Arsitektur dan Organisasi Komputer | 91
92 | Arsitektur dan Organisasi Komputer EWASA ini, fakta mesin komputasi yang memiliki tingkat kinerja paling tinggi patut disematkan kepada Reduced Instruction Set Computer (RISC) dimana banyak bukti yang mendukung hal tersebut. Pada tahun 90an, arsitektur dan sistem RISC dianggap lebih baik sehingga mendominasi industri komputer serta mampu menyisihkan arsitektur lama. Banyak perusahaan besar seperti IBM, Hewlett Packard, DEC, dan Siemen berusaha untuk mengembangkan dan melisensikan desain yang sudah ada, dalam rangka berpartisipasi dalam perang kinerja komputer pada tahun 90an. Apakah itu arsitektur RISC? Apa yang menjadi ciri khas pendekatan arsitektur komputer inovatif ini? Sebenarnya, banyak orang memiliki pemahaman yang salah tentang RISC dan cara prosesor baru ini dapat mencapai tingkat kinerja yang hanya dapat dicapai oleh sistem yang lebih besar. Teknologi baru ini memiliki sifaf reduktif, dimana "RISC" biasanya digunakan untuk menggambarkan prosesor yang hanya mengimplementasikan sejumlah instruksi kecil dan memiliki kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan desain tradisional. Sehingga terdapat pernyataaan yang salah bahwa prosesor dengan kurang dari 100 instruksi dianggap sebagai RISC. Arsitektur RISC hadir melalui serangkaian proses evolusi pengembangan komputer dimana kita belajar untuk membangun komputer yang lebih efektif dan efisisen dari sisi kinerja. Terdapat 3 cabang arsitektur yang dikembangkan selama bertahun-tahun yaitu CISC, IBM S/3090 dan RISC.
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 93 Gambar 1. Percabangan utama dalam Pengembangan Arsitektur Komputer Eksistensi CISC ditandai dengan kehadiran arsitektur mesin PDP 11 dan VAX-11 yang dikembangkan oleh Digital Equipment Corporation (DEC) dan semua arsitektur lain yang berasal dari pengembangan tersebut. Komputer IBM 360/370 merupakan kombinasi dari arsitektur CISC dan RISC. Arsitektur RISC sendiri berasal dari CDC 6600, Cyber, dan akhirnya CRAY-1 supercomputer. Proyek RISC sendiri diam-diam dikembangkan di IMB T.J Watson Research Center pata tahun 1975. Proyek tersebut baru dikenal pada tahun 1980an. Pada tahun 1980an terdapat 2 proyek yang serupa yaitu di Universitas California Berkeley dan Universitas Stanford. Sun Microsystems mengembangkan arsitekturnya sendiri yang sekarang dikenal sebagai SPARC yang merupakan produk dari penelitian yang dilakukan di Universitas California Berkeley, sedangkan Universitas Standford menghasilkan produk berupa MIPS. Perkembangan inovasi dalam dunia komputer sejak 1960 menambah satu daftar penemuan yang sangat menarik dan
94 | Arsitektur dan Organisasi Komputer paling penting, yaitu arsitektur Reduced Instruction Set Computers (RISC). Dimana terdapat elemen penting yang digunakan sebagian rancangan umum RISC, yaitu sebagai berikut : a. Set instruksi yang terbatas dan sederhana b. Register general purpose berjumlah banyak atau penggunaaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan penggunaan register. c. Penekanan pada pengoptimalan pipelining instruksi 1. Pengenalan RISC Pada modul sebelumnya kita membahas set instruksi, organisasi register dan pipelining, serta Control Unit. Pada awalnya RISC dirancang dalam rangka mengurangi kompleksitas set instruksi dalam rangka peningkatan kinerja tanpa adanya tambahan biaya untuk pengembangan prosesor. RISC adalah mikroprosesor yang beroperasi dengan menggunakan arsitektur pipelining dalam rangka peningkatan kinerja yang diukur dalam MIPS (Million of Instruction Per Second). Namun tidak berarti peningkatan MIPS dihasilkan oleh mesin yang cepat dikarenakan MIPS sendiri tidaklah cukup untuk dipergunakan dalam pengukuran kinerja prosesor. Berikut adalah adalah beberapa peningkatan dengan menggunakan prosesor RISC, disamping meningkatnya MIPS, yaitu : a. Pengembangan dan pengujian mikroprosesor baru akan lebih cepat apabila tidak terlalu rumit b. Pengembang sistem operasi dan aplikasi yang menggunakan instruksi mikroprosesor akan lebih
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 95 mudah mengembangkan kode dengan set instruksi yang lebih kecil c. Kemudahan RISC memungkinkan lebih banyak kebebasan untuk memilih bagaimana penggunaan ruang dalam sebuah mikroprosesor d. Kompiler Bahasa Tingkat Tinggi akan menghasilkan kode yang lebih efisien dibandingkan sebelumnya dikarenakan kecenderungan penggunaan set instruksi yang lebih kecil yang ditemukan pada komputer RISC. Arsitek komputer merancang komputer dengan tujuan menghasilkan komputer yang lebih murah dan lebih powerful dibandingkan pendahulunya. Prosesor diklasifikasikan sebagai RISC dan CISC berdasarkan filosofi perancangannya. Keduanya diklasifikasikan berdasarkan jumlah instruksi, rancangan dari Unit Kontrol (hardwired/programmed), dan integrasi dari sumberdaya lain yang berada dalam chip. Prosesor RISC dianggap dapat membantu eksekusi menjadi lebih cepat karena instruksi yang lebih sederhana dan penggunaan hardwired control unit. Arsitektur RISC Arsitektur mikrokontroler atau arsitektur LOAD/ STORE merupakan arsitektur yang mempergunakan set instruksi kecil yang optimal disebut sebagai RISC. Arsitektur RISC dikenal juga sebagai arsitektur LOAD/STORE. Instruksi pada mesin RISC dapat dieksekusi dalam satu siklus, karena terdapat pipelining instruksi. Ini dapat meningkatkan kecepatan eksekusi instruksi. Selain
96 | Arsitektur dan Organisasi Komputer itu, unit kontrol dari prosesor RISC lebih sederhana dan lebih kecil, sehingga hanya membutuhkan sekitar 6% ruang untuk prosesor dibandingkan dengan CISC, di mana unit kontrol mengambil sekitar 50% ruang. Ruang yang tersimpan ini memberikan banyak ruang untuk pengembangan sejumlah register. Gambar 2. Arsitektur RISC Procesor Dikarenakan desainnya yang memiliki keunggulan dibanding lainnya, maka aristekur RISC dipergunakan pada beberapa prosesor diantaranya : a. Sparc Processor : Sun 41100 series, Sun 41310 SPARCserver 3 10, Sun 41330 SPARCsewer 330, SUII 41350 SPARCserver 350, Sun 41360 SPARCserver 360, Sun 41370 SPARCsewer 370, Sun 4120, SPARCstation SLC, Sun 4/40 SPARCstation IPC, Sun 4175, SPARCstation 2. b. PowerPC : MPC^03, MPC740, MPC750, MPC755, MPC7400/7410, MPC745x, MPC7450, MPC8240, MPC8245
