Laporan Mode pengalamatan dan aliran data pada siklus fetch dan execution
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang
telah memberikan rahmat serta karunia-Nya kepada kami sehingga kami dapat
membuat Makalah yang berjudul Mode
pengalamatan dan aliran data pada siklus
fetch dan execution
Makalah berisikan tentang materi dari matakuliah
Arsitektur dan Organisasi Komputer. Diharapkan buku ini dapat memberikan
informasi kepada kita semua tentang Unit Kontrol pada arsitektur dan organisasi
computer. Semoga dengan buku ini pembaca mampu memahami Unit Kontrol Komputer.
Kami menyadari bahwa buku ini jauh dari sempurna, oleh
karena itu kritik dan saran dari dosen , mahasiswa serta semua pihak yang
bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan buku ini.
Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua
pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan buku ini dari awal sampai
akhir. Semoga Allah SWT senantiasa melancarkan segala usaha kita. Amin.
PENDAHULUAN
Dalam
mata kuliah Arsitektur dan Organisasi Komputer, Di Era yang semakin canggih ini,
teknologi sangat berkembang pesat khususnya komputer. Komputer di rancang untuk
mempermudah dalam pekerjaan manusia. Dimulai dari pengenalan komputer pentium
I, PentiumII, Pentium III, Pentium IV, dan sekarang yang lebih baru lagi yaitu
laptop. Semua evolusi komputer tersebut bertujuan untuk melengkapi komputer –
komputer pentium yang sebelumnya. Semakin canggih teknologi yang kita gunakan
tentunya kita harus mengerti bagaimana cara kerja, juga mengerti bagian –
bagian dalam komputer tersebut. Agar kita tidak hanya mampu menggunakan namun
juga mampu mengatasi masalah apabila terjadi sesuatu dengan komputer kita.
Untuk itu kita belajar organisasi komputer.
Komputer bekerja sesuai perintah yang di kirim ke cpu, dan di simpan di
memory. Di bagian memory perintah – perintah tersebut di proses di mode – mode
pengalamatan tertentu, kemudian di akses dan di tampilkan ke layar monitor.
Pada kesempatan ini kami membuat makalah tentang jenis – jenis pengalamatan,
kami berharap dengan pembuatan makalah ini dapat membantu dalam kami
belajar organisasi komputer.
PEMBAHASAN
1.1. Arti Mode Pengalamatan
Mode pengalamatan merupakan metode penentuan alamat
operand pada instruksi. Operand instruksi diletakan pada memori utama dan
register CPU. Tujuan yang mempengaruhi arsitektur komputer ketika memilih
mode pengalamatan:
·
Mengurangi
panjang instruksi dengan mempunyai medan yang pendek untuk alamat.
·
Menyediakan
bantuan yang tangguh kepada pemrogram untuk penanganan data kompleks seperti
pengindeksan sebuah array, control loop, relokasi program dan sebagainya.
Teknik
Pengalamatan
- Immediate Addressing
- Direct Addressing
- Indirect Addressing
- Register addressing
- Register indirect addressing
- Displacement addressing
- Stack addressing
1. Immediate Addressing
(Pengalamatan Segera)
Adalah bentuk pengalamatan yang
paling sederhana.
Penjelasan :
·
Operand
benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari intsruksi
·
Operand sama
dengan field alamat
·
Umumnya
bilangan akan disimpan dalam bentuk complement dua
·
Bit paling
kiri sebagai bit tanda
·
Ketika
operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga
maksimum word data
Keuntungan :
·
Tidak adanya
referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand
·
Menghemat
siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat
Kekurangan :
·
Ukuran
bilangan dibatasi oleh ukuran field
2. Direct
Addressing (Pengalamatan Langsung)
Penjelasan :
·
Teknik ini
banyak digunakan pada komputer lama dan komputer kecil
·
Hanya
memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus
Kelebihan :
·
Field alamat
berisi efektif address sebuah operand
Kekurangan :
·
Keterbatasan
field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan
panjang word
3. Indirect
Addressing (Pengalamatan tak langsung)
Penjelasan :
·
Merupakan
mode pengalamatan tak langsung
·
Field alamat
mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi
alamat operand yang panjang
Kelebihan :
·
Ruang bagi
alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi
Kekurangan :
·
Diperlukan
referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi
4. Register
addressing (Pengalamatan Register)
Penjelasan :
·
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 memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi
8 atau 16 register general purpose
Keuntungan :
·
Diperlukan
field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi
memori
·
Akses ke
register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan
lebih cepat
Kerugian :
·
Ruang alamat
menjadi terbatas
5. Register
indirect addressing (Pengalamatan tak-langsung register)
Penjelasan :
·
Metode
pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak
langsung
·
Perbedaannya
adalah field alamat mengacu pada alamat register
·
Letak
operand berada pada memori yang dituju oleh isi register
·
Keuntungan
dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan
pengalamatan tidak langsung
·
Keterbatasan
field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga
alamat yang dapat direferensi makin banyak
·
Dalam satu
siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung
hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada
mode pengalamatan tidak langsung
6.
