1.
CISC ( Complex Instruction Set Computing )
a.
Pengertian
Complex
instruction-set computing
atau Complex Instruction-Set Computer (CISC; “Kumpulan
instruksi komputasi kompleks”) adalah sebuah arsitektur dari set instruksi
dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah,
seperti pengambilan dari memory, operasi aritmetika, dan penyimpanan ke dalam
memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuah instruksi. Karakteristik CISC
dapat dikatakan bertolak-belakang dengan RISC.
Sebelum
proses RISC didesain untuk pertama kalinya, banyak arsitek komputer mencoba
menjembatani celah semantik”, yaitu bagaimana cara untuk membuat set-set
instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi dengan menyediakan
instruksi “level tinggi” seperti pemanggilan procedure, proses pengulangan dan
mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data dan akses array dapat
dikombinasikan dengan sebuah instruksi. Karakteristik CISC yg “sarat informasi”
ini memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan akan
menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang.
Karena CISC inilah biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi
jauh lebih hemat.
Memang
setelah itu banyak desain yang memberikan hasil yang lebih baik dengan biaya
yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan pemrograman level tinggi menjadi
lebih sederhana, tetapi pada kenyataannya tidaklah selalu demikian. Contohnya,
arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang baik (yang menggunakan
kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware), akan berada pada
situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan performansi dengan tidak
menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi pemanggilan procedure),
tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang sederhana.
Satu
alasan mengenai hal ini adalah karena set-set instruksi level-tinggi, yang
sering disandikan (untuk kode-kode yang kompleks), akan menjadi cukup sulit
untuk diterjemahkan kembali dan dijalankan secara efektif dengan jumlah
transistor yang terbatas. Oleh karena itu arsitektur -arsitektur ini memerlukan
penanganan yang lebih terfokus pada desain prosesor. Pada saat itu di mana
jumlah transistor cukup terbatas, mengakibatkan semakin sempitnya peluang
ditemukannya cara-cara alternatif untuk optimisasi perkembangan prosesor. Oleh
karena itulah, pemikiran untuk menggunakan desain RISC muncul pada pertengahan
tahun 1970 (Pusat Penelitian Watson IBM 801 – IBMs)
Contoh-contoh
prosesor CISC adalah System/360, VAX, PDP-11, varian Motorola 68000 , dan CPU
AMD dan Intel x86.
b. Sejarah
Sebelum proses RISC didesain untuk pertama kalinya, banyak arsitek komputer mencoba menjembatani celah
semantik, yaitu bagaimana cara membuat set-set instruksi untuk mempermudah
pemrograman level tinggi dengan menyediakan instruksi "level tinggi"
seperti pemanggilan procedure, proses pengulangan dan mode-mode pengalamatan
kompleks sehingga struktur data dan akses array dapat dikombinasikan dengan
sebuah instruksi. Karakteristik CISC yg "sarat informasi" ini
memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan akan
menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang.
Karena CISC inilah biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi
jauh lebih hemat.
Memang setelah itu banyak desain yang memberikan hasil yang
lebih baik dengan biaya yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan pemrograman
level tinggi menjadi lebih sederhana, tetapi pada kenyataannya tidaklah selalu
demikian. Contohnya, arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang baik (yang
menggunakan kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware),
akan berada pada situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan
performansi dengan tidak menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi
pemanggilan procedure), tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang
sederhana.
Satu alasan mengenai hal ini adalah karena set-set instruksi
level-tinggi, yang sering disandikan (untuk kode-kode yang kompleks), akan
menjadi cukup sulit untuk diterjemahkan kembali dan dijalankan secara efektif
dengan jumlah transistor yang terbatas. Oleh karena itu arsitektur-arsitektur
ini memerlukan penanganan yang lebih terfokus pada desain prosesor. Pada saat
itu di mana jumlah transistor cukup terbatas, mengakibatkan semakin sempitnya
peluang ditemukannya cara-cara alternatif untuk optimisasi perkembangan
prosesor. Oleh karena itulah, pemikiran untuk menggunakan desain RISC muncul
pada pertengahan tahun 1970 (Pusat Penelitian Watson IBM 801 - IBMs)
Istilah RISC dan CISC saat ini kurang dikenal, setelah melihat
perkembangan lebih lanjut dari desain dan implementasi baik CISC dan CISC.
