Kata Pengantar
Puji
syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat
serta karunia-Nya kepada kami, sehingga kami berhasil menyelesaikan Makalah ini
tepat pada waktunya. Makalah ini berisi
tentang uraian Sistem Prosesor CISC & RISC.
Selaku penulis, Kami menyadari bahwa dalam makalah ini masih
jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu Kami membutuhkan kritik dan saran
untuk menyempurnakan pembuatan makalah selanjutnya. Kami berharap makalah ini
dapat bermanfaat bagi semua yang membacanya, khususnya dibidang pendidikan
komputer.
Cilacap, 07 November 2017 dd
Penyusun
DAFTAR
ISI
Kata
Pengantar
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Rumusan
Masalah
1.2 Tujuan
BAB II ISI
2.1 CISC
(Complex Instruction Set Computer)
1.
Pengertian
2.
Karakteristik
3.
Ciri-ciri
4.
Contoh prosessor CISC
5.
Kelebihan dan kekurangan CISC
2.2 Reduced
Instruction Set computers ( RISC)
1. Pengertian RISC
2. Perkembangan RISC
3. Sifat - sifat RISC
4. Karakteristik RISC
5. Prosessor yang
menggunakan RISC
6. Kelebihan dan Kekurangan RISC
7. Fase perkembangan prosesor CISC dan RISC
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Sebelum
proses RISC didesain
untuk pertama kalinya, banyak arsitek komputer mencoba
menjembatani celah semantik", yaitu bagaimana cara itil membuat set-set
instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi dengan menyediakan
instruksi "level tinggi" seperti pemanggilan procedure, proses
pengulangan dan mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data dan
akses array dapat dikombinasikan dengan sebuah instruksi. Karakteristik CISC yang "sarat informasi" ini memberikan keuntungan dimana
ukuran program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan
penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan
komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat.
Memang
setelah itu banyak desain yang memberikan hasil yang lebih baik dengan biaya
yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan pemrograman level tinggi menjadi
lebih sederhana, tetapi pada kenyataannya tidaklah selalu demikian. Seperti
halnya arsitektur kompleks yang di desain
dengan kurang baik (yang menggunakan kode-kode mikro untuk mengakses
fungsi-fungsi hardware), akan
berada pada situasi dimana akan lebih mudah untuk meningkatkan performa dengan
tidak menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi pemanggilan
procedure), tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang sederhana.
Satu alasan
mengenai hal ini adalah karena set-set instruksi level tinggi yang sering
disandikan (untuk kode-kode yang kompleks), akan menjadi cukup sulit untuk
diterjemahkan kembali dan dijalankan secara efektif dengan jumlah transistor
yang terbatas. Oleh karena itu arsitektur-arsitektur ini memerlukan penanganan
yang lebih terfokus pada desain prosesor. Pada saat itu dimana jumlah transistor cukup
terbatas, mengakibatkan semakin sempitnya peluang ditemukannya cara-cara
alternatif untuk optimalisasi perkembangan prosesor. Oleh karena itulah,
pemikiran untuk menggunakan desain RISC muncul pada pertengahan tahun 1970
(Pusat Penelitian Watson IBM 801 - IBMs)
Istilah RISC dan CISC
saat ini kurang dikenal, setelah melihat perkembangan lebih lanjut dari desain dan
implementasi baik CISC dan RISC. Implementasi CISC paralel untuk pertama
kalinya, seperti 486 dari Intel, AMD, Cyrix, dan IBM telah
mendukung setiap instruksi yang digunakan oleh prosesor-prosesor sebelumnya,
meskipun efisiensi tertingginya hanya saat digunakan pada subset x86 yang
sederhana (mirip dengan set instruksi RISC, tetapi tanpa batasan
penyimpanan/pengambilan data dari RISC). Prosesor-prosesor modern x86 juga
telah menyandikan dan membagi lebih banyak lagi instruksi-instruksi kompleks
menjadi beberapa "operasi-mikro" internal yang lebih kecil sehingga instruksi-instruksi
tersebut dapat dilakukan secara paralel, sehingga mencapai performalisasi
tinggi pada subset instruksi yang lebih besar.
1.2
Rumusan Masalah
1.3
Tujuan
Tujuan
dibuatnya makalah ini adalah :
a.
Untuk memahami apa itu CISC dan
RISC
b.
Untuk mengetahui kelebihan dan
kekurangan CISC dan RISC
BAB II
ISI
2.1
CISC (Complex Instruction
Set Computer)
1.
Pengertian
CISC (Complex
Instruction Set Computing) adalah Rangkaian instruksi built-in pada processor yang terdiri
dari perintah-perintah yang kompleks. Instruksi-instruksi yang tersedia
memudahkan para programmer untuk mengembangkan aplikasi untuk platform CISC. Di
lain pihak, banyaknya instruksi dalam CISC dapat mengurangi kecepatannya. CISC
merupakan kebalikan dari RISC, biasanya digunakan pada keluarga processor untuk PC (Intel, AMD, Cyrix).
Pada arsitektur
CISC seperti Intel x86, yang diperkenalkan pada tahun 1978, bisa terdapat
ratusan instruksi program perintah-perintah sederhana yang menyuruh sistem
menambah angka, menyimpan nilai, dan menampilkan hasilnya. Bila semua instruksi
panjangnya sama, instruksi sederhana akan memboroskan memori. Instruksi
sederhana membutuhkan ruang penyimpanan 8 bit, sementara instruksi yang paling
kompleks mengkonsumsi sebanyak 120 bit. Sehingga hal tersebut akan mengurangi
kecepatannya.
2. Karakteristik
a. Sarat informasi memberikan keuntungan dimana
ukuran program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan
penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan
komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat.
b. Dimaksudkan
untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan
yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit) Konsep CISC menjadikan
mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan.
3. Ciri-ciri
a. Jumlah
instruksi banyak
b. Banyak
terdapat perintah bahasa mesin
c. Instruksi
lebih kompleks
4.
Contoh processor CISC
Contoh-contoh
prosesor CISC adalah System/360, VAX, PDP-11, varian Motorolla 68000 dan CPU AMD dan Intel x86.
5.
Kelebihan dan kekurangan
CISC
a.
Keunggulan dari CISC
Filosofi
arsitektur CISC adalah memindahkan kerumitan software ke dalam hardware.
Teknologi pembuatan IC saat ini memungkinkan untuk menanam ribuan bahkan jutaan
transistor di dalam satu disk. 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 single chip
komputer, prosesor CISC bisa menjadi pilihan.
CISC
dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk
mengerjakan pekerjaan yang diberikan. Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk
di program dalam bahasa rakitan. Dengan intruksi yang komplek prosesor
CISC merupakan pendekatan dominan karena menghemat memori dibandingkan RISC. Instruksi
kompleks seperti CISC mempermudah dalam pembuatan program. Set instruksi yang
lengkap diharapkan akan semakin membuat pengguna mikroprosesor leluasa menulis
program dalam bahasa assembler yang mendekati bahasa pemrograman level tinggi.
b.
Kelemahan dari CISC
Konsep
ini menyulitkan dalam penyusunan compiler bahasa pemrograman tingkat tinggi.
Dalam CISC banyak terdapat perintah bahasa mesin.
2.2
Reduced Instruction Set computers ( RISC)
1. Penertian RISC
RISC (Reduce Instruction 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 Coorporation. Selain itu RISC juga umum dipakai pada
Advanced RISC Machine(ARM) dan StrongARM.
2. PERKEMBANGAN RISC
Ide dasar prosesor RISC sebenarnya bisa
dilacak dari apa yang disarankan oleh Von Neumann pada tahun 1946. Von Neuman
menyarankan agar rangkaian elektronik untuk konsep logika diimplementasikan
hanya bila memang diperlukan untuk melengkapi sistem agar berfungsi atau karena
frekuensi penggunaannya cukup tinggi (Heudin, 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 di dekode.
