Pertemuan 2 (INSTRUKSI MESIN DAN PROGRAM)

1. Pertemuan 2(INSTRUKSI MESIN DAN PROGRAM) 2.1 BILANGAN, OPERASI ARITMATIKA, DAN KARAKTER Komputerdibangundenganmenggunakansirkuitlogika yang beroprasipadainformasi yang dipresentasikandenganduanilaisinyallistrikyaitu 0 dan 1; dankitamendefinisikanjumlahinformasi yang direpresentasikanolehsinyalsebagai bit informasi, bit adalahsingkatandari binary digit. Cara menyatakanbilangan yang paling alamiuntukmenyatakanbilangandalam system computer adalahdengan string bit ataubilanganbiner. Group 4 PTIK 09

2. 2.1.1 REPRESENTASE BILANGAN Misalkansuatu n-bit vector B=bn-1…b1b0 Dimana bi = 0 atau 1 untuk 0 ≤ I ≤ n-1. Vector inidapatmenyatakannilai integer tidakbertanda V padarentang 0 hingga 2n-1, dimana V(B)=bn-1X2n-1+…+b1+X21+b0X20 Kita sangatmembutuhkanrepresentasibilanganpositifdan negative. Adatiga system digunakanuntukmempresentasikanbilangantersebut: Sign-and-magnitude 1’s-complement 2’s-complement Padaketiga system tersebut , bit paling kiriadalah 0 untukbilanganpositifdan 1 untukbilangan negative. Group 4 PTIK 09

3. 2.1.2 PENAMBAHAN BILANGAN POSITIF Misalkanpenambahanduabilangan 1-bit. HasilnyaditunjukkanpadaGambar 2.2 perhatikanbahwajumlah 1 dan 1 memerlukan 2-bit vector 10 untukmenyatakannilai 2. Kita nyatakanbahwa sum adalah 0 dan carry-out adalah 1. Group 4 PTIK 09

4. 2.1.3 PENAMBAHAN DAN PENGURANGAN BILANGAN BERTANDA Kita memperkenalkan tiga system untuk menyatakan bilangan positif dan negative, atau cukup disebut bilangan bertanda.sistem tersebut berbeda hanya dalam hal menyatakan nilai negative. Sistem sign-and-magnitude adalah representasi yang paling sederhana, tetapi juga paling buruk untuk operasi penambahan dan pengurangan. Metode 1’s-complement agak lebih baik. System 2’s-complement adalah metode yang paling efisien untuk melakukan opesari penambahan dan pengurangan. Group 4 PTIK 09

5. 2.1.4 OVERFLOW DALAM ARITMATIKA INTEGER Padasaathasiloperasiaritmatikadiluarrentang yang representabletersebut, makaterjadioverlowaritmatika. Overlowdapatterjadijikakedua summand memilikitanda yang sama. Tentusajapenambahanbilangandengantanda yang berbedatidakdapatmenyebabkanoverlow, jadikesimpulannya : - Overlowhanyadapatterjadipadasaatpenambahanduabilangan yang memilikitandasama. - Carry-ourtdariposisi sign-bit bukanmerupakan indicator yang cukupterhadapoverlowpadasaatpenambahanbilanganbertanda. • Cara sederhanauntukmendeteksioverlowadalahdenganmemperhatikandua summand X dan Y dantandapadajawabannya. Group 4 PTIK 09

6. 2.1.5 KARAKTER Karakterdapatberupa alphabet, digit decimal, tandabaca, dan lain sebagainya. Karaktertersebutdirepresentasikandengankode yang biasanyamemilikipanjangdelapan bit. Salahsatukodesemacamitu yang paling banyakdigunakannadalahkode American Standards Committee on Information Interchange (ASCII) yang dideskripsikanpadaApendiks E. Group 4 PTIK 09

7. 2.2 LOKASI MEMORI DAN ALAMAT Operanbilangandankarakter, sepertihalnyainstruksi, disimpandalammemori computer. Memoriterdiridarijutaanselpenyimpanan, dimanatiapseltersebutmenyimpansuatu bit informasi yang berupanilai 0 dan 1. Mengaksesmemoriuntukmenyimpanataumengambilsuatu item informasi, baikberupa word atau byte, memerlukannama yang berbedaataualamatuntuktiaplokasi item. Group 4 PTIK 09

8. 2.2.1 BYTE ADDRESSIBILITY • Sekarangkitamemilikitigakuantitasinformasidasar yang perludiperhatikan: bit, byte, dan word. Byte selalu 8 bit, tetapi word length biasanyaberadapadarentang 16 hingga 64 bit. Penetapan yang paling praktisadalahdenganalamat yang berurutanmengacupadalokasi byte yang berurutandalammemori. Inimerupakanpenetapan yang digunakanpadasebagianbesar computer modern. Lokasi byte memilikialamat 0,1,2,… sehingga, jika word length suatumesinadalah 32 bit, maka word yang berurutanberadapadaalamat 0,4,8,…., dengantiap word terdiridariempat byte. Group 4 PTIK 09

9. 2.2.2 PENETAPAN BIG-ENDIAN LITTLE-ENDIAN Nama big-endian dipakaijikaalamat byte rendahdigunakanuntuk more significant byte (byte paling kiri) dari word tersebut. Nama little-endian digunakanuntukpengaturansebaliknya, yaitualamt byte rendahdipakaiuntuk less significant byte (byte paling kanan) dari word tersebut. Kata “more significant” dan less significant” digunakandalamkaitannyadenganweigth (pangkat 2) yang ditetapkanpada bit saat word tersebutmenyatakansuatubilangan. Penetapan big-endian dan little-endian digunakandalammesinkomersial. Selainmenetukanurutanalamat byte dalam word, jugaperlumenentukan label bit atau word. Group 4 PTIK 09

10. 2.2.3 WORD ALLIGNMENT Dalam 32-bit word length, batasan word alamiterjadipadaalamat 0,4,8,…, sebagaimanaditunjukkanpadagamabar 2.7. kitakatakanbahwaalokasi word tersebutmemilikialamat aligned address. Secaraumum, word disebut aligned dalammemorijika word tersebutmulaipadaalamat byte yang merupakankelipatanjumlah byte didalam word. Group 4 PTIK 09

11. 2.2.4 MENGAKSES BILANGAN, KARAKTER, DAN STRING KARAKTER • Sebuahbilanganbiasanyamemilikisatu word. Bilangantersebutdapatdiaksesdalammemoridenganmenetapkanalamat word-nya. Sepertihalnyakarakterindividuudapatdiaksesmelaluialamat byte-nya. • Padabanyakaplikasi, diperlukanpenanganan string karakter variable length. Awal string diindikasikandenganmenyatakan byte yang berisikarakterpertamapadaalamattersebut. Group 4 PTIK 09

12. 2.3  OPERASI MEMORI Intruksi program dan operand data disimpandalammemori. Untukmengeksekusisuatuintruksi, sirkuit control prosesorharusmengisikanintruksitersebutdalam word untukditransferdarimemorikeprosessor. Operand danhasiljugadipindahkanantaramemoridanprosesor. Sehinggadiperlukanduaoperasidasar yang melibatkanmemoritersebut,yangdisebut Load (atau Read atau Fetch) dan Store (atau Write). Group 4 PTIK 09

13. 2.4 INTRUKSI DAN SEQUENCING INTRUKSI • Computer harusmemilikiintruksi yang mampumelakukanempatoperasi : 1.Transfer data antaramemoridan register prosessor. 2.Operasi aritmatikadanlogikapada data. 3. Sequencing program dan control 4. Transfer I/O Group 4 PTIK 09

14. 2.4.1 NOTASI TRANSFER REGISTER Kita perlumendeskripsikaninformasidarisatulokasidalamkomputerkelokasi yang lain. Lokasi yang mungkinterlibatadalahlokasimemori, register prosessoratau register dalamsubsistem I/O. Seringkalikitamenyatakansuatulokasidengannamasimbolik yang merupakansingkatandarialamatbiner hardware-nya. Group 4 PTIK 09

15. 2.4.2 NOTASI BAHASA ASSEMBLY • Kita memerlukantipenotasi lain untukmenyatakanintruksimesindan program. Untukhalini, kitamenggunakan format bahasa assembly. Misal, suatuintruksi yang menghasilkan transfer yang dideskripsikandiatas, darilokasimemoriLOCke register processor R1, ditetapkandenganpernyataan • Move LOC, R1 • Isi LOC tidakberubahkarenaeksekusiintruksiini, tetapiisi lama register di-overwrite. Group 4 PTIK 09

16. 2.4.3 TIPE INTRUKSI DASAR Operasipenambahanduabilanganadalahkemampuanmendasarpadatiap computer. Pernyataan: C=A+B Dalam program bahasatingkat-tinggiadalahperintahke computer untukmenambahkannilaisekarangdaridua variable yang disebut A dan B, danuntukmenetapkanjumlahnyake variable ketiga, C. Group 4 PTIK 09

17. 2.4.4 EKSEKUSI INSTRUKSI DAN STRAIGHT-LINE SEQUENCING Kita mengasumsikan bahwa word length adalah 32bit dan memori tersebut byte address- able. Tiga instruksi program berada pada lokasi word yang berurutan, mulai dari lokasi i. Karena tiap intruksi memiliki panjang 4 byte,maka instruksi kedua dan ketiga mulai pada alamat i+4 dan i+8. Untuk penyederhanaan, kita juga mengasumsikan alamat memori penuh dapat langsung ditentukan dalam instruksi word tunggal, sekalipun biasanya tidak mungkin bagi ukuran ruang alamat dan word length pada prosesoi saat ini. Group 4 PTIK 09

