IKI20210 Pengantar Organisasi Komputer Kuliah Minggu ke-5a: Prosesor

Presentasi berjudul: "IKI20210 Pengantar Organisasi Komputer Kuliah Minggu ke-5a: Prosesor"— Transcript presentasi:

1 IKI20210 Pengantar Organisasi Komputer Kuliah Minggu ke-5a: Prosesor
Sumber: 1. Hamacher. Computer Organization, ed Materi kuliah CS152, th. 1997, UCB. 2 Oktober 2002 Bobby Nazief Johny Moningka bahan kuliah:

2 Outline Materi Kuliah (revisi)
01. Pendahuluan (1) 02. Set Instruksi (2.1 – 2.4) 03. Bahasa Rakitan AVR 04. Assembler (AVR Assembler) 05. Prosesor (3) 06. Prosesor (3) 07. Memori (5) 08. Memori (5) 09. I/O (4) 10. Aritmatika (6) 11. Aritmatika (6) 12. Interupsi, Peripheral (9) 13. Pipeline (7) 14. Dukungan HLL/OS 15. Reserve Tugas Pemrograman #1: Data X’fer, A&L #2: Condition & Branch #3: SubRutin #4: I/O #5: Proyek Kelompok

3 Solusi PR #1 CO: [75] (2.2) 0010 1100 = 0x2C = 44, ‘,’ (koma)
(2.3) [1000]=‘J’, [1001]=‘o’, [1002]=‘h’, [1003]=‘n’, [1004]=‘s’, [1005]=‘o’, [1006]=‘n’ (2.5) Load A ; Acc  [A] Multiply B ; Acc  [A] x [B] Store TMP ; TMP  Acc Load C ; Acc  [C] Multiply D ; Acc  [C] x [D] Add TMP ; Acc  Acc + [TMP] (2.10) ; R1=1200, R2=4600 Move 20(R1),R5 ; EA= =1220 Load #3000,R5 ; 3000 ada di dalam instruksi Store R5,20(R1,R2) ; EA= =5820 Add -(R2),R5 ; EA=4600-1=4599 Sub (R1)+,R5 ; EA=1200

4 Solusi PR #1 CO: (2.14)a. Load R1,(R5)+ ; pop item #1
Add R1,R2 ; R1  R1 + R2 Store -(R5),R1 ; push R1 (2.14)b. Load R3,4(R5) ; R3  M[R5+4] ; R5+4 points to item #5 (2.14)c. Add R5,#10 ; R5  R5 + 10 ; R5 points to item #11 ; item #1 is at TOS

5 Solusi PR #1 Instruksi AVR: [25] Arithmetic & Logic (10)
ADD, ADC, SUB, SBC, SUBI, AND, OR, INC, DEC, CLR Data Transfer (10) MOV, LDI, LDD, STD, LD, ST, LDS, STS, LD X+, ST X+, LD –X, ST –X Branch (10) BREQ, BRNE, BRGE, BRLT, RCALL, ICALL, RET, RJMP, IJMP, BRSH Bit & Bit-test (10) CLC, CLZ, CLN, BCLR, SEC, LSL, LSR, ROL, ROR, ASR

6 Tugas Lab. No. 1 Inisialisasi data: Inspeksi isi register:
.DSEG x: .BYTE 3 y: .BYTE 3 z: .BYTE 3 ; .CSEG ldi XH,high(x) ldi XL,low(x) ldi YH,high(y) ldi YL,low(y) ldi ZH,high(z) ldi ZL,low(z) ld r1,X+ ld r2,Y+ add r1,r2 st Z+,r1 nop Inisialisasi data: Register: r1=r2=0, r26=r27=r28=r29=r30=r31=0xFF Memori: [0x0060]=0x01, 0x10, 0x03 [0x0063]=0x0F, 0x70, 0xFD [0x0066]=0xFF, 0xFF, 0xFF Inspeksi isi register: r1, r2, Flags (H,S,V,N,Z,C), X, Y, Z, PC Inspeksi isi memori: M[0x0066], M[0x0067], M[0x0068]

7 Prosesor

8 Prosesor: Control & Datapath
Processor (active) Computer Control (“brain”) Datapath (“brawn”) Memory (passive) (where programs, data live when running) Devices Input Output That is, any computer, no matter how primitive or advance, can be divided into five parts: 1. The input devices bring the data from the outside world into the computer. 2. These data are kept in the computer’s memory until ... 3. The datapath request and process them. 4. The operation of the datapath is controlled by the computer’s controller. All the work done by the computer will NOT do us any good unless we can get the data back to the outside world. 5. Getting the data back to the outside world is the job of the output devices. The most COMMON way to connect these 5 components together is to use a network of busses.

