cpu

CPU, ALU, CU, Dan Register

a. Pengertian CPU

CPU  merupakan  singkatan  dari  Central  Prosessor  Unit  yang  sering  diartikan  oleh  manusia sebagai  tubuh  maupun  dari  otak  sikomputer.  Selain  dapat  mengolah  berbagai  hitungan Aritmatika,  CPU  juga  dapat  mengolah  data-data  yang  telah  masuk  kedalam  komputer  dan menyimpannya  kedalam  Hardisk  maupun  alat  penyimpanan  lainnya  melalui  perintah prosessor yang ada di CPU. CPU sendiri terbuat dari lempengan yang  berbahan silicon yang terdiri  atas  10  juta  transitor  yang  biasa  disebut  “chip”.  Perkembangan  CPU  dari  waktu  ke waktu  semakin  meningkat.  Awal  munculnya  processor,  yakni  hadir  dengan microprocessornya  yang  di  buat  oleh  INTEL,  satu-satunya  produsen  pada  masa  itu  untuk pembuatan  processor.  Namun,  sekarang  ini  sudah  banyak  perusahaan-perusahaan  yang membuat processor.

Control Unit
Unit  kontrol  (bahasa  Inggris:  Control  Unit  –  CU)  adalah  salah  satu  bagian  dari  CPU  yang bertugas  untuk  memberikan  arahan  /  kendali  /  kontrol  terhadap  operasi  yang  dilakukan  di bagian  ALU  (Arithmetic  Logical  Unit)  di  dalam  CPU  tersebut.  Output  dari  CU  ini  akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut. Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU  diimplementasikan  sebagai  sebuah  microprogram  yang  disimpan  di  dalam  tempat penyimpanan kontrol (control store).

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:
1.  Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
2.  Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
3.  Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.
4.  Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan
5.  logika serta mengawasi kerja.
6.  Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Proses tiga langkah karakteristik unit control:
1.  Menentukan elemen dasar prosesor
2.  Menjelaskan operasi mikro yang akan dilakukan prosesor
3.  Menentukan fungsi-fungsi yang harus dilakukan unit control agar menyebabkan pembentukan operasi mikro

Masukan-masukan unit control:
1.  Clock / pewaktu
Pewaktu adalah cara unit control dalam menjaga waktunya. Unit control menyebabkan sebuah operasi mikro (atau sejumlah operasi mikro yang bersamaan) dibentuk bagi setiap pulsa waktu. Pulsa ini dikenal sebagai waktu siklus prosesor.

2.  Register instruksi
Opcode instruksi saat itu digunakan untuk menentukan operasi mikro mana yang akan dilakukan selama siklus eksekusi.

3.  Flag
Flag ini diperlukan oleh unit control untuk menentukan status prosesor dan hasil operasi ALU sebelumnya.

4.  Sinyal control untuk mengontrol bus
Bagian bus control bus system memberikan sinyal-sinyal ke unit control, seperti sinyalsinyal interupsi dan acknowledgement.

Keluaran-keluaran unit control:
• Sinyal control didalam prosesor: terdiri dari dua macam: sinyal -sinyal yang menyebabkan data dipindahkan dari register yang satu keregister yang lainnya, dan sinyal-sinyal yang dapat mengaktifasi fungsi-fungsi ALU tertentu.

