Karakteristik Mesin Instruksi yang Dilakukan Oleh CPU

Hallo sobat faz, kali ini kami akan mengulas tentang Instruksi Mesin. Instruksi mesin (machine instruction) merupakan suatu operasi dan berbagai macam fungsi CPU. Kumpulan fungsi yang dapat dieksekusi CPU disebut set instruksi(instruction set) CPU. untuk lebih jelasnya Yok kita simak sama-sama...

Karakteristik Mesin Instruksi

        Dari sudut pandang desainer, set instruksi mesin menyediakan kebutuhan fungsional untuk CPU; Menerapkan CPU adalah tugas yang sebagian besar melibatkan dan melaksanakan set instruksi mesin. Dari sisi pengguna, pengguna yang memilih untuk program dalam bahasa mesin (sebenarnya, dalam bahasa assembly) menjadi dasar struktur register dan memori, jenis data langsung  didukung oleh mesin, dan fungsi dari ALU.

Elemen Instruksi

Setiap instruksi harus memiliki unsur-unsur yang mengandung informasi yang diperlukan oleh CPU untuk dieksekusi. Unsur-unsur ini adalah sebagai berikut :

1. Operasi kode: Menentukan operasi yang akan dilakukan (misalnya ADD, I/ O). Operasi ini ditentukan oleh kode biner, yang dikenal sebagai kode operasi, atau opcode.

Postingan Terkait : PENGERTIAN DAN SEJARAH DATA MINING

2. Sumber operan referensi: Operasi mungkin melibatkan operand sumber satu atau lebih yaitu operand yang input untuk operasi.

3. Hasil operan referensi: Operasi mungkin menghasilkan hasil.

4. Referensi instruksi berikutnya: ini memberitahu CPU dimana untuk mengambil instruksi berikutnya setelah pelaksanaan ins truksi ini selesai.

Instruksi berikutnya yang akan diambil terletak di memori utama atau, dalam kasus system memori virtual, baik di memori utama atau memori sekunder (disk). Dalam kebanyakan kasus, instruksi berikutnya akan diambil segera mengikuti instruksi saat ini. Dalam kasus tersebut, tidak ada referensi eksplisit untuk instruksi berikutnya. Sumber dan hasil operand dapat berada di salah satu dari tiga bidang :

1. Memori utama atau virtual: Seperti referensi instruksi berikutnya, alamat memori utama atau virtual harus diberikan.

2. CPU register: Dengan pengecualian langka, CPU berisi satu atau lebih register yang dapat direferensikan oleh instruksi mesin. Jika hanya satu mendaftar ada, referensi untuk itu mungkin implisit. Jika lebih dari satu  dan instruksi harus berisi jumlah dari register yang diinginkan.

3. I / O device: Instruksi harus menentukan (dia modul I / O dan perangkat untuk operasi. Jika memori-mapping I / O digunakan, ini hanyalah alamat memori utama atau virtual.

Instruksi Representasi

Dalam komputer, setiap instruksi diwakili oleh urutan bit. Instruksi ini dibagi menjadi bidang, sesuai dengan unsur-unsur pokok dari instruksi. Sebuah contoh sederhana dari format instruksi ditunjukkan pada Gambar 10.2. Sebagai contoh lain, format instruksi IAS ditunjukkan pada Gambar 2.2. Dengan set instruksi yang paling, lebih dari satu format yang digunakan. Selama eksekusi instruksi, instruksi dibaca ke register instruksi (IR) dalam CPU. CPU harus dapat mengekstrak data dari berbagai bidang instruksi untuk melakukan operasi yang diperlukan.

Sulit bagi programmer dan pembaca buku teks berurusan dengan representasi biner dari instruksi mesin. Dengan demikian, telah menjadi praktek umum untuk menggunakan representasi simbolis dari instruksi mesin. Contoh ini digunakan untuk set instruksi IAS.

Opcodes diwakili oleh singkatan, yang disebut mnemonik, yang menunjukkan operasi. Contoh umum termasuk

ADD add

SUB Subtract

MPY Multiply

DIV         Divide

LOAD Load data from memory

STOR Store data to memory

Operand juga diwakili secara simbolis. Sebagai contoh, instruksi

ADD     R     Y

Mungkin berarti menambahkan nilai yang terkandung di Y data lokasi ke isi register R. Dalam contoh ini, Y mengacu ke alamat sebuah lokasi di memori, dan R mengacu pada sebuah register tertentu. Perhatikan bahwa operasi dilakukan pada isi lokasi, bukan di alamat itu.

Dengan demikian, adalah mungkin untuk menulis sebuah program bahasa mesin dalam bentuk simbolis. Setiap opcode simbolis memiliki representasi biner tetap, dan programmer menentukan lokasi setiap operan simbolis. Sebagai contoh, programmer bisa mulai dengan daftar definisi:

X = 513

Y = 514

Dan sebagainya. Sebuah program sederhana akan menerima masukan simbolis, mengkonversi opkode dan referensi operan ke bentuk binary, dan membangun instruksi mesin biner.

Mesin-bahasa programer jarang ke titik noneksistensi. Kebanyakan program sekarang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi atau, bila tidak, bahasa assembly. Howefer, bahasa mesin simbolik tetap menjadi alat yang berguna untuk mendeskripsikan instruksi mesin.

Simple Instruction Format

Jenis Instruksi

Sebuah instuksi yang dapat diekspresikan dalam bahasa BASIC atau FORTRAN. X = X+Y Pernyataan ini menginstruksiakna komputer untuk menambahkan nilai yang tersimpan di Y ke nilai yang tersimpan di X dan menyimpan hasilnya di X. Variabel X dan Y berkorespondensi dengan lokasi 513 dan 514. Jika kita mengasumsikan set instruksi mesin yang sederhana, maka operasi ini dapat dilakukan dengan tiga buah instruksi :

1. Muatkan sebuah register dengan isi lokasi memori 513

2. Tambahkan isi lokasi memori ke register

3. Simpan isi register di lokasi memori 513

Suatu komputer harus memiliki set instruksi yang memungkinkan pengguna untuk memformulasikan pengolahan data atau dengan memperhatikan kemampuan pemrograman bahasa tingkat tinggi. Agar dapat dieksekusi, setiap program yang ditulis dalam bahasa program tingkat tinggi harus diterjemahkan ke dalam bahasa mesin. Jadi, set instruksi mesin harus dapat mengekspresikan setiap instruksi bahas atingkat tinggi.

Adapun Jenis-jenis instrusi sebagai berikut:

Pengolahan Data  : Instrusi-instruksi aritmatika dan logika

Penyimpanan Data : Instriksi-instruksi memori

Perpindahan Data : Instruksi I/O

Kontrol : Instruksi pemeriksaan dan percabangan

Jumlah Alamat

Salah satu cara tradisional dalam menjelaskan arsitektur prosesor adalah dengan memakai jumlah alamat yang terdapat pada masing-masing instruksi. Instruksi aritmatika dan logika memerlukan operand yang berjumlah banyak. Secara virtual, seluruh operasi eritmatika dan logika merupakan uner/unary (satu operand) atau biner (dua operand). Dengan demikian, memerlukan maksimum dua alamat untuk acuan operand. Hasil sebuah operasi akan memerlukan alamat ketiga.

Dengan demikian, instruksi perlu memiliki empat buah acuan alamat: dua buah operand, sebuah hasil operasi, dan sebuah alamat instruksi berikutnya. Sebagian besar CPU merupakan variasi satu, dua, atau tiga alamat dengan alamat instruksi berikutnya merupakan implisit (diperoleh dari pencacah program). Format tiga alamat tidak umum digunakan, karena instruksi-instruksi tersebut memerlukan bentuk instruksi yang lebih relatif lebih panjang untuk menampung acuan-acuan tiga alamat. Sedangkan bentuk dua alamat mengurangi kebuatuahan ruang akan tetapi menimbulkan kesulitan. Instruksi yang lebih sederhana adalah instruksi satu alamat. Agar alamat ini dapat berfungsi, alamat perlu diimplisitkan. 

Berbagi :