Arsitektur dan Desain Set InstruksiArsitektur Set Instruksi

Set Instruksi (bahasa Inggris: Instruction Set, atau Instruction Set Architecture (ISA)) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada).

ISA merupakan sebuah spesifikasi dari kumpulan semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut, umumnya disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan lain-lain.

Karakteristik dan Fungsi Set Instruksi

Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksiinstruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions). Kumpulan dari instruksi-instruksi yang  berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU  disebut set Instruksi (Instruction Set).

Jenis-jenis Set Instruksi

Data Processing/Pengolahan Data: instruksi-instruksi aritmetika dan logika. Data Storage/Penyimpanan Data: instruksi-instruksi memori. Data Movement/Perpindahan Data: instruksi I/O. Control/Kontrol: instruksi pemeriksaan dan percabangan.

Instruksi aritmetika (arithmetic instruction) memiliki kemampuan untuk mengolah data numeric. Sedangkan instruksi logika (logic instruction) beroperasi pada bit-bit word sebagai bit, bukan sebagai bilangan. Operasi-operasi tersebut dilakukan terutama dilakukan untuk data di register CPU. Instruksi-inslruksi memori diperlukan untuk memindah data yang terdapat di memori dan register.

Instruksi-instruksi I/O diperlukan untuk memindahkan program dan data kedalam memori dan mengembalikan hasil komputasi kepada pengguna. Instruksi-instruksi kontrol digunakan untuk memeriksa nilai data, status komputasi dan mencabangkan ke set instruksi lain.

Teknik Pengalamatan

Metode pengalamatan merupakan aspek dari set instruksi arsitekturdi sebagian unit pengolah pusat(CPU) desain yang didefinisikan dalam set instruksi arsitektur dan menentukan bagaimana bahasa mesinpetunjuk dalam arsitektur untuk mengidentifikasi operan dari setiap instruksi.. Sebuah mode pengalamatan menentukan bagaimana menghitung alamat memori yang efektif dari operand dengan menggunakan informasi yang diadakan di registerdan / atau konstanta yang terkandung dalam instruksi mesin atau di tempat lain.

Jumlah Alamat

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.

Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :

a) Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)b) Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)c) Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)d) Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)

Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan :

a) 0 – Address Instructionb) 1 – Addreess Instructionc) N – Address Instructiond) M + N – Address Instruction

Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register :

a) Memori To Register Instructionb) Memori To Memori Instructionc) Register To Register Instruction

Jenis-jenis Metode Pengalamatan

a) Direct Absolute (pengalamatan langsung)

Hal ini membutuhkan ruang dalam sebuah instruksi untuk cukup alamat yang besar.. Hal ini sering tersedia di mesin CISC yang memiliki panjang instruksi variabel, seperti x86.. Beberapa mesin RISC memiliki Literal khusus Atas instruksi Load yang menempatkan sebuah 16-bit konstan di atas setengah dari register.. Sebuah literal instruksi ATAUdapat digunakan untuk menyisipkan 16-bit konstan di bagian bawah mendaftar itu, sehingga alamat 32-bit kemudian dapat digunakan melalui mode pengalamatan tidak langsung mendaftar, yang itu sendiri disediakan sebagai “base- plus-offset “dengan offset 0.

b) Immidiate

Bentuk pengalamatan ini yang paling sederhana

Operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari instruksi = operand sama dengan field alamat Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk kompleent dua Bit paling kiri sebagai bit tanda Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda digeser ke kiri

hingga maksimum word data Contoh: ADD 5 ; tambahkan 5 pada akumulator.

c) Indirect register

Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung

Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register Keuntungan dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada

dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung Keterbatasan field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak

langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung.

d) Indirect- memori

Salah satu mode pengalamatan yang disebutkan dalam artikel ini bisa memiliki sedikit tambahan untuk menunjukkan pengalamatan tidak langsung, yaitu alamat dihitung menggunakan modus beberapa sebenarnya alamat dari suatu lokasi (biasanya lengkap kata) yang berisi alamat efektif sebenarnya. Pengalamatan tidak langsung dapat digunakan untuk kode atau data.. Hal ini dapat membuat pelaksanaan pointer ataureferensi atau menanganilebih mudah, dan juga dapat membuat lebih mudah untuk memanggil subrutin yang tidak dinyatakan dialamati. Pengalamatan tidak langsung tidak membawa hukuman performansi karena akses memori tambahan terlibat.