ALU (Aritmetic and Logic Unit)
ALU (Arithmetic and Logic Unit), CU (Control Unit), Register, dan interkoneksinya. ALU merupakan bagian pengolah bilangan biner dari sebuah prosesor. ALU bertugas melakukan operasi-operasi  aritmatika  dan  logika  sesuai  dengan  instruksi  yang  diberikan.  ALU  juga merupakan salah satu bagian yang terpenting. Unit aritmetik logika (ALU) terdiri dari sirkuit elektronik  yang  membuatnya  mampu  melaksanakan  operasi  aritmatika  dan  logika.  Ia mengeksekusi  instruksi  dan  melakukan  perhitungan  (tambah,  kali,  kurang,  dan  bagi)  dan perbandingan.  ALU  bekerja  dengan  register  yang  berbeda  untuk  menyimpan  data  atau informasi  tentang  tindakan  terakhir  yang  dilakukan  oleh  unit  logika.  ALU  mampu membandingkan huruf, angka, atau karakter khusus. Komponen dari rangkaian logika pada ALU  adalah  gerbanggerbang  logika  AND,  OR,  XOR,  dan  NOT  yang  dihubungkan  pada multiplexer.  Selain  itu  juga  terdapat  juga  operasi  shifter  yang  komponen  dasarnya  adalah multiplexer. Komponen ALU mendapatkan masukan data dari register dan sinyal kontrol dari CU.  Untuk  operasi  ALU  dengan  dua  masukan,  diperlukan  dua  register  8-bit:  ACC (accumulator) untuk masukan pertama dan temp (register sementara) untuk masukan kedua. Hasil  dari  operasi  ALU  ini  adalah  data  8-bit  yang  kemudian  diteruskan  ke  register  untuk menyimpan  hasil  operasi  ini.  Selain  itu  juga  dihasilkan  flag  atau  bit  status.  Flag  ini  akan diteruskan  ke  register  yang  menyimpan  flag  hasil  dari  operasi  ALU.  Untuk  mempercepat pemrosesan  data  di  dalam  prosesor,  selain  CU  dan  ALU,  prosesor  juga  membutuhkan memori  dengan  kecepatan  yang  sama  dengan  prosesor.  Memori  khusus  yang diimplementasikan  pada  prosesor  ini  disebut  register.  Komponen  utama  penyusun  register adalah flip-flop.

Bus
Suatu sistem digital pada umumnya memiliki banyak komponen register. Interkoneksi antar komponen  diperlukan  untuk  transfer  data  dari  satu  komponen  ke  komponen  yang  lainnya. Untuk  efesiensi  dalam  transfer  data  tersebut  digunakan  suatu  sistem  untuk  berbagi  saluran yang disebut bus. Bus adalah sekelompok kawat penghubung yang digunakan sebagai jalur untuk  menyalurkan  bit-bit  biner.  Ada  tiga  jenis  bus  pada  sistem  prosesor  :  bus  data,  bus alamat, dan bus kontrol.

1.  Bus  data  digunakan  untuk  mentransfer  data  antara  CPU  dengan  elemen  elemen  lain  di dalam sistem. Bus data bersifat bidirectional, bisa menerima data dan juga mengirimkan data. Juga terdapat internal data bus untuk transfer data sesama elemen CPU, yang dihubungkan ke bus data sistem melalui Memory Buffer Register (MBR). MBR merupakan buffer dua arah.

2. Bus alamat membawa alamat dari lokasi memori, untuk mengambil data agar dapat dibaca
atau untuk menyimpan agar dapat ditulis. Bus alamat dapat juga mengalamati elemen elemen lain di dalam sistem seperti unit antarmuka masukan/keluaran. Bus alamat dapat membawa 16 bit informasi digital secara serempak.

3.Bus kontrol membawa semua isyarat kontrol dari CPU. Fungsi utama bus kontrol adalah: 

sinkronisasi memori dan I/O, penjadwalan CPU (misalnya interupsi), dan  tugas lain seperti reset dan clock. Sebelum memasuki address bus sistem maupun control bus sistem, informasi terlebih  dahulu  melewati  Memory  Address  Register  (MAR),  yang  merupakan  buffer  satu arah.

Today Deal $50 Off : https://goo.gl/efW8Ef

 

CU (Control Unit )

Control Unit (CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.

Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor)

Tugas dari CU adalah sebagai berikut:

 1.Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

 2.Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

 3.Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses.

4.Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja.