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 97 c. Titanium – IA64 Processor Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik diantaranya : a. Satu Instruksi per siklus. ‚One machine instruction per machine cycle‛ merupakan karakteristik pertama dari RISC. Siklus mesin dapat didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk mengambil dua operand dari register, melakukan operasi ALU (Aritmetic and Logic Unit), dan menyimpan hasilnya pada register. Sehingga instruksinya RISC akan semakin sederhana dan harus dapat dieksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Instruksi yang sederhana pada satu siklus menyebabkan microcode jarang atau sama sekali tidak dipergunakan. Instruksi mesin dapat menggunakan serangkaian gerbang logika dan sirkuit tetap atau yang dikenal dengan istilah hardwired. Instruksi tersebut memerlukan waktu eksekusi yang lebih cepat dibanding instruksi mesin lainnya, dikarenakan tidak memerlukan akses penyimpanan kontrol microprogram pada eksekusi instruksi. b. Operasinya berbentuk register ke register. Karakteristik kedua terkait dengan mode operasi yang dipergunakan adalah register ke register, dimana hanya menggunakan operasi LOAD dan STORE sederhana yang dipergunakan untuk mengakses memori. Hal ini mengakibatkan set instruksi dan unit control menjadi lebih sederhana. Arsitektur ini bermanfaat dalam optimalisasi
98 | Arsitektur dan Organisasi Komputer penggunaan dari register, dimana operand yang sering diakses akan tetap berada pada memori berkecepatan tinggi yaitu memori register. c. Mode pengalamatan sederhana. Sebagian besar instruksi RISC menggunakan pengalamatan register yang sederhana. Beberapa mode tambahan seperti displacement dan PC dimungkinkan untuk ditambahkan. Fitur desain ini menyederhanakan set intruksi dan unit control. d. Format Instruksi yang sederhana. Karakteristik terakhir dari RISC adalah penggunaan format instruksi sederhana dimana pada umumnya hanya satu atau beberapa format yang dipergunakan. Panjang instruksi tetap dan disesuaikan dengan panjang word. Hal ini memungkinkan pengkodean opcode dan pengaksesan operand pada register dilakukan secara bersama-sama dengan menggunakan field yang tetap. Adapun yang menjadi ciri-ciri RISC adalah sebagai berikut: a. Instruksi berukuran tunggal yang umumnya 4 bytes b. Mode pengalamatan data yang dipergunakan sedikit dan biasanya kurang dari 5 buah. c. Tidak adanya pengalamatan tak langsung (indirect addressing) yang mengharuskan dilakukannya satu akses ke memori untuk memperoleh alamat dari operand lainnya pada memori d. Operasi yang mengkombinasikan operasi load/store dengan operasi aritmetika tidak ada ( contoh : penambahan dari dan ke memori)
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 99 e. Tidak terdapat lebih dari satu operand yang berada dimemori per instruksi f. Tidak mendukung data sembarang untuk operasi Load/Store g. Maksimum jumlah pengunaan Memory Management Unit (MMU) untuk sebuah pengalamatan data pada sebuah instruksi h. Jumlah bit untuk register spesifier integer sama dengan 5 atau lebih, artinya sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit i. Jumlah bit untuk register spesifier floating point sama dengan 4 atau lebih, artinya sedikitnya 16 register floating point dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit Pendekatan Konsep Arsitektur RISC Istilah ‚Keep Is Short and Simple‛ dipergunakan dalam pendekatan Reduced Instruction Set Computer. RISC merupakan sebuah arsitektur computer yang menggunakan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang lebih sederhana dalam rangka pengurangan kompleksitas chip. Procesor RISC hanya menggunakan instruksi-instruksi sederhana agar dapat dieksekusi dalam satu siklus. Tujuan dari RISC adalah untuk mencapai tingkat eksekusi satu Cycle Per Instruction (CPI=1.0) dimana tidak adanya interupsi pada pipeline. Namun, hal ini tidak selalu terjadi. Instruksi dan mode pengalamatan dalam arsitektur RISC dipilih secara cermat dan
100 | Arsitektur dan Organisasi Komputer disesuaikan berdasarkan instruksi yang paling sering digunakan, sehingga menghasilkan eksekusi pipeline RISC yang paling efisien. Secara rata-rata instruksi yang ditulis untuk RISC akan memiliki lebih banyak instruksi daripada instruksi yang ditulis untuk CISC Berikut adalah cara yang sederhana untuk menguji atau membandingkan arsitektur RISC dengan CISC. Pada gambar 3 terdapat diagram yang merepresentasikan skema penyimpanan pada komputer generic. Dimana memori utama terbagi menjadi 24 lokasi yang dimulai dari 1:1 (baris 1 kolom 1) hingga 6:4 (baris 6 kolom 4). Unit eksekusi bertanggung jawab untuk melakukan segala perhitungan atau komputasi yang hanya dapat dieksekusi jika data telah dimasukkan ke dalam salah satu dari 6 register (A, B, C, D, E, atau F). Misal kita akan mengalikan data yang tersimpan pada alamat memori 4:3 dengan data yang berada di alamat 6:3 yang hasilnya akan disimpan kembali pada memori dengan alamat 4:3. Untuk arsitektur RISC menggunakan instruksi ‚MULT‛ yang merupakan komplek instruksi dengan bentuk instruksi : MULT 4:3, 6:3 Eksekusi secara langsung pada bank memori komputer tanpa mengharuskan programmer menuliskan kode untuk pemanggilan dan penyimpanan data. Secara sederhan program diatas dapat ditulis dalam Bahasa C ‚a=a*b‛ dimana ‚a‛ merepresentasikan nilai data pada alamat 4:3 dan ‚b‛ merepresentasikan nilai data dari alamat 6:3, dan hasilnya disimpan di alamat 4:3.
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 101 Gambar 3. Skema memori komputer generik Sebagai perbandingan pada instruksi ‚MULT‛ pada arsitektur CISC dapat disederhanakan menjadi beberapa instruksi berbeda yaitu : 1) LOAD; 2) PROD; dan 3; STORE. Sebagai contoh berikut adalah urutan instruksi yang harus dieksekusi agar hasilnya sama dengan instruksi ‚ MUL‛ pada komputer RISC: LOAD A, 4:3 LOAD B, 6:3 PROD A, B STORE 4:3, A Perintah LOAD pertama dipergunakan untuk memindahkan nilai data pada bank memori dengan alamat 4:3 ke register A, LOAD kedua dipergunakan untuk memindahkan nilai data dari bank memori dengan alamat 6:3 ke register B. Kemudian Unit Eksekusi melakukan proses perhitungan nilai data pada Register A dengan Register B yang hasilnya akan disimpan pada Register A. Selanjutnya untuk memindahkan data hasil perhitungan pada Register A kembali ke bank memori dengan alamat 4:3 menggunakan instruksi STORE.
102 | Arsitektur dan Organisasi Komputer Apabila diperhatikan secara sekilas, cara tersebut kurang efisien. Hal ini dikarenakan adanya banyak baris kode, semakin banyak RAM yang digunakan untuk penyimpanan instruksi tersebut. Kompiler juga diharuskan untuk melakukan konversi dari Bahasa tingkat tinggi ke dalam kode instruksi atau Bahasa assembly. Strategi yang dipergunakan pada RISC memberikan beberapa kelebihan diantaranya kecepatan eksekusi akan setara dengan eksekusi satu instruksi ‚MUL‛. Poin pentingnya adalah prosesor RISC tidak terlalu membutuhkan banyak transistor dibandingakan CISC, sehingga menyisakan tempat untuk General Purpose Register. Selain itu terdapat kemungkinan pipelining dalam operasi dimana beberapa instruksi dilaksanakan dalam waktu yang sama. Kinerja RISC Fitur standar yang terdapat pada prosesor RISC adalah pipelining yang serupa dengan asembly line.Tugas yang dilakukan oleh setiap instruksi mesin RISC sederhana dan mudah sehingga waktu yang diperlukan untuk mengeksekusi setiap instruksi dapat dipersingkat dan jumlah cycle dapat dikurangi. Siklus instruksi atau Fetch-Execute-Cycle didefinisikan sebagai siklus dasar di mana sistem komputer mengambil instruksi dari memori, menerjemahkannya, dan kemudian mengeksekusinya. Siklus instruksi terdiri dari 5 tahap, dimana segera setelah pemrosesan pada tahap pertama selesai, maka mesin akan melanjutkan untuk mengeksekusi tahapan kedua dan seterusnya. Namun ketika satu tahap kosong, maka tahapan tersebut akan
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 103 dipergunakan untuk menjalankan operasi yang sama untuk instruksi berikutnya. Prosesor bekerja pada tahapan instruksi yang berbeda sehingga lebih banyak instruksi yang dapat dieksekusi dalam periode waktu yang lebih singkat. Adapun kelima tahapan pada pipeline adalah sebagai berikut : IF – Instruction Fetch ID-Instruction Decode EX-Execute MA- Memory Access WB-Write Back Mekanisme overlapping dari eksekusi beberapa instruksi seperti pada pipeline ditunjukkan pada gambar 3. Gambar 3. Tahapan pada RISC pipeline Tujuan dari RISC adalah untuk mencapai tingkat eksekusi satu Cycle Per Instruction (CPI=1.0) dimana tidak ada interupsi pada pipeline. Namun, hal ini tidak selalu terjadi. Instruksi dan mode pengalamatan dalam arsitektur RISC dipilih secara cermat dan disesuaikan berdasarkan instruksi yang paling sering digunakan, sehingga menghasilkan eksekusi pipeline RISC yang
104 | Arsitektur dan Organisasi Komputer paling efisien. Secara rata-rata instruksi yang ditulis untuk RISC akan lebih banyak daripada instruksi yang ditulis untuk CISC. Berikut adalah formula yang dipergunakan untuk menghitung waktu yang diperlukan untuk mengeksekusi task : Time (Task) = I x C x P x T0 I = Jumlah dari instruksi / tugas C = Jumlah dari Cycle / Instruksi P = Jumlah dari Periode Clock / Cycle (biasanya P=1) T0 = Periode Clock (nS) Walaupun instruksi CISC biasanya memiliki lebih sedikit instruksi untuk perintah yang sama, eksekusi dari operasinya komplek akan memerlukan lebih banyak siklus dan Clock Tick atau Clock Cycle (periode frekuensi) dibandingkan RISC. Namun, RISC mengeksekusi instruksinya dengan kecepatan satu instruksi per siklus dan siklus mesinnya hanya memerlukan satu Clock Tick (biasanya). Selain itu, mengingat kesederhanaan set instruksi, sebagaimana tercermin dalam implementasi mesin yang lebih sederhana, periode clock T0 di RISC bisa lebih pendek sehingga memungkinkan mesin RISC berjalan pada kecepatan lebih tinggi dibandingkan dengan CISC. Biasanya saat ini mesin RISC telah berjalan pada kecepatan melebihi 667 MHz hingga mencapai 1 GHz, sedangkan CISC hampir tidak berjalan pada kecepatan clock 500MHz. Perbedaan keunggulan dari RISC dan CISC dapat diringkas sebagai berikut :
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 105 a. CISC mencapai keunggulan kinerjanya dengan program yang lebih padat yang terdiri dari lebih sedikit instruksi kuat. b. RISC mencapai keunggulan kinerjanya dengan memiliki instruksi yang lebih sederhana sehingga menghasilkan implementasi yang lebih sederhana dan lebih cepat sehingga memungkinkan lebih banyak paralelisme dan beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi Alasan diperlukannya penyimpanan dalam bentuk memori register adalah register merupakan salah satu jenis memori yang paling cepat dibandingkan dengan memori utama ataupun memori cache. File register secara fisik berukuran kecil dan umumnya berada pada satu keeping dengan ALU dan Control Unit serta hanya menggunakan alamat yang lebih pendek dibandingkan dengan alamatalamat cache dan memori. Sehingga diperlukan strategi untuk menjaga agar operand yang sering diakses untuk tetap berada di register dalam rangka meminimalkan operasioperasi register. Dalam upaya memaksimalkan register dipergunakan 2 pendekatan yaitu pendekatan perangkat lunak dan perangkat keras. Pendekatan perangkat lunak mengandalkan kompiter untuk mengalokasikan register yang paling sering dipergunakan dalam waktu tertentu. Sedangkan pendekatan perangkat keras mengimplementasikan arsitektur RISC
106 | Arsitektur dan Organisasi Komputer Adapun perbedaan antara RISC dan CISC adalah sebagai berikut: RISC CISC Fokus pada software Fokus pada hardware Menggunakan Hardwired Control Unit Menggunakan hardwired dan microprogrammed control unit Trasnsistor dipergunakan untuk banyak register Transistor dipergunakan untuk penyimpanan instruksi kompleks Instruksi dengan ukuran tetap Ukuran instruksi bervariasi Hanya dapat melakukan operasi aritmetika register to register Operasi dapat Register to register, Register to memory, memory to memory Membutuhkan banyak register Membutuhkan sedikit register Ukuran kode besar Ukuran kode kecil Sebuah instruksi dieksekusi dalam 1 clock cycle Membutuhkan lebih dari 1 clock cycle Simple dan mode pengalamatan terbatas Komplek dan mode pengalamatan yang banyak Konsumsi daya sedikit Konsumsi daya tinggi Highly pipelined Less pipelined
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 107 Peningkatan kinerja dapat dilakukan dengan menggunakan pipelining. Pada arsitektur RISC sebagian besar arsitektur adalah operasi regiter to register, dan sebuah instruction cycle dapat dibagi menjadi 2 tahap yakni: I : Instruction Fetch E : Execute (melakukan operasi ALU dengan register input dan output) Untuk proses pemanggilan dan penyimpanan, dibutuhkan 3 tahapan yaitu : I : Instruction Fetch E : Execute (Perhitungan alamat memori) D :Memory. Operasi register ke memori dan sebaliknya Gambar 4. Efek dari Pipelining Gambar 4.a menggambarkan waktu dari urutan instruksi tanpa pipelining dimana tidak efisien. Gambar 4.b menunjukkan skema pipelining dua tahap, di mana tahap I dan E dari dua instruksi yang berbeda dilakukan secara
108 | Arsitektur dan Organisasi Komputer bersamaan. Dua tahap dari pipa adalah tahap pengambilan instruksi, dan tahap eksekusi/memori yang mengeksekusi instruksi termasuk operasi register-to-memory dan memoriregister. Dengan demikian kita melihat bahwa tahap pengambilan instruksi dari instruksi kedua dapat dilakukan secara paralel dengan bagian pertama dari tahap eksekusi/memori. Namun, tahap eksekusi / memori instruksi kedua harus mengalami penundaan.Skema ini dapat menghasilkan hingga dua kali tingkat eksekusi skema serial. Terdapat 2 permasalahan mencegah kecepatan maksimum dicapai. Pertama, kita mengasumsikan bahwa memori satu port digunakan dan bahwa hanya satu akses memori yang mungkin per tahap. Hal ini mengharuskan untuk memasukkan keadaan menunggu dalam beberapa instruksi. Kedua, instruksi cabang mengganggu aliran eksekusi berurutan. Untuk menampung ini dengan sirkuit minimum, instruksi NOOP dapat dimasukkan ke dalam aliran instruksi oleh kompilator atau assembler. Pipelining dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan memungkinkan dua akses memori per tahap. Ini menghasilkan urutan yang ditunjukkan dalam Gambar 3.c Tiga instruksi dapat saling overlapping, sehingga memungkinkan mencapai kecepatan maksimum. Namun perlu diperhatikan efek ketergantungan data. Jika instruksi membutuhkan operand yang diubah oleh instruksi sebelumnya maka dibutuhkan penundaan. Pipelining akan bekerja dengan baik apabila ketiga tahapan memiliki durasi yang sama. Namun fase E akan memerlukan waktu yang lebih lama dikarenakan operasi ALU dan terbagi menjadi 2 subtahapan. Gambar d) Menunjukkan lebih bahwa empat buha instruksi dapat berjalan secara bersamaan sehingga dapat meningkatkan kecepatan.
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 109 Pipelining pada RISC sangat efisien namun seringkali terkendala dengan permasalahan dependensi data dan instruksi percabangan. RISC mengoptimalkan masalah ini dengan menggunakan teknik yang disebut Delayed Branch. Selain itu RISC menggunakan teknik optimasi percabangan yang disebut dengan delayed jump. Gambar 5. Instruksi ‚if RD<0 Return‛ dapat menyebabkan pipeline menjadi kosong Gambar 6. Instruksi No Operation menyebabkan keputusan dari instruksi If diketahui, sehingga instruksi yang benar dapat diambil. Gambar 7. Percabangan dapat dikalkulasikan sebelumnya sehingga pipeline tidak perlu dikosongkan. Ini merupakan delayed branch.
110 | Arsitektur dan Organisasi Komputer Latihan Soal : 1. Sebutkan 2 karakteristik utama dari arsitektur RISC? 2. Jelaskan pipelining pada RISC dan berikan contohnya? 3. Jelaskan perbedaan pendekatan hardware dan software? 4. Sebutkan perbedaan arsitektur RISC dan CISC
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 111
112 | Arsitektur dan Organisasi Komputer Menurut bahasa Indonesia Pipeline adalah pipa. Menurut rmdigital.Co.id Pipeline (pipa) memungkinkan beberapa instruksi diproses secara bersamaan. Sementara satu tahap instruksi sedan di proses, instruksi lain mungkin menagalami pemrosesan pada tahap yang berbeda. Pipeline sering menyimpan sekitar enam instruksi sekaligusdalam proses pada bagian tahap pemrosesan. Pipa dapat digunakan untuk CPU serta mengakses memori (DRAM). Pipeline adalah suatu teknik pemecahan atau pembagian suatu pekerjaan atau tugas menjadi beberapa bagian tugas , dan melaksanakan bagian-bagian tugas tersebut secara paralel dalam satuan multi hardware. Dari pengetian diatas diambil kesimpulan bahwa pipeline dalam dunia komputer merupakan kerja hardware yang di gunakan untuk menyalurkan data pada bagian-bagian komputer itu sendiri dalam waktu yang bersamaan. Pada pipeline dibagi menjadi beberapa level yaitu tingkat rendah, menengah dan tinggi. 1. Level Rendah digunakan pada microprocessor untuk mempercepat proses kerja dimana beberapa perintah dapat di laksanakan bersamaan secara parelel dalam satu waktu. Contoh: mengakses perintah perhitungan menggunakan ms.excell langsung menampilkan di halaman monitor. 2. Level Menengah pipeline di prosesor , diperlukan organisasi khusus dimana prosesor di bagi menjadi bagian-bagian terkecil setiap satuan dengan fungsi yang
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 113 berbeda dimana tiap satuan berperan menyelesaikan sebagian dari perintah seperti : instruksi fetch, decode, operand address calculation, operand fetch, execute dan store result. Contoh: penggunaan coding dalam membuat tampilan animasi adanya perintah looping dan grafis untuk menampilkan hasil secara bersamaan. 3. Level Tinggi digunakan pada proses pelaksanaan suatu program aplikasi. Contohnya: penggunaan aplikasi ebisnis yang bisa langsung mengakses penjualan dan pembukuan secara bersamaan. Data pipeline adalah kegiatan / perintah yang memindahkan suatu proses ke proses yang lain dengan cepat dalam waktu yang bersamaan. Adapun fungsi menggunakan pipeline adalah Untuk meningkatkan kinerja dari suatu komputer menjadi lebih cepat dan efisien. 1. Kelebihan Pipeline a. Meningkatkan kinerja karena memberikan perintah / instruksi yang berbeda dalam satu waktu secara bersamaan. b. Menggunakan lebih dari satu perintah sehingga lebih cepat menghasilkan data yang di inginkan
114 | Arsitektur dan Organisasi Komputer 2. Kekurangan Pipeline a. Mengurangi penundaan instruksi pada sistem karna instruksi dibuat secara bersamaan sehingga hasil yang di berikan juga sederhana. b. Menggunakan banyak jalan yang berbeda sehingga data lebih tinggi dan menggunakan komputer yang memiliki speck tinggi. c. Pipeline menggunakan instruksi yang beraneka ragam dan luas sehingga lebih sulit untuk di prediksi. 1. Membuat perintah dan membufferkannya 2. Mengirimkan perintah yang dibuffer ketika tahap pertama dilepaskan 3. Ketika tahap ke dua menjalankan perintah, maka tahap pertama menggunakan jalur memory yang tidak dipakai untuk mengambil perintah berikutnya. Gambar 1. pandangan Sederhana
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 115 Gambar 2. Pandangan Rinci Contoh penggunaan perintah menggunakan pipeline dan non pipeline. Setelah CU menjemput perintah 1 dari memori (IF), CU akan menerjemahkan perintah tersebut(ID). Pada menerjemahkan perintah 1 tersebut, komponen IF tidak bekerja. Adanya teknologi pipeline menyebabkan IF akan menjemput instruksi 2 pada saat ID menerjemahkan perintah 1. Demikian seterusnya pada saat CU menjalankan perintah 1 (EX), perintah 2 diterjemahkan (ID). Gambar 3. Perintah Pipeline dan Non Pipeline
116 | Arsitektur dan Organisasi Komputer Situasi dimana terjadinya kegagalan dilaksanakannya Pipeline disebut Hazards. Hazards adalah kecepatan ideal pada CPU tidak tercapai. Berikut 3 kelompok Hazard yang sering terjadi pada CPU: 1. Structural Hazard : terjadi dari konflik resource sistem yaitu ketika hardware tidak dapat mensuport semua kemungkinan kombinasi pelaksanaan isntruksi. 2. Data Hazard : muncul ketika data untuk suatu instruksi tergantung pada hasil instruksi sebelumnya. 3. Control Hazard : muncul pada pelaksanaan instruksi yang mengubah PC (contoh : branch). Berikut adalah komponen yang wajib ada pada Pipeline (https://pacmann.io/blog/definisi-komponen-tipe-dan-usecase-data-pipeline): 1. Source Asal sumber pipeline berasal dari titik masuknya 2. Processing Merupakan semua kegiatan data ingestion dari sumber yang kemudian di simpan ,di ubah dan di pindahkan ke tujuan nya. 3. Destination Merupakan tujuan akhir dari data pipeline
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 117 4. Data Flow Merupakan proses / alur dari perjalanan data pipeline dari source, transformasi data hingga mencapai tujuan akhir. 5. Storage Media penyimpanan data yang digunakan setelah melakukan proses data pipeline. 6. Workflow Merupakan rangkaian proses yang terjadi pada pipeline yang saling berkaitan di dalamnya. 7. Monitoring Mengontrol semua kegiatan yang ada pada pipeline agar berjalan sesuai semestinya. Pada data pipeline terdapat (tiga) tipe, yaitu sebagai berikut: 1. Batch processing Merupakan proses data yang besar dilakukan secara bersamaan dilakukan sesuai waktu yang di tentukan di luar jam kerja. Contoh: melakukan pencadangan data yang dilakukan diluar jam kerja (selesai kerja) pada database maupun sistem cloud. Biasanya digunakan pada perusahaan analis seperti data statistik. 2. Streaming data Proses data yang dilakukan secara real-time dan menghasilkan data yang update. Contoh : pada toko
118 | Arsitektur dan Organisasi Komputer bolone billy (toko online)yang melakukan update stock produk yang di jual secara real-time. 3. Lambda architecture Penggabungan 2 (dua) tipe data batch processing dan streaming data menjadi satu dengan sistem hybrid. Dimana proses ini bisa mengelola data secara real-time bersamaan dengan historical bacth analysis. Contoh: pada perusahaan besar sudah memiliki lebih dari satu cabang seperti bank international BCA, bank BRI dimana bank ini melakukan update saldo dan menganalisis data secara bersamaan dalam satu waktu agar tidak terjadi kesalah dalam perhitungan saldo nasabah. Beberapa jenis data yang melalui proses pipeline, sebagai berikut: 1. Structured Kumpulan data maupun informasi yang sudah di organisir sesuai dengan model atau syarat yang telah ditentukan. 2. Unstructured data Kumpulan data yang tidak ter organisir sehingga bentuk dan format antar data berbeda. 3. Raw data Data primer/mentah yang dikumpulkan dari berbagai sumber yang belum di olah sama sekali
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 119 4. Processed data Data raw yang telah di olah dalam bentuk format yang telah di tentukan untuk dianalisa dan divisualisasikan 5. Cooked data Data raw yang telah di proses dan dianalisis siap disimpan. Berikut adalah contoh perusahaan yang menggunakan data pipeline, sebagai berikut : 1. Pada tahun 2015 perusahaan Uber mengembangkan sistem pipeline yang bernama Michelangelo yang bertugas mengelola manajemen data training, asesmen, workflow ML. Sehingga Uber dapat memprediksi tren industry dan mengambil keputusan terbaik. Dengan menggunakan data pipeline ini Uber mengelolah output data seperti: a. Estimasi wakatu pengantara makanan tiba. b. Fitu yang complet untuk mencari makanan ada aplikasi. c. Rangking restoran
120 | Arsitektur dan Organisasi Komputer 2. Macy’s Pada tahun 2021, Macy’s meluncurkan marketplace bertujuan untuk mempermudah konsumen dalam berbelanja. Dimana menyatukan database on-premise dengan goggle cloud. Dengan begitu setiap transaksi yang ada pada toko mecy’s secara online dan offline bisa terupdate secara real-time stok yang ada disana.
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 121
122 | Arsitektur dan Organisasi Komputer Control Unit merupakan pusat dari otak computer. Unit control bertugas untuk mengawasi berbagai siklus instruksi sehingga dapat melakukan control pada sinyal-sinyal yang relevan pada saat yang tepat, supaya operasi micro dapat dikerjakan pada CPU dan unit external yang terhubung pada CPU seperti Memory dan input output devices atau contoller. Control unit dirancang pada suatu data spesifik yang berada pada organisasi datapath ALU (unit logika aritmatika), register seta sebagainya yang berada pada CPU. Awal mulanya, Control unit diciptakan sebagai ad-hoc logic yang cukup susah untuk di desain dan di implementasikan pada perangkat CPU. Namun dengan perkembangan teknologi yang berkembang, control unit telah di implementasikan sebagai bagian dari sebuah microprogram yang disimpan dalam tempat pemyimpanan control (control store). Microprogram sendiri merupakan cara pengoperasian bagian-bagian kontrol pada komputer yang dapat menguraikan setiap instruksi yang diberikan menjadi beberapa tahapan instruksi yang lebih kecil. Beberapa instruksi program dari microprogram dipilih oleh microsequencer yang nantinya dapat menghasilkan Alamat-alamat program berupa bit yang digunakan untuk dapat menghasilkan instruksi-instruksi pada penyimpanan control. Selanjutnya instruksi yang telah dipilih oleh microsequencer dan telah tersimpan pada penyimpanan control dapat secara langsung mengontrol bagian yang berbeda-beda dari perangkat CPU, termasuk diantaranya dapat mememberikan instruksi pada register, ALU (unit
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 123 logika aritmatika), register instruksi, bus, dan peralatan input/output diluar chip CPU. 1. Single-cycle Unit Control Proses yang terjadi pada single-cycle unit control hanya dapat terjadi dalam satu proses clock cycle, sehingga setiap instruksi yang berada pada satu cycle tidak memerlukan state. Dengan demikian fungsi boolean pada masing-masing control line hanya berupa fungsi-fungsi dari opcode. Clock cycle memiliki Panjang yang sesuai dengan setiap jenis instruksi yang dapat disimpan oleh prosesor. Terdapat dua bagian pada unit control. Yang pertama adalah proses men-decode opcode untuk dapat mengelompokkan instruksinya menjadi 4 macam instruksi, antara lain instruksi pada gerbang AND, pemberian sinyal control sesuai dengan jenis instruksinya pada gerbang OR. Keempat jenis instruksi antara lain ‚R-Format‛ yang berhubungan dengan register, ‚lw‛ adalah instruksi untuk membaca memori, ‚sw‛ untuk dapat menulis kedalam memori, dan ‚beq‛ adalah proses branching. Sinyal control yang dihasilkan dari clock cycle bergantung pada jenis instruksinya. Jika instruksi melibatkan memori ‚R-Format‛ atau ‚lw‛, maka sinyal ‚Regwrite‛ akan aktif. Jika instruksi melibatkan memori ‚lw‛ ataupun ‚sw‛, maka sinyal instruksi akan diberikan kepada ALU (unit logika aritmatika) yang di sebut ‚ALUSrc‛. Desain pada single-cycle dapat memberikan
124 | Arsitektur dan Organisasi Komputer hasil yang baik. Namun single-cycle tidak dapat menyelesaikan instruksi dengan efisien. 2. Multi-cycle Unit Control Berbeda dari unit control single cycle. Unit control multi-cycle memiliki lebih banyak fungsi. Dengan melihat setiap state dan opcoe, fungsi Boolean dari setiap output pada control line dapat ditentukan fungsinya menjadi 10 buah instruksi yang logic. Sehingga terdapat banyak fungsi Boolean untuk dapat menentukan masingmasing instruksi logic nya. Pada multi-cycle, instruksi tidak lagi ditentukan berdasarkan pada setiap bit-bit instruksi yang telah diberikan. Instruksi yang berupa bit-bit opcode dapat dengan mudah memberikan instruksi apa saja yang dikerjakan oleh CPU Jika sebuah computer dinyalakan powernya, maka computer tersebut akan menjalankan proses bootstrap. Proses ini sedang membaca sebuah instruksi yang telah tersimpan pada memori yang sebenarnya telah diketahui oleh Memory CPU. Instruksi-instruksi tersebut ditransfer ke unit control dari Memory untuk di eksekusi sesuai dengan urutan penyimpanannya. Program counter yang tertanam pada Memory dari suatu computer dapat menyediakan suatu cara untuk dapat menyimpan dan menyedian lokasi untuk setiap instruksi berikutnya yang telah diberikan. Urutan eksekusi pada setiap instruksi dapat berubah dengan memindahkan lokasi
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 125 instruksi baru ke program counter sebelum proses pembacaan (fetch) dari instruksi dikerjakan. Instruksi yang diberikan pada CPU merupakan kalimat pendek yang logic dan dapat menjelaskan makna dari setiap instruksi yang diberikan sesuai dengan perintah. Suatu instruksi terdiri dari : 1. Subject (computer). 2. Verp (merupakan kode operasi yang dapat mengindikasi suatu pekerjaan yang dilakukan computer (CPU)). 3. Object (human/operands) yang mengindikasi nilai-nilai dari sebuah data pada Memory. Ketika sebuah instruksi diterima oleh unit control, maka operation code dapat mengaktifkan beberapa urutan logic, sehingga CPU dapat mengeksekusi instruksi yang diberikan. Satu instruksi yang di eksekusi pada program terdiri dari beberapa instruction cycle yang merupakan komponen untuk menyusun program tersebut. Untuk setiap instruction cycle terdiri dari sub-sub cycle seperti interrupt cycle, execute cycle, indirect cycle, dan ftech cycle. Masing-masing cycle masih dapat diuraikan lagi menjadi beberapa Langkah instruksi yang lebih kecil. Untuk dapat menyusun perintah atau instruksi dasar pada sub cycle memerlukan micro operation untuk dapat mentranfer instruksi antara register dan interface ekternal (system BUS) atau operasi ALU (Aritmatika dan logika). Struktur Unit Control Struktur unit control merupakan desain sebuah computer dapat di organisasikan untuk mengerjakan
126 | Arsitektur dan Organisasi Komputer instruksi-instruksi yang diberikan pada CPU. Oleh karena itu bagaimana sebuah komponen dalam CPU dapat saling berhubungan dan berinteraksi untuk dapat mengerjakan berbagai instruksi yang diberikan. Untuk dapat berhubungan dan berinteraksi maka struktur Unit Control harus memiliki beberapa komponen antara lain : 1. Unit masukan atau Input Output yang bertugas untuk dapat memberikan perintah atau sebagai alat untuk dapat memasukkan data atau instruksi kedalam computer (CPU). 2. Unit logika atau Aritmatika (Arithmetic & Logical Unit / ALU) yang merupakan salah satu bagian atau komponen dalam system computer yang berfungsi atau memiliki tugas untuk melakukan operasi atau perhitungan aritmatika maupun logika seperti perkalian, pembagian, penjumlahan, pengurangan dan beberapa logika lainnya. ALU (Arithmetic & Logical Unit) berkerja bersama dengan Memory yang bertugas sebagai media penyimpanan hasil dari perhitungan aritmatika yang telah dikerjakan oleh ALU (Arithmetic & Logical Unit). 3. Komponen selanjutnya adalah Memory atau media penyimpanan (Memory / Storage Unit) yang terbagi menjadi dua bagian penting didalam CPU yang mencakup Memory internal dan Memory external. Memory yang pertama adalah RAM (Random Access Memory) yang merupakan Memory internal dan berfungsi untuk menyimpan program yang sedang kita gunakan untuk sementara waktu. Sedangkan yang kedua adalah ROM (Read Only Memory) yang merupakan
