Mikroprocessor CISC dan RISC

Ditinjau dari perancangan perangkat instruksinya, ada dua arsitektur prosesor yang menonjol saat ini, yakni arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) dan CISC (Complex Instruction Set Computer). Prosesor CISC memiliki instruksi-instruksi kompleks untuk memudahkan penulisan program bahasa assembly, sedangkan prosesor RISC memiliki instruksi-instruksi sederhana yang dapat dieksekusi dengan cepat untuk menyederhanakan implementasi rangkaian kontrol internal prosesor. Karenanya, prosesor RISC dapat dibuat dalam luasan keping semikonduktor yang relatif lebih sempit dengan jumlah komponen yang lebih sedikit dibanding prosesor CISC. Perbedaan orientasi di antara kedua prosesor ini menyebabkan adanya perbedaan sistem secara keseluruhan, termasuk juga perancangan kompilatornya.

CISC (Complek Instruction-set computing / Complek Instruction Set Computer) adalah sebuah arsitektur  set instruksi yang setiap instruksinya akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memory, operasi aritmetika dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya dalam sebuah instruksi. Contoh-contoh prosesor CISC adalah : System/360, VAX, PDP-11, varian Motorola 68000 , dan CPU AMD dan Intel x86.

Ciri-ciri Prosesor RISC

Pertama, prosesor RISC mengeksekusi instruksi pada setiap satu siklus detak (Robinson, 1987 : 144; Johnson, 1987 : 153). Hasil penelitihan IBM (International Business Machine) menunjukkan bahwa frekuensi penggunaan instruksi-instruksi kompleks hasil kompilasi sangat kecil dibanding dengan instruksi-instruksi sederhana. Dengan perancangan yang baik instruksi sederhana dapat dibuat agar bisa dieksekusi dalam satu siklus detak. Ini tidak berarti bahwa dengan sendirinya prosesor RISC mengeksekusi program secara lebih cepat dibanding prosesor CISC. Analogi sederhananya adalah bahwa kecepatan putar motor (putaran per menit) yang makin tinggi pada kendaraan tidaklah berarti bahwa jarak yang ditempuh kendaraan (meter per menit) tersebut menjadi lebih jauh, karena jarak tempuh masih bergantung pada perbandingan roda gigi yang dipakai.

Kedua, instruksi pada prosesor RISC memiliki format-tetap, sehingga rangkaian pengontrol instruksi menjadi lebih sederhana dan ini berarti menghemat penggunaan luasan keping semikonduktor. Bila prosesor CISC (misalnya Motorola 68000 atau Zilog Z8000) memanfaatkan 50% - 60% dari luas keping semikonduktor untuk rangkaian pengontrolnya, prosesor RISC hanya memerlukan 6%-10%. Eksekusi instruksi menjadi lebih cepat karena rangkaian menjadi lebih sederhana (Robinson, 1987 : 144; Jonhson 1987 : 153).

Ketiga, instruksi yang berhubungan dengan memori hanya instruksi isi (load) dan instruksi simpan (store) , instruksi lain dilakukan dalam register internal prosesor. Cara ini menyederhanakan mode pengalamatan (addressing) dan memudahkan pengulangan kembali instruksi untuk kondisi-kondisi khusus yang dikehendaki (Robinson, 1987 : 144; Jonhson, 1987: 153). Dengan ini pula perancang lebih menitikberatkan implementasi lebih banyak register dalam chip prosesor. Dalam prosesor RISC, 100 buah register atau lebih adalah hal yang biasa. Manipulasi data yang terjadi pada register yang umumnya lebih cepat daripada dalam memori menyebabkan prosesor RISC berpotensi beroperasi lebih cepat.

Keempat, prosesor RISC memerlukan waktu kompilasi yang lebih lama daripada prosesor RISC. Karena sedikitnya pilihan instruksi dan mode pengalamatan yang dimiliki prosesor RISC, maka diperlukan optimalisasi perancangan kompilator agar mampu menyusun urutan instruksi-instruksi sederhana secara efisien dan sesuai dengan bahasa pemrograman yang dipilih. Keterkaitan desain prosesor RISC dengan bahasa pemrograman memungkinkan dirancangnya kompilator yang dioptimasi untuk bahasa target tersebut.

