Reduced Instruction Set Computer(RISC )

Reduced Instruction Set

Computer(RISC)Tujuan

Memahami Alasan mengapa digunakan

menggunakan RISCMemahami Kareteristik RISCMemahami Ciri-ciri RISC dan CISCMemahami proses pipelining pada

RISCMemahami mesin RISC

Tonggak PerkembanganArsitektur Komputer

family conceptmicroprogrammed control

unitcache memorypipeliningmultiprocess

orRISC

Reduced InstructionSet Computer (RISC)

rancangan arsitektur CPU yang mengambildasar filosofi bahwa prosesor dibuat denganarsitektur yang tidak rumit dengan membatasi jumlah instruksi hanya pada instruksi dasar yang diperlukan saja.Kata "reduced", berarti pengurangan pada set

instruksinya.Rancangan ini berawal dari pertimbangan —pertimbangan dan analisa model perancanganlain yang kompleks, sehingga harus adapengurangan set instruksinya.

Perkembangan RISC

1980 oleh John Cocke di IBM dengan menghasilkan

minikomputer eksperimental 801

1980 kelompok Barkeley yang dipimpin David

Patterson mulai meneliti rancangan RISC

menghasilkan RISC-1 dan RISC-2

1981 John Hennessy dari Standford merancang

RISC walau agak berbeda dengan nama MIPS

Pemakai Teknik RISC

Didominasi oleh IBM dengan Intel Insidenya

Prosesor PowerPC adalah prosesor buatanMotorola yang menjadi otak utama

komputerApple Macintoch memakai teknik RISC

dalamdesainnya

Macintosh, DEC, dan SUN adalah komputeryang handal dengan sistem pipelining,

superscalar, operasi floating point

Karakteristik RISC

Siklus instruksi.Operasi Pertukaran

data.Mode pengalamatan.Format instruksi.

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 didapatkankecepatan operasi tiap — tiap siklus instruksinya.Instruksi dibatasi hanya menyediakan instruksi dasarsaja.Fungsi — fungsi yang kompleks akan diterjemahkandalam operasi instruksi — instruksi dasar

Operasi Pertukaran Data

Berbentukpertukaran data dari register e register.Dengan mengoptimalkan penggunaan memori

registerdiharapkan siklus operasi semakin cepat.Register adalah memori yang paling cepat dibandingkan cache maupun memori utama.Dengan penyederhanaan instruksi maka operasi

unitkontrol juga akan sederhana dan cepat.Penekanan penggunaan operasi dari register ke registeradalah 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

yangsederhana akan didapatkan

operasipengambilan data dan penyimpanan

datasemakin cepat.

Format InstruksiUmumnya hanya digunakan sebuah format atau beberapa format saja untuk menyederhanakanimplementasi perangkat kerasnya.Panjang instruksi tetap dan disamakan denganpanjang word yang digunakan.Panjang field dibuat sama dan tetapKelebihannya adalah, dengan menggunakanfield yang tetap maka pengkodean opcode danpengaksesan operand register dapat dilakukansecara bersamaan.Format yang sederhana juga akanmemudahkan kerja unit kontrol.

Ringkasan Rancangan RISC

1.Instruksi berukuran tunggal.2.Ukuran instruksi umumnya 4 byte.3.Jumlah mode pengalamatan data

sedikit,biasanya kurang dari lima macam. Tidak mengenal pengelamatan tak langsung.4.Tidak terdapat operasi yang

menggabungkanoperasi ambil data dan simpan data denganoperasi — operasi

aritmetika.

5.Tidakterdapat lebih dari satu operandberalamat memori per instruksi.6.Jumlah maksimum pemakaian memorymenegement unit (MMU) bagi suatu alamatdata adalah satu instruksi.7.Jumlah bit bagi integer integer specifier samadengan lima atau lebih. Ini berarti sedikitnya 32buah register integer dapat direferensikansekaligus secara eksplisit.8.Jumlah bit bagi floating point register specifiersama dengan empat atau lebih, sehinggasedikitnya 16 buah register floating point dapatdireferensikan bersama secara eksplisit.

