SISTEM KOMPUTER KELAS XI

SISTEM INPUT-PROSES- OUTPUT

  A.      SISTEM,FUNGSI DAN STRUKTUR MASUKAN

Sistem I/O adalah operasi yg diperoleh melalui sejumlah perangkat eksternal  dengan menggunakan link.

     a)       PIRANTI MASUKAN(INPUT DEVICE)

Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukkan data atau perintah ke dalam komputer. Contoh:keyboard

     b)      PIRANTI KELUARAN(OUTPUT DEVICE)

Adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (kekertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara. Contoh:scanner.

       A.      MODUL I/O

     Ø  Merupakan peralatan antarmuka (interface) bagi sistem bus atau switch sentral dan mengontrol satu atau lebih perangkat peripheral.

     Ø  Tidak hanya sekedar modul penghubung, tetapi sebuah piranti yang berisi logika dalam melakukan fungsi komunikasi antara peripheral dan bus computer Programmable Peripheral Interface Intel.

      B.      FUNGSI MODUL I/O:

             a.       Control Timing                   =             Mengatur control dan waktu

             b.       Komunikasi CPU               =             Mensinkronkan perangkat di dalam CPU

             c.       Komunikasi perangkat       =             Mensinkronkan antar perangkat pendukung CPU

             d.       Data buffering                    =             Mensinkronkan kerja processor dengan beberapa peripheral

             e.       Eror correction                   =             Mendeteksi error pada proses data

      C.      TEKNIK INPUT/OUTPUT

1.       Metode Transfer Data Perangkat I/O

Metode transfer data perangkat input/output terdapat dua macam yaitu, metode software  dan metode hardware.

2.       Prograammed I/O

CPU memiliki control langsung terhadap proses input output. Termasuk perintah read/write , sensing status, dan data transfer.

Contoh Perangkat yang berproses denga tipe Programmed I/O : Unit Tape Magnetic ,

3.       Interrupt Driven I/O

CPU tetap memiliki kontrol langsung terhadap proses I/O, seperti pada programmed I/O.

4.       Direct Memory Access (DMA)

·           Interrupt driven dan programmed I/O membutuhkan intervensi langsung kepada CPU

·           Adanya keterbatasan pada transfer rate, dan CPU

·           menjadi terikat pada modul I/O

      

    D.      PERANGKAT PEMROSES

CPU

Merupakan tempat pemroses instruksi-instruksi program, yang pada komputer mikro disebut dengan micro-processor (pemroses mikro).

Register

Merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi,  yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses .

Memori

CPU hanya dapat menyimpan data dan instruksi di register yang berukuran kecil sehingga tidak dapat menyimpan semua informasi yang dibutuhkan untuk keseluruhan proses program. (RAM DAN ROM)

E.       Sistem,Fungsi dan Keluaran

Hasil dari suatu proses atau aktivitas menerima data dari hasil pengolahan pada bagian pemroses. Digunakan untuk menampilkan hasil pemrosesan yg dikerjakan oleh pocessor. Komputer mempunyai 4 komponen utama :

1)    Input devices

2)    Output devices

3)    CPU

4)    Memory

PERANGKAT EKSTERNAL / PERIPHERAL

  A.  Pheriperal

Merupakan sebuah perangkat yang mendukung/ membantu pekerjaan yang tidak bisa dilakukan komponen utama komputer.

  B.      Perangkat peripheral input

1.       Keyboard

Keyboard adalah sebuah perangkat masukan yang digunakan untuk memasukan data berupa huruf, angka maupun symbol tertentu serta melakukan perintah-perintah untuk menyimpan file dan membuka file.

2.       Mouse

Mouse adalah sebuah perangkat masukan yang berguna sebagai penunjuk posisi kursor/pointer pada layar monitor.

3.       Touchpad

·         Adalah sebuah alat penunjuk yang menampilkan sensor pada permukaan khusus yang dapat menterjemahkan gerakan dan jari-jari pengguna ke posisi yang di inginkan pada layar monitor.

