Sistem I/O (Input/Output)

1. Pengantar

Sistem komputer (computer system), terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perangkat keras dan perangkat lunak harus bekerja bersama-sama membentuk suatu sistem, yaitu sistem komputer. Perangkat keras (H/W), sebagai sub sistem komputer juga mempunyai komponen, yaitu :

1. Komponen alat masukan (input device)
2. Komponen alat pemroses (processing device)
3. komponen alat keluaran (output device)
4. Komponen alat simpanan luar (storage)

2. Alat masukan (Input Device)

Alat masukan (input device), adalah alat yang digunakan untuk menerima masukan yangg dapat berupa masukan data ataupun masukan program. Beberapa alat masukan mempunyai fungsi ganda, yaitu, sebagai alat masukan dan sekaligus sebagai alat keluaran (ouput) untuk menampilkan hasil. Alat I/O demikian disebut terminal

Alat masukan dapat digolongkan ke dalam beberapa golongan yaitu :

1. Keyboard

Merupakan alat input yang paling umum dan banyak digunakan. Beberapa alat input yang menggunakan keyboard untuk memasukkan input adalah :

· Visual display terminal (VDT) disebut juga dengan nama Visual display unit terdiri dari keyboard dan visual display (tampilan display)

· Financial transaction terminal, digunakan untuk transaksi yang berhubungan dengan keuangan. Salah satu aplikasinya yaitu untuk Electronic Fund Transfer (EFT) dengan menggunakan ATM

· Point of sale terminal (POS), biasanya digunakan di swalayan.

POS terminal merupakan perkembangan dari cash register yang dapat dihubungkan dengan komputer untuk tujuan pengendalian persediaan (inventory control) dan penjadwalan pemesanan kembali barang yang akan dipesan. Alat tambahan pada POS Terminal meliputi OCR Tag Reader atau Bar code reader

2. Pointing device. Yang termasuk dalam peralatan pointing device adalah:

· mouse

· touch screen, layar monitor yang akan mengaktifkan program bila layarnya disentuh dengan tangan

· Light Pen, merupakan menyentuh layar monitor dengan pena. Posisi sentuhan di layar akan lebih tepat dan teliti

· Digitizer Graphic Tablet, digunakan untuk membuat grafik atau gambar dengan cara menghubungkan dua buah titik di graphic tablet dengan alat yang menyerupai pen

3. Scanner. Alat masukan scanner dapat berupa :

· magnetic Ink character recognition (MICR), alat pembaca pengenal karakter tinta magnetik, banyak digunakan di bank-bank amerika untuk transaksi cek. Dibutuhkan tinta magnetik yg khusus supaya bisa dibaca oleh alatnya

· Reader.

· Optical Data reader, dapat berupa Optical Character Recognition (OCR) Reader, OCR Tag Reader (banyak dipergunakan di toko-toko serba ada untuk membaca label data barang yang dijual yang dicetak dengan bentuk (font) karakter OCR), Bar Code Reader, Optical Mark Recognition (OMR) Reader (banyak digunakan untuk penilaian test (test scoring). Jawaban dari tes yang diberikan dijawab di kertas mark sense form (dengan pensil 2B). OMR juga banyak digunakan untuk membaca hasil dari daftar pertanyaan (Questionarries), registrasi mahasiswa dsb)

4. Sensor, Merupakan alat yang mampu secara langsung menangkap data kejadian fisik. Data analog dikumpulkan oleh alat sensor dan dimasukan ke pengubah AD/DC yang selanjutnya diproses oleh komputer. Kamera Digital merupakan salah satu sensor yang dipakai untuk menangkap objek yg selanjutnya diproses dengan komputer. Camera Recorder (Camcorder) merupakan sensor untuk menangkap objek yang bergerak
5. Voice recognizer, Biasa disebut Speech Recognizer yaitu alat untuk membuat komputer mengerti omongan manusia.