Perkembangan Processor RISC

Ide Dasar

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.

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.

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

·         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.

Sama seperti MIPS, MIPS-X merupakan prosesor dengan alur-pipa tanpa saling-kunci (interlock) perangkat keras. Perangkat lunaknya dirancang untuk mengikuti pewaktuan instruksi agar tidak terjadi konflik antar alur-pipa (Heudin, 1992 : 36-37).

Chip pertama yang dihasilkan bekerja baik dengan detak 16 MHz, lebih rendah dari target yang dicanangkan setinggi 20 MHz, akibat tidak sempurnanya instruksi percabangan. Versi 25 MHz dibuat dengan menggunakan teknologi CMOS 1,6 mikron. Ditambah dengan chace yang diintregrasikan pada chip prosesor, MIPS-X berisi hampir 150.000 transistor di atas keping seluas 8 x 8,5 mm (Heudin, 1992 : 38).

Arah Perkembangan Prosesor RISC

Kebanyakan riset tentang prosesor RISC ditujukan untuk memperbaiki kinerja sistem komputer secara keseluruhan. Analisis yang mendalam menunjukkan bahwa ada dua arah perlembangan penting prosesor RISC yaitu upaya ke arah pemanfaatan teknologi proses yang mampu menghasilkan prosesor cepat, misalnya teknologi bipolar ECL (emitter-coupled logic) serta pemanfaatan bahan semikonduktor GaAs (galium arsenida). Arah lain adalah upaya untuk merancang arsitektur multiprosesor dan mengintegrasikan unit-unit fungsional pendukung pemrosesan paralel dalam satu chip.

Chip-chip RISC galium Arsenida

Galium Arsenida dapat digunakan untuk menggantikan silikon dalam beberapa rangkaian terpadu untuk pemakaian khusus. Keunggulan bahan GaAs dibandingkan silikon adalah ketahanannya terhadap radiasi, dan ketahanannya terhadap panas, serta kecepatan mobilitas elektronnya. Karena elektron dapat bergerak lebih cepat dalam bahan GaAs, maka chip yang dibuat dengan bahan ini berpotensi untuk bekerja lebih cepat (Jonhsen, 1984 : 46; Robinson, 1990 : 251-254). Salah satu kendala pengembangan chip berbahan GaAs adalah sulitnya penanganan bahan ini dibanding dengan bahan silikon karena perancang belum banyak pengalaman dengan bahan GaAs. Meskipun demikian, teknologi yang dikuasai saat ini telah memungkinkan untuk membuat rangkaian terintegrasi dengan tingkat kerapatan cukup tinggi untuk merancang prosesor RISC.

Didorong oleh kebutuhan untuk merancang prosesor berkecepatan tinggi dan tahan terhadap radiasi sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan Departemen Pertahanan Amerika Serikat, maka DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) memberikan dana kepada Texas Instruments (TI), RCA, dan McDonnell-Douglas, untuk mengembangkan dan merancang prosesor RISC dari bahan GaAs. Agar memiliki kinerja yang tinggi, DARPA menghendaki unit prosesor sentral (central processing unit, CPU) dirancang dalam chip tunggal, seperti prosesor MIPS yang pengembangannya juga dibiayai DARPA. Ditargetkan prosesor tersebut akan dapat dijalankan dengan detak berfrekuensi 200 MHz. Ini berarti target kecepatan kerjanya adalah 200 MIPS (million instructions per second, juta instruksi per detik), karena pada prosesor RISC satu instruksi dieksekusi dalam satu siklus detak.

