Reduce Instruction Set Computer (RISC)

02.33 0 Comments

Pada era kali ini, tonggak perkembangan arsitektur komputer berdasarkan pada:
  • Family concept
  • Microprogrammed control unit
  • Cache memory
  • Pipelining
  • Multiprocessor
  • RISC
RISC atau biasa disebut dengan Reduced Instruction Set Computer merupakan rancangan arsitektur CPU yang mengambil dasar filosofi bahwa proses dibuat dengan arsitektur yang tidak rumit dengan membatasi jumlah instruksi hanya pada instruksi dasar yang diperlukan saja. Kata "reduced", berarti pengurangan pada set instruksi. Rancangan ini berawal dari pertimbangan-pertimbangan dan analisa model perancangan lain yang kompleks, sehingga harus ada pengurangan set instruksinya.

RISC bermula pertama kali pada tahun 1980 oleh John Cocke di IBM dengan menghasilkan minikomputer eksperimental 801. Pada tahun yang sama, kelompok Barkeley yang dipimpin oleh David Patterson mulai meneliti rancangan RISC menghasilkan RISC-1 dan RISC-2. Setahun setelahnya, 1981, John Hennesy dari Standford merancang RISC walau agak berbeda dengan nama MIPS.

Karakteristik RISC, yaitu:
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 didapatkan kecepatan operasi tiap-tiap siklus instruksinya.
  • Instruksi dibatasi hanya menyediakan instruksi dasar saja.
  • Fungsi-fungsi yang kompleks akan diterjemahkan dalam operasi instruksi-instruksi dasar.
Operasi Pertukaran Data
  • Berbentuk pertukaran data dari register ke register.
  • Dengan mengoptimalkan penggunaan memori register diharapkan siklus operasi semakin cepat.
  • Register adalah memori utama yang paling cepat dibandingankan cache maupun memori utama.
  • Dengan penyederhanaan instruksi maka operasi unit kontrol juga akan sederhana dan cepat.
  • Penekanan penggunaan operasi dari register ke register adalah 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 yang sederhana akan didapatkan operasi pengambilan data dan penyimpanan data semakin cepat.
Format Instruksi
  • Umumnya hanya digunakan sebuah format atau beberapa format saja untuk menyederhanakan implementasi perangkat kerasnya.
  • Panjang instruksi tetap dan disamakan dengan panjang word yang digunakan.
  • Panjang field dibuat sama dan tetap.
  • Kelebihannya adalah dengan menggunakan field yang tetap maka pengkodean opcode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersamaan.
  • Format yang sederhana juga akan memudahkan kerja unit kontrol.
Proses Power PC dari motorola adalah otak utama komuter Apple Macintosh RISC, yaitu Macintosh, SUN dan DEC. Proses Intel Pentium sebagai procesor CISC (Complex Instruction Set Computer). Perbedaan utama dari keduanya adalah jumlah set instruksi. Mana yang lebih baik antara set instruksi yang sedikit atau banyak? Sebagai pembanding adalah:
  • RISC (keluarga PIC12/16CXX dari Microchip dan COP8 buatan National Semiconductor)
  • CISC (68HC11 buatan Motorola dan 80C51 dari Intel).
Pipelining RISC merupakan metode untuk meningkatkan kinerja sistem komputer. Instruksi yang bisa digunakan akan dikerjakan tanpa menunggu instruksi sebelumnya selesai. Sangat baik untuk mengantisipasi waktu tunggu prosesor terhadap kerja komponan lainnya. Fase-fase operasi komputer yaitu:
  • F: instruksi fetch (pengambilan dari register atau memori)
  • E: eksekusi (melaukan operasi pada ALU)
  • M: memori (operasi penyimpanan dari register ke memori)
Operasi Pipelining 2 Arah
Operasi Pipelining 3 Arah
Pipelining akan lebih mudah diimplementasikam bila set instruksi sederhana dan teratur. Kebanyakan rancangan komputer memiliki panjang set instruksi yang sama sehingga tidak ada masalah dalam hal ini. Hal yang perlu diperhatikan adalah durasi antar set instruksi, karena tidak semua operasi memiliki waktu operasi yang sama. Operasi perpindahan data antar register lebih cepat daripada akses ke memori utama. Keteraturan dan durasi akan sulit diantisipasi bila set instruksi beragam, ada yang sederhana dan ada yang kompleks seperti rancangan CISC.