3. Alat Keluaran (Output Device)

Ouput yang dihasilkan dari pengolahan data dapat digolongkan ke dalam 3 bentuk tulisan (huruf, kata, angka, karakter dan simbol- simbol khusus), image (grafik atau gambar) maupun suara (musik atau omongan)

Alat keluaran juga dapat berbentuk

· Hard copy device

Merupakan alat keluaran yg digunakan untuk mencetak tulisan, grafik atau gambar pada media pencetak. Alat hard copy device yang umum dipergunakan adalah printer. Jenis-jenis printer meliputi dot matrix, inkjet printer dan laser. Selain itu juga dikenal Plotter, alat cetak yang mempunyai kemampuan mencetak grafik atau gambar dengan baik, biasanya menggunakan pen plotter

· Soft Copy Device

Merupakan alat yg digunakan untuk menampilkan tulisan, image dan suara pada media soft (lunak) yg berupa sinyal elektronik. Contoh soft copy device adalah video display (monitor), flat panel display (Liquid Crystal Dispaly), dan speaker.

· Alat Simpanan Luar

Main memory di dalam alat pemroses merupakan simpanan yg kapasitasnya tidak begitu besar dan umumnya bersifat Volatile (Volatile : informasi yg dikandungnya akan hilang bila aliran listrik terputus).

Selain itu terdapat juga Direct Access Storage Device (DASD) (Merupakan alat penyimpan pengaksesan langsung), contohnya floppy disk, harddisk, dan removable disk.

4. Jenis-jenis Perangkat I/O

Secara umum, terdapat beberapa jenis perangkat I/O, seperti perangkat penyimpanan (disk, tape), perangkat transmisi (network card, modem), dan perangkat antarmuka dengan pengguna (screen, keyboard, mouse). Perangkat tersebut dikendalikan oleh instruksi I/O. Alamat-alamat yang dimiliki oleh perangkat akan digunakan oleh direct I/O instruction dan memory-mapped I/O. Beberapa konsep yang umum digunakan ialah port, bus (daisy chain/shared direct access), dan pengendali (host adapter). Port ialah koneksi yang digunakan oleh perangkat untuk berkomunikasi dengan mesin. Bus ialah koneksi yang menghubungkan beberapa perangkat menggunakan kabel-kabel. Pengendali ialah alat-alat elektronik yang berfungsi untuk mengoperasikan port, bus, dan perangkat.

Langkah yang ditentukan untuk perangkat ialah command-ready, busy, dan error. Host mengeset command-ready ketika perintah telah siap untuk dieksekusi oleh pengendali. Pengendali mengeset busy ketika sedang mengerjakan sesuatu, dan men-clear busy ketika telah siap untuk menerima perintah selanjutnya. Error diset ketika terjadi kesalahan.

5. Klasifikasi Umum Perangkat I/O

Pendapat orang-orang mengenai I/O berbeda-beda. Seorang insinyur mungkin akan memandang perangkat keras I/O sebagai kumpulan chip-chip, kabel-kabel, catu daya, dan komponen fisik lainnya yang membangun perangkat keras ini. Seorang programmer akan memandangnya sebagai antarmuka yang disediakan oleh perangkat lunak atau perintah yang diterima perangkat keras, fungsi yang dikerjakannya, dan error yang ditimbulkan.

Perangkat I/O dapat dibagi secara umum menjadi dua kategori, yaitu: perangkat blok (block devices), dan perangkat karakter (character devices). Perangkat blok menyimpan informasi dalam sebuah blok yang ukurannya tertentu, dan memiliki alamat masing-masing. Umumnya blok berukuran antara 512 bytes sampai 32.768 bytes. Keuntungan dari perangkat blok ini ialah mampu membaca atau menulis setiap blok secara independen. Disk merupakan contoh perangkat blok yang paling banyak digunakan.

Tipe lain perangkat I/O ialah perangkat karakter. Perangkat karakter mengirim atau menerima sebarisan karakter, tanpa menghiraukan struktur blok. Tipe ini tidak memiliki alamat, dan tidak memiliki kemampuan mencari (seek). Printer dan antarmuka jaringan merupakan contoh perangkat jenis ini. Pembagian ini tidaklah sempurna. Beberapa perangkat tidak memenuhi kriteria tersebut. Contohnya: clock yang tidak memiliki alamat dan juga tidak mengirim dan menerima barisan karakter. Yang ia lakukan hanya menimbulkan interupsi dalam jangka waktu tertentu.


