Arsitektur dan Organisasi Komputer RISC (R educed ...

1 Arsitektur dan Organisasi KomputerRISC( reduced Instruction Set computer )PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKAPROGRAM TEKNOLOGI INFORMASI DAN ILMU KOMPUTERUNIVERSITAS BRAWIJAYAMALANG2014 Daftar RISC ( reduced Interuction Set Architecture).. RISC dengan Arsitektur DASAR RISC Prosesor & Set computer (RISC)memilikkisuatu kecenderunganumum ke arah komputerdenganset instruksi yang semakin setinstruksi yang tepat dan Arsitektur yang sesuai desain, keefektifan mesin dapatdicapai. Kesederhanaan instruksi setmemungkinkan sebagian instruksi untukmengeksekusi dalam satu mesin siklus, dan simplicity dari setiapwaktu yangbisa disebut sebagai( reduced atau pengurangan) karena RISC awalnyamenawarkan instruksi yang lebih kecil dan mudah diatur dibandingkandengan mesin CISC. Mesin RISC saat ini paling gencar ideawalnya adalah untuk menyediakan satu setinstruksi minimal yang bisamelaksanakansemua operasi penting yaitumemindahkan data, Operasi ALU, eksplisit saja yangdiijinkanmengakses langsung ke set instruksi yang kompleks termotivasi oleh tingginya biaya kompleksitas yang lebih dan dikemas ke dalam setiap instruksi, ituberartibahwa program bisa lebih kecil, sehingga menghemat memori.

2 CISC ISA smenggunakan panjangvariabel instruksi, yang membuat instruksi singkat dansederhana, sementara juga memungkinkan lagi untuk instruksi yang lebih itu, Arsitektur CISC termasuk sejumlah besar instruksi yang langsungmengakses pertengahan 1970-an melalui karya IBM John Cocke. Cocke mulaimembangun eksperimental Model 801 mainframe pada tahun 1975. Sistem iniawalnya mendapat sedikit perhatian, rinciannya diungkapkan hanya beberapa tahunkemudian. Untuk sementara, David Patterson dan David Ditzel diterbitkan merekadiakui secara luas "Kasus untuk reduced Instruction Set computer " pada tahun ini melahirkan cara berpikir baru yang radikal tentang Arsitektur Komputer ,dan membawa akronimCISCdanRISCke dalam leksikon ilmu Komputer . Arsitekturbaru diusulkan oleh Patterson dan Ditzel menganjurkansebuahinstruksiyangsederhana . Setiap instruksi akan melakukan sedikit pekerjaan, tetapi waktu yangdibutuhkan untukeksekusi instruksi akan konstan dan dapat diprediksi.

3 Dukunganuntuk mesin RISC datang dengan cara pengamatan pemrograman pada Mesin ini mengungkapkan bahwa instruksi data movement menyumbang sekitar 45%dari semua instruksi, operasi ALU (termasuk aritmatika, perbandingan, dan logis)menyumbang 25%, dan bercabang (atau alirankontrol) sebesar 30%.Temuan ini, ditambah dengan munculnya memoriyang lebih besar dan murah,serta perkembangan teknologi VLSI,menyebabkan beragamnya jenis yang lebih murah berarti bahwa program bisa menggunakan penyimpananyanglebih. Program yang lebih besar yang terdiri dari sederhana, instruksi yang bisadiprediksi bisa menggantikan program pendek yang terdiri dari variabel instruksipanjang dan rumit. Instruksi sederhana,instruksiyangakan memungkinkanpenggunaan siklus clock lebih pendek. Selain itu, memiliki instruksi lebih sedikitberarti lebih sedikit transistor yang diperlukan pada chip. Sedikit transistor berartibiaya produksi lebih murah dan lebih Chip real estate tersedia untuk penggunaanlainnya.

4 Instruksi prediktabilitas ditambah dengan kemajuan VLSI akanmemungkinkan berbagai peningkatan kinerja,seperti pipelining,untuk diimplementasikankedalam perangkat RISCPada awal tahun 1980, teknologi ISA(Instruction Set Architecture) sederhanamulaimendominasi dan para desainer tertarik akan hal tersebut. Karena,ISA inicenderung menghasilkan set instruksi dengan lebih sedikitinstruksi, merekamenciptakan istilah reduced Instruction Set computer (RISC).Bahkanmeskipuntujuan utama bukanlah untukmengurangi jumlah instruksi, tetapilebih diutamakanadanyakompleksitaspada , untuk mengetahui karakteristik dariRISC maka akan dijelaskan bagaimana gambaran karakteristik prinsip-prinsip desain RISC ini setelah melihat mengapadesainer mengambil rute dari CISC di tempat CISC dan RISC memilikikelebihan dan kekurangan masing-masing,prosesor modern mengambil fitur dari kedua kelas.

5 Sebagaicontoh,Power PCyang mengikuti filosofi RISC danbeberapainstruksiyang RISC ( reduced Interuction Set Architecture)RISC merupakan sebuah tipe arsitekture mikroprosesor dengan utilitas yang kecil, setinstruksi yang optimal, dan terkadang juga set instruksi yang biasa ditemukanpadajenis Arsitektur yang proyek RISC pertama yang dibangun oleh IBM, Stanford, dan UC-Barkeley sekitar tahun 70 dan 80 an. IBM 801, Stanford MIPS, dan BarkeleyRISC 1 dan 2 yang di desain sedemikian kompleks yang dapat kita temui RISC saat 3 desain fitur yang terdapat pada RISC yaitu:(1)One Cycle Execution RISC memiliki CPI yang (clock perinstruksi) dari satu siklus. Hal ini disebabkan oleh optimasi dari setiap instruksipada CPU.(2) teknik yang memungkinkan untuk eksekusi simultanbagian, atau tahapan, instruksi untuk lebih efisienpada proses instruksi.(3)Large Number desainumumnya menggabungkansejumlahbesar register untuk mencegah terjadinyajumlahinteraksidenganmemoriyan g terlalu RISC dengan CISCCara paling sederhana untuk memeriksa keuntungan dan kerugian dari RISC Arsitektur adalah dengan pendahulunya, Arsitektur CISC (Complex Instruction SetComputer).

6 Mengalikan Dua Bilangan dalam Memori. Memori utama dibagi menjadilokasibernomor dari (baris) 1: (kolom) 1(baris) 6: (kolom) 4. Eksekusi unit bertanggungjawab untuk melaksanakan semua perhitungan. Namun, unit eksekusi dapatberoperasi padadata yang telah dimasukkan ke dalam salah satu dari enamregister (A, B, C, D, E,atau F). Katakanlah kita ingin mencari produk dari duaangka-satu disimpan di lokasi yang2:3 sedangkan lainnya disimpan dalam lokasi5:2-dankemudianmenyimpanprodukkemb ali dilokasi 2 Arsitektur CISC. Tujuan utama dari arsitekturCISC adalah untukmenyelesaikantugasbeberapa baris perakitan dalamsebuah Arsitektur . Hal inidicapai dengan membangun prosesorhardware yang mampu memahami danmenjalankan beberapa rangkaian operasi. Untuktugas tertentu ini,prosesor CISC sudah dilengkapi dengan spesifikinstruksi (mengatakan " MUL "). dijalankan, instruksi akan membaca dua nilai menjadi terpisahregister,mengalikan operan di unit eksekusi , dan kemudian menyimpannyaprodukdalam register yang sesuai.

7 Demikian,seluruh tugas mengalikan duaangka dapat diselesaikandengansatu instruksi :MUL 2:3 , 5 adalah apa yang dikenal sebagai " instruksi yang kompleks" ini mengoperasikan langsung pada bank memori Komputer dantidakmemerlukan programmer untuk memanggil secara eksplisitsetiap pemuatan ataumenyimpanfungsi . dalam bahasa tingkat yang lebih , jika kitamembiarkan "a" mewakili nilai 2:3 dan " b " mewakilinilai 5:2, maka perintahini identik dengan pernyataan C " a = axb"Salah satu keuntungan utama dari sistem iniadalah bahwa compilerharusmelakukan sangat sedikit pekerjaan untuk menerjemahkan pernyataanbahasatingkat tinggi ke dalam panjang kode yang relatif singkat,sangat sedikit RAM diperlukan untuk menyimpaninstruksi. Penekanan diletakkanpada pembangunan instruksi yang kompleks langsung Arsitektur RISC hanya menggunakaninstruksisederhana yang dapatdieksekusi dalam satu siklus clock. Dengan demikian,"MUL" perintahtersebutdapat dibagi menjadi tiga perintah yang terpisah:a.

8 "LOAD", yang memindahkan data dari bank memori ke register,b."PROD", yang menemukan produk dari dua operan yang terletak di dalaregister,c. "STORE", yang memindahkan data dari register ke bank dari RISC memberikan dampak yang sangat penting padaarsitektur sebuak prosesor, karena setiap instruksi hanya membutuhkan satuclockcycle untuk mengeksekusi. Seluruh program akan mengeksekusidalamjumlahwaktu yang sama sepertimulti-cycle pada perintah " MUL ".RISC membutuhkanlebih sedikit transistor dari ruang hardwaredaripadaCISC,sehinggamenyisakan lebih banyak ruang untuk tujuan secara umum sebuahregister.( 1 ) Memisahkan " LOAD " dan " STORE" sesungguhnyamengurangi jumlahpekerjaan yang Komputer harusdilakukan.( 2 ) Setelah CISC-style " MUL " perintah dieksekusi, prosesorsecaraotomatismenghapus register. Jika salah satu kebutuhan operanyang akan digunakan untukperhitungan lain, prosesor harus menerimabebandata dari memori ke register.

9 Dalam RISC,operan akan tetap di register sampai nilai lain yang dimuatditempatnya .Tabel berikut akan membedakan kedua Arsitektur dan berdasarkanpada analisiskeuntungansecara bisa mengukur perbedaan antara RISC dan CISC menggunakan dasarpersamaan kinerja Komputer sebagai berikut:Kinerja Komputer , yang diukuroleh lama eksekusiprogram, berbanding lurusUntuk waku siklus, jumlah siklus clock per instruksi, dan jumlah instruksi dalamprogram ini. Memperpendek siklus clock, bila mungkin, menghasilkanpeningkatan kinerja RISC serta CISC. Jika tidak, mesin CISC meningkatkankinerja dengan mengurangi jumlah nomor instruksi program. Komputer RISC meminimalkan jumlah siklus per instruksi. Namun kedua Arsitektur dapatmenghasilkan hasil yang identik dalam jumlah waktu yang sama. Pada level gate,kedua sistem melakukankuantitas setara dengan CISC mengandalkan microcode untuk mengatasi kompleksitasinstruksi.

10 Microcode memberitahu prosesor bagaimana melaksanakan setiapinstruksi. Untuk alasan kinerja, microcodebersifatkompak, efisien, dan tentu sajaharus instruksi microcodedibatasi oleh instruksi panjangvariabel, yang memperlambat proses decoding, dan berbagai jumlah siklus clockper instruksiyang membuatnya sulit untuk melaksanakan instruksi translasi tambahan akan membutuhkan waktu. Semakin kompleks setinstruksi, semakin banyak waktu yang dibutuhkan untuk mencari instruksi danmelibatkan perangkat keras yang cocok untuk pelaksanaannya. Arsitektur RISC mengambil pendekatan yang berbeda. Kebanyakan instruksi RISC mengeksekusidalam satu siklus clock. Untuk mencapaikecepatanini, kontrol microprogrammeddigantikan oleh kontrol terprogram, yang lebih cepat di mengeksekusi membuatnya lebih mudah untuk melakukan instruksi pipelining, tetapi lebihsulit untuk berurusan dengan kompleksitas pada tingkat hardware.