• Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
589
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
17
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. REDUCE INSTRUCTION SET COMPUTER (RISC) Kata “reduced” berarti pengurangan pada set instruksi. RISC merupakan rancangan arsitektur CPU yang mengembil dasar filosofi bahwa prosesor dibuat dengan arsitektur yang tidak rumit dengan membatasi jumlah instruksi hanya pada instruksi dasar yang diperlukan saja. Dengan kata lain RISC adalah arsitektur komputer dengan kumpulan perintah (instruksi) yang sederhana, tetapi dalam kesederhanaan tersebut didapatkan kecepatan operasi setiap siklus instruksinya.Walaupun instruction set CPU ini telah disederhanakan, namun instruksi tersebut dapat memberikan kinerja yang lebih tinggi apabila penyederhanaan ini memungkinkan eksekusi perintah yang jauh lebih cepat. Sebuah komputer yang didasarkan pada strategi ini biasanya adalah komputer tablet atau gadget yang lebih kecil dari personal komputer atau laptop. Ada banyak usulan definisi yang tepat, tetapi istilah ini perlahan terjawab oleh arsitektur load-store yang lebih deskriptif. Pohon keluarga dari CPU jenis RISC ini antara lain termasuk seri DEC Alpha, AMD 29K, ARC,ARM, Atmel AVR, Blackfin, MIPS, PA-RISC, Power (termasuk PowerPC), SuperH, dan SPARC. Instruction set berbasis RISC hasil rancangan ARM dan MIPS adalah yang paling banyak digunakan pada komputer tablet masa kini. Teknologi RISC rancangan ARM Holdings Company sendiri sudah ada sejak tahun 1968. John Hennessy, seseorang yang turut merancang MIPS, meninggalkan bangku kuliah di universitasStanford (untuk sementara) demi mengkomersilkan desain MIPS, memulai perusahaan yang dikenal sebagai MIPS Computer System. Desain pertama mereka adalah generasi kedua MIPS chip yang dikenal dengan nama "R2000". Desain MIPS kemudian menjadi salah satu chip RISC yang paling sering digunakan ketika mereka dipakai sebagai CPU pada konsol game PlayStation dan Nintendo 64. Hingga hari ini, MIPS rancangan MIPS Computer System adalah salah satu prosesor paling umum di gunakan untuk aplikasi high-end pada konsol game dan gadget. Dari Inggris, upaya penelitian serupa menghasilkan transputer INMOS, Acorn Archimedes dan garis Advanced RISC Machine atau yang biasa disingkat ARM,
  • 2. yang merupakan processor ber-arsitektur RISC tersukses pada saat ini. Kebanyakan pemain ponsel dan MP3 menggunakan prosesor ARM. Perusahaan dengan desain CISC ada juga cepat bergabung revolusi. Intel merilis i860 dan I960 dengan akhir 1980-an, meskipun mereka tidak terlalu sukses. Motorola membangun sebuah desain baru yang disebut 88000 dalam penghormatan kepada mereka CISC terkenal 68000, tetapi melihat penggunaan hampir tidak ada, produk ini dapat dibilang GAGAL. Perusahaan ini sendiri akhirnya meninggalkannya dan bergabung dengan IBM untuk menghasilkan PowerPC. AMD merilis 29000 yang sempat menjadi desain RISC paling populer pada awal 1990-an. Hingga saat ini, sebagian besar dari semua CPU 32-bit (x86 architecture) yang digunakan di dunia adalah processor berbasis RISC CPU. x86 alias 32-bit juga menjadi arsitektur chip paling dominan digunakan di dunia. Kebanyakan pada proses RISC , instruksi operasi dasar aritmatik hanya penjumlahan dan pengurangan, untuk perkalian dan pembagian sudah dianggap operasi ang kompleks. RISC menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam penyusunan kompiler yang pada akhirnya dapat memaksimumkan kinerja program yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi. » Ada beberapa elemen penting dalam arsitektur RISC, yaitu : 1. Set instruksi yang terbatas dan sederhana 2. Register general-purpose yang berjumlah banyak, atau pengguanaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian regsiternya. 3. Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi. » Ciri-ciri karakteristik RISC : 1. Instruksi berukuran tunggal. 2. Ukuran yang umum adalah 4 byte. 3. Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya kurang dari lima buah. 4. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung. 5. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika .
  • 3. 6. Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Denganmenggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat dibanding yangsejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusi instruksi berlangsung. 7. Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unit control. Keuntungan lainnya memungkinkan optimasi pemakaian register sehingga operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yangunik bagi perancangan RISC. 8. Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register,. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol. 9. Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan menggunakan field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersama-sama. Ciri-ciri RISC : 1. Instruksi berukuran tunggal. 2. Ukuran yang umum adalah 4 byte. 3. Jumlah pengalamatan data sedikit, biasanya kurang dari 5 buah. 4. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung yang mengharuskan melakukan sebuah akses memori agar memperoleh alamat operand lainnya dalam memori.