Sumber : http://agusartikel.blogspot.com/2009/08/sistem-input-output-io.html

CPU

CPU

Unit Pengolah Pusat (UPP) (bahasa Inggris: CPU, singkatan dari Central Processing Unit), merujuk kepada perangkat keras komputer yang memahami dan melaksanakan perintah dan data dari perangkat lunak. Istilah lain, prosesor (pengolah data), sering digunakan untuk menyebut CPU. Adapun mikroprosesor adalah CPU yang diproduksi dalam sirkuit terpadu, seringkali dalam sebuah paket sirkuit terpadu-tunggal. Sejak pertengahan tahun 1970-an, mikroprosesor sirkuit terpadu-tunggal ini telah umum digunakan dan menjadi aspek penting dalam penerapan CPU.

Komponen CPU

Diagram blok sede

rhana sebuah CPU.

Komponen CPU terbagi menjadi beberapa macam, yaitu sebagai berikut.

• Unit kontrol yang mampu mengatur jalannya program. Komponen ini sudah pasti terdapat dalam semua CPU.CPU bertu gas mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya. termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil intruksi-intruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah:

• Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output. • Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama. • Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses. • Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU. • Menyi

mpan hasil proses ke memori utama.

• 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 di gunakan 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 diib aratkan sebagai CPU, yang berisi ingatan-ingatan, satuan kendali yang mengatur seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.
• ALU unit yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang ditentukan. ALU sering di sebut mesin bahasa karena bagian ini ALU terdiri dari dua bagian, ya itu unit arithmetika dan unit logika boolean yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri. Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digu nakan disebut adder.

Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (¹ ), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (£ ), lebih besar dari

(>), dan lebih besar atau sama dengan (³ ).

• CPU Interconnections adal ah 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.

Cara Kerja CPU

Saat data dan/atau instruksi dimasukkan ke processing-devices, pertama sekali diletakkan di RAM (melalui Input-storage); apabila berbentuk instruksi ditampung oleh Control Unit di Program-storage, namun apabila berbentuk data ditampung di Working-storage). Jika register siap untuk menerima pengerjaan eksekusi, maka Control Unit akan mengambil instruksi dari Program-storage untuk ditampungkan ke Instruction Register, sedangkan alamat memori yang berisikan instruksi tersebut ditampung di Program Counter. Sedangkan data diambil oleh Control Unit dari Working-storage untuk ditampung di General-purpose register (dalam hal ini di Operand-register). Jika berdasar instruksi pengerjaan yang dilakukan adalah arithmatika dan logika, maka ALU akan mengambil alih operasi untuk mengerjakan berdasar instruksi yang ditetapkan. Hasilnya ditampung di Accumulator. Apabila hasil pengolahan telah selesai, maka Control Unit akan mengambil hasil pengolahan di Accumulator untuk ditampung kembali ke Working-storage. Jika pengerjaan keseluruhan telah selesai, maka Control Unit akan menjemput hasil pengolahan dari Working-storage untuk ditampung ke Output-storage. Lalu selanjutnya dari Output-storage, hasil pengolahan akan ditampilkan ke output-devices.

Fungsi CPU

CPU berfungsi seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui beberapa perangkat keras, seperti papan ketik, pemindai, tuas kontrol, maupun tetikus. CPU dikontrol menggunakan sekumpulan instruksi perangkat lunak komputer. Perangkat lunak tersebut dapat dijalankan oleh CPU dengan membacanya dari media penyimpan, seperti cakram keras, disket, cakram padat, maupun pita perekam. Instruksi-instruksi tersebut kemudian disimpan terlebih dahulu pada memori fisik (RAM), yang mana setiap instruksi akan diberi alamat unik yang disebut alamat memori. Selanjutnya, CPU dapat mengakses data-data pada RAM dengan menentukan alamat data yang dikehendaki.

