Download - Reduced Instruction Set Computer(RISC )
Reduced Instruction Set
Computer(RISC)Tujuan
Memahami Alasan mengapa digunakan
menggunakan RISCMemahami Kareteristik RISCMemahami Ciri-ciri RISC dan CISCMemahami proses pipelining pada
RISCMemahami mesin RISC
Tonggak PerkembanganArsitektur Komputer
family conceptmicroprogrammed control
unitcache memorypipeliningmultiprocess
orRISC
Reduced InstructionSet Computer (RISC)
rancangan arsitektur CPU yang mengambildasar filosofi bahwa prosesor dibuat denganarsitektur yang tidak rumit dengan membatasi jumlah instruksi hanya pada instruksi dasar yang diperlukan saja.Kata "reduced", berarti pengurangan pada set
instruksinya.Rancangan ini berawal dari pertimbangan —pertimbangan dan analisa model perancanganlain yang kompleks, sehingga harus adapengurangan set instruksinya.
Perkembangan RISC
1980 oleh John Cocke di IBM dengan menghasilkan
minikomputer eksperimental 801
1980 kelompok Barkeley yang dipimpin David
Patterson mulai meneliti rancangan RISC
menghasilkan RISC-1 dan RISC-2
1981 John Hennessy dari Standford merancang
RISC walau agak berbeda dengan nama MIPS
Pemakai Teknik RISC
Didominasi oleh IBM dengan Intel Insidenya
Prosesor PowerPC adalah prosesor buatanMotorola yang menjadi otak utama
komputerApple Macintoch memakai teknik RISC
dalamdesainnya
Macintosh, DEC, dan SUN adalah komputeryang handal dengan sistem pipelining,
superscalar, operasi floating point
Siklus Instruksi
Satu instruksi per siklus mesin.Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang
digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register,
melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya ke
dalam register.RISC adalah rancangan prosesor yang sederhana,
tetapi dalam kesederhanaan tersebut didapatkankecepatan operasi tiap — tiap siklus instruksinya.Instruksi dibatasi hanya menyediakan instruksi dasarsaja.Fungsi — fungsi yang kompleks akan diterjemahkandalam operasi instruksi — instruksi dasar
Operasi Pertukaran Data
Berbentukpertukaran data dari register e register.Dengan mengoptimalkan penggunaan memori
registerdiharapkan siklus operasi semakin cepat.Register adalah memori yang paling cepat dibandingkan cache maupun memori utama.Dengan penyederhanaan instruksi maka operasi
unitkontrol juga akan sederhana dan cepat.Penekanan penggunaan operasi dari register ke registeradalah hal yang unik pada rancangan RISC.Rancangan kontemporer lainnya memiliki instruksi
register ke register juga, namun juga melibatkan operasi
langsung ke memori utama dalam fetch
Mode Pengalamatan
Fitur rancangan ini juga dapat menyederhanakan sel instruksi dan
unit kontrol.Dengan mode pengalamatan
yangsederhana akan didapatkan
operasipengambilan data dan penyimpanan
datasemakin cepat.
Format InstruksiUmumnya hanya digunakan sebuah format atau beberapa format saja untuk menyederhanakanimplementasi perangkat kerasnya.Panjang instruksi tetap dan disamakan denganpanjang word yang digunakan.Panjang field dibuat sama dan tetapKelebihannya adalah, dengan menggunakanfield yang tetap maka pengkodean opcode danpengaksesan operand register dapat dilakukansecara bersamaan.Format yang sederhana juga akanmemudahkan kerja unit kontrol.
Ringkasan Rancangan RISC
1.Instruksi berukuran tunggal.2.Ukuran instruksi umumnya 4 byte.3.Jumlah mode pengalamatan data
sedikit,biasanya kurang dari lima macam. Tidak mengenal pengelamatan tak langsung.4.Tidak terdapat operasi yang
menggabungkanoperasi ambil data dan simpan data denganoperasi — operasi
aritmetika.
5.Tidakterdapat lebih dari satu operandberalamat memori per instruksi.6.Jumlah maksimum pemakaian memorymenegement unit (MMU) bagi suatu alamatdata adalah satu instruksi.7.Jumlah bit bagi integer integer specifier samadengan lima atau lebih. Ini berarti sedikitnya 32buah register integer dapat direferensikansekaligus secara eksplisit.8.Jumlah bit bagi floating point register specifiersama dengan empat atau lebih, sehinggasedikitnya 16 buah register floating point dapatdireferensikan bersama secara eksplisit.