9 Organisasi Prosesor (Single-bus)
Y Z MDR MAR PC TEMP R(n-1) R0 IR Instruction Decoder ALU Carry-in Add Sub XOR Address lines Data lines Control lines Memory bus ALU control lines Control Unit DatapathUnit

10 Siklus Eksekusi Instruksi
Eksekusi instruksi yang ukurannya tetap do { 1. IR  M[PC] // Fetch instruksi 2. PC  PC + d // Tunjuk ke lokasi instruksi berikutnya 3. Eksekusi instruksi } while (!stop) Eksekusi instruksi yang ukurannya bervariasi do { // Fetch instruksi IR  M[PC] PC  PC + d } while (!end-of-instruction) Eksekusi instruksi

11 Operasi-operasi Dasar & Waktu Eksekusi
Mengambil (fetching) Data dari Memori Menyimpan (storing) Data ke Memori Pertukaran Data Antar-Register Operasi Aritmatika & Logika di Datapath Waktu Eksekusi Gate Delay Waktu yang dibutuhkan output suatu gerbang logika berubah sesuai kondisi inputnya Register’s Delay Waktu yang dibutuhkan isi register berubah sesuai inputnya

12 Mengambil Data dari Memori
Y Z MDR MAR PC TEMP R2 R1 IR Instruction Decoder ALU Carry-in Add Sub XOR Address lines Data lines Read MFC Instruksi: LD R2,(R1) ; R2  M[R1] Langkah-langkah: MAR  R1 Read Tunggu sinyal MFC // MFC = Memory Function Completed // Pada saat MFC aktif: // MDR  M[MAR] R2  MDR

13 Menyimpan Data ke Memori
Z MDR MAR PC TEMP R2 R1 IR Instruction Decoder ALU Carry-in Add Sub XOR Address lines Data lines Write MFC Instruksi: ST (R1),R2 ; M[R1]  R2 Langkah-langkah: MAR  R1 MDR  R2, Write Tunggu sinyal MFC // MFC = Memory Function Completed // Pada saat MFC aktif: // M[MAR]  MDR

14 Asynchronous vs. Synchronous Transfer
Asynchronous Transfer: Transfer data di-inisiasi oleh salah satu peranti (mis. CPU) Transfer data baru dapat terjadi jika peranti pemilik data (mis. Memori) siap (mis. memberikan sinyal MFC) memasok data Memungkinkan transfer data antar-peranti dengan kecepatan yang berbeda-beda Synchronous Setiap peranti yang bertukaran data mengacu pada 1 clock yang sama Transfer data berlangsung pada waktu-waktu tertentu mengikuti clock acuan Implementasi lebih sederhana Kecepatan transfer ditentukan peranti yang paling lambat

15 Pertukaran Data Antar-Register: Input & Output Gating
1 bit line of common bus Zin Zout 3-state switch S R _Q Q output: 1, 0, open-circuit operasi tulis & baca dilakukan secara bergantian memungkinkan peranti lain menggunakan bus Operasi Tulis Operasi Baca 1-bit bus Zin Q X 0 Q Zout Q output 0 X 3-state

16 Pertukaran Data Antar-Register
R1in Instruksi: MOV R4,R ; R4  R1 Langkah-langkah: Enable output of R1 // setting R1out to 1 Enable input of R4 // setting R4in to 1 X R1 X R1out R4in X R4 X R4out

17 Operasi Aritmatika dan Logika
Y Z Ri ALU A B X Riin Riout Yin Yout Zin Zout Add Instruksi: ADD R1,R ; R1  R1 + R2 Langkah-langkah: R1out, Yin R2out, Add, Zin Zout, R1in