Saat sebuah program dieksekusi, data mengalir dari RAM ke sebuah unit yang disebut dengan bus, yang menghubungkan antara CPU dengan RAM. Data kemudian didekode dengan menggunakan unit proses yang disebut sebagai pendekoder instruksi yang sanggup menerjemahkan instruksi. Data kemudian berjalan ke unit aritmatika dan logika (ALU) yang melakukan kalkulasi dan perbandingan. Data bisa jadi disimpan sementara oleh ALU dalam sebuah lokasi memori yang disebut dengan register supaya dapat diambil kembali dengan cepat untuk diolah. ALU dapat melakukan operasi-operasi tertentu, meliputi penjumlahan, perkalian, pengurangan, pengujian kondisi terhadap data dalam register, hingga mengirimkan hasil pemrosesannya kembali ke memori fisik, media penyimpan, atau register apabila akan mengolah hasil pemrosesan lagi. Selama proses ini terjadi, sebuah unit dalam CPU yang disebut dengan penghitung program akan memantau instruksi yang sukses dijalankan supaya instruksi tersebut dapat dieksekusi dengan urutan yang benar dan sesuai.

Percabangan instruksi

Pemrosesan instruksi dalam CPU dibagi atas dua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap-II disebut Instruction Execute. Tahap-I berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit mengambil data dan/atau instruksi dari main-memory ke register, sedangkan Tahap-II berisikan pemrosesan CPU dimana Control Unit menghantarkan data dan/atau instruksi dari register ke main-memory untuk ditampung di RAM, setelah Instruction Fetch dilakukan. Waktu pada tahap-I ditambah dengan waktu pada tahap-II disebut waktu siklus mesin (machine cycles time).

Penghitung program dalam CPU umumnya bergerak secara berurutan. Walaupun demikian, beberapa instruksi dalam CPU, yang disebut dengan instruksi lompatan, mengizinkan CPU mengakses instruksi yang terletak bukan pada urutannya. Hal ini disebut juga percabangan instruksi (branching instruction). Cabang-cabang instruksi tersebut dapat berupa cabang yang bersifat kondisional (memiliki syarat tertentu) atau non-kondisional. Sebuah cabang yang bersifat non-kondisional selalu berpindah ke sebuah instruksi baru yang berada di luar aliran instruksi, sementara sebuah cabang yang bersifat kondisional akan menguji terlebih dahulu hasil dari operasi sebelumnya untuk melihat apakah cabang instruksi tersebut akan dieksekusi atau tidak. Data yang diuji untuk percabangan instruksi disimpan pada lokasi yang disebut dengan flag.

Bilangan yang dapat ditangani

Kebanyakan CPU dapat menangani dua jenis bilangan, yaitu fixed-point dan floating-point. Bilangan fixed-point memiliki nilai digit spesifik pada salah satu titik desimalnya. Hal ini memang membatasi jangkauan nilai yang mungkin untuk angka-angka tersebut, tetapi hal ini justru dapat dihitung oleh CPU secara lebih cepat. Sementara itu, bilangan floating-point merupakan bilangan yang diekspresikan dalam notasi ilmiah, di mana sebuah angka direpresentasikan sebagai angka desimal yang dikalikan dengan pangkat 10 (seperti 3,14 x 10⁵⁷). Notasi ilmiah seperti ini merupakan cara yang singkat untuk mengekspresikan bilangan yang sangat besar atau bilangan yang sangat kecil, dan juga mengizinkan jangkauan nilai yang sangat jauh sebelum dan sesudah titik desimalnya. Bilangan ini umumnya digunakan dalam merepresentasikan grafik dan kerja ilmiah, tetapi proses aritmatika terhadap bilangan floating-point jauh lebih rumit dan dapat diselesaikan dalam waktu yang lebih lama oleh CPU karena mungkin dapat menggunakan beberapa siklus detak CPU. Beberapa komputer menggunakan sebuah prosesor sendiri untuk menghitung bilangan floating-point yang disebut dengan FPU (disebut juga math co-processor) yang dapat bekerja secara paralel dengan CPU untuk mempercepat penghitungan bilangan floating-point. FPU saat ini menjadi standar dalam banyak komputer karena kebanyakan aplikasi saat ini banyak beroperasi menggunakan bilangan floating-point.

Sumber : http://madediantara.blogspot.com/2009/06/cpu.html

Metode 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.

Jenis-jenis metode pengamatan

1.Direct Absolute(pengalamatan langsung)

               | load | reg address| | Load | reg | alamat

Alamat address = Efektif seperti yang diberikan dalam instruksi)

             

  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 ATAU dapat 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.