Ringkasan Rancangan RISC
Kelebihan Rancangan RISC
•Kinerja Sistem CPU
➢optimalisasi dan pengefektifan kompiler➢dengan menggunakan instruksi yangsederhana terdapat kemungkinan untuk :memindahkanfungsi fungsi keluar loop
melakukan reorganisasi kode untuk efisiensimemaksimalkan pemakaian registermelakukan perhitungan bagian instruksi komplekspada saat waktu
kompilasiMemudahkan kerja unit kontrolMemudahkan implementasi pipelining
Kelebihan Rancangan RISC
• Implementasi Perangkat KerasKesederhanaan instruksi dan unit kontrol
menghasilkan hardware sederhanaHardware sederhana dapat diletakan dalam
satu keping tunggalHardware sederhana menghasilkan proses
hardware, dimensi yang lebih kecil, konsumsi daya rendah dan lebih ekonomis
RISC versus CISCProcesor Power PC dari Motorola
adalahotak utama komputer Apple
MacintoshRISC:Macintosh
SUNDEC
Procesor Intel Pentium sebagai procesor
CISC (Complex Instruction Set Computer).
RISC versus CISC
Perbedaan utama dari keduanya adalahjumlah set instruksiMana yang lebih baik antara set instruksiyang sedikit atau banyak ?Sebagai pembanding adalah
RISC (keluarga PIC12/16CXX dari Microchipdan COP8 buatan National Semiconductor) CICS (68HC11 buatan Motorola dan
80C51dari Intel)
Pipelining RISC
metode untuk meningkatkan kinerja sistem
komputer.instruksi yang bisa dilakukan akandikerjakan tanpa menunggu instruksisebelumnya selesai.sangat baik untuk mengantisipasi waktu
tunggu prosesor terhadap kerja komponan
lainnya.
Fase - Fase Operasi Komputer
F : instruksi fetch (pengambilan dari register atau memori) E : eksekusi (melakukan operasi pada ALU) M : memori (operasi penyimpanan
dari register ke memori)
Pipelining (1)Pipelining akan lebih mudah diimplementasikanbila set instruksi sederhana dan teratur.
Kebanyakan rancangan komputer memilikipanjang set instruksi yang sama sehingga
tidakada masalah dalam hal ini.Hal yang perlu diperhatikan adalah durasi
antarset instruksi, karena tidak semua operasimemiliki waktu operasi yang sama.Operasi perpindahan data antar register
lebihcepat daripada akses ke memori utama.Keteraturan dan durasi akan sulit
diantisipasibila set instruksi beragam, ada yang
sederhanadan ada yang kompleks seperti rancanganCISC.
Pipelining (2)
• Karena pertimbangan inilah RISC lebih mudah menerapkan pipelining untuk meningkatkan kinerjanya.• Instruksi — instruksi RISC dibuat sederhana sehingga hampir durasi eksekusi instruksi sama
sehingga akan mudah melakukan penjadwalanoperasi pada teknik pipelining-nya.
•Disamping keteraturan instruksi, untukmemperoleh pipelining yang optimal
harusdipertimbangkan kecepatan kerja komponen —
komponen komputer, penjadwalan instruksiyang tepat dan alokasi register yang dinamis.
Kesimpulan (1)
akademis telah menjadi prosesor komersial yang terbukti mampu beroperasi lebih cepat dengan penggunaan luas chip yang efisien.
• Bila teknik emulasi terus dikembangkan maka pemakai tidak perlu lagi mempedulikan prosesor apa yang ada di dalam sistem komputernya, selama prosesor tersebut dapat menjalankan sistem operasi ataupun program aplikasi yang diinginkan.
•Prosesor RISC, yang berkembang dari riset
Kesimpulan (2)Perkembangan kontroversi RISC dan CISC disebabkan karena terjadinya semakin konvergensinya teknologi.Dengan semakin bertambahnya Kerapatan keeping dan semakin cepatnya perangkat keras,maka system RISC
menjadi semakin kompleks.Bersamaan dengan hal itu, Untuk mencapai kinerja yang maksimum, rancangan CISC telah difokuskanterhadap masalah-masalah tradisional
yang berkaitan dengan RISC, seperti misalnya pertambahan jumlah register general purpose dan penekanan pada Rancangan pipeline instruksi.