Beberapa awal minicomputer (misalnya Desember PDP-8, Data General Nova) hanya memiliki beberapa register dan hanya rentang menangani terbatas (8 bit).Oleh karena itu penggunaan memori tidak langsung menangani hampir satu-satunya cara merujuk ke jumlah yang signifikan dari memori.

e) Register

Pada beberapa komputer, register dianggap sebagai menduduki 16 pertama 8 atau kata-kata dari memori (misalnya ICL 1900, DEC PDP-10). Ini berarti bahwa tidak perlu bagi yang terpisah “Tambahkan register untuk mendaftarkan” instruksi – Anda hanya bisa menggunakan “menambahkan memori untuk mendaftar” instruksi. Dalam kasus model awal PDP-10, yang tidak memiliki memori cache, Anda benar-benar dapat memuat sebuah loop dalam ketat ke dalam beberapa kata pertama dari memori (register cepat sebenarnya), dan berjalan lebih cepat daripada di memori inti magnetik. Kemudian model dari DEC PDP-11seri memetakan register ke alamat di output / area input, tetapi ini ditujukan untuk memungkinkan diagnostik terpencil. register 16-bit dipetakan ke alamat berturut-turut byte 8-bit.

f) Index

Indexing adalah field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut

Merupakan kebalikan dari mode base register

Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-program

iterative

g) Base index

Base index, register yang direferensi berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisiperpindahan dari alamat itu Referensi register dapat eksplisit maupun implicit. Memanfaatkan konsep lokalitas memori.

h) Base index plus offset

Offset biasanya nilai 16-bit masuk (walaupun 80386 diperluas ke 32 bit). Jika offset adalah nol, ini menjadi contoh dari register pengalamatan tidak langsung, alamat efektif hanya nilai dalam register dasar. Pada mesin RISC banyak, register 0 adalah tetap sebesar nilai nol. Jika register 0 digunakan sebagai register dasar, ini menjadi sebuah contoh dari pengalamatan mutlak. Namun, hanya sebagian kecil dari memori dapat diakses (64 kilobyte, jika offset adalah 16 bit). 16-bit offset mungkin tampak sangat kecil sehubungan dengan ukuran memori komputer saat ini (yang mengapa 80386 diperluas ke 32-bit). Ini bisa lebih buruk: IBM System/360 mainframe hanya memiliki 12-bit unsigned offset. Namun, prinsip berlaku: selama rentang waktu yang singkat, sebagian besar item data program ingin mengakses cukup dekat satu sama lain. Mode pengalamatan ini terkait erat dengan mode pengalamatan terindeks mutlak.

Contoh 1: Dalam sebuah sub rutin programmer terutama akan tertarik dengan parameter dan variabel lokal, yang jarang akan melebihi 64 KB, yang satu basis register (yang frame pointer) sudah cukup. Jika rutin ini adalah metode kelas dalam bahasa berorientasi objek, kemudian register dasar kedua diperlukan yang menunjuk pada atribut untuk objek saat ini (ini atau diri dalam beberapa bahasa tingkat tinggi).

Contoh 2: Jika register dasar berisi alamat dari sebuah tipe komposit (record atau struktur), offset dapat digunakan untuk memilih field dari record (catatan paling / struktur kurang dari 32 kB).

i) Relatif

Pengalamatan Relative, register yang direferensi secara implisit adalah program counter (PC)Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat Memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya.

Desain Set Instruksi  

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:

1. Kelengkapan set instruksi2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)

3. Kompatibilitas : Source code compatibility dan Object code Compatibility

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:

1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya .2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan 4. Addressing: Mode pengalamatan untuk operand.

Format Set Instruksi  

Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format). Jenis-Jenis Operand antara lain :

Addresses (akan dibahas pada addressing modes) Numbers : – Integer or fixed point – Floating point – Decimal (BCD) Characters : – ASCII – EBCDIC Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1

1. Transfer Data 

Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan. Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas

daripada stack. Menetapkan panjang data yang dipindahkan. Menetapkan mode pengalamatan. Tindakan CPU untuk melakukan Transfer Data adalah :

- Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.- Apabila memori dilibatkan :

Menetapkan alamat memori. Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat

memori aktual. Mengawali pembacaan / penulisan memori

Operasi set instruksi untuk Transfer Data :- MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan.- STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.- LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.- EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.- CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.- SET : memindahkan word 1 ke tujuan.- PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.- POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber

2. Aritmatika dan Logika

a. Tindakan CPU untuk melakukan operasi Aritmatika Dan Logika :- Transfer data sebelum atau sesudah.

- Melakukan fungsi dalam ALU.- Menset kode-kode kondisi dan flag.

b. Operasi set instruksi untuk Aritmatika :- ADD : penjumlahan- SUBTRACT : pengurangan- MULTIPLY : perkalian- DIVIDE : pembagian

c. Operasi set instruksi untuk operasi Logika :- AND, OR, NOT, EXOR- COMPARE : melakukan perbandingan logika- TEST : menguji kondisi tertentu- SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan

konstanta pada ujung bit- ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung

yang terjalin

3. Konversi

a. Tindakan CPU sama dengan Aritmatika dan Logika.b. Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format

data.c. Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.d. Operasi set instruksi untuk Konversi :

TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi.

CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.

4. Input / Ouput

a. Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT : Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped. Mengawali perintah ke modul I/O

b. Operasi set instruksi Input / Ouput :- INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan.- OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O.- START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali

operasi I/O.- TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan TRANSFER

CONTROL.

5. Transfer Control

a) Tindakan CPU untuk transfer control :

Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return.

b) Operasi set instruksi untuk transfer control : JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat

tertentu.

JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.

JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi

tertentu. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi

sebagai instruksi. SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya. SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan

pada persyaratan. HALT : menghentikan eksekusi program. WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi. NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.

6. Control System 

Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi.

Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.

CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT)CPU

CPU adalah bagian terpenting dari sebuah komputer karena semua dilakukan bersama-sama diselenggarakan oleh CPU komputer. Bisa dikatakan bahwa CPU adalah otak dari sebuah computer.Secara umum sering disebut sebagai CPU prosesor. Pada komputer mikro, prosesor ini disebut mikroprosesor. Dalam perkembangannya, CPU telah mengalami perubahan yang signifikan dalam kecepatan, kinerja, dan kinerja.

Memori utama adalah memori yang berfungsi untuk menyimpan data dan program. Jenis Memori Utama ada 2 yaitu :

1. ROM ( Read Only memory) yaitu memory yang hanya bisa dibaca saja datanya atau programnya. Pada PC, ROM terdapat pada BIOS (Basic InputOutput System) yang terdapat pada Mother Board yang berfungsi untuk men-setting peripheral yang ada pada system. Contoh: AMIBIOS, AWARDBIOS, dll. ROM untuk BIOS terdapat beragam jenis diantaranya jenis FlashEEPROM BIOS yang memiliki kemampuan untuk dapat diganti programnya dengan software yang disediakan oleh perusahhan pembuat Mother Board, yang umumnya penggantian tersebut untuk peningkatan unjuk kerja dari peripheral yang ada di Mother Board.

2. RAM (Random Acces Memory) yang memiliki kemampuan untuk mengubah data atau program yang tersimpan di dalamnya. Ada bebrapa jenis RAM yang ada di pasaran saat ini SRAM, EDORAM, SDRAM, DDRAM, RDRAM, VGRAM, DDR1, DDR2, dll. Pada memori jenis RAM dikenal istilah BUS SPEED, seperti PC66, PC100, PC133, PC200, PC 400 dll yang artinya adalah kecepatan aliran data atau program pada memori dimana semakin besar nilai BUS SPEED, maka semakin cepat

akses terhadap memori tersebut. Memori sekunder merupakan memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program. Contohnya antara lain hardisk, floppy disk dll.Bagian ketiga adalah CPU atau Central Processing Unit. Pada PC atau personal computer biasa disebut dengan prosesor atau mikroprosessor. Bagian ini merupakan otak dari sebuah computer. Semua program-program yang terdiri dari instruksi-instruksi akan diproses dan dikerjakan oleh CPU. Satuan kecepatan dari sebuah prosesor adalah Mhz atau GHz. Semakin besar kecepatannya makin bagus pula prosesor itu dan eksekusi dari program-program yang akan dijalankan akan semakin cepat. Ada banyak factor yang mempengaruhi performansi sebuah prosesor, yaitu lebar data bus, kecepatan prosessor atau clock prosessor, arsitektur internal prosesor, kecepatan I/O bus, dan cache memori level 1 maupun level 2. CPU mengendalikan semua proses yang akan dikerjakan oleh computer dengan cara mengambil instruksi biner dari memori, menerjemahkannya menjadi serangkaian aksi dan menjalankannya. Aksi tersebut bisa berupa transfer data dari dan ke memori, operasi aritmatika dan logika, atau pembangkitan sinyal kendali. Secara umum CPU terdiri dari beberapa bagian berbeda. Unit control bertanggung jawab mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi-instruksi tersebut. Unit logika aritmatik (ALU) menjalankan operasi-operasi aritmatika seperti penjumlahan dan Boolean AND. CPU juga berisi sebuah memori kecil berkecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan hasil-hasil sementara dan informasi kontrol tertentu. Memori ini terdiri dari sejumlah register yang masing-masing memiliki ukuran dan fungsi tersendiri. Biasanya seluruh register itu memiliki ukuran yang sama. Setiap register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung pada ukuran register tersebut. Register-register dapat dibaca dan ditulis dengan kecepatan tinggi karena mereka berada dalam CPU. Register yang paling penting adalah Program Counter (PC) yang menunjuk instruksi berikutnya yang harus diambil untuk dijalankan. Nama program counter sebenarnya kurang tepat karena istilah ini tidak ada hubungannya sama sekali dengan counter namun istilah ini telah digunakan secara luas. Selain itu fungsi penting lain dari register adalah Instruction Register (IR) yang menyimpan instruksi yang sedang dijalankan. Sebagian besar komputer juga memiliki beberapa register lain. Sebagian di antaranya digunakan untuk tujuanumum dan sebagian lagi untuk tujuan-tujuan khusus. CPU menjalankan setiap instruksi dalam beberapa langkah kecil. CPU mengambil instruksi dari memori dan membawanya ke dalam IR kemudian mengubah PC agar menunjuk ke instruksi selanjutnya. Kemudian CPU menentukan jenis instruksi yang baru saja diambil. Jika instruksi tersebut menggunakan sebuah word dalam memori maka akan ditentukan di mana instruksi tersebut berada.

Cara kerja CPU:

1. Membaca, mengkodekan dan mengeksekusi instruksi program2. Mengirim data dari dan ke memori, serta dari dan ke bagian input/output.3. Merespon interupsi dari luar.4. Menyimpan data untuk sementara waktu menyediakan clock dan sinyal kontrol

kepada sistem.

Fungsi CPU

CPU berfungsi seperti kalkulator, hanya saja CPU jauh lebih kuat daya pemrosesannya. Fungsi utama dari CPU adalah melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data yang diambil dari memori atau dari informasi yang dimasukkan melalui Source

Komponen CPU terbagi menjadi beberapa macam, yaitu :

1. Unit Kontrol yang mampu mengatur jalannya program.2. Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup

tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan/atau instruksi yang sedang diproses.

3. ALU unit ini yang bertugas untuk melakukan operasi aritmetika dan operasi logika berdasar instruksi yang

4. CPU Interconnections adalah sisem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU.

Sistem BUS

Bus adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai subsistem. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hirarki sistem komputer.