Syntax	Effectif adress
Loc	EA=Loc
Add,R1	R1←[R1]+[100]

Kelebihan

• Field alamat berisi efektif address sebuah operand
• Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer ecil
• Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulus khusus

Kelemahan

• Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word Contoh: ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator

2.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 

Syntax	Effectif adress
#value	Operand=value
Add #10,R1	R1←[R1]+10

Keuntungan

            Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat

Kekurangan

            Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

3.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

Syntax	Effectif adress
(Ri)	EA=[Ri]
Add,(R1),R1	R1←[R1]+[[R1]]

4.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 atau referensiatau 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.

5.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.

Syntax	Effectif adress
Ri	EA=Loc
Add,R2,R1	R1←[R1]+[R2]

6.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 iteratif

Syntax	Effectif adress
X(R2)	EA=[R2]+X
Add 10(R2),R1	R1←[R1]+[[R2]+10]

7.Base index

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

Syntax	Effectif adress
R1,R2	EA=[R1]+[R2]
Add(R1,R2),R3	R3←[R3]+[[R1+[R2]]

8.base index plus offset

            Offset biasanya nilai 16-bit masuk (walaupun 80386 diperluas ke 32 bit). Jika offset adalah nol, ini menjadi contoh dari registerpengalamatan 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).

Syntax	Effectif adress
X(R2)	EA=+[R1]+[R2]+X
Add,10(R1,R2),R3	R3←[[R3]+][R1]+[R2]]+10}

9.Relatif

            PengalamatanRelative, 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

Syntax	Effectif adress
Ri	EA=Ri
Add R2,R1	R1←[R1]+[R2]

Sumber : http://thoyaan.blogspot.com/2012/11/metode-pengalamatan.html

Set instruksi

• Set Instruksi (bahasa Inggris: Instruction Set, atau Instruction Set Architecture (ISA)) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada).

• ISA merupakan sebuah spesifikasi dari Pullman semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut, umumnya disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan lain-lain.

• ISA kadang-kadang digunakan untuk membedakan kumpulan karakteristik yang disebut di atas dengan mikroarsitektur prosesor, yang merupakan kumpulan teknik desain prosesor untuk mengimplementasikan set instruksi (mencakup microcode, pipeline, sistem cache, manajemen daya, dan lainnya). Komputer-komputer dengan mikroarsitektur berbeda dapat saling berbagi set instruksi yang sama. Sebagai contoh, prosesor Intel Pentium dan prosesor AMD Athlon mengimplementasikan versi yang hampir identik dari set instruksi Intel x86, tetapi jika ditinjau dari desain internalnya, perbedaannya sangat radikal. Konsep ini dapat diperluas untuk ISA-ISA yang unik seperti TIMI yang terdapat dalam IBM System/38 dan IBM IAS/400. TIMI merupakan sebuah ISA yang diimplementasikan sebagai perangkat lunak level rendah yang berfungsi sebagai mesin virtual. TIMI didesain untuk meningkatkan masa hidup sebuah platform dan aplikasi yang ditulis untuknya, sehingga mengizinkan platform tersebut agar dapat dipindahkan ke perangkat keras yang sama sekali berbeda tanpa harus memodifikasi perangkat lunak (kecuali yang berkaitan dengan TIMI). Hal ini membuat IBM dapat memindahkan platform AS/400 dari arsitektur mikroprosesor CISC ke arsitektur mikroprosesor POWER tanpa harus menulis ulang bagian-bagian dari dalam sistem operasi atau perangkat lunak yang diasosiasikan dengannya.

• Ketika mendesain mikroarsitektur, para desainer menggunakan Register Transfer Language (RTL) untuk mendefinisikan operasi dari setiap instruksi yang terdapat dalam ISA.

• Sebuah ISA juga dapat diemulasikan dalam bentuk perangkat lunak oleh sebuah interpreter. Karena terjadi translasi tambahan yang dibutuhkan untuk melakukan emulasi, hal ini memang menjadikannya lebih lambat jika dibandingkan dengan menjalankan program secara langsung di atas perangkat keras yang mengimplementasikan ISA tersebut. Akhir-akhir ini, banyak vendor ISA atau mikroarsitektur yang baru membuat perangkat lunak emulator yang dapat digunakan oleh para pengembang perangkat lunak sebelum implementasi dalam bentuk perangkat keras dirilis oleh vendor.Daftar ISA di bawah ini tidak dapat dikatakan komprehensif, mengingat banyaknya arsitektur lama yang tidak digunakan lagi saat ini atau adanya ISA yang baru dibuat oleh para desainer.
  