·         hanya dapat ditemukan pada laptop dan notebook

·         cara kerjanya hampir sama dengan mouse.

4.       Barcode Reader

Barcode Reader adalah perangkat yang digunakan untuk membaca barcode data.

5.       Image Scanner

·         Merupakan peralatan yg digunakan untuk melakukan entry data grafis ke dalam sistem komputer.

·         Melakukan scan suatu objek gambar /dokumen dan mengkonversi ke bentuk digital.

6.       Kamera Digital

·         Kerjanya mirip kamera foto biasa, hanya saja hasilnya langsung disimpan dalam format data komputer.

·         Hasil yang diperoleh jauh lebih bagus dibandingkan hasil cetakan film negatif.

   C.      PERANGKAT PERIPHERAL OUTPUT

1.       Monitor

Monitor adalah sebuah perangkat keras yang digunakan untuk mengeluarkan hasil pemerosesan yang dilakukan oleh komputer berupa informasi yang dibutuhkan user.

2.       LCD

Adalah perangkat keras yang mengintegrasikan sumber cahaya, sistem optic elektronik, dan display dengan tujuan untuk memproyeksikan gambar atau video ke dinding atau layar.

3.       Printer

Printer adalah perangkat keras keluaran yang digunakan untuk mencetak data pada media kertas.

4.       Plotter

·         Sama fungsinya dengan printer tetapi khusus untuk mencetak gambar.

·         Kertas yang dipergunakan juga lebih besar dari kertas biasa.

·         Plotter generasi pertama harus dipasangi rapido (pena khusus untuk menggambar), namun sekarang plotter juga terdiri dari inkjet dan laser.  

   D.      PERANGKAT PERIPHERAL STORAGE

1.       Eksternal Harddrive

Sebuah penyimpanan yg berada di luar komputer yg mempunyai kapasitas bermacam dan bisa mencapai 2 tera.

2.       Flashdrive

Flashdrive adalah perangkat yang digunakan untuk menyimpan data dengan ukuran kapasitas tertentu. Ada yang 2GB, 4GB, 8GB, 16GB, sampai 32GB.

3.       Disk Drive

Alat tambahan yg digunakan untuk meletakan piringan magnetik, memutar dan menggerakan piringan pada posisi yg diinginkan ketika mengakses informasi dari dalam disk.

   E.       Perangkat peripheral input/output

1.       Modem

Modem adalah perangkat keras yang digunakan untuk menghubungkan komputer ke jaringan internet.

2.       Network Interface Card

Network Card adalah perangkat keras yang digunakan sebagai jembatan penghubung antara komputer server dengan komputer client.

3.       CD-ROM

·         kepanjangan dari compact disk read only memori yang artinya hanya bisa digunakan untuk membaca sebuah CD saja.

·         Dibedakan menjadi 2 menurut tipenya yaitu : ATA/IDE memiliki kecepatan 100-133Mbps dan SCSI yang memiliki kecepatan kira-kira 150 Mbps.

STRUKTUR DAN INTERKONEKSI BUS

   A.      Pengertian Struktur Interkoneksi

·         Struktur interkoneksi adalah kumpulan lintasan yang menghubungkan berbagai komponen-komponen seperti CPU, Memory dan I/O, yang saling berkomunikasi satu dengan lainnya.

·         I/O berfungsi sama dengan memory. Terdapat dua buah operasi, baca dan tulis. Selain itu, modul-modul I/O dapat mengontrol lebih dari 1 perangkat eksternal.

   B.      Pengertian Bus

BUS adalah bagian dari sistem komputer yang berfungsi untuk menghubungkan antar perangkat utama pada komputer guna memindahkan data antar bagian-bagian dalam sistem komputer.

   C.      Karakteristik Bus

·         bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama.

·         Sebuah sistem bus terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah.

·         Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus.