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 127 Memory external yang memiliki tugas sebagai tempat penyimpanan instruksi atau penyedia informasi yang hanya dibaca atau dikerjakan instruksinya ketika pertama kali menyalakan computer. 4. Unit atau komponen keluaran (input / output) merupakan perangkat keras yang bertugas sebagai media untuk menampilkan hasil dari proses instruksi yang berlangsung pada control unit CPU. Hasil nya dapat berupa tampilan gambar yang terlihat pada monitor, kasil print kertas berupa hardfile yang dicetak dari printer maupun output suara yang dapat didengarkan dari speaker atau sound system. Control unit dan ALU (Arithmetic & Logical Unit) membentuk suatu manajemen system tersendiri didalam CPU. Hubungan masing-masing unit yang membentuk sebuah struktur system computer ditunjukkan pada gambar 1. Gambar 1. Struktur internal CPU Data atau instruksi diterima dari input device atau alat masukan seperti keyboard atau mouse dan lain-lain dikirim kepada Memory. Data yang dikirim ke Memory di simpan dan diproses oleh ALU (Arithmetic & Logical Unit). Hasil proses dan perhitungan disimpan kembali oleh Memory sebelum
128 | Arsitektur dan Organisasi Komputer dikeluarkan atau ditampilkan melalui output device atau alat keluaran. Kendali dan kordinasi serta proses pengolahan data yang terjadi didalam CPU dikendalikan oleh unit control. Unit control mempunyai tugas untuk mengordinasikan aktifitas-aktifitas dalam CPU. Gambar 1. Menjelaskan bagaimana fungsi atau peran dari unit control. Instruksi disampaikan oleh unit control sebagai sinyal-sinyal control/ instruksi untuk dapat mencapai hardware logic dalam prosesor serta unit external lainnya untuk dapat menjalankan operasi-operasi dalam CPU. Micro operation dikerjakan bila sinyal control yang relefan atau logic telah mengaktifkan titik-titik control. Memory utama dikontrol oleh dua sinyal control yaitu Memory read dan Memory write. System input/output mendapat sinyal control terbanyak. Bagaimana sebuah unit control dapat mengetahui sinyal control yang di berikan atau diinstruksikan. Unit control memiliki urutan instruksi yang diberikan program dan dikerjakan sesuai dengan urutannya. Gambar 2. Fungsi Unit Control
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 129 Pada tabel 1 menunjukkan hubungan antara berbagai jenis instruksi dan aksi-aksi yang dikerjakan oleh CPU. Prosesor melakukan eksekusi program dengan memperhatikan siklus yang terjadi pada setiap instruksi untuk dikerjakan sesuai urutannya pada CPU. Proses pengambilan instruksi serta proses decode instruksi diperlukan untuk mengatur setiap langkah instruksi yang akan di jalankan oleh CPU. Tindakan atau Langkah yang dijalankan oleh CPU dapat dilihat pada tabel 1 Tabel 1. Langkah-langkah instruksi pada CPU No Tipe Instruksi Tindakan CPU Ket 1 Tranfer Data Membaca instruksi dari alat Input lalu menyalinnya atau menyimpannya di Memory Sumber data bisa dari Memory (RAM atau ROM) 2 Aritmatika Melakukan proses ALU untuk men-set kode kondisi dan flag Operand harus dimasukkan ke ALU jika logika aritmatikanya tidak tersedia pada ALU 3 Logika Melakukan proses ALU untuk men-set kode kondisi dan flag Operand harus dimasukkan ke ALU jika logika aritmatikanya tidak tersedia
130 | Arsitektur dan Organisasi Komputer pada ALU 4 Control Program Program counter akan diperbarui jika terdapat instruksiinstruksi baru yang diberikan Melakukan proses percabangan 5 Input / output Proses memasukkan atau mengeluargan hasil pengolahan data yang telah dikerjakan CPU. Baik proses read I/O maupun write I/O Melakukan tranfer data dari input atau output Fungsi dari unit control dapat disimpulkan sebagai berikut 1. Untuk mengambil atau membaca instruksi-instruksi yang diberikan 2. Melakukan decode atau interprestasi opcode 3. Menjalankan sinyal control sesuai dengan instruksi yang diberikan (opcode) dalam urutan waktu yang tepat supaya micro operasi dapat melaksanakan instruksi yang diberikan
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 131 4. Melakukan Langkah 1 kembali untuk menjalankan instruksi berikutnya Setiap instruksi yang dikerjakan oleh CPU memiliki bermacam-macam format operand. Sehingga unit control bertugas untuk menjaga setiap kemungkinan yang muncul pada setiap instruksi yang diberikan sehingga dapat menjaga siklus instruksi yang diterima dan disimpan di Memory. Siklus instruksi terdiri dari execution cycle, fetch, microoperation, interrupt, dan indirect. Gambar 3. Siklus instruksi Execution memiliki dua proses pengerjaan instruksi, yang pertama adalah execution cycle yang merupakan proses CPU yang bertugas untuk mengerjakan instruksi yang sudah tersimpan pada Memory dan sudah berada pada IR Register. Unit control pada CPU menerjemahkan instruksi tersebut, lalu melaksanakan operasi sesuai dengan instruksi yang diberikan, seperti proses read atau pengambilan data dari Memory, selanjutnya mengirimkan data instruksi ke ALU untuk melakukan proses operasi aritmatika untuk
132 | Arsitektur dan Organisasi Komputer menerjemahkan logika instruksi dan menyimpan hasil pengolahan datanya ke Memory. Sedangkan execution sequences adalah proses atau langkah-langkah dari eksekusi setiap program yang berlangsung dalam system microprosesor. Terdapat banyak proses yang dilakukan didalam microprosesor antara lain : 1. Fetch data atau proses untuk mengambil data dari Memory maupun input atau output dengan melakukan proses read data (membaca data yang berada pada Memory atau I/O (Input/output)) 2. Mengolah data dalam ALU untuk dapat memproses data dalam operasi aritmatika atau logika 3. Prose untuk menulis instruksi (write) ke dalam Memory atau input/output 4. Fetch Intruction adalah proses untuk mengambil instruksi dengan cara membaca instruksi yang tersimpan pada Memory 5. Interpret Intruction merupakan proses untuk menterjemahkan instruksi. Instruksi yang tersimpan harus di decode untuk dapat menentukan aksi dari instruksi yang harus dijalankan. Instruksi-instruksi yang dipahami oleh computer merupakan bentuk kode biner dalam hexadecimal. Setiap perintah di code kan dan disusun dalam sebuah set instruksi sehingga mendapatkan gambaran yang jelas instruksi yang akan dikerjakan oleh microporsesor.