  Daftar isi

  • 1 Bagian dari instruksi
  • 2 ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras
  • 3 ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat lunak lalu dibuat perangkat kerasnya
  • 4 ISA yang tidak pernah diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras

  Bagian dari instruksi

  (VLIW) arsitektur, yang mencakup banyak microcode arsitektur, opkode simultan dan operan yang ditentukan dalam sebuah instruksi.
  Beberapa set instruksi eksotis tidak memiliki bidang opcode (seperti Transportasi Dipicu Arsitektur (TTA) atau mesin Forth maya), hanya operan (s). Lainnya tidak biasa " 0-operan" set instruksi kekurangan dalam suatu operan bidang specifier, seperti beberapa [mesin [tumpukan]] termasuk NOSC / balik / NOSC /

  ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras

• Alpha AXP (DEC Alpha)
• ARM (Acorn RISC Machine) (Advanced RISC Machine now ARM Ltd)
• IA-64 (Itanium/Itanium 2)
• MIPS
• Motorola 68k
• PA-RISC (HP Precision Architecture)
• IBM POWER
• IBM PowerPC
• SPARC
• SuperH (Hitachi)
• System/360
• Tricore (Infineon)
• Transputer (STMicroelectronics)
• VAX (Digital Equipment Corporation)
• x86 (IA-32, Pentium, Athlon) (AMD64, EM64T)

ISA yang diimplementasikan dalam bentuk perangkat lunak lalu dibuat perangkat kerasnya

• p-Code (UCSD p-System Version III on Western Digital Pascal Micro-Engine)
• Java virtual machine (ARM Jazelle, PicoJava)
• FORTH

ISA yang tidak pernah diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras

• SECD machine
• ALGOL Object Code   

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Set_instruksi

ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

Komputer merupakan perangkat elektronik yang sudah tidak asing lagi di kalangan anak-anak hingga orang dewasa, tentunya dengan tingkat pemahaman dan penggunaan yang berbeda-beda.  Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama: Unit Aritmatika dan Logis (ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan I/O). Bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat, “bus”.

A.           Organisasi Komputer

Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol.

B.            Arsitektur Komputer

Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi,aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

C.           CPU (Central Prosessing Unit)

Unit Pengolah Pusat atau CPU (Central processing Unit) berperan untuk memproses perintah yang diberikan oleh pengguna komputer, mengelolanya bersama data-data yang ada di komputer. Unit atau peranti pemprosesan juga akan berkomunikasi dengan peranti input , output dan storage untuk melaksanakan instruksi yang saling terkait.

Dalam arsitektur von Neumann yang asli, ia menjelaskan sebuah Unit Aritmatika dan Logika, dan sebuah Unit Kontrol. Dalam komputer-komputer modern, kedua unit ini terletak dalam satu sirkuit terpadu (IC – Integrated Circuit), yang biasanya disebut CPU (Central Processing Unit).

Unit Aritmatika dan Logika, atau Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat yang melakukan pelaksanaan dasar seperti pelaksanaan aritmatika (tambahan, pengurangan, dan semacamnya), pelaksanaan logis (AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan (misalnya, membandingkan isi sebanyak dua slot untuk kesetaraan). Pada unit inilah dilakukan “kerja” yang sebenarnya.

Unit kontrol menyimpan perintah saat ini yang dilakukan oleh komputer, memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapatkan kembali informasi (dari memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah itu, dan memindahkan kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai. Unit ini berfungsi mengontrol pembacaan instruksi program komputer.