Hal yang sama dipercayai juga oleh
Seymour Cray, spesialis pembuat super komputer.
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
dari pada ke register seperti rancangan
Seymour Cray. Sampai akhir tahun 1980-an komputer-komputer rancangan Seymour
Cray, dalam bentuk super komputer
seri Cray, merupakan komputer-komputer dengan kinerja sangat tinggi. Pada tahun
1975, kelompok peneliti di IBM di bawah pimpinan George Radin, memulai
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 dari
instruksi-instruksi sederhana yang telah dimilikinya.
Prosesor
RISC Berkeley
Kelompok David Patterson dari
Universitas California memulai proyek RISC pada tahun 1980 dengan tujuan
menghindari kecenderungan perancangan prosesor yang perangkat instruksinya
semakin kompleks sehingga memerlukan perancangan rangkaian kontrol yang semakin
rumit dari waktu ke waktu. Hipotesis yang diajukan adalah bahwa implementasi
instruksi yang kompleks ke dalam perangkat instruksi prosesor justru berdampak
negatif pemakaian instruksi tersebut dalam kebanyakan program hasil komplikasi
(Heudin, 1992 : 22). Apalagi, instruksi kompleks itu pada dasarnya dapat
disusun dari instruksi-instruksi sederhana yang telah dimiliki.
Rancangan prosesor RISC-1 ditujukan
untuk mendukung bahasa C, yang dipilih karena popularitasnya dan banyaknya
pengguna. Realisasi rancangan diselesaikan oleh kelompok Patterson dalam waktu
6 bulan. Fabrikasi dilakukan oleh MOVIS dan XEROX dengan menggunakan teknologi
silikon NMOS (N-channel Metal-oxide Semiconductor) 2 mikron. Hasilnya adalah
sebuah chip rangkaian terpadu dengan 44.500 buah transistor (Heudin, 1992 :
230). Chip RISC-1 selesai dibuat pada musim panas dengan kecepatan eksekusi 2
mikrosekon per instruksi (pada frekuensi detak 1,5 MHz), 4 kali lebih lambat
dari kecepatan yang ditargetkan. Tidak tercapainya target itu disebabkan
terjadinya sedikit kesalahan perancangan, meskipun kemudian dapat diatasi
dengan memodifikasi rancangan assemblernya. Berdasarkan hasil evaluasi,
meskipun hanya bekerja pada frekuensi detak 1,5 MHz dan mengandung kesalahan
perancangan, RISC-1 terbukti mampu mengeksekusi program bahasa C lebih cepat
dari beberapa prosesor CISC, yakni MC68000, Z8002, VAX-11/780, dan PDP-11/70.
Hampir bersamaan dengan proses fabrikasi RISC-1, tim Berkeley lain mulai
bekerja untuk merancang RISC-2. Chip yang dihasilkan tidak lagi mengandung
kesalahan sehingga mencapai kecepatan operasi yang ditargetkan, 330 nanosekon
tiap instruksi (Heudin, 1992 : 27-28).
RISC-2 hanya memerlukan luas chip 25%
dari yang dibutuhkan RISC-1 dengan 75% lebih banyak register. Meskipun
perangkat instruksi yang ditanamkan sama dengan perangkat instruksi yang
dimiliki RISC-1, tetapi di antara keduanya terdapat perbedaan mikro arsitektur perangkat kerasnya. RISC-2
memiliki 138 buah register yang disusun sebagai 8 jendela register,
dibandingkan dengan 78 buah register yang disusun sebagai 6 jendela register.
Selain itu, juga terdapat perbedaan dalam hal organisasi alur pipa (pipeline).
RISC-1 memiliki alur pipa dua tingkat sederhana dengan penjemputan (fetch) dan eksekusi instruksi
yang dibuat tumpeng tindih, sedangkan RISC-2 memiliki 3 buah alur-pipa yang
masing-masing untuk penjemputan instruksi, pembacaan operan dan eksekusinya,
dan penulisan kembali hasilnya ke dalam register. Sukses kedua proyek memacu
tim Berkeley untuk mengerjakan proyek SOAR (Smalltalk on RISC) yang dimulai
pada tahun 1983.