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 133 Gambar 4. pengambilan instruksi Fetch merupakan siklus pengambilan data ke dalam memori atau register. Dimana proses aliran data yang terjadi pada siklus pengambilan (fetch cycle) dikerjakan bergantung pada struktur rancangan CPU. terdapat 4 Registers yang ada di dalam fetch: 1. Memory Address Register (MAR) a. Memory Address Register (MAR) harus terkoneksi dengan address bus untuk mengambil data b. MAR melakukan proses spesifikasi pada address register untuk menjalan operasi read dan write pada Memory. 2. Memory Buffer Register (MBR) a. Memory Buffer Register (MBR) akan terkoneksi dengan data bus untuk pengambilan data b. Memory Buffer Register (MBR) menyimpan data instruksi untuk dapat menulis atau menyimpan data terakhir yang telah dibaca dari Memory (Holds data to write or last data read)
134 | Arsitektur dan Organisasi Komputer 3. Program Counter (PC) a. Menyimpan address data instruksi selanjutnya yang di akses (holds address of next instruction to be fetches) 4. Instruction Register (IR) a. Menyimpan akses data address instruksi yang terakhir (Holds last instruction fetched) Micro operation dapat diartikan sebagai operasi atomic dari CPU (Atomic operation of CPU). Micro operation merupakan proses eksekusi terhadap data yang telah tersimpan pada register. Micro-operation juga merupakan operasi mikro dimana suatu computer dapat menjalankan program serta melakukan siklus proses yang komplek untuk dapat memasukkan dan mengambil data sehingga dapat melakukan eksekusi pada setiap instruksi yang diberikan (Fetch/execute cycle). Tipe Micro-Operation 1. Untuk mendefinisikan elemen-elemen dasar dari prosesor 2. Dapat mendiskripsikan operasi mikro yang harus dilakukan prosesor 3. Menentukan fungsi Control Unit yang harus dilakukan prosesor. Interrupt/Interupsi merupakan suatu proses permintaan khusus pada mikroposesor agar melakukan suatu instruksi yang diberikan. Jika terdapat interupsi, maka komputer dapat
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 135 menghentikan proses yang sedang dikerjakan oleh komputer dan melakukan terlebih dahulu instruksi yang telah di interupsikan kepada komputer. Pada IBM PC telah disediakan sebanyak 256 buah interupsi yang telah diberi nomor 0 sampai dengan 255. Angka interupsi 0 sampai dengan 1Fh telah tersedia pada ROM BIOS, yang berfungsi untuk dapat mengatur operasioperasi dasar komputer. Sehingga selama proses operasi berjalan dan terdapat interupsi dengan nomor 0-1Fh, secara default komputer dapat beralih untuk mengakses data pada ROM BIOS dan menjalankan program yang tersimpan. Program yang bertugas untuk melaksanakan interupsi dinamakan Interrupt Handler. Indirect Cycle merupakan proses eksekusi instruksi yang melibatkan operand dalam memori, masing-masing proses operand perlu untuk dapat mengakses memori. Karena pengambilan indirect cyecle dapat dianggap sebagai sebuah proses subsiklus pada instruksi.
136 | Arsitektur dan Organisasi Komputer
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 137
138 | Arsitektur dan Organisasi Komputer Chipset komputer merupakan kelompok IC yang amat kecil dan sering di ucap dengan chips yang sama-sama bertugas antara satu sama lain guna mendukung kemampuan dari perangkat keras PC dan tidak hanya itu chipset juga seperti polisi lalu lintas yang berperan menunjukan arus data serta memastikan unit apa yang di dukung dalam personal PC. Chipset PC berguna sebagai pengatur lalu lintas peredaran data pada PC. Pada video card chipset berguna buat mengendalikan rendering grafik 3 dimensi serta output berbentuk sketsa pada layar. Sebaliknya pada madherboard chipset berguna buat mengendalikan input serta output yang ada pada PC. Pada madherboard chipset berguna buat mengelola peredaran dari satu komponen ke bagian yang lain. Contoh, memusatkan informasi dari processor menuju kartu grafis maupun ke ram, dan mangarahkan peredaran data dengan bus PCI, drive IDE serta port I/O. 1. Southbridge yaitu salah satu dari 2 chip pada chipset yang mengendalikan bus IDE, USB, support plug and play, menjembatani PCI serta ISA, mengendalikan keyboard serta mouse, fitur power manajemen serta perangkat lain. Bertugas buat mengolah input serta output pada PC,
Arsitektur dan Organisasi Komputer | 139 termasuk pci serta isa bus, processor, memory (ram) cache. Northbridge Merupakan bagian yang mengaitkan processor (CPU) ke sistem memori serta graphics controller (AGP serta PCI express) lewat bus berkecepatan besar, serta ke southbridge yang beroperasi buat mempertahankan komonikasi antara CPU, RAM module, AGP maupun PCIE serta southbridge. Berungsi sebagai pengaman komunikasi antara CPU, RAM module, AGP maupun PCIE serta southbridge dan chipset bertugas sama buat mengaktifkan peranan computer Chipset Northbridge umumnya terdapat lebih dekat dengan prosessor. Chipset pada PC terurai jadi 2 yakni chipset northbridge serta chipset southbridge. Kedua kategori chipset ini dikonsep biar bisa bergerak bersama dalam mengendalikan alat yang ada dalam PC. Metode kerjanya berhubungan dengan CPU sebab prosesor tersambung dengan chipset via fast bridge alias jalur penghubung kilat yang hendak langsung tersambung dengan chipset bagian atas/northbridge. Berikutnya northbridge hendak di hubungkan dengan bagian dasar chipset alias yang diucap chipset southbridge via slow bridge alias jalur penghubung yang lebih pelan.
140 | Arsitektur dan Organisasi Komputer