D.           Memori

Memori adalah sebuah array yang besar dari word atau byte, yang ukurannya mencapai ratusan,  ribuan,atau bahkan jutaan. Setiap word atau bytemempunyai alamat tersendiri. Main memory berfungsi sebagai tempat penyimpanan yang akses datanya digunakan oleh CPU atau perangkat I/O.  Main-memory termasuk tempat penyimpanan data yang sementara (volatile), artinya data dapat hilang begitu sistem dimatikan. Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan manajemen memori seperti: menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya; memilih program yang akan di-load ke memori; dan mengalokasikan dan mendealokasikan memoryspace sesuai kebutuhan. Main memory dapat dibayangkan sebagai kumpulan kotak-kotak yang masing dapat menyimpan suatu penggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Umumnya

1 byte memory terdiri dari 8 bit dan tiap bit diwakili oleh 1 atau 0. Kombinasi bit dalam1 byte tersebut membentuk suatu kode yang mewakili isi dari lokasimemory. Kode yang digunakan untuk mewakilinya tergantung dari komputer yang digunakan,dapat membentuk sistem kode BCD (Binary-Coded Decimal), sistem kode SBCDIC (Standard Binary Coded Decimal Interchange Code), sistem kode EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) atau sistem kode ASCII (American Standard Code for Information Interchange).

• Memori dikelompokkan menjadi 2 yaitu:

Ø RAM (Random Access Memory)

RAM (Random  Access Memory ) adalah memori yang dapat dibaca atau ditulisi. Data dalam sebuah RAM bersifat volatile, artinya data akan terhapus bila catu daya dihilangkan. Karena sifat RAM yang volatile ini, maka program computer tidak tersimpan di RAM. RAM hanya digunakan untuk mcnyimpaii data seinantara, yang ticlak begilu vital saal aliran daya terpiilus.

Struktur dari RAM, dibagi menjadi:

1.      Input Storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan lewat

alat input;

2.      Program Storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi program

yang akan diproses;

3.      Working Storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan

hasil dari pengolahan;

4.    Output Storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan datayang akan ditampilkan ke alat output.

Ø ROM (Read Only Memory)

Memori ini hanya dapat dibaca saja, programer tidak bisa mengisi sesuatu ke dalam ROM. Isi ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya berupa sistem operasi yang terdiri dari program-program pokok yang diperlukan oleh sistem komputer, seperti program untuk mengatur penampilan karakter, pengisian tombol kunci dan bootstrap program.

Bootstrap program diperlukan pada waktu pertama kali sistem komputer diaktifkan, yang proses ini disebut dengan istilah booting, yang terdiri dari:

1.      Cold booting, yaitu proses mengaktifkan sistem komputer pertama kali untuk

mengambil bootsrap program dari keadaan listrik komputer mati.

2.      Warm booting, yaitu proses pengulangan pengambilan bootstrapprogram

dalam keadaan komputer masih hidup.

Instruksi yang tersimpan di ROM disebut dengan microinstruction atau microcodeatau disebut juga firmware. Isi dari ROM tidak boleh hilang atau rusak, karena dapat menyebabkan sistem komputer tidak berfungsi. ROM bersifat non volatile, artinya isinya tidak hilang bila listrik komputer dimatikan.

Jenis-jenis ROM:

1.      PROM (Programmable Read Only Memory), yaitu ROM yang dapat diprogram

sekali saja dan tidak dapat diubah kembali

2.      EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), yaitu ROM yang dapat

dihapus dengan sinar ultra violet serta dapat diprogram kembali berulang-ulang

3.      EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), yaitu

ROM yang dapat dihapus secara elektronik dan dapat diprogram kembali.

E.            I/O Port

Alat-alat input/output tidak dilekatkan langsung dengan bus tetapi melalui suatu I/O port atau I/O interface. Alat-alat input/output dapat berkomunikasi dengan CPU dengan cara mengirimkan informasi yang akan dikomunikasikan lewat bus. Informasi yang dikirim dari alat input/output (peripheral device) kemain memory atau ke register di CPU diletakan di I/O port dan dikirimkan lewat data bus. Demikian juga bila informasi dari main memory akan dikirimkan ke peripheral device juga melalui data bus dan diterima di I/O port. Cara ini disebut juga dengan program-controlled  I/O. Cara ini banyak diterapkan pada alat I/O yang hanya dapat menangani satu karakter atau 1 byte atau 1 word saja tiap saat misalnya keyboard.