Karena pertimbangan inilah RISC lebih mudah menerapkan pipelining untuk meningkatkan kinerjanya. Instruksi-instruksi RISC dibuat sederhana sehingga hampir durasi eksekusi instruksinya sama sehingga akan mudah melakukan penjadwalan operasi pada teknik pipelining-nya. Disamping keteraturan instruksi, untuk memperoleh pipelining yang optimal harus dipertimbangkan kecepatan kerja komponen-komponen komputer, penjadwalan instruksi yang tepat dan alokasi register yang dinamis.

Berikut adalah proses cara kerja RISC:



Terimakasih :) 







0 komentar:

Q&A Dukungan Sistem Operasi

21.27 0 Comments

QUESTIONS
1.     Jelaskan fungsi sistem operasi!
2. Dalam membedakan jenis sistem operasi adalah berdasarkan sifat eksekusinya, sebutkan dan jelaskan jenisnya!
3.  Dalam sistem batch terdapat single programming & multi programming, jelaskan 2 hal tersebut!
4.     Jelaskan tentang translation lookaside buffer!
5.     Jelaskan tentang swapping, partitioning, paging, virtual memory!

ANSWERS
1.        Fungsi sistem operasi dibagi menjadi dua berdasarkan:
a. Fungsi kenyamanan, sistem operasi akan membuat komputer lebih mudah untuk digunakan.
b. Fungsi efisiensi, sistem operasi memungkinkan sumber daya sistem komputer dapat digunakan dengan cara efisien.
2.        Macam sistem operasi berdasarkan sifat eksekusinya yaitu:
a.  Sistem Interaktif
·  Pengguna atau pemrogram berinteraksi langsung dengan komputer melalui keyboard atau monitor untuk meminta eksekusi tugas atau membentuk transaksi.
·   Mesin ini biasanya beroperasi dari sebuah console, yang terdiri dari tampilan, switch, beberapa bentuk input, dan printer.
·       Program-program yang berbentuk kode mesin dimuatkan melalui perangkat input (misalnya, pembaca kartu).
·   Bila sebuah error menghentikan program, maka kondisi error ditandai dengan nyala lampu.
·       Sistem ini memiliki dua kelemahan utama, yaitu: masalah penjadwalan operasi dan waktu setup yang lama.
b.  Sistem Batch
·        Berkebalikan dari sistem interaktif.
·     Program pengguna ditampung bersama-sama dengan program lainnya, kemudian diserahkan kepada operator komputer.
·      Setelah program diselesaikan, hasilnya dicetak. Sistem ini sudah jarang digunakan terutama untuk batch murni.
·       Untuk sistem batch yang sederhana biasanya tidak efisien pada pengguna prosesor, karena terdapat banyak waktu tunggu bagi prosesor. Hal ini terjadi karena perangkat I/O yang lambat. Untuk sistem batch yang canggih, kondisi menunggu tersebut digunakan untuk mengerjakan program lainnya.
3.        Isi sistem batch yaitu:
·      Single-programming: mesin batch hanya menjalankan satu program saja. Hal ini sangat tidak efisien karena prosesor banyak meunggu (idle).
·  Multi-programming: untuk menjaga prosesor selalu berada dalam keadaan sibuk dengan mengharuskan prosesor menjalankan lebih dari satu program pada satu saat.
4.      Translation lookaside buffer adalah cache khusus untuk page table entry yang digunakan untuk solusi persoalan penggandaan waktu akses.
5.        Penjelasan tentang swapping, partitioning, paging dan virtual memory:
·   Swapping: suatu metode pengalihan proses yang bersifat sementara dari memori utama ke satu tempat penyimpanan sementara (disk) dan dipanggil kembali ke memori jika akan melakukan eksekusi. Proses yang dipindahkan yaitu proses yang di-blocked ke disk dan hanya memasukkan proses-proses ready ke memori utama.
·      Partitioning: teknik membagi memori menjadi beberapa bagian sesuai kebutuhan.
·      Paging: membagi memori utama menjadi frame-frame kecil berukuran sama.
· Virtual memory: sebuah sistem yang digunakan oleh sistem operasi untuk menggunakan sebagian dari memori sekunder yaitu Harddisk seolah-olah ia menggunakannya sebagai memori internal/utama (RAM) fisik yang terpasang di dalam sebuah sistem komputer.


0 komentar: