Simple As Possible ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER PS Teknik Informatika UNDIP Referensi : Malvino, A. Paul. Computer Digital Elektronics. Introductions Microcomputers. McGraw Hill. 1992. Putra, Agfianto Eko. Bahasa Assembly dengan EMU 8086. Gava Media. Yogyakarta.2005. Stalling, William. Computer Organization and Architecture : Designing for Performance, 7e. Prentice Hall. New Jersey.2001. rsp oak informatika 1 rsp oak informatika 2 SAP 1 ( Simple As Possible) Komputer SAP (Simple As Possible) artinya sesederhana mungkin, telah dirancang untuk pemula dalam bidang ini, dengan memperkenalkan semua gg gagasan operasi komputer Arsitektur Arsitektur SAP 1 merupakan sebuah komputer berorganisasi bus, semua keluaran register menuju bus W merupakan saklar tiga keadaan, yang memungkinkan transfer data secara teratur. Semua keluaran register yang lain hanya memiliki dua keadaan, keluaran keluaran ini secara kontinue menggerakkan kotak kotak yang disambungkan kepadanya rsp oak informatika 3 rsp oak informatika 4 Arsitektur SAP 1 1. Pencacah Program Pencacah program, yang merupakan bagian dari unit kendali, mencacah dari 0000 sampai 1111. Tugasnya adalah mengirimkan ke memori alamat dari instruksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan. Pencacah program direset ke 0000 setiap kali sebelum komputer dijalankan. rsp oak informatika 5 rsp oak informatika 6 1
1. Pencacah Program ( lanj ) Ketika komputer mulai bekerja, pencacah program mengirimkan alamat 0000 ke memori. Kemudian pencacah program meningkatkan angka cacahannya menjadi 0001. setelah instruksi pertama diambil dan dilaksanakan, pencacah program mengirimkan 0001 ke memori. 1. Pencacah Program ( lanj ) Pencacah program kembali meningkatkan angka cacahannya. Sesudah instruksi kedua diambil dan dieksekusi, pencacah program mengirimkan alamat 0010 ke memori. Dengan demikian pencacah program dapat menentukan instruksi berikutnya yang akan diambil dan dieksekusi. rsp oak informatika 7 rsp oak informatika 8 2. Masukkan dan MAR Termasuk register saklar, yang memungkinkan pengiriman 4 bit dan 8 bit alamat kepada RAM. Memory Addres Register(MAR), pada saat komputer bekerja, alamat pencacah program ditahan (latched) pada MAR, kemudian MAR mengirimkan alamat 4 bit kedalam RAM, dimana operasi membaca dilaksanakan 3. RAM RAM diprogram dengan register saklar alamat dan register saklar data. RAM menerima masukan dari MAR, instruksi dan kata data ditempatkan dalam bus W untuk digunakan bagian lain dari komputer rsp oak informatika 9 rsp oak informatika 10 4. Register Instruksi Isi dari lokasi memori yang ditunjuk alamatnya ditempatkan pada bus W, register instruksi disiapkan untuk pengisisan tepi positif dari sinyal detak(clock) berikutnya. 5. Pengendali Pengurut Sebelum komputer bekerja, sinyal sinyal CLR dikirim ke pencacah program dan register instruksi, akibatnya pencacah program direset ke 0000, dan bersamaan ini instruksi terakhir dalam register dihapus. Kemudian sinyal detak CLK dikirim ke semua register bufer, sinyal ini mensinkronkan operasi komputer. rsp oak informatika 11 rsp oak informatika 12 2
