Reduced Instruction Set Computer(RISC )

1. Reduced Instruction SetComputer(RISC) • Memahami Alasan mengapa digunakan • menggunakan RISC • Memahami Kareteristik RISC • Memahami Ciri-ciri RISC dan CISC Tujuan • Memahami proses pipelining pada RISC • Memahami mesin RISC

2. Tonggak Perkembangan Arsitektur Komputer • family concept • microprogrammed control unit • cache memory • pipelining • multiprocessor • RISC

3. Reduced Instruction • Set Computer (RISC) • rancanganarsitektur CPU yang mengambil • dasarfilosofibahwaprosesordibuatdengan • arsitektur yang tidakrumitdenganmembatasi • jumlahinstruksihanyapadainstruksidasar • yang diperlukansaja. • Kata "reduced", berartipenguranganpada set • instruksinya. • Rancangan ini berawal dari pertimbangan — • pertimbangan dan analisa model perancangan • lain yang kompleks, sehingga harus ada • pengurangan set instruksinya.

4. Perkembangan RISC • 1980 oleh John Cockedi IBM denganmenghasilkan • minikomputereksperimental 801 • 1980 kelompokBarkeley yang dipimpinDavid • Patterson mulaimenelitirancanganRISC • menghasilkan RISC-1 dan RISC-2 • 1981 John Hennessy dariStandfordmerancang • RISC walauagakberbedadengannama MIPS

5. PemakaiTeknik RISC • Didominasioleh IBM dengan Intel Insidenya • Prosesor PowerPC adalahprosesorbuatan • Motorola yang menjadiotakutamakomputer • Apple Macintochmemakaiteknik RISC dalam • desainnya • Macintosh, DEC, dan SUN adalahkomputer yang handaldengansistem pipelining, superscalar, operasi floating point

6. Karakteristik RISC • Siklus instruksi. • Operasi Pertukaran data. • Mode pengalamatan. • Format instruksi.

7. Siklus Instruksi • Satuinstruksi per siklusmesin. • Siklusmesinditentukanolehwaktu yang digunakanuntuk • mengambilduabuah operand dari register,melakukan • operasi ALU, danmenyimpanhasiloperasinyakedalam • register. • RISC adalahrancanganprosesor yang sederhana, • tetapi dalam kesederhanaan tersebut didapatkan • kecepatan operasi tiap — tiap siklus instruksinya. • Instruksi dibatasi hanya menyediakan instruksi dasar • saja. • Fungsi — fungsi yang kompleks akan diterjemahkan • dalam operasi instruksi — instruksi dasar

8. Operasi Pertukaran Data • Berbentukpertukaran data dari register e register. • Denganmengoptimalkanpenggunaanmemori register • diharapkansiklusoperasisemakincepat. • Register adalahmemori yang paling cepat • dibandingkancache maupunmemoriutama. • Denganpenyederhanaaninstruksimakaoperasi unit • kontrol juga akan sederhana dan cepat. • Penekanan penggunaan operasi dari register ke register • adalah 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

9. Mode Pengalamatan • Fiturrancanganinijugadapat menyederhanakanselinstruksidanunit kontrol. • Dengan mode pengalamatan yang • sederhana akan didapatkan operasi pengambilan data dan penyimpanan data semakin cepat.

10. Format Instruksi • Umumnyahanyadigunakansebuah format atau • beberapa format sajauntukmenyederhanakan • implementasiperangkatkerasnya. • Panjanginstruksitetapdandisamakandengan • panjang word yang digunakan. • Panjang field dibuatsamadantetap • Kelebihannyaadalah, denganmenggunakan • field yang tetapmakapengkodeanopcodedan • pengaksesan operand register dapatdilakukan • secarabersamaan. • Format yang sederhanajugaakan • memudahkankerja unit kontrol.

11. RingkasanRancangan RISC Instruksiberukurantunggal. Ukuraninstruksiumumnya 4 byte. Jumlah mode pengalamatan data sedikit, biasanyakurangdari lima macam. Tidak mengenal pengelamatan tak langsung. Tidakterdapatoperasi yang menggabungkan operasiambil data dansimpan data dengan operasi — operasiaritmetika.

12. RingkasanRancangan RISC Tidakterdapatlebihdarisatu operand beralamatmemori per instruksi. Jumlahmaksimumpemakaian memory menegement unit (MMU) bagisuatualamat data adalahsatuinstruksi. Jumlah bit bagi integer integerspecifiersama dengan lima ataulebih. Iniberartisedikitnya 32 buah register integer dapatdireferensikan sekaligussecaraeksplisit. Jumlah bit bagi floating point register specifier samadenganempatataulebih, sehingga sedikitnya 16 buah register floating point dapat direferensikanbersamasecaraeksplisit.