 5.Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Macam-macam CU : 1. Single-Cycle CU Proses di CUl ini hanya terjadi dalam satu clock cycle, artinya setiap instruksi ada pada satu cycle, maka dari itu tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean masing-masing control line hanya merupakan fungsi dari opcode saja. Clock cycle harus mempunyai panjang yang sama untuk setiap jenis instruksi. Ada dua bagian pada unit kontrol ini, yaitu proses men-decode opcode untuk mengelompokkannya menjadi 4 macam instruksi (yaitu di gerbang AND), dan pemberian sinyal kontrol berdasarkan jenis instruksinya (yaitu gerbang OR). Keempat jenis instruksi adalah “R-format” (berhubungan dengan register), “lw” (membaca memori), “sw” (menulis ke memori), dan “beq” (branching). Sinyal kontrol yang dihasilkan bergantung pada jenis instruksinya.

 Misalnya jika melibatkan memori ”R-format” atau ”lw” maka akan sinyal ”Regwrite” akan aktif. Hal lain jika melibatkan memori “lw” atau “sw” maka akan diberi sinyal kontrol ke ALU, yaitu “ALUSrc”. Desain single-cycle ini lebih dapat bekerja dengan baik dan benar tetapi cycle ini tidak efisien.

2. Multi-Cycle CU Berbeda dengan unit kontrol yang single-cycle, unit kontrol yang multi-cycle lebih memiliki banyak fungsi. Dengan memperhatikan state dan opcode, fungsi boolean dari masing-masing output control line dapat ditentukan. Masing-masingnya akan menjadi fungsi dari 10 buah input logic. Jadi akan terdapat banyak fungsi boolean, dan masing-masingnya tidak sederhana. Pada cycle ini, sinyal kontrol tidak lagi ditentukan dengan melihat pada bit-bit instruksinya. Bit-bit opcode memberitahukan operasi apa yang selanjutnya akan dijalankan CPU; bukan instruksi cycle selanjutnya.

Control Unit (CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut. Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor). Tugas dari CU adalah sebagai berikut: 1.Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output. 2.Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama. 3.Mengambil data dari memori utama kalau diperlukan oleh proses. 4.Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja. 5.Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Today Deal $50 Off : https://goo.gl/efW8Ef

Today Deal $50 Off : https://goo.gl/efW8Ef

Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses. Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat di olah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya. Secara analogi, register ini dapat diibaratkan sebagai ingatan di otak bila kita melakukan pengolahan data secara manual, sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika

Register yang dibahas di sini adalah register-register yang terdapat pada mikroporsesor keluarga Intel dari 80386-80486, yang mana terdiri dari : general purpose register (register serbaguna), pointer register (register pointer), index register (register indeks), segment register (register segmen), dan flag register (register status). Register-register tersebut semuanya menggunakan register 32-bit, kecuali register segmen yang hanya memiliki lebar 16-bit. Selain sebagai register 32-bit, register lain (selain register segmen) dapat digunakan sebagai register 16-bit, dan khusus untuk register serbaguna dapat digunakan untuk register 8-bit. Pada masa mikroprosesor 16-bit, semua registernya adalah 16-bit, kecuali register serbaguna yang dapat berfungsi sebagai register 16-bit dan 8-bit. Sedangkan pada masa mikroprosesor 8-bit register-registernya adalah register 8-bit, kecuali register status yang lebarnya 16-bit.

Berikut adalah penjelasan dari masing-masing register di atas.

- General Purpose Register (Scratch-Pad Register), terdiri dari:

• AX (AH + AL) - Accumulator Register
• BX (BH + BL) - Base Register
• CX (CH + CL) - Counter Register
• DX (DH + DL) - Data Register

- Segment Register

• CS - Code Segment Register
• DS - Data Segment Register
• SS - Stack Segment Register
• ES - Extra Segment Register

- Pointer Register

• IP - Instruction Pointer Register
• SP - Stack Pointer Register
• BP - Base Pointer Register

- Index Register

• SI - Source Index Register
• DI - Destination Index Register

- Flag Register

• GENERAL PURPOSE REGISTER

General Purpose Register terdiri dari emapt register yang mempunyai kemampuan 16 bit dan dapat dibagi menjadi Register Low dan High Bits yang masing-masing berkemampuan 8 bit.

Register AX

Register AX merupakan register aritmatik, karena register ini selalu dipakai dalam operasi penambahan, pengurangan, perkalian dan pembagian.