Sistem yang dipilih terdiri dari seperangkat chip, yakni, CPU, FCOP (floating point coprocessor) , MMU (memory management unit) dan chace. Agar bisa merealisasi CPU dalam satu chip, TI berupaya mengurangi rangkaian pengontrol sebanyak mungkin untuk memberi lebih banyak tempat bagi register-register. Perangkat instruksi dikembangkan berdasarkan simulasi statistik dan evaluasi atas prosesor RISC Berkeley maupun MIPS Stanford. Seperti halnya MIPS, sekali program telah dikomplikasi ke dalam perangkat instruksi inti (yakni level tengah antara perangkat-intruksi bergantung perangkat-keras dengan bahasa pemrograman tingkat tinggi), suatu penerjemah bergantung perangkat-keras akan mengubah kode ke dalam perangkat instruksi bahasa mesin dan melakukan langkah-langkah optimasi. Perangkat instruksi yang dimiliki prosesor ini dibagi menjadi tiga bagian yakni 29 buah instruksi CPU, 31 buah instruksi FCOP, serta 6 buah instruksi MMU.

Prosesor yang dihasilkan memiliki unjuk kerja nominal 200 MIPS, tetapi angka faktualnya harus dikurangi dengan 32% akibat penyisipan instruksi NOP (no operation) dan dikurangi 32% lagi karena keterbatasan lebar ban memori. Angka faktual kinerja prosesor RISC GaAs ini kira-kira 91 MIPS (million instruction per second).

Chip RISC lain

Advanced Micro Devices (AMD) memperkenalkan produk RISC-nya pada tahun 1987, yang diberi nama Am29000. Dengan eksekusi siklus tunggal, prosesor yang memiliki detak berfrekuensi 25MHz ini memiliki kecepatan proses 17 MIPS untuk program bahasa C. Ada dua tingkat optimasi kinerja yang dilakukan dalam perancangan Am29000. Pertama, prosesor ini memiliki jumlah register cukup banyak (192 buah) yang dapat difungsikan sebagai chace(stack) instruksi saat suatu prosedur dipanggil atau sebagai kelompok register, masing-masing terdiri atas 16 buah register. Rancangan khusus dalam Am29000 adalah chace untuk target pencabangan yang mampu menyimpan 128 instruksi. Cara ini memungkinkan alur-pipa tetap terisi tanpa adanya penundaan sebagai akibat dari operasi percabangan yang berturutan (Heudin, 1992 : 104). untuk menetapkan tumpukan

Selain AMD, Intel yang dikenal sebagai pemasok mikroprosesor CISC keluarga-86, juga memproduksi chip mikroprosesor RISC yang diberi nama 80860 pada tahun 1989. Dengan mengintegrasikan lebih dari sejuta transistor, 80860 berisi teras RISC (RISC core) , koprosesor atau unit floating point, MMU (memory management unit) , unit grafik, dan chace terpisah untuk data dan instruksi. Keberadaan MMU dan teras RISC memungkinkan 80860 menjalankan sistem operasi multitasking. Koprosesornya mendukung aplikasi pemodelan, pengolahan suara, simulasi, dan perancangan berbantuan komputer (Margulis, 1989 : 333). Teras RISC memiliki empat tingkat alur-pipa yang meliputi tingkat penjemputan, dekode, eksekusi, dan penulisan instruksi. Keistimewaannya, prosesor ini dirancang agar pemrogram dapat memilih sendiri mode eksekusi yang diperlukan, yakni instruksi-tunggal dan instruksi-ganda. Instruksi tunggal merupakan mode eksekusi tradisional, dengan penjemputan instruksi berturutan. Pemberian alur-pipa memungkinkan instruksi berturutan tersebut saling tumpang-tindih sehingga beberapa instruksi berada di beberapa tingkat alur-pipa untuk dieksekusi kapan saja. Dengan mode instruksi-ganda, mikroprosesor 80860 menerapkan lebih dari sekedar strategi alur-pipa. Mode ini memungkinkan dijalankannya dua instruksi sekaligus, satu untuk teras RISC dan satu untuk koprosesor. Koprosesor atau unit floating point menampilkan hasil operasi setiap satu siklus detak dan memungkinkan diselesaikannya dua operasi sekaligus, misalnya operasi penjumlahan dan perkalian. Dengan mengkombinasikan mode instruksi-ganda dan mode operasi-ganda, pemrogram dapat melakukan tiga operasi sekaligus setiap satu siklus detak.