18. 2.4.5 BRANCHING Alamat lokasi memori yang berisi n bilangan secara simbolik dinyatakan sebagai NUM1, NUM2, NUMn, dan instruksi Add terpisah digunakan untuk menambahkan tiap bilangan ke isi register R0. Setelah semua bilangan telah ditambahkan, hasilnya diletakkan pada lokasi memori SUM. Group 4 PTIK 09

19. 2.4.6 CONDITION CODE Prosesormencatatinformasihasilberbagaioperasiuntukdigunakanolehinstruksi conditional branch berikutnya. Hal inidicapaidenganmencatatinformasi yang diperlukandalam bit individu, yang seringdisebut condition code flag. Flag tesebutdikelompokkanbersamadalam register prosessorkhusus yang disebut condition code register atau status register. Group 4 PTIK 09

20. 2.4.7 PEMBUATAN ALAMAT MEMORI Tujuan blok instruksi pada LOOP adalah untuk menambahkan bilangan yang berbeda dari list pada tiap lewatan melalui loop. Karenanya, instruksi Add dalam blok tersebut harus mengacuke alamat yang berbeda pada tiap lewatan. Bagaimana alamat tersebut ditetapkan? Alamat operand memoritidakdapat diberikan secara langsung ke instruksi Add tunggal pada loop tersebut. Sebaliknya, alamat tersebut perlu dimodifikasi padatiaplewatanmemalalui loop. Group 4 PTIK 09

21. 2.5 MODE PENGALAMATAN Padasaatmentranslasi program bahasatingkattinggimenjadibahasa assembly, compiler, harusmampumengimplementasikonstruksiinimenggunakanfasilitas yang disediakandalam set instruksikomputerdimana program akandijalankan. Cara yang berbedadalammenentukanlokasisuatu operand ditetapkandalamsuatuinstruksi yang disebutsebagai mode pengalamatan. Group 4 PTIK 09

22. 2.5.1 IMPLEMENTASI VARIABEL DAN KONSTANTA Variabel dan konstanta adalah tipe data yang paling sederhana dan terdapat dalam hamper setiap program computer.Dalam bahasa assembly,suatu variable dinyatakan dengan mengalokasikan suatu register atau lokasi memori untuk menyimpan nilainya.sehingga nilai tersebut dapat diubah seperlunya menggunakan intruksi yang sesuai. Group 4 PTIK 09

23. 2.5.2 INDIRECTION DAN POINTER Inderectiondanpenggunaan pointer adalahkonsep yang pentingdansangatbergunadalampemprograman.Misalkansuatu analog pemburuanharta:Dalamintruksiuntukpemburuanandamungkindiperintahkanuntukpergikesuatualamat. Bukannyamenemukanhartadisana,andamenemukancatatan yang memberiandaalamat lain dimanaandaakanmenemukanhartatersebut.denganmengubahcatatantersebut,lokasihartadapatdiubah,tetapiintruksiperburuantetapsama. Group 4 PTIK 09

24. 2.5.3 INDEXING DAN ARRAY • Mode pengalamatan selanjutnya yang akan kita bahas menyediakan berbagai fleksibilitas yang berbeda untuk mengakses operand.Mode ini sangat berguna dalam menangani list dan array. • Mode indeks – effective address operand dihasilkan dengan menambahkan nilai konstanta keisi register. Group 4 PTIK 09

25. 2.5.4 PENGALAMAN RELATIVE Mode Relative – effective addres ditentukan oleh mode index menggunakan program counter yang menggunakan program counter yang menggantikan register general-purpose Ri. Mode ini dapat digunakan untuk mengakses operand data.Tetapi,penggunaanya yang paling umum adalah untuk menetapkan alamat target dalam instruksi branch.Intruksi semacam. Branch>0 L00P Menyebabkaneksekusi program menujulokasi target branch yang identifikasidengannama LOOP jika branch condition terpenuhi. Group 4 PTIK 09

26. 2.5.5 MODE TAMBAHAN Sejauh ini kita telah membahas lima mode pengalamatan dasar – Immediate,Register,Absolute (Direct),Inderect,dan index-yang terdapat pada sebagian besar computer.kita telah mendapatkan sejumlah versi umum mode index,yang tidak semua dapat ditemukan pada tiap computer.sekalipun mode ini mencukupi untuk komputasi umum,banyak computer menyediakan mode tambahan untuk membantu tugas pemprograman tertentu.Dua mode yang akan didekkripsikan berikutnya berguna untuk mengakses item data pada lokasi yang berurutan dalam memori. Group 4 PTIK 09