jenis instruksi
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).
Pengertian Set Instruksi dalam (bahasa Inggris: Instruction Set, atau Instruction Set Architecture (ISA)) adalah 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 kumpulan 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.
Sebuah instruksi terdiri dari sebuah opcode, biasanya bersama dengan beberapa informasi tambahan seperti dari mana asal operand-operand dan kemana hasil-hasil akan ditempatkan. Subyek umum untuk menspesifikasikan di mana operand-operand berada (yaitu, alamat-alamatnya) disebut pengalamatan.
Jenis – Jenis Instruksi
- Data Processing (Pengolahan Data) adalah : instruksi-instruksi aritmetika dan logika. Instruksi aritmetika memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric, sedangkan instruksi logika beroperasi pada bit-bit word sebagai bit bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan terutama untuk data di register CPU.
- Data Storage (Penyimpanan Data) adalah : instruksi-instruksi memori. Instruksi-instruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.
- Data Movement (Perpindahan Data) adalah : instruksi I/O. Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data ke dalam memori dan mengembalikan hasil komputansi kepada pengguna.
- Control (Kontrol) adalah : instruksi pemeriksaan dan percabangan. Instruksi-instruksi control digunakan untuk memeriksa nilai data, status komputansi dan mencabangkan ke set instruksi lain.
Teknik Pengalamatan
- Immediate Addressing
- Direct Addressing
- Indirect Addressing
- Register addressing
- Register indirect addressing
- Displacement addressing
- Stack addressing
A. 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
Contoh :
ADD 7 ; tambahkan 7 pada akumulator
B. 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
Contoh :
ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator
C. 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
Contoh :
ADD (A) ; tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator
D. 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
Contoh :
E. 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
Contoh :
F. 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
- 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
- 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
- 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
Contoh :
Field eksplisit bernilai A dan field imlisit mengarah pada register
G. Stack addressing
Penjelasan :
- Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-firs-out
- Stack merupakan blok lokasi yang terbaik
- 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.
Desain set Instruksi
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangatkomplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:
1. Kelengkapan set instruksi
2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
3. Kompatibilitas :
- source code compatibility
- Object code Compatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut :
a. Operation Repertoire
Berapa banyak dan opera siapa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya
b. Data Types
Tipe/jenis data yang dapat olah
c. Instruction Format
Panjangnya, banyaknya alamat,dsb.
d. Register
Banyaknya register yang dapat digunakan
e. Addressing
Mode pengalamatan untuk operand.