13. KelebihanRancangan RISC • •KinerjaSistem CPU • ➢optimalisasidanpengefektifankompiler • ➢denganmenggunakaninstruksi yang • sederhanaterdapatkemungkinanuntuk: • memindahkanfungsifungsikeluar loop • melakukan reorganisasi kode untuk efisiensi • memaksimalkan pemakaian register • melakukan perhitungan bagian instruksi kompleks pada saat waktu kompilasi • Memudahkan kerja unit kontrol • Memudahkanimplementasipipelining

14. KelebihanRancangan RISC • •ImplementasiPerangkatKeras • Kesederhanaaninstruksidan unit kontrol • menghasilkan hardware sederhana • Hardware sederhanadapatdiletakandalam • satukepingtunggal • Hardware sederhanamenghasilkanproses • hardware, dimensi yang lebihkecil, konsumsi • dayarendahdanlebihekonomis

15. RISC versus CISC • Procesor Power PC dari Motorola adalah • otakutamakomputer Apple Macintosh • RISC: • Macintosh • SUN • DEC • Procesor Intel Pentium sebagai procesor • CISC (Complex Instruction Set Computer).

16. RISC versus CISC • Perbedaanutamadarikeduanyaadalah • jumlah set instruksi • Mana yang lebihbaikantara set instruksi • yang sedikitataubanyak ? • Sebagaipembandingadalah • RISC (keluarga PIC12/16CXX dari Microchip dan COP8 buatan National Semiconductor) • CICS (68HC11 buatan Motorola dan 80C51 • dari Intel)

17. Pipelining RISC • metode untuk meningkatkan kinerja sistem • komputer. • instruksi yang bisa dilakukan akan • dikerjakan tanpa menunggu instruksi • sebelumnya selesai. • sangat baik untuk mengantisipasi waktu • tunggu prosesor terhadap kerja komponan • lainnya.

18. Fase - Fase Operasi Komputer • F : instruksi fetch (pengambilandari • register ataumemori) • E : eksekusi (melakukanoperasipada • ALU) • M: memori (operasipenyimpanandari • register kememori)

19. Pipelining (1) • Pipelining akan lebih mudah diimplementasikan • bila set instruksi sederhana dan teratur. • Kebanyakanrancangankomputermemiliki • panjang set instruksi yang samasehinggatidak • adamasalahdalamhalini. • Hal yang perludiperhatikanadalahdurasiantar • set instruksi, karenatidaksemuaoperasi • memilikiwaktuoperasi yangsama. • Operasi perpindahan data antar register lebih • cepat daripada akses ke memori utama. • Keteraturan dan durasi akan sulit diantisipasi • bila set instruksi beragam, ada yang sederhana • dan ada yang kompleks seperti rancangan • CISC.

20. Pipelining (2) • Karenapertimbanganinilah RISC lebihmudah • menerapkan pipelininguntukmeningkatkan • kinerjanya. • Instruksi — instruksi RISC dibuatsederhana • sehinggahampirdurasieksekusiinstruksisama sehingga akan mudah melakukan penjadwalan operasipadateknikpipelining-nya. • Disampingketeraturaninstruksi, untuk memperoleh pipelining yang optimal harus dipertimbangkan kecepatan kerja komponen — komponen komputer, penjadwalan instruksi yang tepat dan alokasi register yang dinamis.

21. Kesimpulan (1) • Prosesor RISC, yang berkembangdaririset • akademistelahmenjadiprosesorkomersial • yang terbuktimampuberoperasilebihcepat • denganpenggunaanluas chip yang efisien. • Bilateknikemulasiterusdikembangkanmaka • pemakaitidakperlulagimempedulikan • prosesorapa yang adadidalamsistem • komputernya,selamaprosesortersebut • dapatmenjalankansistemoperasiataupun • program aplikasiyang diinginkan.

22. Kesimpulan (2) • Perkembangankontroversi RISC dan • CISCdisebabkankarenaterjadinya • semakinkonvergensinyateknologi. • Dengansemakinbertambahnya • Kerapatankeeping dansemakincepatnya • perangkatkeras,maka system RISC menjadi • semakinkompleks. • Bersamaandenganhalitu, • Untukmencapaikinerja yang maksimum, • rancangan CISC telahdifokuskan • terhadapmasalah-masalahtradisional yang • berkaitandengan RISC, sepertimisalnya • pertambahanjumlah register general • purpose danpenekananpada • Rancanganpipeline instruksi.

23. Referensi : • William Stallings , Computer Organizationand Architecture, 1996 • Riyanto Sigit, ST., MKom , Nur Rosyid Mubtada’i, SKom , Setiawardhana, ST, Hero Yudo Martono, ST , ITS