Cara Kerja Siklus Instruksi Operasi dan Pengaturan Register

Nama               : M. Zahlan Nugraha

Nim                 : 8020190073

Kelas               : 05PT2

MK                  : Arsitektur dan Organisasi Komputer

Tugas Individu III
(24.04.2020)

1.     Jelaskan dan Bagaimana Cara Kerja Diagram Siklus Instruksi Operasi (IAC, IOD, OAC, DO, OS, OF, dan IF)

2.   Jelaskan apa itu (Accumulator (AC), Temporary Register (MQ), IBR, IR, PC, MBR, MAR), yang terdapat di dalam Pengaturan Register.

Penjelasan :

1.     Jelaskan dan Bagaimana Cara Kerja Diagram Siklus Instruksi Operasi (IAC, IOD, OAC, DO, OS, OF, dan IF).

• Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap instruksi 16 bit padahal memori memiliki panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamat sebelumnya.
  
  
• Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
  
  
• Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
  
  
• Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
  
  
• Operand Store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori.
  
  
• Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
  
  
• Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.

2.     Jelaskan apa itu (Accumulator (AC), Temporary Register (MQ), IBR, IR, PC, MBR, MAR), yang terdapat di dalam Pengaturan Register.

   

• Accumulator (AC)

Pada mulanya komputer adalah berbasis akumulator. Hal ini merupakan CPU yang sederhana, dimana akumulator berisi satu operand pada instruksi, demikian juga hasilnya tersimpan pada akumulator. Isi akumulator disertakan di dalam opersi-operasi aritmatika seperti penjumlahan, pengurangan dan sebaginya. Hal ini dikenal dengan mesin sartu alamat.

Contoh CPU berbasis akumulator : PDP-8; Mark I

Keuntungan CPU berbasis akumulator :

§  Isi akumulator diperuntukkan bagi satu operand, karena itu tidak memerlukan field alamat operand (untuk satu operand) dalam instruksi.

§ Siklus instruksi menggunakan waktu yang singkat sebab menghemat waktu dalam pengambilan instruksi karena tidak ada siklus pengambilan operand.

Kekurangan CPU berbasis akumulator :

§  Ukuran program menjadi panjang karena banyak menggunakan instruksi dalam ekspresi-ekspresi kompleks.

§  Waktu eksekusi program bertambah karena bertambahnya jumlah instruksi dalam program.

• Accumulator (AC) dan Temporary Register (MQ)

Digunakan untuk penyimpanan sementara operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bit) disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ. IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini :

§  Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register – register ALU atau antara dua register ALU sendiri.

§   Unconditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan tanpa syarat tertentu.

§  Conditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan yang memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.

§  Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang dibentuk oleh ALU.

§ Address Modify, instruksi – instruksi yang memungkinkan pengubahan alamat saat di komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.

• Instruction Buffer Register (IBR)

Digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori.

• Instruction Register (IR)

Berisi instruksi 8 bit kode operasi yang akan dieksekusi. Dalam komputer, register instruksi (IR) atau register instruksi saat ini (CIR) adalah bagian dari unit kontrol CPU yang memegang instruksi yang saat ini sedang dieksekusi atau diterjemahkan. Dalam prosesor sederhana setiap instruksi yang akan dieksekusi dimasukkan ke dalam register instruksi yang menyimpannya ketika sedang diterjemahkan, disiapkan dan pada akhirnya dieksekusi, yang dapat mengambil beberapa langkah.

Beberapa prosesor rumit menggunakan pipa register instruksi di mana setiap tahap pipa melakukan bagian dari decoding, persiapan atau eksekusi dan kemudian meneruskannya ke tahap berikutnya untuk langkahnya. Prosesor modern bahkan dapat melakukan beberapa langkah yang tidak sesuai karena decoding pada beberapa instruksi dilakukan secara paralel.

Decoding kode-op dalam register instruksi termasuk menentukan instruksi, menentukan di mana operandnya berada dalam memori, mengambil operan dari memori, mengalokasikan sumber daya prosesor untuk menjalankan perintah (dalam prosesor skalar super), dll.