Implementasi CISC paralel untuk pertama kalinya, seperti 486 dari Intel, AMD, Cyrix, dan IBM telah mendukung setiap
instruksi yang digunakan oleh prosesor-prosesor sebelumnya, meskipun efisiensi
tertingginya hanya saat digunakan pada subset x86 yang sederhana (mirip dengan
set instruksi RISC, tetapi tanpa batasan penyimpanan/pengambilan data dari
RISC). Prosesor-prosesor modern x86 juga telah menyandikan dan membagi lebih
banyak lagi instruksi-instruksi kompleks menjadi beberapa "operasi-mikro"
internal yang lebih kecil sehingga dapat instruksi-instruksi tersebut dapat
dilakukan secara paralel, sehingga mencapai performansi tinggi pada subset
instruksi yang lebih besar.
c. Tujuan
Tujuan
utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu instruksi cukup
dengan beberapa baris bahasa mesin yang relatif pendek sehingga implikasinya
hanya sedikit saja RAM yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi
tersebut. Arsitektur CISC menekankan pada perangkat keras karena filosofi dari
arsitektur CISC yaitu bagaimana memindahkan kerumitan perangkat lunak ke dalam
perangkat keras.
d. Karakteristik CISC
- Sarat informasi memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat
- Dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit) Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan.
e. Ciri-ciri
- Jumlah instruksi banyak
- Banyak terdapat perintah bahasa mesin
- Instruksi lebih kompleks
2.
RISC (Reduced Instruction Set Computer)
A.
PENGERTIAN RISC
RISC (Reduce Instruction Set Computer)
atau komputasi set instruksi yang disederhanakan merupakan sebuah arsitektur
komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis
eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan
kinerja tinggi, seperti komputer vector. Desain ini juga diimplementasikan pada
prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor intel 960,
Itanium(IA64) dari Intel Coorporation. Selain itu RISC juga umum dipakai pada
Advanced RISC Machine(ARM) dan StrongARM.
B.
PERKEMBANGAN RISC
Ide
dasar prosesor RISC sebenarnya bisa dilacak dari apa yang disarankan oleh Von
Neumann pada tahun 1946. Von Neumann menyarankan agar rangkaian elektronik
untuk konsep logika diimplementasikan hanya bila memang diperlukan untuk
melengkapi sistem agar berfungsi atau karena frekuensi penggunaannya cukup
tinggi (Heudin, 1992 : 18).
Jadi
ide tentang RISC, yang pada dasarnya adalah untuk menyederhanakan realisasi
perangkat keras prosesor dengan melimpahkan sebagian besar tugas kepada
perangkat lunaknya, telah ada pada komputer elektronik pertama. Seperti halnya
prosesor RISC, komputer elektronik pertama merupakan komputer eksekusi-langsung
yang memiliki instruksi sederhana dan mudah didekode.
Hal
yang sama dipercayai juga oleh Seymour Cray, spesialis pembuat superkomputer.
Pada tahun 1975, berdasarkan kajian yang dilakukannya, Seymour Cray
menyimpulkan bahwa penggunaan register sebagai tempat manipulasi data
menyebabkan rancangan instruksi menjadi sangat sederhana. Ketika itu perancang
prosesor lain lebih banyak membuat instruksi-instruksi yang merujuk ke memori
daripada ke register seperti rancangan Seymour Cray. Sampai akhir tahun 1980-an
komputer-komputer rancangan Seymour Cray, dalam bentuk superkomputer seri Cray,
merupakan komputer-komputer dengan kinerja sangat tinggi. Pada tahun 1975,
kelompok peneliti di IBM di bawah pimpinan George Radin, memulai merancang
komputer berdasar konsep John Cocke. Berdasarkan saran John Cocke, setelah
meneliti frekuensi pemanfaatan instruksi hasil kompilasi suatu program, untuk
memperoleh prosesor berkinerja tinggi tidak perlu diimplementasikan instruksi
kompleks ke dalam prosesor bila instruksi tersebut dapat dibuat dari
instruksi-instruksi sederhana yang telah dimilikinya.
C.
Prosesor RISC Berkeley
Kelompok
David Patterson dari Universitas California memulai proyek RISC pada tahun 1980
dengan tujuan menghindari kecenderungan perancangan prosesor yang perangkat
instruksinya semakin kompleks sehingga memerlukan perancangan rangkaian kontrol
yang semakin rumit dari waktu ke waktu. Hipotesis yang diajukan adalah bahwa
implementasi instruksi yang kompleks ke dalam perangkat instruksi prosesor
justru berdampak negatif pemakaian instruksi tersebut dalam kebanyakan program
hasil komplikasi (Heudin, 1992 : 22). Apalagi, instruksi kompleks itu pada
dasarnya dapat disusun dari instruksi-instruksi sederhana yang telah dimiliki.
Rancangan
prosesor RISC-1 ditujukan untuk mendukung bahasa C, yang dipilih karena
popularitasnya dan banyaknya pengguna. Realisasi rancangan diselesaikan oleh
kelompok Patterson dalam waktu 6 bulan. Fabrikasi dilakukan oleh MOVIS dan
XEROX dengan menggunakan teknologi silikon NMOS (N-channel Metal-oxide
Semiconductor) 2 mikron. Hasilnya adalah sebuah chip rangkaian terpadu dengan
44.500 buah transistor (Heudin, 1992 : 230). Chip RISC-1 selesai dibuat pada
musim panas dengan kecepatan eksekusi 2 mikrosekon per instruksi (pada
frekuensi detak 1,5 MHz), 4 kali lebih lambat dari kecepatan yang ditargetkan.
Tidak tercapainya target itu disebabkan terjadinya sedikit kesalahan
perancangan, meskipun kemudian dapat diatasi dengan memodifikasi rancangan
assemblernya. Berdasarkan hasil evaluasi, meskipun hanya bekerja pada frekuensi
detak 1,5 MHz dan mengandung kesalahan perancangan, RISC-1 terbukti mampu
mengeksekusi program bahasa C lebih cepat dari beberapa prosesor CISC, yakni
MC68000, Z8002, VAX-11/780, dan PDP-11/70.
Hampir
bersamaan dengan proses fabrikasi RISC-1, tim Berkeley lain mulai bekerja untuk
merancang RISC-2. Chip yang dihasilkan tidak lagi mengandung kesalahan sehingga
mencapai kecepatan operasi yang ditargetkan, 330 nanosekon tiap instruksi
(Heudin, 1992 : 27-28).
RISC-2
hanya memerlukan luas chip 25% dari yang dibutuhkan RISC-1 dengan 75% lebih
banyak register. Meskipun perangkat instruksi yang ditanamkan sama dengan
perangkat instruksi yang dimiliki RISC-1, tetapi di antara keduanya terdapat
perbedaan mikroarsitektur perangkat kerasnya. RISC-2 memiliki 138 buah register
yang disusun sebagai 8 jendela register, dibandingkan dengan 78 buah register
yang disusun sebagai 6 jendela register. Selain itu, juga terdapat perbedaan
dalam hal organisasi alur-pipa (pipeline) . RISC-1 memiliki alur-pipa dua
tingkat sederhana dengan penjeputan (fetch) dan eksekusi instruksi yang dibuat
tumpang-tindih, sedangkan RISC-2 memiliki 3 buah alur-pipa yang masing-masing
untuk penjemputan instruksi, pembacaan operan dan eksekusinya, dan penulisan
kembali hasilnya ke dalam register. Sukses kedua proyek memacu tim Berkeley
untuk mengerjakan proyek SOAR (Smalltalk on RISC) yang dimulai pada tahun 1983.
D.
Prosesor RISC Stanford
Sementara
proyek RISC-1 dan RISC-2 dilakukan kelompok Patterson di Universitas
California, pada tahun 1981 itu juga John Hennessy dari Universitas Stanford
mengerjakan proyek MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) .
Pengalaman riset tentang optimasi kompilator digabungkan dengan teknologi
perangkat keras RISC merupakan kunci utama proyek MIPS ini. Tujuan utamanya
adalah menghasilkan chip mikroprosesor serbaguna 32-bit yang dirancang untuk mengeksekusi
secara efisien kode-kode hasil kompilasi (Heudin, 1992: 34). Perangkat
instruksi prosesor MIPS terdiri atas 31 buah instruksi yang dibagi menjadi 4
kelompok, yakni kelompok instruksi isi dan simpan, kelompok instruksi operasi
aritmetika dan logika, kelompok instruksi pengontrol, dan kelompok instruksi
lain-lain.
MIPS
menggunakan lima tingkat alur-pipa tanpa perangkat keras saling-kunci antar
alur-pipa tersebut, sehingga kode yang dieksekusi harus benar-benar bebas dari
konflik antar alur-pipa.
Direalisasi
dengan teknologi NMOS 2 mikron, prosesor MIPS yang memiliki 24.000 transistor
ini memiliki kemampuan mengeksekusi satu instruksi setiap 500 nanodetik. Karena
menggunakan lima tingkat alur-pipa bagian kontrol prosesor MIPS ini menyita
luas chip dua kali lipat dibanding dengan bagian kontrol pada prosesor RISC.
MIPS memiliki 16 register dibandingkan dengan 138 buah register pada RISC-2.
Hal ini bukan masalah penting karena MIPS memang dirancang untuk mebebankan
kerumitan perangkat keras ke dalam perangkat lunak sehingga menghasilkan
perangkat keras yang jauh lebih sederhana dan lebih efisien.
Perangkat
keras yang sederhana akan mempersingkat waktu perancangan, implementasi, dan
perbaikan bila terjadi kesalahan. Sukses perancangan MIPS dilanjutkan oleh tim
Stanford dengan merancang mikroprosesor yang lebih canggih, yakni MIPS-X.
Perancangan
dilakukan oleh tim riset MIPS sebelumnya ditambah 6 orang mahasiswa, dan
dimulai pada musim panas tahun 1984. Rancangan MIPS-X banyak diperbaruhi oleh
MIPS dan RISC-2 dengan beberapa perbedaan utama :
• Semua instruksi MIPS-X merupakan
operasi tunggal dan dieksekusi dalam satu siklus detak
• Semua instruksi MIPS-X memiliki format tetap dengan panjang instruksi 32-bit
• Semua instruksi MIPS-X memiliki format tetap dengan panjang instruksi 32-bit
• MIPS-X dilengkapi pendukung
koprosesor yang efisien dan sederhana
• MIPS-X dilengkapi pendukung untuk
digunakan sebagai prosesor dasar dalam sistem multiprosesor memori-bersama
(shared memory)
• MIPS-X dilengkapi chace instruksi
dalam-chip yang cukup besar (2 kilobyte)
• MIPS-X difabrikasi dengan teknologi
CMOS 2 mikron.
Perkembangan
menarik terjadi pada tahun 1993 ketika aliansi tiga perusahaan terkemuka, IBM,
Apple, dan Motorola memperkenalkan produk baru mereka yakni PowerPC 601, suatu
mikroprosesor RISC 64-bit yang dirancang untuk stasiun kerja (workstation) atau
komputer personal (Thompson, 1993 : 56-74). Menarik, karena kemunculan PowerPC
601 dimaksudkan untuk memberikan alternatif bagi dominasi prosesor CISC
keluarga-86 Intel dalam komputer rumahan. Popularitas prosesor keluarga-86
didukung oleh harganya yang murah dan banyaknya program aplikasi yang dapat
dijalankan dengan prosesor ini. Untuk itu, prosesor PowerPC dijual dengan harga
yang cukup bersaing dibandingkan dengan pentium, yakni prosesor buatan Intel
mutakhir saat itu (Thompson, 1993 : 64). Perkembangan teknologi emulasi yang
memungkinkan prosesor RISC menjalankan sistem operasi yang sama dengan prosesor
CISC keluarga-86 diperkirakan akan membuat prosesor RISC, terutama PowerPC 601,
banyak digunakan di dalam komputer-komputer personal (Halfhill, 1994 :
119-130).
Beberapa prosesor implementasi dari arsiteketur RISC adalah AMD29000, MIPS R2000, SPARC, MC 88000, HP PA, IBM RT/TC, IBM RS/6000, intel i860, Motorola 88000 (keluarga Motorola), PowerPC G5.