Chip RISC dengan detak berfrekuensi lebih dari 300 MHz dilaporkan telah dibuat oleh Digital Equipment Corp. (DEC). Chip yang dirancang dengan teknologi bipolar ECL itu mengimplementasikan 468.000 buah transistor dan 206.000 resistor di atas keping berukuran 15,4 x 12,6 mm. Pada kondisi terburuk, yakni dengan tegangan catu daya -5,2 volt, prosesor ini mampu dijalankan dengan detak internal berfrekuensi 275 MHz sedangkan dalam kondisi puncaknya (dengan tegangan catu daya -3,9 volt) dapat beroperasi pada frekuensi detak 335 MHz. Pembangkit detak eksternal memiliki frekuensi 80 MHz yang kemudian dilipatkan oleh rangkaian PLL (phase-locked loop) menjadi 1X - 8X. Masalah besar yang timbul dengan teknologi bipolar ECL ini adalah kebutuhan daya yang cukup besar, yakni mencapai 115 watt. Hal ini menyebabkan timbulnya panas berlebihan dalam chip. Untuk mengatasinya, DEC menambahkan termosifon (penghambur panas berbentuk silinder bersirip dari tembaga) di atas kemasan chip agar suhu dalam chip terjaga tidak lebih dari 100^o C (Bursky, 1993 : 48-50).

Sifat RISC antara lain:

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.

EVALUASI RISC

1. Realisasi chip VLSI

1.      Sistem RISC diwujudkan sebagai sebuah chip VLSI maka hasilnya antara lain:
Luas permukaan chip akan lebih kecil. Hal ini dikarenakan RISC mengandung instruksi yang jumlahnya kecil. Sehingga hal ini bermanfaat untuk menampung fungsi-fungsi lain selain instruksi seperti cache,FPU dll.

2.      Ruang yang menjadi lebih bebas karena kecilnya control area yang diperlukan.

2.Aspek Kecepatan Komputasi

1.      RISC sangat cocok dan efisien untuk operasi pipeline. Hal ini dikarenakan instruksi RISC didesai untuk memiliki waktu eksekusi yang relatif sama. Hasil yang didapat antara lain ialah kecepatan komputasi akan meningkat.

2.      Decoding unit pada RISC akan berukuran kecil dan sederhana sehingga proses pengeksekusian instruksi akan lebih cepat.

3.      Jumlah register internal yang besar akan menghemat waktu komputasi terutama untuk program yang menangani data dalam jumlah besar.

3. Aspek biaya perancangan dan kehandalan

1.      Rancangan unit kontrol RISC dapat diselesaikan lebih cepat, sehingga mengurangi biaya perancangan secara keseluruhan.

2.      Waktu perancangan yang lebih singkat mengurangi kemungkinan produk akhirnya sudah akan kadaluarsa pada saat rancangannya selesai.

3.      Suatu unit kontrolyang sederhana dan lebih kecil akan mengurangi kesalahan desain yang mungkin terjadi.

KEUNGGULAN RISC

Saat ini, hanya Intel x86 satu-satunya chip yang bertahan menggunakan arsitektur CISC. Hal ini terkait dengan adanya kemajuan teknologi komputer pada sektor lain. Harga RAM turun secara dramatis. Pada tahun 1977, DRAM ukuran 1MB berharga $5,000, sedangkan pada tahun 1994 harganya menjadi sekitar $6. Teknologi kompailer juga semakin canggih, dengan demikian RISC yang menggunakan RAM dan perkembangan perangkat lunak menjadi semakin banyak ditemukan.

KELEMAHAN RISC

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.

KESIMPULAN

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. 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.