Ringkasan Rancangan RISC

Kelebihan Rancangan RISC

•Kinerja Sistem CPU

➢optimalisasi dan pengefektifan kompiler➢dengan menggunakan instruksi yangsederhana terdapat kemungkinan untuk :memindahkanfungsi fungsi keluar loop

melakukan reorganisasi kode untuk efisiensimemaksimalkan pemakaian registermelakukan perhitungan bagian instruksi komplekspada saat waktu

kompilasiMemudahkan kerja unit kontrolMemudahkan implementasi pipelining

Kelebihan Rancangan RISC

• Implementasi Perangkat KerasKesederhanaan instruksi dan unit kontrol

menghasilkan hardware sederhanaHardware sederhana dapat diletakan dalam

satu keping tunggalHardware sederhana menghasilkan proses

hardware, dimensi yang lebih kecil, konsumsi daya rendah dan lebih ekonomis

RISC versus CISCProcesor Power PC dari Motorola

adalahotak utama komputer Apple

MacintoshRISC:Macintosh

SUNDEC

Procesor Intel Pentium sebagai procesor

CISC (Complex Instruction Set Computer).

RISC versus CISC

Perbedaan utama dari keduanya adalahjumlah set instruksiMana yang lebih baik antara set instruksiyang sedikit atau banyak ?Sebagai pembanding adalah

RISC (keluarga PIC12/16CXX dari Microchipdan COP8 buatan National Semiconductor) CICS (68HC11 buatan Motorola dan

80C51dari Intel)

Pipelining RISC

metode untuk meningkatkan kinerja sistem

komputer.instruksi yang bisa dilakukan akandikerjakan tanpa menunggu instruksisebelumnya selesai.sangat baik untuk mengantisipasi waktu

tunggu prosesor terhadap kerja komponan

lainnya.

Fase - Fase Operasi Komputer

F : instruksi fetch (pengambilan dari register atau memori) E : eksekusi (melakukan operasi pada ALU) M : memori (operasi penyimpanan

dari register ke memori)

Pipelining (1)Pipelining akan lebih mudah diimplementasikanbila set instruksi sederhana dan teratur.

Kebanyakan rancangan komputer memilikipanjang set instruksi yang sama sehingga

tidakada masalah dalam hal ini.Hal yang perlu diperhatikan adalah durasi

antarset instruksi, karena tidak semua operasimemiliki waktu operasi yang sama.Operasi perpindahan data antar register

lebihcepat daripada akses ke memori utama.Keteraturan dan durasi akan sulit

diantisipasibila set instruksi beragam, ada yang

sederhanadan ada yang kompleks seperti rancanganCISC.

Pipelining (2)

• Karena pertimbangan inilah RISC lebih mudah menerapkan pipelining untuk meningkatkan kinerjanya.• Instruksi — instruksi RISC dibuat sederhana sehingga hampir durasi eksekusi instruksi sama

sehingga akan mudah melakukan penjadwalanoperasi pada teknik pipelining-nya.

•Disamping keteraturan instruksi, untukmemperoleh pipelining yang optimal

harusdipertimbangkan kecepatan kerja komponen —

komponen komputer, penjadwalan instruksiyang tepat dan alokasi register yang dinamis.

Kesimpulan (1)

akademis telah menjadi prosesor komersial yang terbukti mampu beroperasi lebih cepat dengan penggunaan luas chip yang efisien.

• 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.

•Prosesor RISC, yang berkembang dari riset

Kesimpulan (2)Perkembangan kontroversi RISC dan CISC disebabkan karena terjadinya semakin konvergensinya teknologi.Dengan semakin bertambahnya Kerapatan keeping dan semakin cepatnya perangkat keras,maka system RISC

menjadi semakin kompleks.Bersamaan dengan hal itu, Untuk mencapai kinerja yang maksimum, rancangan CISC telah difokuskanterhadap masalah-masalah tradisional

yang berkaitan dengan RISC, seperti misalnya pertambahan jumlah register general purpose dan penekanan pada Rancangan pipeline instruksi.

Referensi :

1.William Stallings , Computer Organization and Architecture, 19962.Riyanto Sigit, ST., MKom , Nur Rosyid Mubtada’i, SKom , Setiawardhana, ST, Hero Yudo Martono, ST , ITS