Suatu Komputer tersusun atas beberapa komponen penting seperti CPU, memori, perangkat Input/Output. Setiap komputer saling berhubungan membentuk kesatuan fungsi. Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu komputer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus.

BUS SLOTS

Cara Kerja Sistem Bus

Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitektur komputernya  akan  lebih kompleks, sehingga untuk meningkatkan  performa, digunakan beberapa buah bus. Tiap bus merupakan jalur data antara beberapa device yang berbeda. Dengan cara ini RAM, Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utama berkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus) . Sementara perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yang berkecepatan lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepat sampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini digunakan sebuah bridge.

Struktur Bus

Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.

INTERKONEKSI JENIS BUS

Saluran bus dapat dipisahkan menjadi dua tipe umum, yaitu dedicated dan multiplexed. Suatu saluran bus didicated secara permanen diberi sebuah fungsi atau subset fisik komponen-komponen komputer.

Sebagai contoh dedikasi fungsi adalah penggunaan alamat dedicated terpisah dan saluran data, yang merupakan suatu hal yang umum bagi bus. Namun, hal ini bukanlah hal yang penting. Misalnya, alamat dan informasi data dapat ditransmisikan melalui sejumlah salurah yang sama dengan menggunakan saluran address valid control. Pada awal pemindahan data, alamat ditempatkan pada bus dan address valid control diaktifkan. Pada saat ini, setiap modul memilki periode waktu tertentu untuk menyalin alamat dan menentukan apakah alamat tersebut merupakan modul beralamat. Kemudian alamat dihapus dari bus dan koneksi bus yang sama digunakan untuk transfer data pembacaan atau penulisan berikutnya. Metode penggunaan saluran yang sama untuk berbagai keperluan ini dikenal sebagai time multiplexing.

Keuntungan time multiplexing adalah memerlukan saluran yang lebih sedikit, yang menghemat ruang dan biaya. Kerugiannya adalah diperlukannya rangkaian yang lebih kompleks di dalam setiap modul. Terdapat juga penurunan kinerja yang cukup besar karena event-event tertentu yang menggunakan saluran secara bersama-sama tidak dapat berfungsi secara paralel.

Dedikasi fisik berkaitan dengan penggunaan multiple bus, yang masing-masing bus itu terhubung dengan hanya sebuah subset modul. Contoh yang umum adalah penggunaan bus I/O untuk menginterkoneksi seluruh modul I/O, kemudian bus ini dihubungkan dengan bus utama melalui sejenis modul adapter I/O. keuntungan yang utama dari dedikasi fisik adalah throughput yang tinggi, harena hanya terjadi kemacetan lalu lintas data yang kecil. Kerugiannya adalah meningkatnya ukuran dan biaya sistem.

Contoh – Contoh Bus

Banyak perusahaan yang mengembangakan bus-bus antarmuka terutama untuk perangkat peripheral. Diantara jenis bus yang beredar di pasaran saat ini adalah, PCI, ISA, USB, SCSI,

FuturaBus+, FireWire, dan lain-lain. Semua memiliki keunggulan, kelemahan, harga, dan teknologi yang berbeda sehingga akan mempengaruhi jenis-jenis penggunaannya.

1. Bus ISA : Industri computer personal lainnya merespon perkembangan ini dengan mengadopsi standarnya sendiri, bus ISA (Industry Standar Architecture), yang pada dasarnya adalah bus PC/AT yang beroperasi pada 8,33 MHz. Keuntungannya adalah bahwa pendekatan ini tetap mempertahankan kompatibilitas dengan mesin-mesin dan kartu-kartu yang ada.

2. Bus PCI : Peripheral Component Interconect (PCI) adalah bus yang tidak tergantung prosesor dan berfungsi sebagai bus mezzanine atau bus peripheral. Standar PCI adalah 64 saluran data pada kecepatan 33MHz, laju transfer data 263 MB per detik atau 2,112 Gbps. Keunggulan PCI tidak hanya pada kecepatannya saja tetapi murah dengan keping yang sedikit.