Cara sederhana untuk melihat kelebihan dan kelemahan dari arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computers) adalah dengan langsung membandingkannya dengan arsitektur pendahulunya yaitu CISC (Complex Instruction Set Computers).

Perkalian Dua Bilangan dalam Memori

Pada bagian kiri terlihat sebuah struktur memori (yang disederhanakan) suatu komputer secara umum. Memori tersebut terbagi menjadi beberapa lokasi yang diberi nomor 1 (baris): 1 (kolom) hingga 6:4. Unit eksekusi bertanggung-jawab untuk semua operasi komputasi. Namun, unit eksekusi hanya beroperasi untuk data-data yang sudah disimpan ke dalam salah satu dari 6 register (A, B, C, D, E atau F). Misalnya, kita akan melakukan perkalian (product) dua angka, satu disimpan di lokasi 2:3 sedangkan lainnya di lokasi 5:2, kemudian hasil perkalian tersebut dikembalikan lagi ke lokasi 2:3.

Pendekatan CISC

Tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu perintah cukup dengan beberapa baris bahasa mesin sedikit mungkin. Hal ini bisa tercapai dengan cara membuat perangkat keras prosesor mampu memahami dan menjalankan beberapa rangkaian operasi. Untuk tujuan contoh kita kali ini, sebuah prosesor CISC sudah dilengkapi dengan sebuah instruksi khusus, yang kita beri nama MULT. Saat dijalankan, instruksi akan membaca dua nilai dan menyimpannya ke 2 register yag berbeda, melakukan perkalian operan di unit eksekusi dan kemudian mengambalikan lagi hasilnya ke register yang benar. Jadi instruksi-nya cukup satu saja…

MULT 2:3, 5:2

MULT dalam hal ini lebih dikenal sebagai “complex instruction”, atau instruksi yang kompleks. Bekerja secara langsung melalui memori komputer dan tidak memerlukan instruksi lain seperti fungsi baca maupun menyimpan. Satu kelebihan dari sistem ini adalah kompailer hanya menerjemahkan instruksi-instruksi bahasa tingkat-tinggi ke dalam sebuah bahasa mesin. Karena panjang kode instruksi relatif pendek, hanya sedikit saja dari RAM yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi tersebut.

Pendekatan RISC

Prosesor RISC hanya menggunakan instruksi-instruksi sederhana yang bisa dieksekusi dalam satu siklus. Dengan demikian, instruksi ‘MULT’ sebagaimana dijelaskan sebelumnya dibagi menjadi tiga instruksi yang berbeda, yaitu “LOAD”, yang digunakan untuk memindahkan data dari memori ke dalam register, “PROD”, yang digunakan untuk melakukan operasi produk (perkalian) dua operan yang berada di dalam register (bukan yang ada di memori) dan “STORE”, yang digunakan untuk memindahkan data dari register kembali ke memori. Berikut ini adalah urutan instruksi yang harus dieksekusi agar yang terjadi sama dengan instruksi “MULT” pada prosesor RISC (dalam 4 baris bahasa mesin):

RISC

Penekanan pada perangkat lunak (software)

Single-clock, hanya sejumlah kecil instruksi

Register ke register: “LOAD” dan “STORE” adalah instruksi - instruksi terpisah

Ukuran kode besar, kecepatan (relatif) tinggi

Transistor banyak dipakai untuk register memori

Read more »

Perbedaan OS Windows dan MAc OS

1.Dari segi Penggunaan. Windows : Biasanya digunakan untuk pekerjaan umum seperti pembuatan laporan atau unutk pengerjaan tugas pelajar OS windows paling banyak penggunanya dibandingkan OS lainnya, dikarenakan Windows sudah familiar dikalangan pelajar dan pekerja. Selain itu interface di Windows juga memudahkan penggunanya untuk mengoperasikannya. Mac OS : Biasanya digunakan untuk desain grafis, dikarenakan Macintosh menggunakan kapasitas RAM yang besar sehingga memanjakan para desain grafis untuk mendesain karyanya. Karena pengolahan gambar sangat membutuhkan RAM yang kapasitasnya besar.

2.Dari segi Ketahanan. Windows : Untuk masalah serangan virus OS Windows sangat rentan terhadap serangan virus. Dikarenakan pengguna Windows sangat banyak dan banyak yang ingin mencoba untuk mencari celah keamanan dalam sistem operasi Windows. Berdasarkan survey pada tahun 2009 telah ditemukan sebanyak 39% celah keamanan OS Windows kritis dan sangat rentan terhadap serangan hacker. Mac OS : Untuk Sistem Operasi Macintosh celah keamanannya cukup besar yaitu sebesar 18% walaupun susah untuk di bajak tetapi Sistem Operasi Macintosh juga rentan terhadap serangan hacker untuk menembus keamanan dari sistem operasi ini. Anti virus juga dibutuhkan pada Sistem Operasi Macintosh karena ketahan terhadap virus pada OS ini juga kurang.

3.Dari segi Harga. Windows : harga OS Windows cukup mahal akan tetapi karena kebutuhan dan karena user friendly OS Windows sangat laris dipasaran. Karena banyak pengguna dan harga yang relatif mahal OS Windows banyak yang membajak. Hal ini sebenarnya sangat merugikan karena untuk mengembangkan OS sendiri membutuhkan biaya yang mahal pula. Mac OS : Harga dari OS Macintosh relatif mahal walaupun begitu pengguna dari Macintosh juga cukup banyak, karena kualitas dari macintosh cukup bagus. Untuk masalah pembajakan OS Macintosh paling susah untuk di bajak, hal itu dikarenakan Macintosh hanya dapat di install di PC buatan Apple saja. Akan tetapi yang namanya pembajak dimana-mana tetap ada, adapun OS bajakan Macintosh adalah Hackintosh.

4.Dari segi Dekstop. Windows  : menggunakan Singel Dekstop.   Mac OS   : menggunakan System Multiple Dekstop.

5.Dari segi Penginstalannya.    Windows  : kita dapat menginstall dari kepingan CD atau DVD dan OS Windows ini dapat di install dimana saya asalkan notebook tersebut masih layak pakai.. Mac OS   : untuk Mac OS ini sudah di install dari bawaan nya karena merupakan Embeeded OS yang di tanamkan oleh Komputer-komputer milik perusahaan Apple dan OS ini tidak dapat di install di sembarang notebook dan hanya dapat di install pada notebook atau komputer milik apple semata.

6.Dari segi Keamanan/   Windows  : banyak oknum yg membuat sebuah virus untuk menghadang kinerja OS ini dikarenakan OS Windows adalah OS yang digunakan oleh sebagian besar penduduk bumi.   Mac OS  : sedangkan Mac OS ini digunakan oleh kalangan-kalangan tertentu saja sehingga jarang yang berkenan untuk mengganggu OS tersebut.

7.Dari segi Grafis. Windows  : biasa nya hanya digunakan untuk proses mengetik atau grafis biasa. Mac OS   : cocok sekali digunakan dalam model 3D dan proses editing video.

8.Dari segi Software dan Hardware.   Windows  : didukung oleh berbagai vendor hardware dan software sehingga kita tidak dipusingkan untuk mencari hardware software yang support. Mac OS   : klo untuk OS ini kita dapet di pusingkan dalam mencar hardware dan software karena hardware dan software Mac OS ini merupakan Licence dan perusahaan Apple.

9.Dari segi Maintenance.    Windows  : berlapir-lapis sehingga dapat menyulitkan kita dalam maintenance.   Mac OS   : sengaja dibuat untuk memudahkan kita dalam maintenance misalkan dalam aktivasi atau registrasi yang hanya di lakukan satu kali saja.

10.Dari segi Command Line. Windows  : menggunakan koding-koding terlebih dahulu sehingga kita kesusahan dalam memahaminya.   Mac OS   : berbasis grafik sehingga memudahkan kita dalam pemakaian.

