Organisasi dan Arsitektur Komputer Tim Jurusan Sesi 8&9 Mode Pengalamatan dan Set Instruksi Nama Mata Kuliah sesuai dengan silabi Dalam hal pengampu matakuliah paralel lebih dari tiga orang, maka dituliskan : “Tim Pengampu Mata Kuliah” “Sesi n” diisi sesuai dengan sesi / pertemuan, contoh : “sesi 1” / “sesi 2” dst Pokok Bahasan Mengikuti Silabi Nomor Kode Mata Kuliah diisi sesuai dengan Mata Kuliah Revisi Terakhir, diisi dengan terakhir kali direvisi, sebelum direvisi, maka diisi tahun pembuatan

Outline Sesi Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan 1 Pendahuluan Definisi organisasi dan arsitektur computer Arsitektur Von Neuman Hubungan organisasi komputer dengan arsitektur komputer 2 Struktur Komputer dan Fungsi Organisasi komputer Blok diagram CPU Organisasi register Register data dan alamat 3 Mikroprossesor dan arsitektur internalnya Arsitektur prosessor X86 Penerapan untuk PC 4 Memori Memori internal Memori eksternal Hirarki memori 5 Cache memori Organisasi cache memori Direct mapped cache Outline berisi daftar isi keseluruhan slide pada sesi yang dimaksud, Jumlah Sub Pokok Bahasan mengikuti yang terdapat pada silabi / SAP - Referensi yang dimaksud adalah referensi yang digunakan pada slide / sesi ini, mengacu pada buku dan bab yang diacu;

Outline Sesi Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan 6 Cache memori Associative cache Set associative cache 7 Virtual memori Konsep virtual memori 8 Mode pengalamatan dan set instruksi Mode pengalamatan register Mode pengalamatan register segera Mode pengalamatan langsung Mode pengalamatan tidak langsung 9 Mode pengalamatan relatif dasar Mode pengalamatan langsung terindeks Mode pengalamatan dasar terindeks 10 Interkoneksi bus Pengertian bus dan sistem bus Struktur bus, jenis bus, metode arbitrasi, interkoneksi bus dan prinsip operasi bus

Outline Sesi Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan 11 I/O Fungsi I/O, Piranti I/O, Operasi I/O dan Mode transfer data. 12 Risc dan Pipelining Reduced instruction set architecture Pipelining RISC Perbedaan RISC dan CISC Prosesor supersaklar 13 Pengenalan multiprosessor Macam-macam arsitektur clean Simetric multiprosessor 14 Operasi unit kendali Operasi mikro Kendali prosesor Kendali mikroprogrammed

Tujuan Intruksional Mampu menjelaskan mode pengalamatan dan set instruksi Mampu membedakan masing-masing mode pengalamatan Tujuan Intruksional yang dimaksud adalah tujuan yang hendak dicapai pada sesi yang dimaksud, jumlah dan isi sesuai dengan silabi dan SAP;

Mode pengalamatan dan set instruksi Sub Pokok Bahasan 1 :mode pengalamatan register Sub Pokok Bahasan 2 :mode pengalamatan register segera Sub Pokok Bahasan 3 :mode pengalamatan langsung Sub Pokok Bahasan 4 :mode pengalamatan tidak langsung Jumlah dan isi sub pokok bahasan mengacu pada silabi dan SAP;

INSTRUCTION SET Instruction set adalah satu set perintah yang dapat dilaksanakan oleh sebuah prosesor Dari sudut pandang seorang pemrogram : Instruction set memberikan gambaran operasi operasi dasar yang dapat dikerjakan prosesor ybs dan dapat dieksploitasi oleh pemrogram sistem (Programmer’s model of the machine). Dari sudut perancang hardware : Instruction set memberikan gambaran kemampuan kemampuan dasar yang harus diimplementasikan secara hardware. software Arsitektur Instruction Set (ISA) memberikan interface antara hardware dan software. instruction set hardware

Dimana operand itu bisa berada? Memory Utama atau Memory Virtual CPU register I/O device

INSTRUCTION SET Selama berlangsungnya eksekusi instruksi, instruksi dibaca ke dalam register instruksi (Instruction Register-IR) yang terdapar dalam CPU. Opcode direpresentasikan dengan singkatan- singkatan yang disebut mnemonik, yang mengindikasikan operasi. Misal: ADD (menambahkan) SUB (pengurangan) MPY (multiply) DIV (pembagian) LOAD (muatkan data dari memori) STORE (simpan data ke memori)

Format Instruksi Opcode/mnemonic Operand1 Operand2 . . . OperandN operand source/destination Opcode : menyatakan operasinya (mnemonic) Operands: menyatakan data input (source) dan output (destination) untuk operasi ybs datanya (imediate) atau lokasi/alamat data (eks- lisit atau implisit)

Contoh INSTRUCTION SET Program untuk mengeksekusi :

Jenis Oprasi Komputer Transfer data Aritmatika Logika Konversi Input/Output Kontrol sistem

Jenis Oprasi Komputer

Jenis Oprasi Komputer

Apakah Mode Pengalamatan itu? Mode Pengalamatan adalah bagaimana cara menunjuk sebuah alamat dimana operand diambil. Mode pengalamatan diterapkan pada set instruksi dimana pada umumnya instruksi terdiri dari opcode (kode operasi) dan alamat .