Setiap register general purpose mempunyai Register Low dan Register High, maka untuk AX register low-nya adlaah AL dan register high-nya adalah AH. Register AH merupakan tempat menaruh nilai service number untuk beberapa Interrupt tertentu.

Register BX

Register BX adalah salah satu dari dua register base Addressing Mode yang dapat mengambil atau menulis langsung dari atau ke memori.

Register CX

Register CX merupakan suatu counter untuk meletakkan jumlah lompatan pada Loop yang anda lakukan.

Register DX

Register DX memiliki 3 tugas antara lain:

Membantu AX dalam proses perkalian dan pembagian, terutama perkalian dan pembagian 16 bit.

DX merupakan register offset dari DS

DX bertugas menunjukkan nomor port pada operasi port

• POINTER REGISTER

Pointer Register bertugas untuk menyimpan offset dari relative address.

Register IP

Pasangan register IP adalah register CS yang merupakan register terpenting untuk menunjukkan baris perintah program. Pada pertama program dijalankan register ini akan langsung menunjuk pada awal program.

Register SP

Pasangan register SP adalah register SS yang digunakan untuk operasi stack. Pada saat program pertama dijalankan register ini akan menunjuk pada byte terakhir stack.

Register BP

Register BP mempunyai fungsi yang sama dengan register BX yaitu dapat menulis dan membaca ke atau dari memori secara langsung. 

Perbedaannya adalah BX menulis dan membaca dengan segment SS (Stack Segment).

Register BP digunakan juga dalam komunikasi anatara bahasa komputer, seperti PASCAL dengan Assembler ataupun Turbo C dengan Assembler.

• INDEX REGISTER

Index Register terdiri dari dua register yaitu register DI dan SI, dimana kedua register ini merupakan register yang dipakai untuk melakukan Operasi String.

Kedua register ini sering digunakan untuk menulis dan membaca ke atau dari memori seperti BX dan BP

• FLAG REGISTER

| X | X | X | X | O | D | I |T | S | Z | X | A | X | P | X | C |

Flag Bits:

O - Overflow Flag

D - Direction Flag

I - Interrupt Flag

T - Trap Flag

S - Sign Flag

Z - Zero Flag

A - Auxiliary Carry Flag

P - Parity Flag

C - Carry Flag

X - Reserved (kosong)

Flag register ini merupakan suatu komposisi register 16 bit dengan ketentuan  seperti gambar diatas, dimana komposisi bit nya dapat mengecek apakah sesuatu berfungsi atau tidak.

SUMBER:
http://fhariedzth-killms.blogspot.co.id/2012/11/central-processing-unit-cpu.html
https://reddevil2893.wordpress.com/2013/12/05/pengertian-alu-arithmetic-logical-unit-dan-sitem-bus/
https://id.wikipedia.org/wiki/Bus_sistem

http://simuk-warrior.blogspot.co.id/2015/06/pengertian-bus-system-sistem-bus.html

http://galuhpribadi.blogspot.co.id/2016/11/cpu-sistem-bus-alu-dan-register_1.html

https://mahmudiuye.blogspot.co.id/2015/04/struktur-cpu-fungsi-cpu-alu-control.html 

http://ekapka.blogspot.co.id/2013/09/pengertian-control-unit-cu-dan.html 

arsitektur set instruksi

Pengertian Set Instruksi
Program komputer atau sering kali disingkat sebagai program adalah serangkaian instruksi yang ditulis untuk melakukan suatu fungsi spesifik pada komputer. Komputer pada dasarnya membutuhkan keberadaan program agar bisa menjalankan fungsinya sebagai komputer, biasanya hal ini dilakukan dengan cara mengeksekusi serangkaian instruksi program tersebut pada prosesor. Sebuah program biasanya memiliki suatu bentuk model pengeksekusian tertentu agar dapat secara langsung dieksekusi oleh komputer.