Prosesor
RISC Stanford
Sementara proyek RISC-1 dan RISC-2
dilakukan kelompok Patterson di Universitas California, pada tahun 1981 itu
juga John Hennessy dari Universitas Stanford mengerjakan proyek MIPS
(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) . Pengalaman riset tentang
optimasi kompilator digabungkan dengan teknologi perangkat keras RISC merupakan
kunci utama proyek MIPS ini. Tujuan utamanya adalah menghasilkan chip
mikroprosesor serbaguna 32-bit yang dirancang untuk mengeksekusi secara efisien
kode-kode hasil kompilasi (Heudin, 1992: 34). Perangkat instruksi prosesor MIPS
terdiri atas 31 buah instruksi yang dibagi menjadi 4 kelompok, yakni kelompok
instruksi isi dan simpan, kelompok instruksi operasi aritmetika dan logika,
kelompok instruksi pengontrol, dan kelompok instruksi lain-lain. MIPS
menggunakan lima tingkat alur-pipa tanpa perangkat keras saling-kunci antar
alur-pipa tersebut, sehingga kode yang dieksekusi harus benar-benar bebas dari
konflik antar alur-pipa.
Direalisasi dengan teknologi NMOS 2
mikron, prosesor MIPS yang memiliki 24.000 transistor ini memiliki kemampuan
mengeksekusi satu instruksi setiap 500 nanodetik. Karena menggunakan lima
tingkat alur-pipa bagian kontrol prosesor MIPS ini menyita luas chip dua kali
lipat dibanding dengan bagian kontrol pada prosesor RISC. MIPS memiliki 16
register dibandingkan dengan 138 buah register pada RISC-2. Hal ini bukan
masalah penting karena MIPS memang dirancang untuk mebebankan kerumitan
perangkat keras ke dalam perangkat lunak sehingga menghasilkan perangkat keras
yang jauh lebih sederhana dan lebih efisien. Perangkat keras yang sederhana
akan mempersingkat waktu perancangan, implementasi, dan perbaikan bila terjadi
kesalahan. Sukses perancangan MIPS dilanjutkan oleh tim Stanford dengan
merancang mikroprosesor yang lebih canggih, yakni MIPS-X. Perancangan dilakukan
oleh tim riset MIPS sebelumnya ditambah 6 orang mahasiswa, dan dimulai pada
musim panas tahun 1984. Rancangan MIPS-X banyak diperbaruhi oleh MIPS dan
RISC-2 dengan beberapa perbedaan utama :
· Semua
instruksi MIPS-X merupakan operasi tunggal dan dieksekusi dalam satu siklus
detak
· Semua
instruksi MIPS-X memiliki format tetap dengan panjang instruksi 32-bit
· MIPS-X
dilengkapi pendukung koprosesor yang efisien dan sederhana
· MIPS-X
dilengkapi pendukung untuk digunakan sebagai prosesor dasar dalam sistem multiprosesor
memori-bersama (shared memory)
· MIPS-X
dilengkapi chace instruksi dalam-chip yang cukup besar (2 kilobyte)
· MIPS-X
difabrikasi dengan teknologi CMOS 2 mikron.
Perkembangan
menarik terjadi pada tahun 1993 ketika aliansi tiga perusahaan terkemuka, IBM,
Apple, dan Motorola memperkenalkan produk baru mereka yakni PowerPC 601, suatu
mikroprosesor RISC 64-bit yang dirancang untuk stasiun kerja (workstation) atau
komputer personal (Thompson, 1993 : 56-74). Menarik, karena kemunculan PowerPC
601 dimaksudkan untuk memberikan alternatif bagi dominasi prosesor CISC
keluarga-86 Intel dalam komputer rumahan. Popularitas prosesor keluarga-86
didukung oleh harganya yang murah dan banyaknya program aplikasi yang dapat
dijalankan dengan prosesor ini. Untuk itu, prosesor PowerPC dijual dengan harga
yang cukup bersaing dibandingkan dengan pentium, yakni prosesor buatan Intel
mutakhir saat itu (Thompson, 1993 : 64). Perkembangan teknologi emulasi yang
memungkinkan prosesor RISC menjalankan sistem operasi yang sama dengan prosesor
CISC keluarga-86 diperkirakan akan membuat prosesor RISC, terutama PowerPC 601,
banyak digunakan di dalam komputer-komputer personal (Halfhill, 1994 : 119-130).