Kelebihan-Kelebihan yang di miliki oleh Mac OS :
 a. Multitasking
b. Bisa mengenal file format windows
c. Tampilan yang lebih glossy sehingga bagus untuk graphic design/multimedia
d. Dokumen-dokumen yang dibuat di Mac bisa dibaca di OS yang lain, dan sebaliknya. Baik yang formatnya ‘generik’ (misalnya pdf, html, mp3, text) maupun yang formatnya khusus (misalnya .doc, .xls, .ppt). Asalkan ada program aplikasi (application) di kedua platform (Mac dan Windows) yang bisa membaca format tersebut.
e. Open sourcecode sehingga Mac OS sulit dibajak
f. Ada ‘Time Machine’ yang akan bekerja secara otomatis pada background tanpa mengganggu aplikasi yang dijalankan untuk mem-backup system yang sedang berjalan dan perubahan-perubahan pada data
g. Ada program “sherlock“ yang tidak hanya mencari file pada harddisk dan dalam jaringan lokal, tapi juga dapat beraksi di Internet dan mencari berdasarkan keyword.
h. Lebih stabil
i. Macintosh memiliki keamanan terhadap virus, spyware, dan sebagainya. Hal ini menjadi alasan terbesar mengapa banyak orang memilih Mac karena untuk menghindari virus.
j. Operating System Mac ini mudah digunakan dan mudah dipelajari. Karena sumbernya jelas, training centre-nya ada, dan secara umum ketika orang dihadapkan pada Mac OS mudah belajarnya.

  Kekurangan dari Mac OS :
a. Mahal
b. Hanya cocok untuk graphic designer
c. Mac OS tidak dapat digunakan bersama-sama sistem-sistem pengoperasian lain yang tidak menggunakan sistem Mac OS
d. Mac tidak bisa dirakit sendiri karena Apple sudah tidak memberi license buat perusahaan lain untuk membuat hardware yang bisa menggunakan Mac OS
e. Software di Mac OS tidak begitu lengkap
f. Kurang cocok untuk aplikasi server dan game
Contoh versi Mac OS  Mac OS X Version 10.0: "Cheetah"m, Mac OS X Version 10.1: "Puma", Mac OS X Version 10.2: "Jaguar", Mac OS X Version 10.3: "Panther", Mac OS X Version 10.4: "Tiger", Mac OS X Version 10.5: "Leopard", Mac OS X Version 10.6: "Snow Leopard"

Read more »

UTS Arsitektur Organisasi Komputer (Teori)

1.  Penjelasan struktur komputer :

Northbridge chipset:

Fungsi Northbridge adalah menjembatani arus data di sekitar main Memory, Processor, Front Side Busdan AGP Bus juga mengatur kerja power management.

Data yang tersimpan di RAM jika di ambil oleh register untuk di proses, maka alurnya adalah melalui northbridge chipset terlebih dahulu(aliran secara hardware) sehingga proses lebih cepat karena tidak akan menggangu inputan yg lain/southbridge chipset, begitu juga dengan slot agp,pci.

southbridge chipset:

Fungsi Southbridge chipset : mengatur kerja peripheral-peripheral semacam IDE Controller, PCI Bus, ROM Bios, Keyboard & Mouse, USB, Eth. LAN, Modem dan fungsi I/O lainnya.

saat ada inputan data yaitu dari input device ( keyboard, Flashdisk, atau yg lainnya) maka southbridge akan mengatur  aliran data secara hardwarenya dari super I/O akan menuju southbridge I/O controler. Kemudian dari south bridge controler akan di teruskan ke cpu secara hardware. Kesimpulannya adalah masing2 proses antara northbridge dan southbridge dapat berjalan dengan baik sehinga komputer dapat dengan cepat mengolah prosesnya

. 2. I/O techniques yang lebih baik.

Perlu diketahui, teknik I/O  Adalah interface atau central switch untuk mengendalikan satu atau lebih peripheral atau perangkat input output.

