Sulton Ibrahim

NIM

: 1512618078

Program Studi

: Pendidikan Informatika

DAFTAR PUSTAKA http://yoraphitarhamadhani.blogspot.com/2014/12/intruksi-set-addressing-modedan-formats.html http://sulaiman001.blogspot.com/2011/12/makalah-arsitektur-set-instruksi.html https://adikartakusuma.wordpress.com/2015/11/13/pengenalan-10-instructionsetscharacteristics-and-fungsi/ https://adikartakusuma.wordpress.com/2015/11/13/pengenalan-11-instructionsetsaddressing-modes-and-formats/