Displacement addressing
Penjelasan :
·
Menggabungkan
kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung
·
Mode ini
mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field
yang eksplisit
·
Operand
berada pada alamat A ditambahkan isi register
·
Tiga model
displacement
o
Relative
addressing : register yang direferensi secara implisit adalah Program Counter
(PC)
§
Alamat
efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat
§
Memanfaatkan
konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya
o
Base
register addressing : register yang direferensi berisi sebuah alamat memori dan
field alamat berisi perpindahan dari alamat itu
§
Referensi
register dapat eksplisit maupun implisit
§
Memanfaatkan
konsep lokalitas memori
o
Indexing
: field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang
direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut
§
Merupakan
kebalikan dari mode base register
§
Field alamat
dianggap sebagai alamat memori dalam indexing
§
Manfaat
penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-pprogram iteratif
7. Stack
addressing
Penjelasan :
·
Stack adalah
array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-firs-out
·
Stack
merupakan blok lokasi yang terbaik
o
Btir
ditambahkan ke puncak stack sehingga setiap blok akan terisi secara parsial
·
Yang
berkaitan dengan stack adalah pointer yang nilainya merupakan alamat bagian
paling atas stack
·
Dua elemen
teratas stack dapat berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack
pointer mereferensi ke elemen ketiga stack
·
Stack
pointer tetap berada dalam register
·
Dengan
demikian, referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya
merupakan pengalamatan register tidak langsung
1.2.
Fetching dan Execute
Pengertian
CPU
CPU
(Central Processing Unit) adalah otak atau sumber dari komputer yang mengatur
danmemproses seluruh kerja komputer. CPU ini berbentuk IC yang diberi nama
sesuai dengantipenya, misalnya 8088 untuk PC XT dan 80286 untuk PC AT,Pentium
IV dan sebagainya.Karena CPU ini berada pada suatu board (papan) yang disebut
motherboard dan terletkdalam kotak (casing), sekarang ini orang jadi cenderung
menyebut kotak berisi catu daya,disk drive dan motherboard sebagai CPU/ kotak
CPU. Di dalam kotak CPU biasanyaterdapat 2 buah disket drive yang diberi nama
disket drive A dan disket drive B. selaindisket drive ada juga yang mempunyai
hard disk dan CD ROM.
Komponen Utama CPU
Dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun
atas beberapa komponen, yaitu Arithmetic and Logic Unit (ALU), Control
Unit, Registers, dan CPU Interconnections.
Gambar Komponen internal CPU
·
Arithmetic
and Logic Unit (ALU), bertugas membentuk
fungsi – fungsi pengolahan data komputer. ALU sering
disebut mesin bahasa (machine
language) karena bagian ini mengerjakan instruksi –
instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti
istilahnya, ALU terdiri dari dua bagian, yaitu
unit arithmetika dan unit logika boolean, yang
masing – masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.
·
Control Unit, bertugas
mengontrol operasi CPU dan secara keselurahan mengontrol komputer
sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar
komponen dalam menjalankan fungsi – fungsi operasinya.
Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah
mengambil instruksi –instruksi dari memori utama dan menentukan
jenis instruksi tersebut.
·
Registers, adalah
media penyimpan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.Memori
ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah
ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.
·
CPU Interconnections, adalah sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal
CPU, yaitu ALU, unit kontrol dan register – register dan juga dengan bus – bus
eksternal CPU yang menghubungkan dengan sistem lainnya, seperti
memori utama, piranti masukan/keluaran.
Fungsi CPU
Fungsi CPU adalah penjalankan program – program yang
disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi –
instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya
satu persatu sesuai alur perintah.
Pengolahan instruksi dalam CPU
terdiri dari dua langkah, yaitu : operasi pembacaan
instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan
instruksi (execute). Siklus instruksi yang
terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi.
Siklus instruksi dasar
Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca
instruksi dari memori. Terdapat register dalam CPU yang
berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi
selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC). PC akan
menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi.
Siklus Fetch – Eksekusi
Instruksi – instruksi yang
dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).