Beberapa
prosesor implementasi dari arsiteketur RISC adalah AMD29000, MIPS R2000, SPARC,
MC 88000, HP PA, IBM RT/TC, IBM RS/6000, intel i860, Motorola 88000 (keluarga
Motorola), PowerPC G5.
3. 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, kekcuali operasi load dan store merupakan operasi register ke register
di dalam CPU.
8. Memiliki
hardware control unit.
9. Memiliki
relatif banyak register serbaguna internal CPU.
4. 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 mikro instruksi
pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi
satu siklus hanya dibutuhkan satu mikro kode atau tidak sama sekali, instruksi
mesin dapat dihardware. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat
dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses penyimpanan
kontrol mikro program 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 operasi 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 perelatif
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 field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand
register dapat dilakukan secara bersama-sama
RISC
perlu memperhatikan karakteristik eksekusi instruksi. Adapun aspek-aspek
komputasinya adalah :
1.
Operasi-operasi
yang dilakukan ,
2.
Operand-operand
yang digunakan,
3.
Pengurutan
eksekusi,.
1.
Operasi
Beberapa
penelitian telah menganalisis tingkah laku program HLL (High Level Language). Assignment
Statement sangat menonjol yang menyatakan bahwa perpindahan sederhana merupakan
satu hal yang penting. Hasil penelitian ini merupakan hal yang penting bagi
perancang set instruksi mesin yang mengindikasikan jenis instruksi mana yang
sering terjadi karena harus didukung optimal.
2.
Operand
Penelitian Paterson telah memperhatikan
[PATT82a] frekuensi dinamik terjadinya kelas-kelas variabel. Hasil yang
konsisten diantara program pascal dan C menunjukkan mayoritas referensi
menunjuk ke variable scalar. Penelitian ini telah menguji tingkah laku dinamik
program HLL yang tidak tergantung pada arsitektur tertentu. Penelitian [LUND77]
menguji instruksi DEC-10 dan secara dinamik menemukan setiap instruksi
rata-rata mereferensi 0,5 operand dalam memori dan rata-rata mereferensi 1,4
register. Tentu saja angka ini tergantung pada arsitektur dan kompiler namun
sudah cukup menjelaskan frekuensi pengaksesan operand sehingga menyatakan
pentingnya sebuah arsitektur.
3.
Procedure Calls
Dalam HLL procedure call dan return
merupakan aspek penting karena merupakan operasi yang membutuhkan banyak waktu
dalam program yang dikompalasi sehingga banyak berguna untuk memperhatikan cara
implementasi opperasi ini secara efisien. Adapun aspeknya yang penting adalah
jumlah parameter dan variabel yang berkaitan dengan prosedur dan kedalaman
pensarangan (nesting).
5. PROSESSOR YANG
MENGGUNAKAN SISTEM RISC
a.
PowerPC dibangun dengan arsitektur RISC
Proyek
mini komputer 801 di IBM pada tahun 1975 mengawali banyak konsep arsitektur
yang digunakan dalam sistem RISC. 801 bersama dengan prosessor RISC I Berkeley,
meluncurkan gerakan RISC, namun 801 hanya merupakan prototipe yang ditujukan
untuk mengenalkan konsep disain. Keberhasilan memperkenalkan 801 menyebabkan
IBM membangun produk workstation RISC komersial yaitu PC RT pada tahun 1986,
dengan mengadaptasi konsep arsitektural 801 kedalam kinerja yang sebanding atau
yang lebih baik. IBM RISC System/6000 merupakan mesin RISC superscalar1 yang
dipasarkan sebagai workstation berunjuk kerja tinggi, tidak lama kemudian IBM
mengkaitkan mesin ini sebagai arsitektur POWER. IBM kemudian menjalin kerjasama
dengan Motorola, pembuat mikroprosessor seri 6800, dan Apple, yang menggunakan
keping Motorola dalam komputer Macintoshnya dan hasilnya adalah seri mesin yang
mengimplementasikan arsitektur PowerPC yang diturunkan dari arsitektur POWER
dan merupakan sistem RISC superscalar.
Sejauh
ini diperkenalkan empat anggota kelompok PowerPC yaitu
1.
601,merupakan
mesin 32-bit yang ditujukan untuk membawa arsitektur PowerPC kepasar secepat
mungkin.
2.
603,
merupakan mesin 32-bit yang ditujukan bagi low-end desktop dan komputer
portable dengan implementasi yang lebih efesien.
3.
604,
merupakan mesin 32-bit yang ditujukan bagi low-end server dan desktop, dengan
menggunakan teknik rancangan superscalar lanjutan guna mendapatkan kinerja yang
lebih baik.
4.
620,
ditujukan bagi high-end server, sekaligus merupakan kelompok PowerPC pertama
yang mengimplementasikan arsitektur 64 bit penuh, termasuk regiater 64-bit dan
lintasan data.
PowerPC
sendiri adalah jenis prosesor yang bi-endian, yang mendukung baik mode
big-endian maupun litlle-endian. Arsitektur bi-endian memungkinkan pembuat
perangkat lunak untuk memilih mode yang mana saja ketika harus memindahkan
sistem operasi dan aplikasi dari suatu mesin ke mesin lainnya. Byte, halfword,
word, doubleword merupakan jenis data umum. Prosesor mengiterpretasikan isi item
data tertentu tergantung pada instruksi.
·
Unsigned
Halfword : seperti diatas namun dengan kuantitas 16-bit.
·
Signed
Halfword : digunakan untuk operasi aritmatika, dimuatkan kedalam memori dengan
sign-extending pada sebelah kiri keukuran penuh register (yaitu, bit tanda
disalinkan keposisi-posisi yang kosong).
·
Unsigned
Word : digunakan untuk operasi logika dan berfungsi sebagai pointer lokal.
·
Signed
Word : digunakan untuk operasi aritmatika.
·
Unsigned
Doubleword : digunakan sebagai pointer alamat.
·
Byte
String : panjangnya mulai 0 hingga 128 byte.
Selain
itu PowerPC mendukung data floating poing presisi tunggal dan presisi ganda
yang ditetapkan pada IEEE 754.
6. KELEBIHAN DAN
KEKURANGAN TEKNOLOGI RISC
Teknologi RISC relatif masih baru oleh
karena itu tidak ada perdebatan dalam menggunakan RISC ataupun CISC, karena
tekhnologi terus berkembang dan arsitektur berada dalam sebuah spektrum,
bukannya berada dalam dua kategori yang jelas maka penilaian yang tegas akan
sangat kecil kemungkinan untuk terjadi.
a.
Kelebihan
1.
Berkaitan
dengan penyederhanaan kompiler, dimana tugas pembuat kompiler untuk
menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi semua pernyataan HLL. Instruksi
mesin yang kompleks seringkali sulit digunakan karena kompiler harus menemukan
kasus-kasus yang sesuai dengan konsepnya. Pekerjaan mengoptimalkan kode yang
dihasilkan untuk meminimalkan ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi
instruksi, dan meningkatkan pipelining jauh lebih mudah apabila menggunakan
RISC dibanding menggunakan CISC.
2.
Arsitektur
RISC yang mendasari PowerPC memiliki kecenderungan lebih menekankan pada
referensi register dibanding referensi memori, dan referensi register
memerlukan bit yang lebih sedikit sehingga memiliki akses eksekusi instruksi
lebih cepat.
3.
Kecenderungan
operasi register ke register akan lebih menyederhanakan set instruksi dan
menyederhanakan unit kontrol serta pengoptimasian register akan menyebabkan
operand-operand yang sering diakses akan tetap berada dipenyimpan berkecepatan
tinggi.
4.
Penggunaan
mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.
b.
Kekurangan
Kelemahan utama dari RISC ialah jumalh instruksi yang sedikit. Hal ini
mengakibatkan untuk melakukan suatu tugas akan dibutuhkan instruksi yang lebih
banyak bila dibandingkan CISC. Hasilnya ialah jumlah ukuran program akan lebih
besar bila dibandingkan CISC. Penggunaan memori akan semakin meningkat dan lalu
lintas instruksi antara CPU dan memori akan meningkat pula.
Prosesor
RISC, yang berkembang dari riset akademis telah menjadi prosesor komersial yang
terbukti mampu beroperasi lebih cepat dengan penggunaan luas chip yang efisien.
Kemajuan mutakhir yang ditunjukkan oleh mikroprosesor PowerPC 601 dan teknologi
emulasi yang antara lain dikembangkan oleh IBM memungkinkan bergesernya
dominasi chip-chip keluarga-86 dan kompatibelnya. Program yang dihasilkan dalam
bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).
1. Program
berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini
tentunya kurang menghemat sumber daya.
2.
Program
yang berukuran lebih besar akan menyebabkan
-
Menurunnya
kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi
yang harus diambil.
-
Pada
lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih
besar
7. Fase perkembangan prosesor CISC dan RISC
Sebelum proses RISC didesain untuk pertama kalinya,
banyak arsitek komputer mencoba menjembatani celah semantik”, yaitu bagaimana
cara untuk membuat set-set instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi
dengan menyediakan instruksi “level tinggi” seperti pemanggilan procedure,
proses pengulangan dan mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data
dan akses array dapat dikombinasikan dengan sebuah instruksi. Karakteristik
CISC yg “sarat informasi” ini memberikan keuntungan di mana ukuran
program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan
penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan
komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat.
Memang setelah itu banyak desain yang memberikan hasil
yang lebih baik dengan biaya yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan
pemrograman level tinggi menjadi lebih sederhana, tetapi pada kenyataannya
tidaklah selalu demikian. Contohnya, arsitektur kompleks yang didesain dengan
kurang baik (yang menggunakan kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi
hardware), akan berada pada situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan
performansi dengan tidak menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi
pemanggilan procedure), tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang
sederhana.
Satu alasan mengenai hal ini adalah karena set-set instruksi
level-tinggi, yang sering disandikan (untuk kode-kode yang kompleks), akan
menjadi cukup sulit untuk diterjemahkan kembali dan dijalankan secara efektif
dengan jumlah transistor yang terbatas. Oleh karena itu arsitektur -arsitektur
ini memerlukan penanganan yang lebih terfokus pada desain prosesor. Pada saat
itu di mana jumlah transistor cukup terbatas, mengakibatkan semakin sempitnya
peluang ditemukannya cara-cara alternatif untuk optimisasi perkembangan
prosesor. Oleh karena itulah, pemikiran untuk menggunakan desain RISC muncul
pada pertengahan tahun 1970 (Pusat Penelitian Watson IBM 801 – IBMs)
8. Perbedaan CISC dan 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.
RISC
|
CISC
|
Penekanan pada perangkat lunak
|
Penekanan pada perangkat keras
|
Single-clock, hanya sejumlah kecil instruksi
|
Termasuk
instruksi kompleks multi-clock
|
Register
to Register :”LOAD”&”STORE” adalah
instruksi2 terpisah
|
Memori
ke Memori:”LOAD”&”STORE” saling
bekerjasama
|
Ukuran
kode besar (kecepatan relatif tinggi)
|
Ukurang
kode kecil, kecepatan rendah
|
Transistor
banyak dipakai untuk register memori
|
Transistor
digunakan untuk menyimpan instruksi2 kompleks
|
