Reduce Instruction Set Computer (RISC)

02.33 0 Comments

• Family concept
• Microprogrammed control unit
• Cache memory
• Pipelining
• Multiprocessor
• RISC

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

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: