ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER

dokumen-dokumen yang mirip
Organisasi Komputer II STMIK AUB SURAKARTA

PERTEMUAN. 1. Organisasi Processor. 2. Organisasi Register

Hal-hal yang perlu dilakukan CPU adalah : 1. Fetch Instruction = mengambil instruksi 2. Interpret Instruction = Menterjemahkan instruksi 3.

CENTRAL PROCESSING UNIT CPU

Pertemuan 2 Organisasi Komputer II. Struktur & Fungsi CPU (I)

PROGRAM STUDI S1 SISTEM KOMPUTER UNIVERSITAS DIPONEGORO. Oky Dwi Nurhayati, ST, MT

STRUKTUR CPU. Arsitektur Komputer

Struktur dan Fungsi Processor

Hanif Fakhrurroja, MT

Arsitektur Set Instruksi. Abdul Syukur

ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER

ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER

ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER

SOAL UAS SISTEM KOMPUTER Kelas XI RPL & TKJ

Pertemuan Ke-7 INSTRUCTION SET

Kumpulan instruksi lengkap yang dimengerti

3. ALU. Tugas utama adalah melakukan semua perhitungan aritmatika dan melakukan keputusan dari suatu operasi logika.

From M.R Zargham s book (Chapter 3.1)

Pertemuan 9 : CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT)

DCH1B3 Konfigurasi Perangkat Keras Komputer

ORGANISASI KOMPUTER DASAR

Oleh: 1. Singgih Gunawan Setyadi ( ) 2. Handung Kusjayanto ( ) 3. Wahyu Isnawan ( )

STRUKTUR FUNGSI CPU. Menjelaskan tentang komponen utama CPU. Membahas struktur dan fungsi internal prosesor, organisasi ALU, control unit dan register

ARSITEKTUR KOMPUTER SET INSTRUKSI

Organisasi Komputer. Candra Ahmadi, MT

Hanif Fakhrurroja, MT

1 Tinjau Ulang Sistem Komputer

Soal Komunikasi Data Kelas XI TKJ

Pertemuan Ke-12 RISC dan CISC

Instructions Set. Element dari instruction. Representasi dari Op code

Mengapa mempelajari Arsitektur dan Organisasi Komputer ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER PART I: OVERVIEW 03/09/2014

Aditya Wikan Mahastama

TEKNIK PIPELINE & SUPERSCALAR. Team Dosen Telkom University 2016

JAWABAN ORGANISASI KOMPUTER 7 Agustus 2004

Pertemuan ke 6 Set Instruksi. Computer Organization Dosen : Eko Budi Setiawan

PENGANTAR ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER CENTRAL PROCESSING UNIT

SISTEM KOMPUTER PEMROSES (CPU) Empat komponen Sistem Komputer : Pemroses Memori Utama Perangkat Masukan dan Keluaran Interkoneksi Antar Komponen

Struktur Central Processing Unit Universitas Mercu Buana Yogyakarta

Struktur dan Fungsi CPU. Ptputraastawa.wordpress.com

Struktur Fungsi CPU. Mata Kuliah Arsitektur Komputer Program Studi Sistem Informasi 2013/2014 STMIK Dumai -- Materi 03 --

GAMBARAN UMUM SISTEM KOMPUTER

Organisasi Komputer & Organisiasi Prosesor

IKI20210 Pengantar Organisasi Komputer Kuliah Minggu ke-3: Bahasa Rakitan AVR

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) Sebuah mesin tipe von neumann

Set Instruksi: Set instruksi?

Instruction Execution Phases

Operasi Unit Kontrol. Arsitektur Komputer II. STMIK AUB Surakarta

PERTEMUAN MINGGU KE-5 ARSITEKTUR SET INSTRUKSI

Teknologi Scalar untuk meningkatkan Kinerja Prosesor

DASAR KOMPUTER DAN PEMROGRAMAN

Dua komponen yang menjalankan proses dalam komputer, yaitu : Central Processing Unit (CPU) Memory Kedua komponen tersebut terletak pada Motherboard.

Oleh : Agus Priyanto, M.Kom

Pengantar Teknologi Informasi A. Pertemuan 7. Prossesor & Memori

Pertemuan ke - 5 Struktur CPU

OPERATION SYSTEM. Jenis - Jenis Register Berdasarkan Mikroprosesor 8086/8088

CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU)

MATA KULIAH: PIPELINING PERTEMUAN 12

CHAPTER 16 INSTRUCTION-LEVEL PARALLELISM AND SUPERSCALAR PROCESSORS

Materi 6: Control Unit Operations

Arsitektur dan Organisasi Komputer. Set instruksi dan Pengalamatan

Operasi Unit Kontrol. Organisasi Komputer II. STMIK AUB Surakarta

ORGANISASI SISTEM KOMPUTER & ORGANISASI CPU Oleh: Priyanto

Materi 5: Processor Structure & Function

MAKALAH MODE DAN FORMAT PENGALAMATAN SET INSTRUKSI. Nama : Annisa Christyanti Kelas : XI TJA 3 NIS :

Organisasi Sistem Komputer

Sistem Operasi Pertemuan 1 Arsitektur Komputer. (Penyegaran) H u s n i Lab. Sistem Komputer & Jaringan Teknik Informatika Univ.

Unit Kendali (2) CONTROL UNIT. RegDst Branch. MemRead. MemToReg. Instruction (31-26) ALUOp MemWrite. ALUSrc. RegWrite

Struktur Central Processing Unit Universitas Mercu Buana Yogyakarta

William Stallings Computer Organization and Architecture

BAB V SISTEM PENGOLAHAN DATA KOMPUTER (Arsitektur Komputer) "Pengantar Teknologi Informasi" 1

Materi 2: Computer Systems

PROSESOR: CONTROL DAN DATAPATH. Oky Dwi Nurhayati, ST, MT

Karakteristik Instruksi Mesin

SATUAN ACARA PENGAJARAN

Organisasi Komputer II. Micro-programmed Control. (Kontrol Termikroprogram)

Organisasi & Arsitektur Komputer

RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER

William Stallings Computer Organization and Architecture. Chapter 9 Set Instruksi: Karakteristik dan Fungsi

Struktur CPU 3/23/2011

ARSITEKTUR SET INSTRUKSI. Ptputraastawa.wordpress.com

Pertemuan Ke-2 Evolusi Komputer

SET INSTRUKSI. Organisasi dan Arsitektur Komputer

Sistem Operasi. Struktur Sistem Komputer. Adhitya Nugraha. Fasilkom 10/6/2014

7.1 Pendahuluan. 7.2 Central Processing Unit (CPU)

Evolusi & Perkembangan Komputer BAB 02

Set Instruksi. Set Instruksi. Set Instruksi adalah kumpulan

Arsitektur dan Organisasi

Set Instruksi & Mode Pengalamatan. Team Dosen Telkom University 2016

Bab 2. Instructions: Bahasa dari Komputer

BAB VI ARSITEKTUR KOMPUTER

CONTROL UNIT. Putu Putra Astawa

Cara Kerja Processor. Primo riveral. Abstrak. Pendahuluan.

MEMORI VIRTUAL. Kelompok Franky Sadar Baskoro S. Yemima Aprilia

Unit Control (Hardwired and Micro-programmed)

Komponen-komponen Komputer

Mikrokontroller Berbasiskan RISC 8 bits

Struktur Sistem Komputer. Abdullah Sistem Informasi Universitas Binadarma

Aditya Wikan Mahastama

Tinjaun Umum Sistem Komputer 1

CPU PERKEMBANGAN ARSITEKTUR CPU. ( Central Processing Unit )

Transkripsi:

ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER PART 3: THE CENTRAL PROCESSING UNIT CHAPTER 12: PROCESSOR STRUCTURE AND FUNCTION PRIO HANDOKO, S.KOM., M.T.I. CHAPTER 12: PROCESSOR STRUCTURE AND FUNCTION Kompetensi Dasar Mahasiswa memiliki pengetahuan mengenai fungsi dan struktur CPU Agenda Processor Organization Register Organization Instruction Cycle Instruction Pipelining 3 12.1 Processor Organization Fetch instructions: Prosesor membaca sebuah instruksi dari memori (register, cache, main memory) Interpret instructions: Instruksi di decode untuk menentukan action yang diperlukan Fetch data: Pengeksekusian sebuah instruksi bisa memerlukan pembacaan data dari memori atau I/O module Process data: Pengeksekusian sebuah instruksi (operasi ALU) Write data: Hasil eksekusi bisa memerlukan penulisan data ke memory atau I/O Module 4 1

The CPU with the System Bus Internal Structure of the CPU 11/26/2014 12.1 Processor Organization (cont ) 12.1 Processor Organization (cont ) 5 6 12.2 Register Organization Register dalam prosesor memiliki 2 peran: 1. User-visible register Register yang dapat direferensi menggunakan bahasa mesin/rakitan/assembler (machine language) 2. Control and Status Register: Register yang digunakan oleh control unit untuk mengendalikan operasi pengolahan prosesor User-visible Register Dikelompokkan menjadi: 1. General Purpose Register 2. Data Register 3. Address Register 4. Condition Codes Register 7 8 2

1. General Purpose Register Bisa digunakan sebagai operand untuk setiap instruksi (true general purpose) Hanya beberapa yang bisa digunakan sebagai operand pada instruksi tertentu (restricted) Pada beberapa kasus bisa digunakan untuk addressing function (register indirect, displacement) Bisa digunakan untuk menyimpan data atau address. Data: Accumulator Addressing: Segment Make them general purpose Fleksibilitas tinggi dan keleluasan pemrograman Instruksi lebih panjang (lebih rumit) Make them specialized Instruksi lebih pendek (kinerja lebih baik) Kurang fleksibel 9 10 2. Data Register Jumlah register sekitar 8 23 Banyaknya register berpengaruh pada rancangan set instruksi Lebih banyak register, maka semakin banyak juga bit operand-nya Semakin sedikit register, maka memori utama akan lebih sering direferensi 4. Condition Codes Register Register yang menampung condition codes (flags). Condition codes berupa bit yang yang diset oleh perangkat keras prosesor sebagai hasil dari suatu operasi. Dapat dibaca oleh program. Tidak dapat diset oleh program. 11 12 3

Control and Status Register Terdapat 4 register yang umumnya digunakan untuk eksekusi instruksi: 1. Program Counter (PC) 2. Instruction Register (IR) 3. Memory Address Register (MAR) 4. Memory Buffer Register (MBR) Status register: register yang menampung condition code pengolahan yang disebut dengan program status word (PSW), terdiri dari: Sign (hasil akhir dari operasi ALU) Zero (diset jika hasil akhir operasi ALU = 0) Carry Equal Overflow Interrupt enable/disable Supervisor (supervisor atau user mode) 13 14 12.3 Instruction Cycle Terdiri dari 3 tahapan: 1. Fetch 2. Execute 3. Interrupt Terdapat 1 tambahan tahapan siklus instruksi yang dikenal dengan nama indirect cycle Indirect Cycle Eksekusi instruksi mungkin membutuhkan lebih dari satu operand, Setiap kali operand dibutuhkan, maka hal ini akan membutuhkan akses ke memori, Setiap kali melakukan akses ke memori, maka indirect address dilakukan, dan Setiap kali indirect address dilakukan, maka dibutuhkan tambahan akses ke memori. 15 16 4

Fetch Diaram Indirect Diaram 11/26/2014 The instruction cycle (with) indirect cycle The instruction cycle (with) indirect cycle 17 18 Data Flow (instruction Fetch) 19 20 5

Interrupt Diaram 11/26/2014 Instruction Prefetch Pengambilan instruksi selanjutnya ketika prosesor tengah melakukan eksekusi intruksi Mengapa hal ini dapat dilakukan? Karena, ketika prosesor melakukan eksekusi, prosesor tidak mengakses memori 21 22 12.4 Pipelining Instruksi pipeline serupa dengan penggunaan assembly line pada pabrikpabrik perakitan Contoh assembly line? Pipeline, input baru diterima di salah satu ujung sebelum input yang diterima sebelumnya muncul sebagai output diujung lainnya. Common instruction stage Pipelining instruction stage 23 24 6

Waktu eksekusi pada umumnya lebih lama dari waktu fetch, sehingga tahapan fetch menunggu untuk beberapa waktu untuk mengosongkan buffer. Conditional branch instruction akan membuat instruksi berikutnya yang akan diambil tidak jelas, jadi tahapan fetch harus menunggu sampai alamat instruksi dari tahapan eksekusi. Tahapan eksekusi harus menunggu ketika instruksi selanjutnya tengah di-fetch Hal ini akan meningkatkan kecepatan (speed up) pengolahan Speed up dapat ditingkatkan dengan menambahkan lagi beberapa tahapan (stage): Fetch instruction (FI) Decode instruction (DI) Calculate operands (CO) Fetch operands (FO) Execute instructions (EI) Write operand (WO) 25 26 Nonpipeline operation Pipeline operation Berapakah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan 9 instruksi pengolahan, jika setiap instruksi, diselesaikan dalam 6 stage dan setiap stage berdurasi 1 unit waktu? Jawab: 1 instruksi x 6 stage x 1ms = 6 unit waktu 9 instruksi x 6 stage x 1ms = 54 unit waktu Berapakah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan 9 instruksi pengolahan, jika setiap instruksi, diselesaikan dalam 6 stage dan setiap stage berdurasi 1 unit waktu? Jawab: 14 unit waktu 27 28 7

Timing Diagram for Instruction Pipeline Operation Faktor penghambat pipelining: 1. Jika ke-6 stage memerlukan durasi yang berbeda, maka yang lebih cepat harus menunggu. 2. Adanya conditional branch instruction. 29 30 The Effect of a Conditional Branch on Instruction Pipeline Operation Six-Stage CPU Instruction Pipeline Pengecekan ada atau tidaknya conditional branch selalu dilakukan setelah stage CO dilakukan Pada saat ini prosesor belum mengetahui instruksi apa yang akan di-fetch hingga instruksi dieksekusi 31 32 8

An Alternative Pipeline Depiction Dealing with Branches Berbagai pendekatan untuk menangani Branch Multiple Streams Prefetch Branch Target Loop buffer Branch prediction Delayed branching 33 34 Multiple Streams Kedua instruksi percabangan (branch) diambil dengan dua buah stream Prefetch setiap branch kedalam pipeline yang terpisah Menggunakan pipeline yang sesuai Masalah dengan pendekatan ini: Akan terjadi perebutan dan delay untuk akses register dan memori Instruksi branch tambahan bisa masuk lagi sebelum instruksi branch utama diselesaikan, sehingga tidak mampu ditangani oleh sistem. 35 36 9

Loop Buffer Menggunakan very fast memory Very good for small loops or jumps Branch Prediction 37 38 Berbagai teknik digunakan untuk memprediksi apakah suatu branch akan diambil antara lain: Predict never taken Assume that jump will not happen Always fetch next instruction Predict always taken Assume that jump will happen Always fetch target instruction Berdasarkan studi lebih dari 50% branch dilaksanakan As soon as the branch is decoded and the target address is computed, we assume the branch to be taken and begin fetching and executing at the target address. Predict by Opcode Prosesor berasumsi jump akan dilaksanakan pada instruksi dengan opcode terterntu saja. Can get up to 75% success Taken/Not taken switch Based on previous history Good for loops Branch History Table Menyimpan history instruksi-instruksi branch yang baru saja dieksekusi 39 40 10

Branch Prediction Flowchart Branch Prediction State Diagram 41 42 Contoh Soal Contoh Soal Diketahui prosesor tanpa pipeline dengan 6 tahapan eksekusi instruksi masing-masing memerlukan waktu sebagai berikut: 50 ns, 50 ns, 60 ns, 60 ns, 50 ns, dan 50 ns. Hitung: a) Instruction latency b) Total waktu untuk mengeksekusi 100 instruksi Jawab: a) (50+50+60+60+50+50) ns = 320 ns b) 100 instruksi * 320 ns = 32.000 ns 43 Menyambung soal di atas, jika prosesor menggunakan pipeline dimana memerlukan waktu tambahan (overhead) untuk pindah dari satu stage ke stage yang lainnya. Hitung waktu yang diperlukan untuk menjalankan 100 instruksi! Jawab: The length of pipelined stage = MAX(lengths of unpipelined stages) + overhead 60 + 5 = 65 ns Instruction latency = 65 ns Time to execute 100 instructions = 65x6 + 65x99 = 390 + 6.435 = 6.825 ns 44 11

Contoh Soal Contoh Soal Dari kedua soal diatas hitung speed up-nya! Jawab: Average instruction time not pipelined = 320 ns Average instruction time pipelined = 65 ns Speedup = 320 ns/ 65 ns = 4.92 ns Bagaimana dengan pipelining pada operasi aritmatika? 45 46 PART 3: THE CENTRAL PROCESSING UNIT CHAPTER 12: PROCESSING STRUCTURE AND FUNCTION - THANK YOU - 12