Beberapa prosesor implementasi dari arsiteketur RISC adalah AMD29000, MIPS R2000, SPARC, MC 88000, HP PA, IBM RT/TC, IBM RS/6000, intel i860, Motorola 88000 (keluarga Motorola), PowerPC G5.
E.
SIFAT-SIFAT RISC
1.
Semua atau setidak-tidaknya sebagian besar (80%) instruksi harus dieksekusi
dalam satu siklus clock.
2. Semua instruksi harus memiliki satu ukuran standar, yaitu sama dengan ukuran kata dasar (basic word length).
3. Jumlah jenis instuksinya harus kecil, tidak melebihi 128
4. Jumlah format isntruksinya harus kecil, tidak melebihi kira-kira 4
5. Jumlah addressing mode harus kecil, tidak melebihi kira-kira 4
6. Akses ke memori hanya dilakukan dengan instruksi load dan store.
7. Semua operasi, kekcuali operasi load dan store merupakan operasi register ke register di dalam CPU.
8. Memiliki hardwired control unit.
9. Memiliki relatif banyak register serbaguna internal CPU.
2. Semua instruksi harus memiliki satu ukuran standar, yaitu sama dengan ukuran kata dasar (basic word length).
3. Jumlah jenis instuksinya harus kecil, tidak melebihi 128
4. Jumlah format isntruksinya harus kecil, tidak melebihi kira-kira 4
5. Jumlah addressing mode harus kecil, tidak melebihi kira-kira 4
6. Akses ke memori hanya dilakukan dengan instruksi load dan store.
7. Semua operasi, kekcuali operasi load dan store merupakan operasi register ke register di dalam CPU.
8. Memiliki hardwired control unit.
9. Memiliki relatif banyak register serbaguna internal CPU.
F.
KARAKTERISTIK RISC
Arsitektur RISC memiliki beberapa
karakteristik diantaranya :
1. Siklus mesin ditentukan oleh waktu
yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan
operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian
instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi
secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi
sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak
sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan
dieksekusi lebih cepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu
mengakses penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusi instruksi
berlangsung.
2. Operasi berbentuk dari register-ke
register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori .
Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula
unit control. Keuntungan lainnya memungkinkan optimasi pemakaian register
sehingga operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatan
tinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yang unik
bagi perancangan RISC.
3. Penggunaan mode pengalamatan
sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register,.
Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan
selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding
yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol.
4. Penggunaan format-format instruksi
sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word.
Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan menggunakan field yang
tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan
secara bersama-sama
RISC perlu memperhatikan karakteristik eksekusi instruksi.
RISC perlu memperhatikan karakteristik eksekusi instruksi.
Adapun
aspek-aspek komputasinya adalah :
1. Operasi-operasi yang dilakukan ,.
2. Operand-operand yang digunakan,
3. Pengurutan eksekusi,.
1. Operasi-operasi yang dilakukan ,.
2. Operand-operand yang digunakan,
3. Pengurutan eksekusi,.
1.
Operasi
Beberapa penelitian telah menganalisis
tingkah laku program HLL (High Level Language). Assignment Statement sangat
menonjol yang menyatakan bahwa perpindahan sederhana merupakan satu hal yang
penting. Hasil penelitian ini merupakan hal yang penting bagi perancang set
instruksi mesin yang mengindikasikan jenis instruksi mana yang sering terjadi
karena harus didukung optimal.
2.
Operand
Penelitian Paterson telah
memperhatikan [PATT82a] frekuensi dinamik terjadinya kelas-kelas variabel.
Hasil yang konsisten diantara program pascal dan C menunjukkan mayoritas
referensi menunjuk ke variable scalar. Penelitian ini telah menguji tingkah
laku dinamik program HLL yang tidak tergantung pada arsitektur tertentu.
Penelitian [LUND77] menguji instruksi DEC-10 dan secara dinamik menemukan
setiap instruksi rata-rata mereferensi 0,5 operand dalam memori dan rata-rata
mereferensi 1,4 register. Tentu saja angka ini tergantung pada arsitektur dan
kompiler namun sudah cukup menjelaskan frekuensi pengaksesan operand sehingga
menyatakan pentingnya sebuah arsitektur.
3. Procedure
Calls
Dalam HLL procedure call dan return
merupakan aspek penting karena merupakan operasi yang membutuhkan banyak waktu
dalam program yang dikompalasi sehingga banyak berguna untuk memperhatikan cara
implementasi opperasi ini secara efisien. Adapun aspeknya yang penting adalah
jumlah parameter dan variabel yang berkaitan dengan prosedur dan kedalaman
pensarangan (nesting).
G.
PROSESSOR YANG MENGGUNAKAN SISTEM RISC
PowerPC
dibangun dengan arsitektur RISC
Proyek
mini komputer 801 di IBM pada tahun 1975 mengawali banyak konsep arsitektur
yang digunakan dalam sistem RISC. 801 bersama dengan prosessor RISC I Berkeley,
meluncurkan gerakan RISC, namun 801 hanya merupakan prototipe yang ditujukan
untuk mengenalkan konsep disain. Keberhasilan memperkenalkan 801 menyebabkan
IBM membangun produk workstation RISC komersial yaitu PC RT pada tahun 1986,
dengan mengadaptasi konsep arsitektural 801 kedalam kinerja yang sebanding atau
yang lebih baik. IBM RISC System/6000 merupakan mesin RISC superscalar1 yang
dipasarkan sebagai workstation berunjuk kerja tinggi, tidak lama kemudian IBM
mengkaitkan mesin ini sebagai arsitektur POWER. IBM kemudian menjalin kerjasama
dengan Motorola, pembuat mikroprosessor seri 6800, dan Apple, yang menggunakan
keping Motorola dalam komputer Macintoshnya dan hasilnya adalah seri mesin yang
mengimplementasikan arsitektur PowerPC yang diturunkan dari arsitektur POWER
dan merupakan sistem RISC superscalar.
Sejauh
ini diperkenalkan empat anggota kelompok PowerPC yaitu
1. 601,merupakan mesin 32-bit yang
ditujukan untuk membawa arsitektur PowerPC kepasar secepat mungkin.
2. 603, merupakan mesin 32-bit yang ditujukan
bagi low-end desktop dan komputer portable dengan implementasi yang lebih
efesien.
3. 604, merupakan mesin 32-bit yang
ditujukan bagi low-end server dan desktop, dengan menggunakan teknik rancangan
superscalar lanjutan guna mendapatkan kinerja yang lebih baik.
4. 620, ditujukan bagi high-end server,
sekaligus merupakan kelompok PowerPC pertama yang mengimplementasikan
arsitektur 64 bit penuh, termasuk regiater 64-bit dan lintasan data.
PowerPC
sendiri adalah jenis prosesor yang bi-endian, yang mendukung baik mode
big-endian maupun litlle-endian. Arsitektur bi-endian memungkinkan pembuat
perangkat lunak untuk memilih mode yang mana saja ketika harus memindahkan
sistem operasi dan aplikasi dari suatu mesin ke mesin lainnya. Byte, halfword,
word, doubleword merupakan jenis data umum. Prosesor mengiterpretasikan isi
item data tertentu tergantung pada instruksi.
•
Unsigned Halfword : seperti diatas namun dengan kuantitas 16-bit.
• Signed Halfword : digunakan untuk operasi aritmatika, dimuatkan kedalam memori dengan sign-extending pada sebelah kiri keukuran penuh register (yaitu, bit tanda disalinkan keposisi-posisi yang kosong).
• Unsigned Word : digunakan untuk operasi logika dan berfungsi sebagai pointer lokal.
• Signed Word : digunakan untuk operasi aritmatika.
• Unsigned Doubleword : digunakan sebagai pointer alamat.
• Byte String : panjangnya mulai 0 hingga 128 byte.
Selain itu PowerPC mendukung data floating poing presisi tunggal dan presisi ganda yang ditetapkan pada IEEE 754.
• Signed Halfword : digunakan untuk operasi aritmatika, dimuatkan kedalam memori dengan sign-extending pada sebelah kiri keukuran penuh register (yaitu, bit tanda disalinkan keposisi-posisi yang kosong).
• Unsigned Word : digunakan untuk operasi logika dan berfungsi sebagai pointer lokal.
• Signed Word : digunakan untuk operasi aritmatika.
• Unsigned Doubleword : digunakan sebagai pointer alamat.
• Byte String : panjangnya mulai 0 hingga 128 byte.
Selain itu PowerPC mendukung data floating poing presisi tunggal dan presisi ganda yang ditetapkan pada IEEE 754.
H.
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN TEKNOLOGI
RISC
Teknologi
RISC relatif masih baru oleh karena itu tidak ada perdebatan dalam menggunakan
RISC ataupun CISC, karena tekhnologi terus berkembang dan arsitektur berada
dalam sebuah spektrum, bukannya berada dalam dua kategori yang jelas maka
penilaian yang tegas akan sangat kecil kemungkinan untuk terjadi.
Kelebihan
1. Berkaitan dengan penyederhanaan
kompiler, dimana tugas pembuat kompiler untuk menghasilkan rangkaian instruksi
mesin bagi semua pernyataan HLL. Instruksi mesin yang kompleks seringkali sulit
digunakan karena kompiler harus menemukan kasus-kasus yang sesuai dengan
konsepnya. Pekerjaan mengoptimalkan kode yang dihasilkan untuk meminimalkan
ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi instruksi, dan meningkatkan
pipelining jauh lebih mudah apabila menggunakan RISC dibanding menggunakan
CISC.
2. Arsitektur RISC yang mendasari PowerPC
memiliki kecenderungan lebih menekankan pada referensi register dibanding
referensi memori, dan referensi register memerlukan bit yang lebih sedikit
sehingga memiliki akses eksekusi instruksi lebih cepat.
3. Kecenderungan operasi register ke
register akan lebih menyederhanakan set instruksi dan menyederhanakan unit
kontrol serta pengoptimasian register akan menyebabkan operand-operand yang
sering diakses akan tetap berada dipenyimpan berkecepatan tinggi.
4. Penggunaan mode pengalamatan dan
format instruksi yang lebih sederhana.
Kekurangan
Kelemahan utama dari RISC ialah jumalh instruksi yang sedikit. Hal ini mengakibatkan untuk melakukan suatu tugas akan dibutuhkan instruksi yang lebih banyak bila dibandingkan CISC. Hasilnya ialah jumlah ukuran program akan lebih besar bila dibandingkan CISC. Penggunaan memori akan semakin meningkat dan lalu lintas instruksi antara CPU dan memori akan meningkat pula.
Kelemahan utama dari RISC ialah jumalh instruksi yang sedikit. Hal ini mengakibatkan untuk melakukan suatu tugas akan dibutuhkan instruksi yang lebih banyak bila dibandingkan CISC. Hasilnya ialah jumlah ukuran program akan lebih besar bila dibandingkan CISC. Penggunaan memori akan semakin meningkat dan lalu lintas instruksi antara CPU dan memori akan meningkat pula.
Prosesor
RISC, yang berkembang dari riset akademis telah menjadi prosesor komersial yang
terbukti mampu beroperasi lebih cepat dengan penggunaan luas chip yang efisien.
Kemajuan mutakhir yang ditunjukkan oleh mikroprosesor PowerPC 601 dan teknologi
emulasi yang antara lain dikembangkan oleh IBM memungkinkan bergesernya
dominasi chip-chip keluarga-86 dan kompatibelnya. Program yang dihasilkan dalam
bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).
1.
Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak,
ini tentunya kurang menghemat sumber daya.
2. Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan
a. Menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil.
b. Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar
2. Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan
a. Menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil.
b. Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar
3.
Perbedaan RISC dengan CISC dilihat dari segi instruksinya
RISC ( Reduced Instruction Set
Computer )
–
Menekankan pada perangkat lunak, dengan sedikit transistor
–
Instruksi sederhana bahkan single
–
Load / Store atau memory ke memory bekerja terpisah
–
Ukuran kode besar dan kecapatan lebih tinggi
–
Transistor didalamnya lebih untuk meregister memori
CISC ( Complex Instruction Set
Computer )
–
Lebih menekankan pada perangkat keras, sesuai dengan takdirnya untuk pragramer.
–
Memiliki instruksi komplek. Load / Store atau Memori ke Memori bekerjasama
–
Memiliki ukuran kode yang kecil dan kecepatan yang rendah.
–
Transistor di dalamnya digunakan untuk menyimpan instruksi – instruksi bersifat
komplek
4.
Perbedaan cisc
dan risc berdasarkan karakteristiknya
