ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER MIPS Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages Nama : Mona Leonike Lanith Nim : 130102028 Program Studi : Sistem Informasi Kelas : A
PENGERTIAN MIPS MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) merupakan salah satu contoh prosesor yang dibangung dengan arsitektur RISC. Desain prosesor MIPS saat ini banyak digunakan pada beberapa embedded system (seperti the Series2 TiVo, Windows CE devices, Cisco routers, residential gateways, Foneras, Avaya) dan video games console (seperti Nintendo 64 and Sony PlayStation, PlayStation 2, PlayStation Portable). ARSITEKTUR MIPS MIPS mendefinisikan sebuah arsitektur manajemen memori yang sangat sederhana dimana sistem operasi menangani TLB miss seluruhnya dalam software. Sistem operasi menjalankan page table, mengisi TLB dan dapat menerapkan penggantian TLB secara virtual. Gambar 5. menunjukkan arsitektur MIPS R 10000 Hardware mendukung hirarki bottom up page table melalui register konteks TLB yang menyimpan alamat virtual yang dipartisi ke dalam segmen software-loaded. Segmen software ini meliputi bit-bit yang paling awal dan menyimpan dasar alamat virtual dari user page table. Segmen hardware-loaded meliputi bit-bit paling akhir dan menyimpan nomor virtual page dari faulting address. Segmen ini diisi ketika referensi user level mengalami miss TLB. Maka segmen akan mengindeks single PTE yang ada di dalam user page table. Pada saat TLB mengalami miss, register konteks berisi alamat virtual dari PTE
yang memetakan faulting address. MIPS menggunakan identitas address-space untuk menyediakan proteksi address-space. Untuk mengakses sebuah page, identitas addressspace dari proses yang aktif harus sesuai dengan identitas pada masukan page TLB. Pembersihan cache dan TLB secara periodik tidak dapat dihindari, selama terdapat 64 identitas konteks yang unik pada R2000/R3000 dan 256 pada R10000. Banyak sistem memiliki lebih banyak proses daripada sistem yang membutuhkan pemakaian bersama identitas address-space dan pemetaan ulang secara periodik ini. SEJARAH MIPS Ide dasar dari perangkaian MIPS merupakan peningkatan kinerja prosesor dengan pipeline. Tadi udah dijelasin kan ya pipeline itu apa. Dengan pipeline, instruksi-instruksi di bagi dalam beberapa step dan dieksekusi secara independen. Yang pertama kali merangkai adalah MIPS computer system setelah hennesy keluar dari Stanford Univ. yang kemudian me-release design pertamanya tahun 1985 dengan nama R2000. 1988 : R3000 direlease berbentuk CPU yang berbasis 32 bit. Mengimplementasikan hampir semua interlock di hardware-nya dan mmen-suply full multiple dan dividing instruction. 1990 awal : melisensi produknya ke 3 vendor 1990 : MIPS menjadi power house dalam embedded processor. 1991 : MIPS me-release mikroprosesor 64 bit dengan nama R4000. 1992 : MIPS Computer system berganti menjadi MIPS technologies setelah dibeli oleh SGI 1998 : MIPS menjadi sangat sukses setelah SGI mengubah proses MIPS technologies. 1999 : MIPS membentuk 2 kelas besar untuk lisensi yaitu MIPS 32 (prosesor 32 bit) dan MIPS 64 (prosesor 64 bit). Bedanya terletak pada lebar jalur yang akan dilalui oleh bit-bit data. Keluarga MIPS :
ORGANISASI DASAR MIPS Versi dasar dari MIPS adalah versu R2000 yang merupakan MIPS yang pertama kali direlease. Dibagi menjadi 2 jenis, yaitu MIPS satu siklus dan MIPS 2 siklus. Yang kemaren dibahas baru yang satu siklus. 1. Komponen utama Control Unit Merupakan bagian pengendali yang berfungsi mengendalikan bagian-bagian MIPS yang lain (aktivitas prosesor). Instruksi tediri dari 2 bagian yaitu input dan operan. Instruksi di MIPS panjangnya 32 bit. Namun yang masuk ke dalam control unit hanya 6 bit, yaitu bit ke 26-31. Kemudian mengeluarkan output 9 bit kendali komponen yang akan menjadi input bagian-bagian MIPS yang lain. Bit kendali yang dihasilkan : o RegDst (Register destination) : tar jadi inputan buat mux untuk selector data mana yang akan ditulis ke register o Branch : menangani pencabangan(di set 1 ketika terjadi pencabangan) o MemRead (Memory Read) : di set 1 untuk membaca data dari memory, 0 jika tidak o MemToReg (Memory To Register) : inputan buat mux untuk selector apakah data disimpan dalam memory dikirim ke register
o ALU Op (ALU operation) o MemWrite (Memory write) : di set 1 untuk menyimpan data ke memory, 0 jika tidak o ALU src (ALU source) o RegWrite (Register Write) Masing-masing 1 bit kecuali ALU Op 2 bit. Program Counter (PC) Menghitung alamat instruksi berikutnya yang akan di eksekusi. Yang disimpan dalam PC adalah alamat memory. Alamat instruksi sama dengan alamat memory. Sedangkan alamat sediri tidak sama dengan instruksi. Masukkan dan keluaran dari PC sama yaitu sepanjang 32 bit (satu instruksi 32 bit). Daya tampung 1 alamat memory pada MIPS sepanjang 8 bit. Alamat memory sendiri merentang dari 000..00 sampai 111..11 sepanjang 32 bit. Jika tidak ada instruksi pencabangan maka nilai di dalam PC ditambah 4 setiap selesai melakukkan instruksi. Karena panjang instruksi 32 bit sedangkan daya tampung setiap alamat memory hanya 8 bit. Memory Instruksi Menyimpan Instruksi yang akan di eksekusi. Inputnya alamat yang tadi disimpan dalam PC sebanyak 32 bit. Keluarannya instruksi sepanjang 32 bit juga. Memory data Menyimpan data hasil pemrosesan ALU. Masukkannya berupa alamat yang akan dipakai untuk menyimpan data (32 bit) dan data yang akan disimpan (32 bit). Keluarannya data 32 bit. Ada 2 macam memory data : memory read untuk membaca data dan memory write untuk menyimpan data, yang pemakaiannya diatur oleh control unit. Register Menyimpan data yang akan diproses oleh ALU dan menyimpan data hasil perhitungan. Setiap register mempunyai nama, nomor, dan fungsinya masing-masing. Banyaknya 32 buah dengan masing-masing panjangnya 32 bit. Diakses berdasarkan nomornya. Namun pada pemrograman, akses berdasarkan nama registernya. ALU (arithmetic and Logical unit) engolah dua buah data masukkan. Bisa penjumlahan pengurangan atau pembandingan. Masukkan berupa input 1 sepanjang 32 bit dan input 2 sepanjang 32 bit. Keluaran berupa
hasil pengolahan dan zero flag. Zero flag di set 1 ketika hasil keluaran bernilai 0. Di set 0 jika sebaliknya. 1. Komponen pendukung Shifter : penggeser bit, 2 kali ke kiri (shift left 2) atau mengalikan dengan 4. Adder : penjumlah 2 buah inputan n bit dan menghasilkan sebuah keluaran n bit. Di MIPS ada 2 buah adder. Multiplexer : selector dari 2 buah input yang tersedia untuk di alirkan ke output. Sign extend : mengubah data 16 bit menjadi 32 bit dengan menambah 0 sebanyak 16 bit di awal. MIPS DATA PATH