Instruksi – instruksi ini dalam bentuk kode – kode binner yang dapat
diinterpretasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan. Aksi – aksi
ini dikelompokkan menjadi empat katagori, yaitu :
·
CPU – Memori,
perpindahan data dari CPU ke memori dan sebaliknya.
·
CPU –I/O,
perpindahan data dari CPU ke modul I/O dan sebaliknya.
·
Pengolahan Data, CPU
membentuk sejumlah operasi aritmatika dan logika terhadap data.
·
Kontrol, merupakan
instruksi untuk pengontrolan fungsi atau kerja.
Misalnya instruksi pengubahan urusan eksekusi.
Diagram siklus instruksi
Perlu diketahui bahwa siklus
eksekusi untuk suatu instruksi dapat melibatkan lebih dari
sebuah referensi ke memori. Disamping itu juga, suatu instruksi dapat
menentukan suatu operasi I/O. Perhatikan gambar diagram siklus instruksi di
atas .
·
Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau
menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi.
·
Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
·
Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi
untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan
digunakan.
·
Operand Address Calculation (OAC),yaitu menentukan alamat operand, hal ini
dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
·
Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
·
Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
·
Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.
Fungsi Interrupt
Fungsi interupsi adalah mekanisme
penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU
kepada routine interupsi. Hampir semua modul
(memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi
kerja CPU.
Tujuan interupsi secara umum
untuk menejemen pengeksekusian routine instruksi agar
efektif dan efisien antar CPU dan modul – modul
I/O maupun memori. Setiap komponen komputer dapat menjalankan
tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali
terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi
masing – masing modul berbeda sehingga dengan
adanya fungsi interupsi ini dapat sebagai
sinkronisasi kerja antar modul. Macam – macam kelas sinyal
interupsi :
·
Program, yaitu
interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi
yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya:
arimatika overflow, pembagian nol, oparasi ilegal.
·
Timer, adalah
interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini memungkinkan
sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler.
·
I/O, sinyal
interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi
error dan penyelesaian suatu operasi.
·
Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan
daya atau kesalahan paritas memori.
Dengan adanya mekanisme interupsi,
prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi
instruksi-instruksi lain. Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya
dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi
ke prosesor. Kemudian prosesor akan menghentikan eksekusi
yang dijalankannya untuk menghandel routine
interupsi.
Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan
melanjutkan eksekusi programnya kembali. Saat sinyal
interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan
tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak.
Apabila interupsi ditangguhkan, prosesor akan melakukan hal –
hal dibawah ini :
- Prosesor menangguhkan
eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan
konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang
akan dieksekusi dan data lain yang relevan.
- Prosesor menyetel program
counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler.
PENUTUP
Kesimpulan:
Mode pengalamatan adalah bagaimana cara menunjuk
dan mengalamati suatu lokasi
memori pada sebuah
alamat di mana operand akan diambil. Mode pengalamatan ini meliputi :
- Immediate Addressing
- Direct Addressing
- Indirect Addressing
- Register addressing
- Register indirect addressing
- Displacement addressing
- Stack addressing
Siklus
fetch-eksekusi
- Di awal setiap siklus, CPU akan
membaca dari memori utama,2.
- Sebuah register, yang disebut Program Counter (PC), akan mengawasidan
menghitung instruksi selanjutnya,3.
- Ketika CPU membaca sebuah instruksi,
Program Counter akan menambah satuhitungannya,4.
- Lalu instruksi-instruksi yang dibaca
tersebut akan dimuat dalam suatu register yangdisebut
register instruksi (IR), dan akhirnya5.
- CPU akan melakukan interpretasi
terhadap instruksi yang disimpan dalam bentukkode binari, dan melakukan
aksi yang sesuai dengan instruksi tersebut
Siklus Intruksi
- Instruction Addess Calculation (IAC),
yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamatinstruksi berikutnya yang akan
dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap
ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiapinstruksi 16 bit padahal memori memiliki
panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamatsebelumnya.2.
- Instruction
Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasimemorinya ke
CPU.
- Instruction Operation Decoding (IOD),
yaitu menganalisa instruksi untukmenentukan jenis operasi yang akan
dibentuk dan operand yang akan digunakan.4.
- Operand Address Calculation (OAC), yaitu
menentukan alamat operand, hal inidilakukan apabila melibatkan referensi
operand pada memori.5.
- Operand Fetch (OF), adalah mengambil
operand dari memori atau dari modul I/O.6.
- Data Operation (DO), yaitu membentuk
operasi yang diperintahkan dalam instruksi.7.
- Operand
store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori
Referensi
Comments
Post a Comment