   D.      System Bus

1.       BUS DATA

Merupakan jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Baik lebar maupun jumlah saluran menentukan kinerja sistem komputer. 

2.       BUS ALAMAT

Merupakan bus untuk menandakan lokasi sumber dan tujuan pada proses transfer data. Pada saluran ini, CPU akan mengirim alamat memori yang akan ditulis atau dibaca.

3.       BUS KONTROL

Merupakan bus yang digunakan untuk menngotrol izin akses ke data bus dan address bus. Jadi sebelum data masuk/keluar untuk ditulis atau dibaca, akan dikontrol terlebih dahulu

   E.       Jenis Bus

1.       Dedicated

Bus yang khusus menyalurkan data tertentu, contohnya paket data saja, alamat saja atau berupa pengontrolan saja

2.       Multiplexed

Bus yang digunakan untuk berbagai keperluan, sehingga bus yang digunakan lebih sedikit.

F.       Macam Bus pada PC

1.       ISA

2.       EISA

3.       VESA

4.       PCI

5.       USB

KAIDAH DAN SIMBOL-SIMBOL YANG DIGUNAKAN PADA FLOWCHART ATAU STRUKTOGRAM

  A.      PENGERTIAN

Flowchart adalah penggambaran secara grafik dari langkah-langkah dan urut-urutan prosedur dari suatu program.

  B.      JENIS-JENIS FLOWCHART

a.       Flowchart Sistem (System Flowchart)

b.       Flowchart Paperwork / Flowchart Dokumen (Document Flowchart)

c.       Flowchart Skematik (Schematic Flowchart)

d.       Flowchart Program (Program Flowchart)

e.       Flowchart Proses (Process Flowchart)

  C.      SIMBOL DALAM FLOWCHART

  D.      BLOCKCHART DIAGRAM

Block chart berfungsi memodelkan masukkan, keluaran, refrensi, master, proses ataupun transaski dalam simbol-simbol tertentu. Pada dasarnya tidak berorientasi pada fungsi, waktu ataupun aliran data tetapi lebih ke arah proses (saling melengkapi dengan PS). Simbol-simbol yang digunakan dalam Block Chart, relatif umum digunakan dalam banyak sistem dan terdiri dari:

  E.       SIMBOL CABANG TUNGGAL

Berfungsi mempresentasikan grafik dari langkah yang diikuti dalam menyelesaikan suatu permasalahan yang terdiri dari symbol dimana masing-masing symbol mempresentasikan kegiatan tertentu.

è Terminator

Fungsi :untuk menandai awal dan akhir dari suatu flowchart.

è Input/Output

Fungsi : untuk menyatakan operasi pemasukan dan pengeluaran

è Proses

Fungsi : untuk menyatakan pemrosesan input

è Decision

Fungsi : untuk pemeriksaan suatu kondisi

è On page controller

Fungsi : untuk menghubungkan satu langkah ke lainnya

è Off page controller

Fungsi : menghubungkan langkah di halaman yang berbeda

è Flow line

Fungsi : menghubungkan setiap langkah dan menunujukkan arah

è Preparation

Fungsi : untuk proses pemberian hanya awal

è Pendifined process

Fungsi :untuk pelaksanaan suatu bagian (sub-program)/procedure.

   F.       SIMBOL CABANG RANGKAP BESERTA FUNGSINYA

Sebenarnya hampir sama dengan simbol cabang tunggal yang memiliki fungsi untuk mempresentasikan grafik dari langkah-langkah yang harus diikuti dalam menyelesaikan suatu permasalahan, namun tambahannya terletak pada adanya pilihan antara True atau False.

   G.      PERULANGAN/LOOPING

·      Pengulangan (loop) adalah suatu pekerjaan yang dilakukan secara berulang-ulang sampai kondisi tertentu.

·      Digunakan untuk menghasilkan pengulangan sejumlah kali yang dispesifikasikan

·      Macam perulangan :

§  FOR

§  WHILE

§  DO-WHILE

    H.      SUBROUTINE

·         Subroutine atau procedure adalah  suatu blok program terpisah yang digunakan untuk mengerjakan suatu pekerjaan tertentu.

·         Kegunaan yang umum : menghemat kodeprogrambila terjadi proses yang sama diulang berkali-kali.

Penulisan subroutine dalam Visual Basic ada 3 macam:

1.    Subroutine yang bersifat event dari komponen tertentu (subroutine ini sudah tersedia dalam library Visual Basic sebagai modul OOP dalamVisual Basic) dituliskan dengan:

Private Sub Komponen_Event(Input)

<blok program dalam subroutine>

…………………………………………………………………………………

End Sub

2.    Subroutine yang bersifat metode private dimana pemanggilan subroutinenya hanya ditulis dengan namasubroutine (Subroutine ini adalahsubroutine yang dibuat sendiri), dituliskan dengan:

Private Sub Nama_Fungsi(Input)

<blok program dalam subroutine>

…………………………………………………………………………………

End Sub

3.    Subroutine yang bukan event atau metode, dimana pemanggilannya menggunakan call NamaSubroutine, dituliskan dengan:

Sub Komponen_Event(Input)

<blok program dalam subroutine>

…………………………………………………………………………………

End Sub

Pemakaian Subroutine semacamini banyak ditemui pada pemrograman game dalamVisual Basic.

    I.         FUNGSI

Sama seperti subroutine, fungsi adalah suatu blok program yang digunakan untuk suatu pekerjaan tertentu. Beda fungsi dan subroutine adalah subroutine tidak menghasilkan nilasi sedangkan fungsi menghasilkan nilai. Fungsi sering kali digunakan untuk proses-proses perhitungan. Pernyataan fungsi secara umum dituliskan dengan:

Output = Fungsi(Input)

Sebagai contoh untuk menyatakan fungsi f dengan input x dan output y dituliskan dengan y=f(x).

•  Definisi fungsi di dalam Visual Basic mengikuti aturan fungsi dimana ada input dan ada output dituliskan dengan:

Private Function NamaFungsi(Input) As Tipe_Data_Output

<Blok di dalam fungsi>

………………………………………………

NamaFungsi=<Nilai yang keluar dari Fungsi>

End Function

•       Definisi fungsi di dalam Visual Basic mengikuti aturan fungsi dimana ada input dan ada output dituliskan dengan:

Private Function NamaFungsi(Input) As Tipe_Data_Output

<Blok di dalam fungsi>

………………………………………………

NamaFungsi=<Nilai yang keluar dari Fungsi>

End Function

   J.        Penerapan simbol atau simbol-simbol untuk memecahkan masalah

Berikut contoh penerapan simbol flowchart : “Membeli buku tulis di Koperasi Sekolah”

ORGANISASI PROSESOR, REGISTER, DAN SIKLUS INSTRUKSI

   A.   Organisasi Prosesor

Hal-hal yang perlu dilakukan cpu adalah:

1.    Fetch instruction / mengambil instruksi : cpu harus membaca instruksi dari memori.

2.    Interpret instruction / menerjemahkan instruksi : instruksi harus didekode untuk menentukan aksi    apa yang diperlukan.

3.    Fetch data / mengambil data : eksekusi suatu instruksi mungkin memerlukan pembacaan data dari memori atau modul i/o.

4.    Process data / mengolah data : eksekusi suatu instruksi mungkin memerlukan operasi aritmetika atau logika terhadap data.

5.    Write data / menulis data : hasil eksekusi mungkin memerlukan penulisan data ke memori atau modul i/o.

  

   B.   Organisasi register

Organisasi register meliputi jenis-jenis register di bawah ini:

·         General: terdapat 8 buah register general-purpose 32-bit. Register-register ini juga dapat menampung operand-operand untuk keperluan kalkulasi alamat.

·         Segment: keenam register segmen 16-bit berisi pemilih segmen, yang diindex ke dalam tabel segmen.

