Arsitektur Komputer:Pertemuan 12-Reduced Insruction Set Computer

Reduced Instruction Set Computer (RISC)

• Arsitektur RISC merupakan kemajuan yang sangat dramatis dalam frase sejarah arsitektur CPU. Dan  merupakan tantangan yang sangat dramatis dalam frase sejarah arsitektur CPU. Dan merupakan tantangan
• bagi arsitektur konvensional.Walaupun sistem RISC telah ditentukan dan dirancang dalam berbagai cara berdasarkan kelompok-kelompoknya, elemen penting  yang di gunakan oleh sebagian rancangan adalah kelompok-kelompoknya, elemen penting  yang di gunakan oleh sebagian rancangan adalah sebagai berikut :

• Set instruksi yang terbatas dan sederhana
• Register general purpose yang berjumlah banyak, atau penggunaan teknologi kompiler untuk  penggunaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian registernya
• Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi

1. Karakteristik karakteristik Eksekusi Instruksi

• Salah satu bentuk evolusi komputer yang paling di rasakan adalah adalah evolusi bahasa pemrograman

Karakteristik dari beberapa prosesor CISC, RISC dan Superskalar

Karakteristik RISC

Karakteristik Super Skalar

Aspek-aspek Komputasi

Untuk memahami RISC harus diawali dengan tinjauan singkat tentang

• Untuk memahami RISC harus diawali dengan tinjauan singkat tentang  karakteristik eksekusi instruksi.
• Aspek-aspek komputasi yang dimaksud  adalah sebagai berikut :

A. Operasi-operasi yang di lakukan
B. Operand-operand yang di gunakan
C. Pengurutan eksekusi
B. Operand-operand yang

A.Operasi

B.Operand

2. Penggunaan File Register Besar

• Alasan diperlukannya penyimpanan register adalah dengan melihat kenyataan bahwa menyimpan  register merupakan perangkat penyimpan paling cepat, yang lebih cepat dibandingkan dengan  register merupakan perangkat penyimpan paling cepat, yang lebih cepat dibandingkan dengan  memori utama dan memori cache.
• File register secara fisik berukuran kecil, dan  umumnya berada pada satu keping dengan ALU dan Control Unit dan hanya memakai alamat yang  umumnya berada pada satu keping dengan ALU dan Control Unit dan hanya memakai alamat yang  lebih pendek dibandingkan dengan alamat-alamat cache dan memori lebih pendek dibandingkan dengan alamat-alamat cache dan memori
• Dengan demikian, di perlukan strategi yang dapat menjaga operand-operand yang dapat menjaga operand-operand yang paling sering di akses tetap di dalam  yang paling sering di akses tetap di dalam  register dan untuk meminimalkan operasioperasi register memori.
• Dalam mamaksimalkan register dipakai 2 pendekatan

1. Pendekatan perangkat lunak
2. Pendekatan perangkat keras

3. Register Windows

• Penggunaan register dalam jumlah yang besar akan mengurangi kebutuhan mengakses memori besar akan mengurangi kebutuhan mengakses memori
• Dalam hal ini tugas perancang adalah mengatur register-register sedemikian rupa  sehingga tujuan dapat tercapai sehingga tujuan dapat tercapai.

4. File Register Berukuran Besar VS Cache

• File register yang diorganisasikan menjadi dua jendela, berfungsi sebagai buffer kecil yang cepat  untuk menampung subset seluruh variabel yang memiliki kemungkinan besar akan banyak di pakai.
• File register berfungsi lebih menyerupai cache memori
• File register dapat tidak efesian dalam menggunakan ruang, karena tidak semua prosedur akan memerlukan ruang jendela sepenuhnya yang telah diberikan.
• File register dapat tidak efesian dalam menggunakan ruang, karena tidak semua  menggunakan ruang, karena tidak semua prosedur akan memerlukan ruang jendela  prosedur akan memerlukan ruang jendela sepenuhnya yang telah diberikan   sepenuhnya yang telah diberikan  
  
• Sebaliknya cache memiliki ketidak efisienan lainnya yaitu
  
  • Data akan di baca kedalam cache  dalam bentuk blok-blok.
  • Sedang file register hanya berisi variabel-variabel yang sedang di gunakan.
  • Cache membaca suatu blok data, yang mungkin sebagian darinya tidak akan di gunakan Cache memiliki kemampuan untuk menangani variabel global dan juga variabel lokal

File Register Besar Vs Cache

5. Otimasi Register Berbasis Kompiler

• Pada mesin RISC hanya tersedia register dalam jumlah yang sedikit (16-32 buah)
• Disini penggunaan register yang telah di optimalkan tersebut merupakan tenggung jawab kompiler
• Fungsi kompiler adalah untuk menjaga operand  bagi komputasi sebanyak mungkin di dalam register  dan bukannya di dalam memori utama. 
• Hal itu ditujukan untuk meminimalkan operasi load dan store

6. Karakteristik CISC Vs RISC

• Rancangan RISC dapat memperoleh keuntungan dengan mengambil sejumlahfeature CISC
• Rancangan CISC dapat memperoleh  keuntungan dengan mengambil sejumlah feature RISC

Ciri-ciri RISC :

1. Instruksi berukuran tunggal
2. Ukuran yang umum adalah 4 Byte
3. Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit ( < 5 buah)
4. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung
5. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi  load / store dengan operasi aritmetika
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 management Unit (MMU) bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi management Unit (MMU) bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi
9. Jumlah bit bagi register specifier sama dengan lima atau lebih
10. Jumlah bit floating point register specifier empat atau lebih

7. Kontroversi RISC dan CISC

• Tidak terdapat mesin-mesin RISC dan CISC yang sebanding dalam hal harga, tingkat teknologi,kompleksitas gate, kecanggihan kompiler dsb
• Tidak terdapat pengujian program yang pasti. Kinerja bervariasi sesuai dengan programnya
• Kesulitan dalam mengumpulkan akibat-akibat yang  di sebabkan perangkat keras yang berkaitan dengan keterampilan dalam membuat kompiler
• Kesulitan dalam mengumpulkan akibat-akibat yang di sebabkan perangkat keras yang berkaitan dengan keterampilan dalam membuat kompiler berkaitan dengan keterampilan dalam membuat kompiler
• Sebagian besar analisi komperatif tentang RISC  dilakukan pada mesin-mesin “mainan” bukannya pada mesin-mesin komersial. Selain itu,   bukannya pada mesin-mesin komersial. Selain itu, memiliki  sebagian besar mesin yang tersedia secara komersial dan di iklankan sebagai RISC memilik  karakteristik campuran antara RISC dan CISC. Dengan demikian, perbandingan yang adil  dengan mesin CISC komersial dan murni sangatlah sulit di laksanakan.
• Dalam beberapa tahun terakhir,  kontroversi RISC dangan CISC semakin berkembang.
• Hal ini disebabkan karena terjadinya semakin konvergensinya teknologi.
  
• Dengan semakin bertambahnya kerapatan keping dan semakin cepatnya perangkat keras,  maka sistem RISC menjadi semakin komplek.
• Bersamaan dengan hal itu, untuk mencapai kinerja yang maksimum, Rancangan CISC telah di fokuskan terhadap masalah-masalah  kinerja yang maksimum, Rancangan CISC tradisional yang berkaitan dengan RISC, seperti misalnya pertambahan jumlah register general  purpose dan penekanan pada rancangan pipeline instruksi
  
  
  Latihan Pertemuan 12