6. Akumulator Adalah sebuah register buffer yang menyimpan jawaban sementara 7. Penjumlah Pengurang SAP 1 menggunakan penjumlah pengurang komplemen 2 (ekivalen dengan perubahan tanda bilangan desimal) rsp oak informatika 13 rsp oak informatika 14 8. Register B Digunakan dalam operasi aritmetik, keluaran register B menggerakkan penjumlah pengurang, memasukkan yang akan dijumlahkan dengan atau dikurangkan dari isi akumulator. 9. Register Keluaran Disebut juga bandar keluaran (output port), mengeluarkan data yang telah diproses komputer. rsp oak informatika 15 rsp oak informatika 16 10. Peraga Biner Suatu barisan terdiri dari 8 buah LED,yang dihubungkan dengan sebuah flip flop dari bandar keluaran. Komponen Unit Kendali SAP 1 mengandung pencacah program, register instruksi dan pengendali pengurut yang menghasilkan kata kendali, sinyalsinyal CLEAR, dan sinyal sinyal detak. ALU SAP 1 terdiri idari sebuah akumulator, sebuah penjumlah pengurang dan sebuah register B. Memori SAP 1 memiliki MAR dan sebuah RAM 16 x 8. Unit I/O mengandung saklar pemrograman masukan, bandar keluaran dan peraga biner. rsp oak informatika 17 rsp oak informatika 18 3
PERANGKAT INSTRUKSI 1. LDA Merupakan singkatan dari load the accumulator (isilah akumulator), mengandung alamat heksadesimal dari data yang hendak dimasukkan. Contoh : LDA 8H ( isilah akumulator dengan isi dari lokasi memori 8H ) Misalnya R8 = 1111 0000 Maka eksekusi LDA 8H A = 1111 0000 2. ADD Mengandung alamat dari kata yang hendak ditambahkan. Contoh : ADD 9H ( tambahkan isi dari lokasi memori 9H pd akumulator ) Misalkan A = 0000 0010, Isi pada lokasi 9H, mis : R9 = 0000 0011 Maka selama intruksi ADD 9H akan berlangsung operasi sbb : rsp oak informatika 19 rsp oak informatika 20 R9 diisikan ke register B sehingga : B = 0000 0011 bagian penjumlah pengurang melakukan penjumlahan dari A dan B : SUM = 0000 0101 hasil jumlahan diisikan ke akumulator A = 0000 0101 3. SUB Disertai alamat dari kata yang hendak dikurangkan. Contoh : SUB CH ( kurangkan isi lokasi memori CH dari isi akumulator ) Misalkan A = 0000 0111, RC = 0000 0011 Maka selama intruksi SUB CH akan berlangsung operasi sbb : rsp oak informatika 21 rsp oak informatika 22 RC diisikan ke register B sehingga B = 0000 0011, bagian penjumlah pengurang melakukan penjumlahan dari A dan B : DIFF = 0000 0100 Hasil jumlahan diisikan ke akumulator A = 0000 0100 4. OUT Untuk memindahan isi akumulator ke bandar keluaran. 5. HLT Singkatan dari halt (berhenti), untuk menghentikan pemrosesan data. rsp oak informatika 23 rsp oak informatika 24 4
LDA, ADD, SUB disebut instruksi instruksi rujukan memori (memory refence instructions) karena semua instruksi menggunakan data yang tersimpan dalam memori. OUT dan HLT bukan intruksi instruksi rujukan memori karena tidak melibatkan data yang tersimpan dalam memori. LDA, ADD, SUB, OUT dan HLT adalah instruksi singkat disebut mnemonik (mnemonic artinya pembantu ingatan ) rsp oak informatika 25 rsp oak informatika 26 Contoh 1 : Berikut ini program SAP 1 (dalam betuk mnemonik ): Mnemonik 0H LDA 9H 1H ADD AH 2H ADD BH 3H SUB CH 4H OUT 5H HLT 6H Contoh 1 : ( lanj ) Data dalam memori dengan alamat selanjutnya adalah : 7H 8H 9H AH Mnemonik 01H 02H BH CH DH EH FH Mnemonik 03H 04H rsp oak informatika 27 rsp oak informatika 28 Penyelesaian : Mengisi akumulator dengan isi dari memori 9H, A = 01H Menambahkan isi lokasi memori AH pd isi akumulator untuk memperoleh isi akumulator yang baru, A = 01H + 02H = 03H Menambahkan isi lokasi memori BH pd akumulator, A = 03H + 03H = 06H Penyelesaian : ( lanj ) Insruksi SUB akan mengurangkan isi lokasi memori CH, sehingga : A = 06H 04H = 02H Instruksi OUT memindahkan isi akumulator ke bandar keluaran, dengan demikian peraga biner menyajikan angka : 0000 0010 Instruksi HLT menghentikan pemrosesan data. rsp oak informatika 29 rsp oak informatika 30 5
PEMROGRAMAN SAP 1 Untuk memasukkan instruksi dan kata data kedalam memori SAP 1 harus menggunakan kode yang dapat memberitahu kepada komputer tentang operasi yang harus dilaksanakan, disebut kode operasi (operation code). PEMROGRAMAN SAP 1 (lanj) Mnemonik Kode Operasi LDA 0000 ADD 0001 SUB 0010 OUT 1110 HLT 1111 rsp oak informatika 31 rsp oak informatika 32 PEMROGRAMAN SAP 1 (lanj) Contoh : Instruksi 01 LDA FH 10 ADD EH 11 HLT PEMROGRAMAN SAP 1 ( lanj ) Pertama, ubah instruksi kedalam bentuk biner : LDA FH = 0000 1111 ADD EH = 0001 1110 HLT = 1111 XXXX rsp oak informatika 33 rsp oak informatika 34 PEMROGRAMAN SAP 1 (lanj) Susunlah saklar saklar alamat dan data sbb : Data/Instruksi DDDD DDDD UUUU DDDU DDDU UUUD DDUD UUUU XXXX U :Up (atas) = 1 dan D : Down (bawah) = 0 rsp oak informatika 35 Tiga lokasi memori yg pertama mempunyai isi : Data/Instruksi 0000 0000 1111 0001 0001 1110 0010 1111 XXXX Instrusi = xxxx xxxx medan alamat medan instruksi rsp oak informatika 36 6
Assembly vs Machine Language Bahasa asembli (assembly language) menyangkut tata cara penulisan program dan mnemonik, sedangkan bahasa mesin (machine language) menyangkut tata cara penulisan program dengan bilangan 0 dan 1. Contoh 2 : Latihan Terjemahkan soal contoh 1 ke dalam bahasa mesin SAP 1? dikerjakan! rsp oak informatika 37 rsp oak informatika 38 Contoh 3 : Bagaimana cara memprogram SAP 1 untuk menyelesaikan persoalan aritmatik ini? 16 + 20 + 24 32 Penyelesaian 3: Pertama, menyimpan data (16, 20, 24, 32) pada lokasi memori 9H sampai CH Kedua, ubah data desimal ke dalam data heksadesimal untuk mendapatkan versi asembli: rsp oak informatika 39 rsp oak informatika 40 0H 1H 2H 3H 4H 5H 6H Isi LDA 9H ADD AH ADD BH SUB CH OUT HLT XX 7H 8H 9H AH BH CH Isi XX XX 10H 14H 18H 20H Dalam bhs mesin data data ini menjadi : Isi Isi 0000 0000 1001 0111 XXXX XXXX 0001 0001 1010 1000 XXXX XXXX 0010 0001 1011 1001 0001 0000 0011 0010 1100 1010 0001 0100 0100 1110 XXXX 1011 0001 1000 0101 1111 XXXX 1100 0010 0000 0110 XXXX XXXX rsp oak informatika 41 rsp oak informatika 42 7
Penyimpanan program mendahulukan penyimpanan kata kata data. Program menempati lokasi lebih rendah dan data menempati lokasi memori yang lebih tinggi. Any Questions?? rsp oak informatika 43 rsp oak informatika 44 8