Mode Pengalamatan Teknik Pengalamatan Direct Addressing Indirect Addressing Immediate Addressing Register Addressing Register Indirect Addressing Displacement Addressing

Penerapan Mode Pengalamatan …………………. PC IR AC Z Y …………….. 51 D 50 C B A Register 15 102 6 101 5 100 ……………….. 10 52 7 51 3 50 …………….. 43 12 2 1 Memori Anggap kita mempunyai contoh register dan memory sebagai berikut, (bagian kiri datanya dan bagian kanan alamatnya).

1. DIRECT Untuk pemanggilan alamat operand berupa register namanya Register Addressing. Dengan contoh instruksi LOAD C akan menghasilkan Acc <-50, karena alamat C berisi register bilangan 50. (perhatikan slide 17) Untuk pemanggilan alamat operand berupa memory namanya Direct Addressing.

1. DIRECT Dengan contoh instruksi LOAD 3 akan menghasilkan Acc<-43, karena alamat 3 berisi bilangan 43. (perhatikan slide 17) Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulasi khusus. Keuntungan : Field alamat berisi efektif address sebuah operand. Kerugian : Keterbatasan field alamat karena panjang fied alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word.

2. INDIRECT Mode pengalamatan tidak langsung. Field alamat mengacu pada alamat word di dalam memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang. Untuk alamat pemanggilan berupa register namanya Register Indirect Addressing. Dengan contoh instruksi LOAD (D) akan menghasilkan Acc<-7, karena alamat register D berisi alamat memory 51, sedangkan alamat memory 51 berisi bilangan 7. (perhatikan slide 17)

2. INDIRECT Untuk pemanggilan alamat berupa operand berupa memory namanya Indirect Addressing. Dengan contoh instruksi LOAD (50) akan menghasilkan Acc<-43, karena alamat memory 50 berisi alamat memory 3, sedangkan alamat memory 3 berisi bilangan 43. (perhatikan slide 17) Keuntungan : Ruang alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi. Kerugian : Diperlukan referensi ganda dalam satu fetch, sehingga memperlambat proses operasi.

3. IMMEDIATE Bentuk pengalamatan ini yang paling sederhana ? Operan benar-benar berada dalam instruksi atau bagian dari instruksi = operand sama dengan field alamat. Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk komplemen dua. Bit paling kiri sebagai tanda.

3. IMMEDIATE Ketika operand dimuatkan dalam register data, bit tanda akan digeser kekiri hingga maksimum word data. Immediate tidak membutuhkan alamat memory/register, karena tempat untuk alamat operand diisi langsung oleh operandnya. Contoh 1 : LOAD #9, akan menghasilkan Acc<-9. Nilai dibelakang tanda # dianggap sebagai operandnya.

3. IMMEDIATE Contoh 2 : ADD Y , #2, #5, akan menghasilkan register Y <-7. Kedua operand adalah 2 dan 5, denagn demikian 2+5=7. Keuntungan : Mode ini adalah tidak adanya referensi memory selain dari instruksi yang dipelukan untuk memperoleh operand. Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat. Kerugian : Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

4. REGISTER ADDRESSING Metode pengalamatan register mirip dengan mode pengalamatan langsung. Perbedaanya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama. Field yang mereferensi register memilki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose.

4. REGISTER ADDRESSING Keuntungan : Kerugian : Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori. Akses keregister lebih cepat dari pada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat. Kerugian : Ruang alamat menjadi terbatas.

5. REGISTER INDIRECT ADDRESSING Metode register pengalamatan tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung. Perbedaanya field alamat mengacu pada alamat register. Letak operand berada pada memori yang ditunjuk oleh isi register. Keuntungan dan keterbatasan pengalamatan tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung.

5. REGISTER INDIRECT ADDRESSING Keterbatasan field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak. Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pegelamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu refensi memori utama sehinnga lebih cepat dari pada mode pengalamatan tidak langsung.

6. DISPLACEMENT ADDRESSING Menggabungkan pengalamatan langsung dan register tidak langsung. Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit. Field eksplisit bernilai A dan field implicit mengarah pada register. Operand berada pada alamat A ditambah isi register.

6. DISPLACEMENT ADDRESSING Tiga model Displacement : 1. Relative Addressing, register yang direferensi secara implicit adalah program counter (PC). Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat. Memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operan berikutnya. 2. Base Register Addressing, register yang direferensikan berisi sebuah alamat memori, dan filed alamat berisi perpindahan dari alamat itu. Referensi register dapat eksplisit maupun implicit. Memanfaatkan konsep loakalitas memori.

6. DISPLACEMENT ADDRESSING Tiga model Displacement : 3. Indexing adalah field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang dideferensikan berisi pemindahan postif dari alamat tersebut. Merupakan kebalikan dari model base register. Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing. Manfaat penting dalam indexing adalah untuk eksekusi program-program iterative.