Program yang sama dalam format kode yang dapat dibaca oleh manusia disebut sebagai kode sumber, bentuk program yang memungkinkan programmer menganalisis serta melakukan penelaahan algoritma yang digunakan pada program tersebut. Kode sumber tersebut pada akhirnya dikompilasi oleh utilitas bahasa pemrograman tertentu sehingga membentuk sebuah program. bentuk alternatif lain model pengeksekusian sebuah program adalah dengan menggunakan bantuan interpreter, kode sumber tersebut langsung dijalankan oleh utilitas interpreter suatu bahasa pemrograman yang digunakan.

Dalam pengertiannya Set Instruksi (instruction set) adalah sekumpulan instruksi yang lengkap dan berbeda. Set instruksi ini dapat di mengerti oleh sebuah CPU, set instruksi sering juga sering disebut sebagai bahasa mesin (machine code), karena aslinya juga berbentuk biner kemudian dimengerti sebagai bahasa assembly, agar dapat dimengerti oleh manusia (programmer).

Set instruksi didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Dua bagian utama arsitektur komputer:

1. Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi

ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh komputer. ISA menentukan sifat komputasional komputer

2. Hardware system architecture (HSA) / arsitektur system hardware

HSA berkaitan dengan subsistem hardware utama komputer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.

Jenis – Jenis Instruksi

1.Data procecessing: Arithmetic dan Logic Instructions

data processing adalah jenis pemrosesan yang dapat mengubah data menjadi informasiatau pengetahuan. Pemrosesan data ini sering menggunakan komputer sehingga bisa berjalan secara otomatis. Setelah diolah, data ini biasanya mempunyai nilai yang informatif jika dinyatakan dan dikemas secara terorganisir dan rapi, maka istilah pemrosesan data sering dikatakan sebagai sistem informasi. Kedua istilah ini mempunyai arti yang hampir sama, pemrosesan data mengolah dan memanipulasi data mentah menjadi informasi (hasil pengolahan), sedangkan sistem informasi memakai data sebagai bahan masukan dan menghasilkan informasi sebagai produk keluaran.

2. Data storage: Memory instructions

sering disebut sebagai memori komputer, merujuk kepada komponen komputer, perangkat komputer, dan media perekaman yang mempertahankan data digital yang digunakan untuk beberapa interval waktu. Penyimpanan data komputer menyediakan salah satu tiga fungsi inti dari komputer modern, yakni mempertahankan informasi. Ia merupakan salah satu komponen fundamental yang terdapat di dalam semua komputer modern, dan memiliki keterkaitan dengan mikroprosesor, dan menjadi model komputer yang digunakan semenjak 1940-an.
Dalam penggunaan kontemporer, memori komputer merujuk kepada bentuk media penyimpanan berbahan semikonduktor, yang dikenal dengan sebutan Random Access Memory (RAM), dan kadang-kadang dalam bentuk lainnya yang lebih cepat tapi hanya dapat menyimpan data secara sementara. Akan tetapi, istilah “computer storage” sekarang secara umum merujuk kepada media penyimpanan massal, yang bisa berupa cakram optis, beberapa bentuk media penyimpanan magnetis (seperti halnya hard disk) dan tipe-tipe media penyimpanan lainnya yang lebih lambat ketimbang RAM, tapi memiliki sifat lebih permanen, seperti flash memory.

3. Data Movement: I/O instructions

Proses data movement ini adalah memindahkan (dapat diakatakan membackup juga) data – data dari database yang berupa data, indeks, grand, schema, dan lain – lain ketempat baru. Tempat baru ini bisa ke dalam database baru atau memang untuk dibackup saja.

Data movement terdiri dari 2 bagian besar yaitu :

–          Load & Upload [difokuskan untuk memindahkan data yang berupa indeks atau data itu sendiri alias isi dari database tersebut]

–          Export & Import [memindahkan data secara lengkap, mulai dari grand, schema, dan seluruhnya]

Jika dilihat, load tersebut behubungan dengan import dan upload berhubungan dengan export

Load berfungsi untuk memasukan data / transaksi ke sebuah table. Dapat dikatakan juga insert, replace, atau update. Sedangkan upload berfungsi untuk membuat dari data table ke fisik / file. Kelemahan load adalah dalam prosesnya bisa saja terjadi data yang tidak berpindah secara sempurna.

