I. PIPELINE
Pipeline adalah
suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersama tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesor. Dengan cara ini, maka unit pemrosesan
selalu bekerja.
Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan
dalam sistem komputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada
instruksi yang dijalankan oleh microprocessor.
Pada microprocessor yang
tidak menggunakan pipeline, satu instruksi
dilakukan sampai selesai, baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan.
Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline, ketika satu instruksi sedangkan diproses, maka instruksi yang
berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan. Tetapi, instruksi
yang diproses secara bersamaan ini, ada dalam tahap proses yang berbeda. Jadi,
ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi. Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor, akan didapatkan peningkatan kinerja microprocessor.
A. Instruksi Pada Pipeline
Berikut adalah tahapan-tahapan pada Pipeline:
- Mengambil instruksi dan membuffferkannya.
- Ketika tahapan kedua bebas tahapan pertama mengirimkan instruksi yang dibufferkan tersebut.
- Pada saat tahapan kedua sedang mengeksekusi instruksi, tahapan pertama memanfaatkan siklus memori yang tidak dipakai untuk mengambil dan membuffferkan instruksi berikutnya.
Contoh pengerjaan instruksi tanpa pipeline:
Contoh pengerjaan instruksi menggunakan pipeline:
Dengan adanya pipeline dua instruksi selesai dilaksanakan pada detik keenam (sedangkan pada kasus tanpa pipeline baru selesai pada detik ke sepuluh). Dengan demikian telah terjadi percepatan sebanyak 1.67x dari 10T menjadi 6T. Sedangkan untuk pengerjaan 3 buah instruksi terjadi percepatan sebanyak 2.14x dari 15T menjadi hanya 7T.
Untuk kasus pipeline sendiri, 2 instruksi dapat dikerjakan dalam 6T dan instruksi dapat dikerjakan dalam 7T, dan untuk 4 instruksi dapat dikerjakan dalam 8T. Ini berarti untuk 100 instruksi akan dapat dikerjakan dalam 104T. Pada kondisi ideal CPI akan berharga 1.
II. RISC (Reduce Instruction Set Computer)
RISC (Reduce Intruction Set Computer) atau komputasi set instruksi yang disederhanakan merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vector. Desain ini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation. Selain itu RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan strong ARM.
1. Perkembangan RISC
Ide dasar prosesor RISC sebenarnya bisa dilacak dari apa yang disarankan oleh von Neumann pada tahun 1946. Von Neumann menyarankan agar rangkaian elektronik untuk konsep logika diimplementasikan hanya bila memang diperlukan untuk melengkapi sistem agar berfungsi atau karena frekuensi penggunaannya cukup tinggi (Hueden, 1992 : 18). Jadi ide tentang RISC, yang pada dasarnya adalah untuk menyederhanakan realisasi perangkat keras prosesor dengan melimpahkan sebagian besar tugas kepada perangkat lunaknya, telah ada pada komputer elektronik pertama. Seperti halnya prosesor RISC, komputer elektronik pertama merupakan komputer eksekusi-langsung yang memiliki instruksi sederhana dan mudah didekode.
Hal yang sama dipercayai juga oleh Seymour Cray, spesialis pembuat superkomputer. Pada tahun 1975, berdasarkan kajian yang dilakukannya, Seymour Cray menyimpulkan bahwa penggunaan register sebagai tempat manipulasi data menyebabkan rancangan instruksi menjadi sangat sederhana. Ketika itu perancang prosesor lain lebih banyak membuat instruksi-instruksi yang merujuk ke memori daripada ke register seperti rancangan Seymour Cray. Sampai akhir tahun 1980an komputer-komputer rancangan Seymour Cray, dalam bentuk superkomputer seri Cray, merupakan komputer-komputer dengan kinerja sangat tinggi. Pada tahun 1975, kelompok peneliti di IBM di bawah pimpinan George radin, mulai merancang komputer berdasar konsep John Cocke. Berdasarkan saran John Cocke, setelah meneliti frekuensi pemanfaatan instruksi hasil kompilasi suatu program, untuk memperoleh prosesor berkinerja tinggi tidak perlu diimplementasikan instruksi kompleks ke dalam prosesor bila instruksi tersebut dapat dibuat dariinstruksi-instruksi sederhana yang telah dimilikinya.
2. Sifat-sifat RISC
1. Semua atau setidak-tidaknya sebagian besar (80%) instruksi harus dieksekusi dalam satu siklus clock.2. Semua instruksi harus memiliki satu ukuran standar, yaitu sama dengan ukuran kata dasar (basic word length).
3. Jumlah jenis instuksinya harus kecil, tidak melebihi 128.
4. Jumlah format isntruksinya harus kecil, tidak melebihi kira-kira 4.
5. Jumlah addressing mode harus kecil, tidak melebihi kira-kira 4.
6. Akses ke memori hanya dilakukan dengan instruksi load dan store.
7. Semua operasi, kecuali operasi load dan store merupakan operas register ke register di dalam CPU.
8. Memiliki hardwired control unit.
9. Memiliki relati& banyak register serbaguna internal CPU.
3. Karakteristik RISC
Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik diantaranya :
1. Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusi instruksi berlangsung.2. Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unit Control. Keuntungan lainnya memungkinkan optimasi pemakaian register sehingga operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.
3. Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol.
4. Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan menggunakan Beld yang tetap pendekodean op'ode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersama-sama.
RISC perlu memperhatikan karakteristik eksekusi instruksi. Adapun aspek-aspek komputasinya adalah :
a. Operasi-operasi yang dilakukan.
b. perand-operand yang digunakan.
c. Pengurutan eksekusi.
0 komentar:
Posting Komentar