  • 4. 5. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika, seperti penambahan ke memori dan penambahan dari memori. 6. Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi 7. Tidak mendukung perataan sembarang bagi data untuk operasi load/ store. 8. Jumlah maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi . 9. Jumlah bit bagi integer register spesifier sama dengan 5 atau lebih, artinya sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit. 10.Jumlah bit floating point register spesifier sama dengan 4 atau lebih, artinya sedikitnya 16 register floating point dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit. » Ada tiga buah elemen yang menentukan karakter arsitektur RISC, yaitu: 1. Penggunaan register dalam jumlah yang besar. Hal ini dimaksudkan untuk mengoptimalkan pereferensian operand. 2. Diperlukan perhatian bagi perancangan pipeline instruksi. Karena tingginya proporsi instruksi pencabangan bersyarat dan prosedur call, pipeline instruksi yang bersifat langsung dan ringkas akan menjadi tidak efisien. 3. Terdapat set instruksi yang disederhanakan (dikurangi). Perkembangan RISC Pada tahun 1980, John Cocke di IBM menghasilkan minikomputer eksperimental, yaitu IBM 801 dengan prosesor komersial pertama yang menggunakan RISC. Pada tahun itu juga, Kelompok Barkeley yang dipimpin David Patterson mulai meneliti rancangan RISC dengan menghasilkan RISC-1 dan RISC-2. Pemakai Teknik RISC 1. IBM dengan Intel Inside-nya. 2. Prosessor PowerPC, prosessor buatan motorola yang menjadi otak utama komputer Apple Macintosh.
  • 5. Konsep Arsitektur RISC Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline. Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit. RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar. Dengan mengoptimalkan penggunaan memori register diharapkan siklus operasi semakin cepat. RISC vs CISC Dari segi kecepatannya, Reduced Instruction Set Computer (RISC) lebih cepat dibandingkan dengan Complex Instruction Set Computer (CISC). Ini dikarenakan selain instruksi-instruksi pada RISC lebih mudah untuk diproses, RISC menyederhanakan instruksi . Jumlah instruksi yang dimiliki oleh prosesor RISC kebanyakan berjumlah puluhan (±30-70), contoh: COP8 buatan NationalSemiconductor memiliki 58 instruksi; sedangkan untuk prosesor CISC jumlahnya sudah dalam ratusan (±100 atau lebih). CISC dirancang untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan yang diberikan (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit). Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan, tetapi konsep ini menyulitkan dalam penyusunan kompiler bahasa pemrograman tingkat tinggi. Dalam CISC banyak terdapat perintah bahasa mesin. Eksekusi Instruksi RISC Waktu eksekusi dapat dirumuskan dengan: Waktu eksekusi = N x S x T Dengan: N adalah jumlah perintah S adalah jumlah rata-rata langkah per perintah T adalah waktu yang diperlukan untuk melaksanakan satu langkah » Kecepatan eksekusi dapat ditingkatkan dengan menurunkan nilai dari ketiga variabel diatas. » Arsitektur CISC berusaha menurunkan nilai N (jumlah perintah), sedangkan » Arsitektur RISC berusaha menurunkan nilai S dan T.
  • 6. » Proses pipeline dapat digunakan untuk membuat nilai efektif S mendekati 1 (satu) artinya komputer menyelesaikan satu perintah dalam satu siklus waktu CPU. » Nilai T dapat diturunkan dengan merancang perintah yang sederhana. KELEBIHAN dan KEKURANGAN Teknologi RISC relatif masih baru oleh karena itu tidak ada perdebatan dalam menggunakan RISC ataupun CISC, karena tekhnologi terus berkembang dan arsitektur berada dalam sebuah spektrum, bukannya berada dalam dua kategori yang jelas maka penilaian yang tegas akan sangat kecil kemungkinan untuk terjadi. Kelebihan : » Berkaitan dengan penyederhanaan kompiler, dimana tugas pembuat kompiler untuk menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi semua pernyataan HLL. Instruksi mesin yang kompleks seringkali sulit digunakan karena kompiler harus menemukan kasus-kasus yang sesuai dengan konsepnya. Pekerjaan mengoptimalkan kodeyang dihasilkan untuk meminimalkan ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi instruksi, dan meningkatkan pipelining jauh lebih mudah apabila menggunakan RISC dibanding menggunakan CISC. » Arsitektur RISC yang mendasari PowerPC memiliki kecenderungan lebih menekankan pada referensi register dibanding referensi memori, dan referensi register memerlukan bit yang lebih sedikit sehingga memiliki akses eksekusi instruksi lebih cepat. » Kecenderungan operasi register ke register akan lebih menyederhanakan set instruksi dan menyederhanakan unit kontrol serta pengoptimasian register akan menyebabkan operand-operand yang sering diakses akan tetap berada dipenyimpan berkecepatan tinggi. » Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana. Kekurangan : » Program yang dihasilkan dalam bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak). » Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini tentunya kurang menghemat sumber daya.
  • 7. » Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil. » Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar. KESIMPULAN Prosessor dengan arsitektur RISC, yang berkembang dari riset akademis telah menjadi prosessor komersial yang terbukti mampu beroperasi lebih cepat dan efisien. Bila teknik rancangan RISC maupun CISC terus dikembangkan maka pengguna komputer tidak perlu lagi mempedulikan prosessor apa yang ada di dalam sistem komputernya, selama prosessor tersebut dapat menjalankan sistem operasi ataupun program aplikasi yang diinginkan secara cepat dan efisien.