Upload Parameter

• Limit [membatasi beberapa record]
• Sample [mencari sample yang telah ditentukan]
• When [berdasarkan kondisi]

Dan pada upload, hanya satu parameter saja yang dapat berjalan alias tak bisa berjalan bersamaan apabila parameternya lebih dari 1.

Bulk Data Movement (Software Pendukung)

• ETL [Extrat Transform Load], software yang focus terhadap data warehouse
• Replication and Propagation, software yang memonitoring source database dan target, dan yang dihasilkan oleh software ini adalah pencatatatn log.

Perlu diperhatikan juga hak akses dalam load & unload, import & export minimal adalah akses select.

Distribution Database

Dalam distribution database terdapat 3 istilah yaitu :

• Autonomi [idependent], untuk tabel umum akses yang diberikan berbeda dari setiap user.
• Isolation [stand alone], untuk tabel khusus (privacy) itu terpisah dari user.
• Transparancy [all user], akses tabel terpisah dari user tetapi user masih dapat mengaksesnya.

Lawan dari database terdistribusi adalah database terpusat. Server yang terpusat memang diuntungkan dalam sisi maintenance sedangkan server terdistribusi lebih rumit dalam proses integrasinya.

Jika database terdistribusi paling tidak membutuhkan Sumber Daya Manusia [SDM] yang baik, network yang lebih baik karena permasalahan network itu sangat fatal dan biasanya permasalahannya tidak jauh – jauh dari permasalahan traffic network. Dan yang tidak boleh dilupakan adalah request dan respon.

4. Control: Test and branch instructions

Unit kendali (bahasa Inggris: Control Unit – CU) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. Output dari CU ini akan mengatur aktivitas dari bagian lainnya dari perangkat CPU tersebut.

Pada awal-awal desain komputer, CU diimplementasikan sebagai ad-hoc logic yang susah untuk didesain. Sekarang, CU diimplementasikan sebagai sebuah microprogram yang disimpan di dalam tempat penyimpanan kontrol (control store). Beberapa word dari microprogram dipilih oleh microsequencer dan bit yang datang dari word-word tersebut akan secara langsung mengontrol bagian-bagian berbeda dari perangkat tersebut, termasuk di antaranya adalah register, ALU, register instruksi, bus dan peralatan input/output di luar chip. Pada komputer modern, setiap subsistem ini telah memiliki kontrolernya masing-masing, dengan CU sebagai pemantaunya (supervisor).

Teknik Pengalamatan

Metode pengalamatan merupakan aspek dari set instruksi arsitekturdi sebagian unit pengolah pusat(CPU) desain yang didefinisikan dalam set instruksi arsitektur dan menentukan bagaimana bahasa mesinpetunjuk dalam arsitektur untuk mengidentifikasi operan dari setiap instruksi.. Sebuah mode pengalamatan menentukan bagaimana menghitung alamat memori yang efektif dari operand dengan menggunakan informasi yang diadakan di registerdan / atau konstanta yang terkandung dalam instruksi mesin atau di tempat lain.

Jumlah Alamat

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.

1. Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
2.            a) Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
3.            b) Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
4.            c) Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
5.            d) Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)
6. Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan :
7.            a) – Address Instruction
8.            b) 1 – Addreess Instruction
9.            c) N – Address Instruction
10.            d) M + N – Address Instruction
11. Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register
12.            a) Memori To Register Instruction
13.            b) Memori To Memori Instruction
14.            c)  Register To Register Instruction

Jenis-jenis Metode Pengalamatan

1. a) Direct Absolute (pengalamatan langsung)

Hal ini membutuhkan ruang dalam sebuah instruksi untuk cukup alamat yang besar.. Hal ini sering tersedia di mesin CISC yang memiliki panjang instruksi variabel, seperti x86.. Beberapa mesin RISC memiliki Literal khusus Atas instruksi Load yang menempatkan sebuah 16-bit konstan di atas setengah dari register.. Sebuah literal instruksi ATAUdapat digunakan untuk menyisipkan 16-bit konstan di bagian bawah mendaftar itu, sehingga alamat 32-bit kemudian dapat digunakan melalui mode pengalamatan tidak langsung mendaftar, yang itu sendiri disediakan sebagai “base- plus-offset “dengan offset 0.