Contohnya tekhnik O/P:

tTekhnik I/O terprogram,

tTekhnik I/O interrupt -driven,

tTekhnik I/O DMA,

tTekhnik I/O –IOPC.

dari sekian banyak tekhnik yang ada, dapat dikatakan tehnik I/O –IOPC lah yang terbaik karena Kemampuan modul I/O ditingkatkan jadi prosesor, dan tidak tergantung dengan CPU, Modul I/O memiliki memori lokal. karena modul I/O lah yg bertugas mengecek  kapan kira-kira prosessor sedang  bekerja tau tidak, sehingga kerja dari  cpu tidak tebebani untuk mengontrol kapan proses input maupun out.

 

3. Beberapa karakteristik dari memory adalah adalah satuan transfer, perfomance (Acces Time, Cycle Time, Transfer Rate). Penjelasannya adalah :

*. Satuan transfer

Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori. Tiga konsep dalam satuan transfer:

• Word. Ukuran word biasanya sama dengan

jumlah bit yang digunakan untuk representasi

bilangan dan panjang instruksi.

• Addressable Units. Pada sejumlah sistem,

Addressable Unit adalah word. Hubungan

antara panjang A suatu alamat dan jumlah N

addressable unit adalah 2 A = N

• Unit of Transfer. Adalah jumlah bit yang dibaca

atau yang dituliskan ke dalam memori pada

-          suatu saat.

*. Performance (Kinerja).

Pada memori utama, terdapat tiga buah parameter

unjuk kerja:

• Access Time. Bagi RAM, access time

merupakan waktu yang dibutuhkan untuk

melakukan operasi baca atau tulis. Bagi non

RAM, access time adalah waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca

tulis pada lokasi tertentu.

• Memory Cycle Time. Terdiri dari access time

ditambah dengan waktu tambahan yang

diperlukan transient agar hilang pada saluran

signal atau untuk menghasilkan kembali data

bila data ini dibaca secara destruktif.

• Transfer Rate. Transfer rate adalah kecepatan

data agar dapat ditransfer ke unit memori atau

ditransfer dari unit memori.

 

4. Argumen mengenai sistem komputer harus memiliki register dan chace memory :

1. Register, digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses. Register adalah simpanan kecil yang berkecepatan tinggi, lebih cepat 5-10 kali kecepatan perekaman atau pengambilan data di main memory, fungsi dari Register adalah menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses oleh CPU, sedang instruksi-instruksi dan data lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di main memory. Tanpa register, Walaupun CPU berkapasitas besar,  tetapi dalam hal kecepatan cpu sangatlah rendah di banding dengan register. tentu main memory tidak dapat melayani proses akses data ke cpu,jadi register sangatlah berperan penting karena dapat mengimbangi kecepatan dari cpu walau kapasitasnya sangat kecil oleh karena itu di perlukan memory tambahan yaitu cache memory. 
2. Cache memory: Tanpa Chace Memory, CPU akan menunggu sampai data atau instruksi diterima dari main memory atau menunggu hasil pengolahan selesai dikirim ke main memory baru proses selanjutnya bisa dilakukan. Proses dari main memory lebih lambat dari register sehingga banyak waktu terbuang , oleh karena itu peran cache memory sangatlah penting mengingat sebagai pembantu proseskerja dari register sehingga cpu dapat bekerja dengan cepat dan maksimal

• 5. Argumen mengenai optimalisasi memory.
• Dulu, sebelum belajar mengenai komputer di kampus, sya pernah mengalami kekurangan memory. dengan menambah memory (RAM) di komputer PC. saat agak lama terpakai, komputer menjadi sangat lamban. waktu itu, saya kira terkena virus.. jadi saya bawa PC nya ke teknisi. setelah di chek, sya diberitahu bahwa kapasitas RAM nya sudah limit, dan dia menganjurkan untuk menambah RAM baru di slot keduanya. karena  pengetahuan tentang komputer masih minim, jadi yang memasang dan mengatur RAM tersebut teknisinya. saya sendiri mendapat pengetahuan tersebut dari sana. 

Read more »