Output dari IR tersedia untuk mengontrol sirkuit yang menghasilkan sinyal timing yang mengontrol berbagai elemen pemrosesan yang terlibat dalam mengeksekusi instruksi. Dalam siklus instruksi, instruksi dimuat ke dalam register instruksi setelah prosesor mengambilnya dari lokasi memori yang ditunjuk oleh penghitung program.

• Program Counter (PC)

Program, atau PC (disebut juga pointer instruksi [1], atau instruksi mendaftarkan alamat [2], atau hanya bagian dari instruksi sequencer [3] di beberapa komputer) adalah daftar prosesor yang menunjukkan tempat komputer ini dalam urutan instruksiTergantung pada rincian tertentu komputer, PC memegang baik alamat instruksi yang sedang dijalankan, atau alamat instruksi berikutnya yang akan dijalankan.

Dalam kebanyakan prosesor, yang merupakan instruksi pointer incremented secara otomatis setelah mengambil sebuah program pengajaran, sehingga petunjuk biasanya diambil dari memori secara berurutan, dengan instruksi tertentu, seperti kantor cabang, melompat dan subroutine panggilan dan kembali, interrupting urutan dengan menempatkan nilai baru dalam program counter.

Melompat seperti petunjuk membolehkan alamat baru yang akan dipilih sebagai awal dari sebelah bagian dari aliran instruksi dari memori. Mereka membolehkan nilai baru yang akan diambil (tertulis) ke dalam program counter mendaftar. J subroutine panggilan yang dicapai cukup lama dengan membaca isi dari program counter, sebelum mereka ditimpa oleh nilai baru, dan disimpan di suatu tempat lain dalam memori atau mendaftar. J subroutine kembali kemudian menulis dicapai oleh nilai yang disimpan kembali ke dalam program counter lagi.

• Memory Buffer Register (MBR)

Memory Buffer Register atau yang biasa disingkat dengan MBR adalah suatu register yang berfungsi untuk memuat isi informasi yang akan dituliskan ke memori atau baru saja dibaca dari memori pada alamat yang ditunjukkan oleh isi MAR (Memory Address Register) , atau untuk menampung data dari memori (yang alamatnya ditunjuk oleh MAR) yang akan dibaca. MBR dapat berukuran m bit, 2m bit, 4m bit, dst dimana   m = jumlah bit minimal dalam satu alamat (minimum addressable unit).MBR berperan dalam proses pengaksesan memori yaitu dalam proses read/write dari atau ke memori

• Memory Address Register (MAR)

Memory Address Register atau Register Penunjuk Alamat Memori merupakan register yang menampung alamat data atau instruksi pada main memory yang akan diakses, baik itu yang akan diambil (dibaca) maupun yang akan diletakkan (disimpan/ditulis). Register ini berisi alamat dari data dan dihubungkan pada bus alamat, sehingga dapat menspesifikasikan alamat di dalam memori untuk operasi baca atau simpan/tulis. Alamat dari main memory (tempat data berada), diletakan di MAR dan dikirimkan ke main memory melalui address bus. Selama komputer bekerja, alamat dalam pencacah program ditahan (latched) pada MAR. Setelah itu MAR akan mengirimkan alamat ke dalam RAM dan operasi membaca dilaksanakan.

    MAR berfungsi sebagai komponen yang diperintahkan oleh IR dan Control Unit untuk mencari dan menampung alamat data serta instruksi dalam sebuah Main Memory.

     Proses kerja MAR (antara CPU dan memory) MAR merupakan salah satu register yang digunakan sebagai interface antara CPU dan main memory. MAR menampung alamat data atau instruksi yang dikirim dari main Memory ke CPU atau yang akan direkamkan ke Main Memory.

Source :

https://ridhoaranca.wordpress.com/2019/05/04/penjelasan-gambar-dan-definisi-materi-struktur-cpu/

http://mansteven.blogspot.com/2013/08/pengaturan-register-terdapat-dalam-cpu.html