1. b) Immidiate

Bentuk pengalamatan ini yang paling sederhana

• Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari instruksi = operand sama dengan field alamat
• Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk kompleent dua
• Bit paling kiri sebagai bit tanda
• Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri hingga maksimum word data Contoh: ADD 5 ; tambahkan 5 pada akumulator.

1. c) Indirect register

• 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.

1. d) Indirect- memori

Salah satu mode pengalamatan yang disebutkan dalam artikel ini bisa memiliki sedikit tambahan untuk menunjukkan pengalamatan tidak langsung, yaitu alamat dihitung menggunakan modus beberapa sebenarnya alamat dari suatu lokasi (biasanya lengkap kata) yang berisi alamat efektif sebenarnya. Pengalamatan tidak langsung dapat digunakan untuk kode atau data.. Hal ini dapat membuat pelaksanaan pointer ataureferensi atau menanganilebih mudah, dan juga dapat membuat lebih mudah untuk memanggil subrutin yang tidak dinyatakan dialamati. Pengalamatan tidak langsung tidak membawa hukuman performansi karena akses memori tambahan terlibat.

Beberapa awal minicomputer (misalnya Desember PDP-8, Data General Nova) hanya memiliki beberapa register dan hanya rentang menangani terbatas (8 bit).Oleh karena itu penggunaan memori tidak langsung menangani hampir satu-satunya cara merujuk ke jumlah yang signifikan dari memori.

1. e) Register

Pada beberapa komputer, register dianggap sebagai menduduki 16 pertama 8 atau kata-kata dari memori (misalnya ICL 1900, DEC PDP-10). Ini berarti bahwa tidak perlu bagi yang terpisah “Tambahkan register untuk mendaftarkan” instruksi – Anda hanya bisa menggunakan “menambahkan memori untuk mendaftar” instruksi. Dalam kasus model awal PDP-10, yang tidak memiliki memori cache, Anda benar-benar dapat memuat sebuah loop dalam ketat ke dalam beberapa kata pertama dari memori (register cepat sebenarnya), dan berjalan lebih cepat daripada di memori inti magnetik. Kemudian model dari DEC PDP-11seri memetakan register ke alamat di output / area input, tetapi ini ditujukan untuk memungkinkan diagnostik terpencil. register 16-bit dipetakan ke alamat berturut-turut byte 8-bit.

1. f) Index

Indexing adalah 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-program iterative

1. g) Base index

Base index, register yang direferensi berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisiperpindahan dari alamat itu Referensi register dapat eksplisit maupun implicit. Memanfaatkan konsep lokalitas memori.

1. h) Base index plus offset

Offset biasanya nilai 16-bit masuk (walaupun 80386 diperluas ke 32 bit). Jika offset adalah nol, ini menjadi contoh dari register pengalamatan tidak langsung, alamat efektif hanya nilai dalam register dasar. Pada mesin RISC banyak, register 0 adalah tetap sebesar nilai nol. Jika register 0 digunakan sebagai register dasar, ini menjadi sebuah contoh dari pengalamatan mutlak. Namun, hanya sebagian kecil dari memori dapat diakses (64 kilobyte, jika offset adalah 16 bit). 16-bit offset mungkin tampak sangat kecil sehubungan dengan ukuran memori komputer saat ini (yang mengapa 80386 diperluas ke 32-bit). Ini bisa lebih buruk: IBM System/360 mainframe hanya memiliki 12-bit unsigned offset. Namun, prinsip berlaku: selama rentang waktu yang singkat, sebagian besar item data program ingin mengakses cukup dekat satu sama lain. Mode pengalamatan ini terkait erat dengan mode pengalamatan terindeks mutlak.

