Pembahasan Artikel ini akan memaparkan pengertian set instruksi,fungsi dari set instruksi, karakteristik dan penjelasan yang lainnya juga. Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions). Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set).

Set instruksi (instruction set) merupakan sekumpulan lengkap instruksi yang dapat dimengerti oleh sebuah CPU. Disebut juga machine code (bahasa mesin), aslinya juga berbentuk biner yang merupakan bahasa assembly.

Dua bagian utama arsitektur komputer:
1. Instruction set architecture (ISA) / arsitektur set instruksi
ISA meliputi spesifikasi yang menentukan bagaimana programmer bahasa mesin akan berinteraksi oleh computer. ISA menentukan sifat komputasional computer.
2. Hardware system architecture (HSA) / arsitektur system hardware
HAS berkaitan dengan subsistem hardware utama computer (CPU, system memori dan IO). HSA mencakup desain logis dan organisasi arus data dari subsistem.

Jenis Jenis Instruksi
– Data processing/pengoahan data : instruksi aritmetika dan logika.
– Data storage/penyimpanan data : instruksi-instruksi memori.
– Data movement/perpindahan data : instruksi I/O.
– Control/control : instruksi pemeriksaan dan percabangan.

Elemen – Elemen Dari Instruksi Mesin (Set Instruksi)

  • Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan
  • Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan
  • Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan
  • Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.

 

Teknik Pengalamatan
Ada 3 teknik dasar untuk pengalamatan, yaitu:
1. Pemetaan langsung (direct mapping), terdiri dari dua cara yakni Pengalamatan Mutlak (absolute addressing) dan Pengalamatan relatif (relative addressing).
– Pengalamatan Mutlak
Untuk teknik pengalamatan ‘alamat mutlak’ ini, tidak terlalu mempermasalahkan kunci atribut karena diminta langsung menuliskan di mana alamat record yang akan di masukkan. Jika kita menggunakan hard disk atau magnetic drum, ada dua cara dalam menentukan alamat memorinya, yaitu (1) cylinder addressing dan (2) sector addressing. Jika kita menggunakan cylinder addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari silinder (cylinder), permukaan (surface), dan record, sedangkan bila kita menggunakan sector addressing, maka kita harus menetapkan nomor-nomor dari sektor (sector), lintasan (track), dan permukaan (surface). Teknik ini mudah dalam pemetaan (pemberian) alamat memorinya. Sulitnya pada pengambilan (retrieve) data kembali, jika data yang kita masukkan banyak, kita bisa lupa di mana alamat record tertentu.
-pengalamatan relatif
Teknik ini menjadikan atribut kunci sebagai alamat memorinya, jadi, data dari NIM dijadikan bertipe numeric(integer) dan dijadikan alamat dari record yang bersangkutan. Cara ini memang sangat efektif untuk menemukan kembali record yang sudah disimpan, tetapi sangat boros penggunaan memorinya. Tentu alamat memori mulai dari 1 hingga alamat ke sekian juta tidak digunakan karena nilai dari NIM tidak ada yang kecil. Pelajari keuntungan dan kerugian lainnya.Teknik ini termasuk dalam katagori address space dependent.
2. Pencarian Tabel (directory look-up)
Teknik ini dilakukan dengan cara mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori yang ada dan dimasukkan ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (misal disebut dengan tabel INDEX) hanya berisi kunci atribut (misalkan NIM) yang telah disorting (diurut) dan alamat memorinya. Jadi, sewaktu dilakukan pencarian data, tabel yang pertama dibaca adalah tabel INDEX itu, setelah ditemukan atribut kuncinya, maka data alamat yang ada di sana digunakan untuk meraih alamat record dari data (berkas/ file/ tabel) yang sebenarnya. Pencarian yang dilakukan di tabel INDEX akan lebih cepat dilakukan dengan teknik pencarian melalui binary search (dibagi dua-dua, ada di mata kuliah Struktur dan Organisasi Data 2 kelak) ketimbang dilakukan secara sequential. Nilai key field (kunci atribut) bersifat address space independent (tidak terpengaruh terhadap perubahan organisasi file-nya), yang berubah hanyalah alamat yang ada di INDEX-nya.
3. Kalkulasi (calculating).
Kalau pada teknik pencarian tabel kita harus menyediakan ruang memori untuk menyimpan tabel INDEX-nya, maka pada teknik ini tidak diperlukan hal itu. Yang dilakukan di sini adalah membuat hitungan sedemikian rupa sehingga dengan memasukkan kunci atribut record-nya, alamatnya sudah dapat diketahui. Tinggal masalahnya, bagaimana membuat hitungan dari kunci atribut itu sehingga hasilnya bisa efisien (dalam penggunaan memori) dan tidak berbenturan nilainya (menggunakan alamat yang sama).

 

Ada 6 macam cara dalam mode pengalamatan :

1. Immmediate addressing

Merupakan bentuk pengalamtan yang paling sederhana, dimana operand benar-benar ada dalam instruksi atau bagian dari instruksi operand sama dengan field alamat. Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk komplemen dua, dengan bit kiri sebagai bit tanda. Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda di geser ke kiri hingga maksimum word data.

