Apr 21, 2023 1

ORGANISASI KOMPUTER

LOKASI DAN OPERASI MEMORI

Apr 21, 2023 2

Main memory berisi jutaan Storage Cell (sel penyimpan). Umumnya sel-sel ini diorganisasikan dalam 8 sampai 64 bit.

Memory mempunyai alamat 0 s/d M-1, dimana M adalah jumlah baris Word dari memori.

Pada memory ini disimpan item-item pemrosessan yang berupa :

Perintah Data : - Bilangan

- Character

Lokasi Memori

Apr 21, 2023 3

Gambar Alamat-alamat Main Memory0 W1

1 W2

:

:

i Bn-1 b1 b0 Wi

:

:

2k-1 W 2k

Apr 21, 2023 4

Data BilanganData bilangan pada memori disimpan dalam range yang bervariasi antara 8 sampai 32 bit. Jenis data bilangan dibedakan menjadi :IntegerSign integerFloating point

Gambar penyimpanan data bilangan di memori 32 bit

32 bit

b31 b30 …….. b1 b0

Apr 21, 2023 5

Data CharacterUntuk mengkodekan data character digunakan kode ASCII (American Standart Code for Information Interchange). Untuk satu character dikodekan dalam 8 digit biner.

Gambar penyimpanan data Character di memori 32 bit

8 bit 8 bit 8 bit 8 bit

ASCII

Character

ASCII

Character

ASCII

Character

ASCII

Character

Apr 21, 2023 6

Instruction/PerintahUntuk penyimpanan perintah dalam memory 32 bit, instruksi disimpan dalam 8 bit (operation field). Sedang sisanya digunakan untuk menyimpan operand atau alamat operand.

Gambar penyimpanan instruksi di memori 32 bit

8 bit 24 bit

Operation field

Operand / Operand Address

Apr 21, 2023 7

Penetapan Big-endian dan Little-endian

Terdapat dua cara penetapan alamat byte pada word :

Big-endian : jika alamat byte tinggi digunakan untuk less significant byte (byte paling kanan) dari word tersebut.

Little-endian : jika alamat byte rendah digunakan untuk less significant byte (byte paling kanan) dari word tersebut.

Apr 21, 2023 8

0 1 2 3

4 5 6 7

2k - 4 2k - 3 2k - 2 2k - 1

.

.

.

0

4

2k - 4

Alamat byteAlamatword

(a) Penetapan Big-endian

3 2 1 0

7 6 5 4

2k - 1 2k - 2 2k - 3 2k - 4

.

.

.

0

4

2k - 4

Alamat byteAlamatword

(b) Penetapan Little-endian

Gambar Pengalamatan byte dan word

Apr 21, 2023 9

Penetapan big-endian dan little-endian digunakan pada mesin komersial.

Alamat byte 0, 4, 8, …, digunakan sebagai alamat word yang berurutan dalam memori dan merupakan alamat yang digunakan pada saat menetapkan operasi baca dan tulis memori untuk word.

Apr 21, 2023 10

Operasi Memori

Terdapat dua operasi pada memori yaitu :1. Load / read / fetch :Memindahkan isi dari sebuah lokasi memory

(informasi) yang telah ditentukan addressnya, ke CPU. Isi dari word yang diambil tidak berubah (tetap).

Operasi dimulai dengan CPU mengirimkan alamat dari data yang diinginkan ke memori dan meminta agar memori mengirimkan data tersebut (dengan sinyal read). Selanjutnya memory mengirimkan data yang diminta melalui data bus.

Apr 21, 2023 11

2. Write ( store ) :

Memindahkan sebuah word informasi dari CPU ke sebuah lokasi memory yang telah ditentukan.

Prosessor mengirimkan alamat lokasi memori yang diinginkan bersama dengan data yang akan disimpan.

Selanjutnya prosessor mengirimkan sinyal write.

Apr 21, 2023 12

Instruksi dan Sequencing Instruksi

Untuk melaksanakan suatu program (sekumpulan instruksi), ada beberapa langkah fungsional yang dilakukan oleh komputer :

1. Transfer data antara main memory dan CPU.

2. Operasi aritmatika dan logika pada data.3. Urutan program dan kontrol.4. I/O transfer.

Apr 21, 2023 13

Terdapat beberapa format instruksi yang digunakan oleh komputer diantaranya adalah :

Format Three Address (instruksi dengan tiga alamat operand)Operationdestination,source1,source2Contoh : Add A,B,C

A B + CArtinya : Menjumlahkan isi lokasi memori B dan C, kemudian menyimpan hasilnya ke lokasi memori A.

Apr 21, 2023 14

Format Two Address (instruksi dengan dua alamat operand)

Operationsource1/destination,source2

Contoh : Add A,B

A A + BArtinya : Menjumlahkan isi lokasi memori A dan B, kemudian menyimpan hasilnya ke lokasi memori A.

Apr 21, 2023 15

Format One Address (instruksi dengan satu alamat operand)OperationsourceContoh : Add A

Acc Acc + AArtinya : Menjumlahkan isi lokasi memori A dengan accumulator. Accumulator adalah register yang ada di dalam prosesor.

Apr 21, 2023 16

Straight Line SequencingPada dasarnya komputer mengeksekusi perintah-

perintah secara sequential.