Contoh 1: Dalam sebuah sub rutin programmer terutama akan tertarik dengan parameter dan variabel lokal, yang jarang akan melebihi 64 KB, yang satu basis register (yang frame pointer) sudah cukup. Jika rutin ini adalah metode kelas dalam bahasa berorientasi objek, kemudian register dasar kedua diperlukan yang menunjuk pada atribut untuk objek saat ini (ini atau diri dalam beberapa bahasa tingkat tinggi).

Contoh 2: Jika register dasar berisi alamat dari sebuah tipe komposit (record atau struktur), offset dapat digunakan untuk memilih field dari record (catatan paling / struktur kurang dari 32 kB).

1. i) Relatif

Pengalamatan Relative, 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.

Desain Set Instruksi 

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:

1. Kelengkapan set instruksi
2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
3. Kompatibilitas : Source code compatibility dan Object code Compatibility

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:

1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya .
2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.
3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan 4.Addressing: Mode pengalamatan untuk operand.

Format Set Instruksi 

Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format). Jenis-Jenis Operand antara lain :

• Addresses (akan dibahas pada addressing modes)
• Numbers : – Integer or fixed point – Floating point – Decimal (BCD)
• Characters : – ASCII – EBCDIC
• Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1

1. Transfer Data 
2.            a) Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
3.            b) Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
4.            c) Menetapkan panjang data yang dipindahkan.
5.            d) Menetapkan mode pengalamatan.
6.            e) Tindakan CPU untuk melakukan Transfer Data adalah :

• Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.
• Apabila memori dilibatkan :

o   Menetapkan alamat memori.

o   Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.

o   Mengawali pembacaan / penulisan memori

1.            f) Operasi set instruksi untuk Transfer Data :

• MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan.
• STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.
• LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.
• EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.
• CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.
• SET : memindahkan word 1 ke tujuan.
• PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.
• POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber

2. Aritmatika dan Logika
3.            a) Tindakan CPU untuk melakukan operasi Aritmatika Dan Logika :

• Transfer data sebelum atau sesudah.
• Melakukan fungsi dalam ALU.
• Menset kode-kode kondisi dan flag.

1.            b) Operasi set instruksi untuk Aritmatika :

• ADD : penjumlahan
• SUBTRACT : pengurangan
• MULTIPLY : perkalian
• DIVIDE : pembagian

1.             c) Operasi set instruksi untuk operasi Logika :

• AND, OR, NOT, EXOR
• COMPARE : melakukan perbandingan logika
• TEST : menguji kondisi tertentu
• SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit
• ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin

3. Konversi
4.           a) Tindakan CPU sama dengan Aritmatika dan Logika.
5.           b) Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data.
6.           c) Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.
7.           d) Operasi set instruksi untuk Konversi :

• TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi.
• CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.

4. Input / Ouput
5.            a) Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :

• Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped.
• Mengawali perintah ke modul I/O

1.            b) Operasi set instruksi Input / Ouput :

• INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan.
• OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O.
• START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O.
• TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan TRANSFER CONTROL.

5. Transfer Control
6.            a) Tindakan CPU untuk transfer control :

• Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return.

1.            b) Operasi set instruksi untuk transfer control :

• JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
•   JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
• JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu.
• RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
• EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi.
• SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
• SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan.
• HALT : menghentikan eksekusi program.
• WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi.
• NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.

6. Control System 
7. a)  Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi.
8. b) Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.

Sumber Referensi :

http://fachrulryper.blogspot.com/2012/11/arsitektur-set-instruksi-dan-cpu.html

http://siezwoyouye.blogspot.com/2012/10/arsitektur-set-instruksi.html

http://jovanangga.blogspot.com/2012/11/set-instruksi-dan-teknik-pengalamatan.html

http://okghiqowiy.blogspot.com/

https://mazzeko.wordpress.com/2014/11/29/arsitektur-dan-desain-set-instruksi/

https://bonaventura21.wordpress.com/2016/01/01/set-instruksi-program-dan-jenis-jenis-instruksi/

http://rizkyanggakusumaa.blogspot.co.id/2015/12/set-instruksi-program-dan-jenis-jenis.html
http://muhammadbambangutama.blogspot.co.id/2015/12/set-instruksi-program-dan-jenis-jenis.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi