Selasa, 01 Juni 2010

RISC,CISC, DAN PROSESOR SUPERSCALAR

Kata Pengantar
Kebutuhan akan ilmu tentang elektronika sangatlah dibutuhkan di era sekarang ini, tidak
terkecuali pelajar,mahasiswa,businessman,maupun ibu rumah tangga. Di jaman serba teknologi sekarang
ini telah mengubah sendi kehidupan manusia, dimana manusia sekarang menyebutnya sebagai era
modern. Tak dapat dihindarkan berbagai teknologi canggih pun telah diciptakan guna mempermudah
pekerjaan manusia, menambah ilmu pengetahuan, atau hanya sekedar hiburan belaka. Dan semuanya itu
telah di lengkapai dengan berbagai fasilitas dari vendor yang memegang teknologi tersebut, dengan
berbagai iklan tentang murahnya biaya pemakaian hingga kemampuan untuk dapat di akses dimanapun.
Akibatnya, badai teknologi inipun juga menunutu para produsen untuk lebih berlomba-lomba
dengan bentukan produsen lain, apalagi kalau bukan untuk merebut pasar, demikian ditinjau dari segi
ekonomi kemasyarakatan, namun jauh dasi sisi itu yaitu dari sisi teknologi sendiri memungkinkan
berkembangnya piranti pendukung teknologi yang juga arusnya disadari atau tidak semakin cepat pula.
Tak terkecuali komputer yang disinyalir sebagai piranti paling penting, kompeten dan strategis dalam
kemajuan dunia teknologi informasi seperti era sekarang ini.
Dalam makalah ini, saya sebagai penulis menyajikan beberapa ulasan singkat tentang beberapa
piranti dalam komputer . Meskipun hanya ulasan singkat, tapi saya berharap makalah ini bias bermanfaat
bagi pembaca blog saya, dan para netter semua. Dan mohon postingnya jangan lupa.Trims.

BAB I

PENDAHULUHAN
1.1 Latar Belakang

Terdapat dua prosesor yang saat ini telah kita kenal, yaitu RISC (Reduce Instruction Set Komputer)
dan CISC (Complex Instruction Set Computer). Prosesor CISC memiliki instruksi-instruksi kompleks
untuk memudahkan penulisan program bahasa assembly, sedangkan prosesor RISC memiliki
instruksi-instruksi sederhana yang dapat dieksekusi dengan cepat untuk menyederhanakan
implementasi rangkaian kontrol internal prosesor. Karenanya, prosesor RISC dapat dibuat dalam
luasan keping semikonduktor yang relatif lebih sempit dengan jumlah komponen yang lebih sedikit
dibanding prosesor CISC. Perbedaan orientasi di antara kedua prosesor ini menyebabkan adanya
perbedaan sistem secara keseluruhan, termasuk juga perancangan kompilatornya. Sedangkan prosesor
Superscalar umumnya menggunakan beberapa unit fungsional, menciptakan jalur paralel di mana
berbagai instruksi yang berbeda dapat dieksekusi secara paralel. Dengan pengaturan tersebut, maka
dimungkinkan untuk memulai eksekusi beberapa instruksi secara paralel tiap siklus detak. Tentu saja,
eksekusi paralel harus mempertahankan kebenaran logikan program, sehingga hasil yang diperoleh
harus sama dengan hasil dari eksekusi secara serial

BAB II
ISI

2.1 Pengertian
2.1.1 CISC (Complex Instructions Set Computer) , RISC (Reduce Instructions Set Computer)
dan Superscalar
CISC adalah singkatan dari Complex Intruction Set Computer dimana prosesor tersebut
memiliki set instruksi yang kompleks dan lengkap. CISC sendiri adalah salah satu bentuk arsitektur yang
menjalani beberapa instruksi dengan tingkat yang rendah. Misalnya intruksi tingakt rendah tersebut
adalah operasi aritmetika, penyimpanan-pengambilan dari memory dll.
CISC memang memiliki instruksi yang complex dan memang dirasa berpengaruh pada
kinerjanya yang lebih lambat. CISC menawarkan set intruksi yang powerful, kuat, tangguh, maka tak
heran jika CISC memang hanya mengenal bahasa asembly yang sebenarnya ia tujukan bagi para
programmer. Oleh karena itu ,CISC hanya memerlukan sedikit instruksi untuk berjalan.
Sistem mikrokontroler selalu terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat
lunak (software). Perangkat lunak ini merupakan deretan perintah atau instruksi yang dijalankan oleh
prosesor secara sekuensial. Instruksi itu sendiri sebenarnya adalah bit-bit logik 1 atau 0 (biner) yang ada
di memori program. Angka-angka biner ini jika lebarnya 8 bit disebut byte dan jika 16 bit disebut word.
Deretan logik biner inilah yang dibaca oleh prosesor sebagai perintah atau instruksi. Supaya lebih
singkat, angka biner itu biasanya direpresentasikan dengan bilangan hexa (HEX). Tetapi bagi manusia,
menulis program dengan angka biner atau hexa sungguh merepotkan. Sehingga dibuatlah bahasa
assembler yang direpresentasikan dengan penyingkatan kata-kata yang cukup dimengerti oleh
manusia.
Bahasa assembler ini biasanya diambil dari bahasa Inggris dan presentasinya itu disebut
dengan Mnemonic. Masing-masing pabrik mikroprosesor melengkapi chip buatannya dengan
set instruksi yang akan dipakai untuk membuat program.
Biner Hexa Mnemonic
10110110 B6 LDAA ...
10010111 97 STAA ...
01001010 4A DECA ...
10001010 8A ORAA ...
00100110 26 BNE ...
00000001 01 NOP...
01111110 7E JMP ...
Jadi sebenarnya Tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu perintah
cukup dengan beberapa baris bahasa mesin sedikit mungkin. Hal ini bisa tercapai dengan cara membuat
perangkat keras prosesor mampu memahami dan menjalankan beberapa rangkaian operasi. Untuk
tujuan contoh kita kali ini, sebuah prosesor CISC sudah dilengkapi dengan sebuah instruksi khusus, yang
kita beri nama MULT. Saat dijalankan, instruksi akan membaca dua nilai dan menyimpannya ke 2
register yag berbeda, melakukan perkalian operan di unit eksekusi dan kemudian mengambalikan lagi
hasilnya ke register yang benar. Jadi instruksi-nya cukup satu saja
Sedangkan RISC adalah singkatan dari Reduced Instruction Set Computer yang artinya
prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit. Karena perbedaan keduanya ada
pada kata set instruksi yang kompleks atau sederhana (reduced). RISC lahir pada pertengahan 1980,
kelahirannya ini dilator belakangi untuK CISC. Perbedaan mencolok dari kelahiran RISC ini adalah tidak
ditemui pada dirinya instruksi assembly atau yang dikenal dengan bahasa mesin sedangkan itu banyak
sekali di jumpai di CISC.
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.
Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar.
IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC.
Lebih lanjut untuk memahami RISC, diawali dengan tinjauan singkat tentang karakteristik eksekusi
instruksi.
Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb.:
>>Operasi-operasi yang dilakukan:
Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori.
>> Operand-operand yang digunakan:
Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk
menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya.
>> Pengurutan eksekusi:
Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline.
Salah satu jenis dari arsitektur, dimana superscalar adalah sebuah uniprocessor yang
dapat mengeksekusi dua atau lebih operasi scalar dalm bentuk paralel. Merupakan salah satu
rancangan untuk meningkatkan kecepatan CPU. Kebanyakan dari komputer saat ini menggunakan
mekanisme superscalar ini. Standar pipeline yang digunakan adalah untuk pengolahan bilangan
matematika integer (bilangan bulat, bilangan yang tidak memiliki pecahan), kebanyakan CPU juga
memiliki kemampuan untuk pengolahan untuk data floating point (bilangan berkoma). Pipeline yang
mengolah integer dapat juga digunakan untuk mengolah data bertipe floating point ini, namun untuk
aplikasi tertentu, terutama untuk aplikasi keperluan ilmiah CPU yang memiliki kemampuan pengolahan
floating point dapat meningkatkan kecepatan prosesnya secara dramatis.
Peristiwa menarik yang bisa dilakukan dengan metoda superscalar ini adalah dalam hal
memperkirakan pencabangan instruksi (brach prediction) serta perkiraan eksekusi perintah
(speculative execution). Peristiwa ini sangat menguntungkan buat program yang membutuhkan
pencabangan dari kelompok intruksi yang dijalankankannya.
Program yang terdiri dari kelompok perintah bercabang ini sering digunakan dalam
pemrograman. Contohnya dalam menentukan aktifitas yang dilakukan oleh suatu sistem berdasarkan
umur seseorang yang sedang diolahnya, katakanlah jika umur yang bersangkutan lebih dari 18 tahun,
maka akan diberlakukan instruksi yang berhubungan dengan umur tersebut, anggaplah seseorang
tersebut dianggap telah dewasa, sedangkan untuk kondisi lainnya dianggap belum dewasa. Tentu
perlakuannya akan dibedakan sesuai dengan sistem yang sedang dijalankan.
Lalu apa yang dilakukan oleh CPU untuk hal ini? Komputer akan membandingkan nilai
umur data yang diperolehnya dengan 18 tahun sehingga komputer dapat menentukan langkah dan
sikap yang harus diambilnya berdasarkan hasil perbandingan tersebut. Sikap yang diambil tentu akan
diambil berdasarkan pencabangan yang ada.
Pada CPU yang mendukung perintah pencabangan ini, CPU membutuhkan lumayan
banyak clock cycle, mengingat CPU menempatkan semuanya pada pipeline dan menemukan perintah
berikutnya yang akan dieksekusinya. Sirkuit untuk branch prediction melakukan pekerjaan ini bekerja
sama dengan pipeline, yang dilakukan sebelum proses di ALU dilaksanakan, dan memperkirakan hasil
dari pencabangan tersebut.
Jika CPU berfikir bahwa branch akan menuju suatu cabang, biasanya berdasarkan
pekerjaan sebelumnya, maka perintah berikutnya sudah dipersiapkan untuk dieksekusi berikut datadatanya,
bahkan dengan adanya pipeline ini, bila tidak diperlukan suatu referensi dari instruksi terakhir,
maka bisa dilaksanakan dengan segera, karena data dan instruksi yang dibutuhkan telah dipersiapkan
sebelumnya..
Dalam hal speculative execution, artinya CPU akan menggunakan melakukan
perhitungan pada pipeline yang berbeda berdasarkan kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer.
Jika kemungkinan yang dilakukan oleh komputer tepat, maka hasilnya sudah bisa diambil langsung dan
tinggal melanjutkan perintah berikutnya, sedangkan jika kemungkinan yang diperkirakan oleh
komputer tidak tepat, maka akan dilaksanakan kemungkinan lain sesuai dengan logika instruksi
tersebut.
Teknik yang digunakan untuk pipeline dan superscalar ini bisa melaksanakan branch
prediction dan speculative execution tentunya membutuhkan ekstra transistor yang tidak sedikit untuk
hal tersebut.
Sebagai perbandingan, komputer yang membangkitkan pemrosesan pada PC pertama
yang dikeluarkan oleh IBM pada mesin 8088 memiliki sekitar 29.000 transistor. Sedangkan pada mesin
Pentium III, dengan teknologi superscalar dan superpipeline, mendukung branch prediction,
speculative execution serta berbagai kemampuan lainnya memiliki sekitar 7,5 juta transistor. Beberapa
CPU terkini lainnya seperti HP 8500 memiliki sekitar 140 juta transistor.
2.2 Perbedaan karakteristik CISC dan RISC serta SUPERSCALAR
CISC dan RISC perbedaannya tidak signifikan jika hanya dilihat dari terminologi set
instruksinya yang kompleks atau tidak (reduced). Lebih dari itu, RISC dan CISC berbeda dalam filosofi
arsitekturnya. Filosofi arsitektur CISC adalah memindahkan kerumitan software ke dalam hardware.
Teknologi pembuatan IC saat ini memungkinkan untuk menamam ribuan bahkan jutaan transistor di
dalam satu dice. Bermacam-macam instruksi yang mendekati bahasa pemrogram tingkat tinggi dapat
dibuat dengan tujuan untuk memudahkan programmer membuat programnya. Beberapa prosesor CISC
umumnya memiliki microcode berupa firmware internal di dalam chip-nya yang berguna untuk
menterjemahkan instruksi makro. Mekanisme ini bisa memperlambat eksekusi instruksi, namun efektif
untuk membuat instruksi-instruksi yang kompleks. Untuk aplikasi-aplikasi tertentu yang membutuhkan
singlechip komputer, prosesor CISC bisa menjadi pilihan.
Karakteristik CISC versus RISC
Rancangan RISC dapat memperoleh keuntungan dengan mengambil sejumlah feature CISC
dan Rancangan CISC dapat memperoleh keuntungan dengan mengambil sejumlah feature RISC.
Hasilnya adalah bahwa sejumlah rancangan RISC yang terbaru, yang dikenal sebagai
PowerPC, tidak lagi “murni” RISC dan rancangan CISC yang terbaru, yang dikenal sebagai
Pentium, memiliki beberapa karakteristik RISC.
Ciri-ciri RISC:
Instruksi berukuran tunggal
Ukuran yang umum adalah 4 byte.
Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya kurang dari lima buah.
Tidak terdapat pengalamatan tak langsung.
Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmetika
(misalnya, penambahan dari memori, penambahan ke memori).
Sebaliknya, filosofi arsitektur RISC adalah arsitektur prosesor yang tidak rumit dengan
membatasi jumlah instruksi hanya pada instruksi dasar yang diperlukan saja. Kerumitan membuat
program dalam bahasa mesin diatasi dengan membuat bahasa program tingkat tinggi dan compiler yang
sesuai. Karena tidak rumit, teorinya mikroprosesor RISC adalah mikroprosesor yang low-cost dalam arti
yang sebenarnya. Namun demikian, kelebihan ruang pada prosesor RISC dimanfaatkan untuk membuat
sistem-sistem tambahan yang ada pada prosesor modern saat ini. Banyak prosesor RISC yang di dalam
chip-nya dilengkapi dengan sistem superscalar, pipelining, caches memory, register-register dan
sebagainya, yang tujuannya untuk membuat prosesor itu menjadi semakin cepat.
Sudah sering kita mendengar debat yang cukup menarik antara komputer personal IBM
dan kompatibelnya yang berlabel Intel Inside dengan komputer Apple yang berlabel PowerPC. Perbedaan
utama antara kedua komputer itu ada pada tipe prosesor yang digunakannya. Prosesor PowerPC dari
Motorola yang menjadi otak utama komputer Apple Macintosh dipercaya sebagai prosesor RISC,
sedangkan Pentium buatan Intel diyakini sebagai prosesor CISC. Kenyataannya komputer personal yang
berbasis Intel Pentium saat ini adalah komputer personal yang paling banyak populasinya. Tetapi tidak
bisa pungkiri juga bahwa komputer yang berbasis RISC seperti Macintosh, SUN adalah komputer yang
handal dengan sistem pipelining, superscalar, operasi floating point dan sebagainya.
Tersedia dari peningkatan kinerja superscalar teknik dibatasi oleh dua bidang utama:
• Tingkat dari hakiki paralel dalam instruksi streaming, yakni terbatasnya jumlah instruksi level
parallelism, dan
• Kompleksitas waktu dan biaya yang terkait memberangkatkan dan ketergantungan memeriksa logika.
Binari yang ada telah dijalankan program tahap hakiki paralel. Dalam beberapa kasus
petunjuk tidak tergantung pada satu sama lain dan dapat dijalankan secara bersamaan. Dalam kasus lain
mereka yang antar-tergantung: satu instruksi dampak baik sumber daya atau hasil lainnya. Petunjuk yang
= b + c; d = e + f dapat berjalan secara bersamaan karena tidak ada yang bergantung pada hasil
perhitungan lain. Namun, petunjuk yang = b + c; d = a + f mungkin tidak akan runnable secara paralel,
tergantung pada urutan petunjuk yang lengkap saat mereka bergerak melalui unit.
Bila jumlah yang dikeluarkan secara simultan petunjuk meningkat, biaya memeriksa
dependensi meningkat sangat pesat. Hal ini diperparah oleh kebutuhan untuk memeriksa dependensi di
waktu dan menjalankan di CPU jam menilai. Ini termasuk biaya tambahan gerbang logika diperlukan
untuk melaksanakan pemeriksaan, dan waktu tunda yang melalui pintu. Penelitian menunjukkan pintu
gerbang biaya dalam beberapa kasus dapat NK pintu, dan biaya keterlambatan k2logn, dimana n adalah
jumlah instruksi pada prosesor's set instruksi, dan k adalah jumlah bersamaan menurunkan petunjuk.
Dalam matematika, ini disebut sebagai combinatoric masalah melibatkan permutations.
Meski mungkin berisi instruksi streaming tidak antar-instruksi dependensi, superscalar
CPU yang sebenarnya harus memeriksa bahwa kemungkinan, karena tidak ada jaminan lain dan
kegagalan untuk mendeteksi suatu dependensi akan menghasilkan hasil yang salah.
Tidak peduli bagaimana lanjutan proses yang semikonduktor atau cara cepat kecepatan
yang berpindah, ini tempat yang praktis membatasi berapa petunjuk dapat menurunkan secara bersamaan.
Meskipun proses kemajuan akan mengijinkan pernah lebih besar jumlah unit fungsional (misalnya,
ALUs), beban instruksi memeriksa dependensi sehingga tumbuh pesat yang dicapai superscalar dispatch
batas relatif kecil. - Kemungkinan pada urutan lima hingga enam secara bersamaan menurunkan petunjuk.
Namun akhirnya tak terhingga cepat memeriksa ketergantungan pada logika
konvensional yang lain superscalar CPU, jika instruksi streaming itu sendiri memiliki banyak dependensi,
ini juga akan membatasi speedup mungkin. Dengan demikian tingkat hakiki paralel dalam kode streaming
bentuk kedua keterbatasan.

BAB III
PENUTUP

Diantara kelebihan dan kekurangan dari arsitektur RISC dan arsitektur CISC sampai
sekarang masih menjadi sebuah perdebatan. Ada juga teknologi yang menggabungkan kedua arsitektur
tersebut, contohnya : Prosesor Intel dan AMD yang dijual secara komersil sekarang adalah
pengembangan dari prosesor x86 yang menggunakan basis prosesor CISC. Lucunya, instruksi set yang
didukung oleh kedua prosesor tersebut menggunakan instruksi RISC yang lebih efisien dalam menangani
data.

DAFTAR PUSTAKA

>>http://www.electroniclab.com/index.php?option=com_content&view=article&id=30:cisc-vsrisc&
catid=9:labmikro&Itemid=11
>>http://www.total.or.id/info.php?kk=Superscalar
>>file:///H:/arkom/Perbandingan%20RISC%20dan%20CISC.htm
>>file:///H:/arkom/i_yha_%20Processor%20Superscalar.htm

Tidak ada komentar:

Posting Komentar