3. Bus USB : Semua perangkat peripheral tidak efektif apabila dipasang pada bus kecepatan tinggi PCI, sedangkan banyak peralatan yang memiliki kecepatan rendah seperti keyboard, mouse, dan printer. Sebagai solusinya tujuh vendor computer (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, dan Northen Telecom) bersama-sama meranccang bus untuk peralatan I/O berkecepatan rendah. Standar yang dihasilakan dinamakan Universal Standard Bus (USB).

4. Bus SCSI : Small Computer System Interface (SCSI) adalah perangkat peripheral eksternal yang dipo[ulerkan oleh macintosh pada tahun 1984. SCSI merupakan interface standar untuk drive CD-ROM, peralatan audio, hard disk, dan perangkat penyimpanan eksternal berukuan besar. SCSI menggunakan interface paralel dengan 8,16, atau 32 saluran data.

5. Bus P1394 / Fire Wire : Semakin pesatnya kebutuhan bus I/O berkecepatan tinggi dan semakin cepatnya prosesor saat ini yang mencapai 1 GHz, maka perlu diimbangi dengan bus berkecepatan tinggi juga. Bus SCSI dan PCI tidak dapat mencukupi kebutuhan saat ini. Sehingga dikembangkan bus performance tinggi yang dikenal dengan FireWire (P1393 standard IEEE). P1394 memiliki kelebihan dibandingkan dengan interface I/O lainnya, yaitu sangat cepat, murah, dan mudah untuk diimplementasikan. Pada kenyataan P1394 tidak hanya popular pada system computer, namun juga pada peralatan elektronik seperti pada kamera digital, VCR, dan televise. Kelebihan lain adalah penggunaan transmisi serial sehingga tidak memerlukan banyak kabel.

Sistem ALU

Arithmatic and Logic Unit (ALU), adalah salah satu bagian/komponen dalam sistem  di dalam sistem komputer berfungsi melakukan operasi/perhitungan aritmatika dan logika (seperti penjumlahan, pengurangan dan beberapa logika lain), ALU bekerja bersama-sama memori. Dimana hasil dari perhitungan di dalam ALU di simpan ke dalam memori.

Perhitungan dalam ALU menggunakan kode biner, yang merepresentasikan instruksi yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang diolah (operand). ALU biasanya menggunakan sistem bilangan binertwo’s complement.  ALU mendapat data dari register. Kemudian data tersebut diproses dan hasilnya akan disimpan dalam register tersendiri yaitu ALU output register, sebelum disimpan dalam memori.

Pada saat sekarang ini sebuah chip/IC dapat mempunyai beberapa ALU sekaligus yang memungkinkan untuk melakukan kalkulasi secara paralel. Salah satu chip ALU yang

sederhana (terdiri dari 1 buah ALU) adalah IC 74LS382/HC382ALU (TTL). IC ini terdiri dari 20 kaki dan beroperasi dengan 4×2 pin data input (pinA dan pinB) dengan 4 pin keluaran (pinF).

ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit (bahasa Indonesia: unit aritmatika dan logika), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmatikadan logika. Contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika yang lainnya. Seperti pengurangan, pengurangan, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika ini disebut adder. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. Tugas lalin dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika, yaitu:

sama dengan (=) tidak sama dengan (<>) kurang dari (<) kurang atau sama dengan dari (<=) lebih besar dari (>) lebih besar atau sama dengan dari (>=)

Sumber Referensi :

http://fachrulryper.blogspot.com/2012/11/arsitektur-set-instruksi-dan-cpu.html

http://siezwoyouye.blogspot.com/2012/10/arsitektur-set-instruksi.html

http://jovanangga.blogspot.com/2012/11/set-instruksi-dan-teknik-pengalamatan.html

http://okghiqowiy.blogspot.com/

https://mazzeko.wordpress.com/2015/01/14/cpu-bus-dan-alu/

https://ekofitriyanto.wordpress.com/2013/11/14/186/