Kita mengasumsikan bahwa word length adalah 32 bit dan memori tersebut byte addressable.

Terdapat tiga instruksi yang berada pada lokasi yang berurutan, mulai lokasi i. Tiap instruksi panjangnya 4 byte, maka instruksi kedua dan ketiga mulai pada alamat i+4 dan i+8.

Untuk penyederhanaan kita asumsikan alamat memori penuh (32 bit) dapat diakses dalam instruksi word tunggal.

Apr 21, 2023 17

Gambar urutan

instruksi untuk CA+B

:

:

C

Program:

:

theB

Data for

:

:

A

segmentMove C,R0i+8

programAdd R0,Bi+4

3-instructionMove R0,Ai

ContentsAddress

Begin execution here

Apr 21, 2023 18

Ketika suatu perintah dieksekusi maka cpu melakukan urutan kerja di bawah ini :

1. Address instruksi pertama ditempatkan pada PC (address i)

2. Prosessor menggunakan informasi pada PC utk mengambil dan meng-eksekusi instruksi tsb. Satu instruksi pada satu waktu, hal ini disebut sebagai straight line sequencing.

3. Ketika suatu instruksi di eksekusi, isi PC di-up date (ditambah dengan 4) untuk menunjukkan instruksi berikutnya.

Apr 21, 2023 19

Eksekusi Instruksi

Pelaksanaan instruksi terdiri dari dua phase :

1. Instruction Fetch. - Instruksi diambil dari lokasi MM dimana

address nya berada di PC. - Instruksi ini dimasukkan ke dalam

Instruction Register pada CPU.

Apr 21, 2023 20

2. Instruction Execution. - Instruksi yg berada pd IR diperiksa utk

menentukan operasi yg harus dilakukan. - Operasi yg ditentukan kemudian

dilakukan oleh CPU. Hal ini dapat meliputi mengambil operand dr MM, melakukan operasi arithmetic dan logic, menyimpan suatu hasil ke dlm MM, atau beberapa kombinasi dr operasi dasar tsb

Apr 21, 2023 21

BranchingPada kasus tertentu kadang diperlukan eksekusi

satu atau beberapa perintah beberapa kali. Misalkan menjumlahkan bilangan yang terdapat pada array :

R0 = R0 + Numn n = 1,2,3,…,x

R0 : Register 0

Numn : Data pada array

Kasus diatas dapat diselesaikan dengan melakukan beberapa kali penjumlahan (sebanyak n kali), seperti contoh di bawah ini

Apr 21, 2023 22

I Move Num1,R0

i + 4 Add Num2,R0

i + 8 Add Num3,R0

:

:

i + 4n – 4 Add Numn,R0

i + 4n Mov R0,Sum

:

:

Sum

Num1

Num2

Numn

Program straight line untuk

penjumlahan n bilangan

Apr 21, 2023 23

Penjumlahan bilangan-bilangan pada array di atas dapat dilakukan dengan menggunakan satu instruksi yang dieksekusi berulang-ulang, yang dikenal dengan istilah looping. Looping adalah melompat (branch) kembali ke satu atau beberapa baris perintah sebelumnya.

Lihat contoh program di bawah

Apr 21, 2023 24

Program penjumlahan n

bilangan dengan loop

Mov N,R1

Clear R0

LOOP Determine address of “Next” number and add “Next” number to R0

Decrement R1

Branch > 0 Loop

Move R0, Sum

::

SUM

N n

NUM1

NUM2

::

NUMn

Apr 21, 2023 25

Pada saat instruksi branch dieksekusi, instruksi tersebut memberikan suatu nilai baru pada PC.

CPU mengambil dan meng-eksekusi instruksi pada address baru tsb dan bukannya instruksi pd lokasi setelah instruksi branch dlm urutan address secara sekwensial.

Terdapat dua jenis branch yaitu Conditional Branch instruction dan Unconditional Branch instruction.

Conditional Branch instruction: hanya jika suatu kondisi yg ditentukan dipenuhi. Jika kondisi tidak dipenuhi, PC di inkremen secara normal dan instruksi berikutnya di fetch dan execute dg urutan address sekwensial.

Apr 21, 2023 26

Condition Codes

Merupakan kode-kode yang menggambarkan kondisi yang terjadi setelah eksekusi suatu perintah.

Kode-kode ini dipergunakan oleh prosesor sebagai referensi untuk eksekusi perintah berikutnya yang memerlukan.

Hal ini dilakukan dg menyimpan informasi yg diperlukan ke dlm individual bit, yg sering disebut sbg condition code flags.

Apr 21, 2023 27

Pada beberapa processor, flag ini dikelompokkan bersama pd suatu register khusus yg disebut condition code atau status register.

Kemungkinan yg lain, instruksi yg mengatur condition flag dapat menentukan bhw satu dr general purpose register digunakan utk menyimpan flag yg sesuai.

Apr 21, 2023 28

Empat flag yg umum digunakan:

N (Negative): Set ke 1 jika hasilnya negatif; jika tidak, di-clear

ke 0.Z ( Zero): Set ke 1 jika hasilnya 0; jika tidak, di-clear ke 0.V (Overflow): Set ke 1 jika terjadi arithmetic overflow; jika

tidak, di-clear ke 0.C (Carry): Set ke 1 jika terjadi carry-out dr operasi; jika

tidak, di-clear ke 0.