Keuntungan dari mode pengalamatan ini adalah tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand, dan juga dapat menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat . Namun kekurangan dari mode pengalamatan ini adalah ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

2. Direct addressing
Cara ini merupakan cara yang baik digunakan pada komputer lama dan komputer kecil, karena hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan sebauh kalkulus khusus.
Kelebihan dari mode pengalamatan ini, dimana field alamat berisi efektif address sebuah operand. Kelemahan dari mode penglamatan ini yaitu keterbatasan field alamat karena panjang fied alamat relatif lebih kecil dibanding panjang word.

3. Indirect addressing
Mode ini merupakan mode pengalamatan secara tidak langsung, dimana field mengacu pada alamat word di alamat memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat oprand yang panjang.

Contoh pada kasus ADD(A) dimana tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi memori alamat A ke akumulator.
Pada mode ini kelebihannya, dimana ruang bagi alamatnya menjadi besar, sehingga semakin banyak alamat yang mendapat referensi. Namun ada pula kekurangan dari mode pengalamatan ini yaitu,diperlukan refernsi memori ganda dalam suatu fetch sehingga memperlambat proses operasi.

4. Register addressing
Register addressing merupakan suatu mode pengalamatan yang cara kerjanya hampir mirip dengan mode pengalamatan langsung (direct addressing), namn perbedaannya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama.
Field yang mereferensi register yang memiliki panjang3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 general purpose.

Keuntungan dari mode pengalamatan register ini adalah Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori. Akses ke register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat. Namun adapun kelemahan dari mode ini yaitu menjadi terbatasnya ruang alamat.

5. Register indirect addressing
Keterbatasan field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak. Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung

6. Displacement addressing
Mode ini yaitu dengan operand berada pada alamat A ditambahkan isi register. Pada mode ini terdapat tiga model displacement yaitu :
-Relative addressing
-Base register addressing
-Indexing

Transfer Data
  • Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
  • Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
  • Menetapkan panjang data yang dipindahkan.
  • Menetapkan mode pengalamatan.

Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :

A. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.

B. Apabila memori dilibatkan : 

Menetapkan alamat memori.

Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat

memori aktual.

Mengawali pembacaan / penulisan memori

Operasi set instruksi untuk transfer data :

  • MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
  • STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.
  • LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.
  • EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.
  • CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.
  • SET : memindahkan word 1 ke tujuan.
  • PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.
  • POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber

 

Aritmatic

Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :

1. Transfer data sebelum atau sesudah.

2. Melakukan fungsi dalam ALU.

3. Menset kode-kode kondisi dan flag.

Operasi set instruksi untuk arithmetic :

1. ADD : penjumlahan                          5. ABSOLUTE

2. SUBTRACT : pengurangan             6. NEGATIVE

3. MULTIPLY : perkalian                      7. DECREMENT

4. DIVIDE : pembagian                        8. INCREMENT

Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal.

Logical

Tindakan CPU sama dengan arithmetic
Operasi set instruksi untuk operasi logical :

1. AND, OR, NOT, EXOR

2. COMPARE : melakukan perbandingan logika.

3. TEST : menguji kondisi tertentu.

4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan

konstanta pada ujung bit.

5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan

ujung yang terjalin.

Transfer Control

Tindakan CPU untuk transfer control :

Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return.

 

Operasi set instruksi untuk transfer control :

1. JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC

dengan alamat tertentu.

2. JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu danmemuat

PC dengan alamat tertentu atau tidak

melakukan apa tergantung dari

persyaratan.

3. JUMP SUBRUTIN : melompat ke  alamat tertentu.

4. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal

dari lokasi tertentu.

5. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan

mengeksekusi sebagai instruksi

Jumlah Alamat (Number Of Addresses)

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya. Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :

1.  Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu   untuk alamat

instruksi berikutnya)

2. Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)

3. Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi

operand)

4. Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan

operand dan hasilnya)

Addressing Modes

Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalamatan) yang paling umum:

Immediate
Direct
Indirect
Register
Register Indirect
Displacement
Stack
Tabel  Basic Addressing Modes
Picture1
Gambar Addressing Mode
Picture2
Referensi :

M Firdaus Agung, Blogspot. “Mengukir Indah dunia.” Set Instruksi. N.p., 08 januari 2010. Web. 30 Oct 2013. <http://mfirdausagung.blogspot.com/2010/01/set-instruksi.html&gt;.

Hackwary, Blogspot. “Hackwary : Arsitektur Set Instruksi.” Arsitektur Set Instruksi. N.p., 24 januari 2012. Web. 30 Oct 2013. <http://hackwary.blogspot.com/2012/01/arsitektur-set-instruksi.html&gt;.

Margono, . “Margono Staff UNS.” Presentasi Set Instruksi. N.p., 06 februari 2011. Web. 30 Oct 2013. <http://margono.staff.uns.ac.id/files/2009/06/set-instruksi.ppt&gt;.