F.            Instruksi

Perintah yang dibicarakan di atas bukan perintah seperti bahasa manusiawi. Komputer hanya mempunyai perintah sederhana dalam jumlah terbatas yang dirumuskan dengan baik. Perintah biasa yang dipahami kebanyakan komputer ialah “menyalin isi sel 123, dan tempat tiruan di sel 456″, “menambahkan isi sel 666 ke sel 042, dan tempat akibat di sel 013″, dan “jika isi sel 999 adalah 0, perintah berikutnya anda di sel 345″.

Instruksi diwakili dalam komputer sebagai nomor – kode untuk “menyalin” mungkin menjadi 001, misalnya. Suatu himpunan perintah khusus yang didukung oleh komputer tertentu diketahui sebagai bahasa mesin komputer. Dalam praktiknya, orang biasanya tidak menulis perintah untuk komputer secara langsung di bahasa mesin tetapi memakai bahasa pemrograman ”tingkat tinggi” yang kemudian diterjemahkan ke dalam bahasa mesin secara otomatis oleh program komputer khusus (interpreter dan kompiler). Beberapa bahasa pemrograman berhubungan erat dengan bahasa mesin, seperti assembler (bahasa tingkat rendah); di sisi lain, bahasa seperti prolog didasarkan pada prinsip abstrak yang jauh dari detail pelaksanaan sebenarnya oleh mesin (bahasa tingkat tinggi).

G.    Pengalamatan

Pengalamatan adalah bagaimana cara menunjuk dan  mengalamati suatu lokasi memori pada  sebuah alamat di mana operand akan diambil. Mode pengalamatan diterapkan pada set instruksi, dimana pada umumnya instruksi terdiri dari opcode (kode operasi) dan alamat. Setiap mode pengalamatan memberikan fleksibilitas khusus yang sangat penting. Mode pengalamatan ini meliputi direct addressing, indirect addressing, dan immediate addressing.

1.      Direct Addresing

Dalam mode pengalamatan direct addressing, harga yang akan dipakai diambil langsung dalam alamat memori lain. Contohnya: MOV A,30h. Dalam instruksi ini akan dibaca data dari RAM internal dengan alamat 30h dan kemudian disimpan dalam akumulator. Mode pengalamatan ini cukup cepat, meskipun harga yang didapat tidak langsung seperti immediate, namun cukup cepat karena disimpan dalam RAM internal. Demikian pula akan lebih mudah menggunakan mode ini daripada mode immediate karena harga yang didapat bisa dari lokasi memori yang mungkin variabel.

Kelebihan dan kekurangan dari Direct Addresing antara lain :

Kelebihan

·         Field alamat berisi  alamat efektif sebuah operand.

Kelemahan

·         Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word.

2.      Indirect Addresing

Mode pengalamatan indirect addressing sangat berguna karena dapat memberikan fleksibilitas tinggi dalam mengalamati suatu harga.Mode ini pula satu-satunya cara untuk mengakses 128 byte lebih dari RAM internal pada keluarga 8052. Contoh: MOV A,@R0. Dalam instruksi tersebut, 89C51 akan mengambil harga yang berada pada alamat memori yang ditunjukkan oleh isi dari R0 dan kemudian mengisikannya ke akumulator. Mode pengalamatan indirect addressing selalu merujuk pada RAM internal dan tidak pernah merujuk pada SFR. Karena itu, menggunakan mode ini untuk mengalamati alamat lebih dari 7Fh hanya digunakan untuk keluarga 8052 yang memiliki 256 byte spasi RAM internal.

Kelebihan dan kekurangan dari Indirect Addresing antara lain :

Kelebihan

·         Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi.

Kekurangan

·         Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat preoses operasi.

3.      Immediate Addresing

Mode pengalamatan immediate addressing sangat umum dipakai karena harga yang akan disimpan dalam memori langsung mengikuti kode operasi dalam memori. Dengan kata lain, tidak diperlukan pengambilan harga dari alamat lain untuk disimpan. Contohnya: MOV A,#20h. Dalam instruksi tersebut, akumulator akan diisi dengan harga yang langsung mengikutinya, dalam hal ini 20h. Mode ini sangatlah cepat karena harga yang dipakai langsung tersedia.

Kelebihan dan kekurangan dari Immedieate Addresing antara lain :

Keuntungan

·         Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand.

·         Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat.

Kekurangan

• Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat  

 Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Komputer