·         Flags: register eflag berisi kode kondisi (persyaratan) dan bermacam-macam bit mode.

·         Instruction pointer: berisi alamat instruksi saat itu.Terdapat juga register-register yang secara khusus ditujukan bagi unit floating point:

·         Numeric: semua register menampung bilangan floating point 80 bit extended-precision.

·         Control: register control 16-bit berisi bit-bit yang mengontrol operasi unit floating point.

·         Status: register status 16-bit berisi bit-bit yang merefleksikan status unit floating point saat itu.

·         Tag word: register 16-bit ini berisi tag 2-bit bagi semua register numerik floating point, yang mengindikasikan sifat-sifat isi register yang berkaitan. Keempat nilainya adalah valid, nol, special (nan, infinity, denormalized) dan kosong.

 Fungsi register pada CPU ada 2,yaitu:

       1.    User-visible registers.

      Register ini memungkinkan pemrogram bahasa mesin dan bahasa assembler  meminimalkan referensi main memori dengan cara mengoptimasi penggunaan register. Register ini adalah register yang dapat direfensikan dengan menggunakan bahasa mesin yang dieksekusi cpu.

      2.  Control and status registers.

     Register-register ini digunakan oleh unit kontrol untuk mengontrol operasi cpu dan oleh program sistem operasi untuk mengontrol eksekusi program.

Terdapat 4 macam register yang penting bagi eksekusi instruksi :

1.    Program counter (pc) atau pencacah program : berisi alamat instruksi yang akan diambil.

2.    Instruction register (ir) : berisi instruksi yang terakhir diambil.

3.    Memori address register (mar) : berisi alamat sebuah lokasi di dalam memori.

4.    Memori buffer register (mbr) : berisi sebuah word data yang akan dituliskan ke dalam memori atau word yang terakhir dibaca.

>> Siklus Instruksi (Instruction Cycle)

•         Siklus Tak Langsung

Eksekusi sebuah instruksi melibatkan sebuah operand atau lebih di dalam memori, yang masing-masing operand memerlukan akses memori. Kemudian, apabila digunakan pengalamatan tak langsung, maka diperlukan akses memori tambahan.

•         Machine cycle

Machine cycle atau nama lainnya adalah processor cycle atau instruction cycle merupakan suatu siklus instruksi dasar yang dikerjakan oleh cpu di dalam melakukan eksekusi suatu instruksi. Rangkaian proses eksekusi instruksi ini dimulai dari proses fetching data dan instruksi yang ada didalam memori hingga proses penulisan kembali hasil eksekusi instruksi tersebut ke dalam memori.

Secara garis besar siklus instruksi (machine cycle) dibagi ke dalam beberapa tahapan yaitu:

1.    Proses Fetching

            Merupakan proses dimana instruksi dan data akan di load dari memori ke dalam cpu. Proses ini dimulai dari pengambilan alamat instruksi yang terdapat di dalam pc (program counter). Alamat yang terdapat di dalam pc ini merupakan alamat valid dari instruksi dan data yang disimpan ke dalam memori utama, dan merupakan alamat instruksi yang akan dieksekusi. Berdasarkan alamat instruksi yang terdapat di dalam pc, cpu akan mengambil instruksi tersebut untuk ditempatkan ke dalam register (instruction register/ ir) yang menyimpan instruksi yang akan dieksekusi.

2.    Proses Decoding

            Merupakan tahapan dimana instruksi akan di terjemahkan (interpret) ke dalam perintah-perintah bahasa mesin dasar (add, sb, mba, sta, jmp, dll). Proses ini dilakukan oleh instruction decoder.

3.    Proses Executing

            Pada tahapan dimana instruksi akan dieksekusi di dalam cpu, yaitu oleh alu (arithmetic logic unit).

§  Setelah tahapan diatas dikerjakan, maka hasil dari eksekusi tersebut akan dikembalikan ke dalam memori untuk disimpan. proses penyimpanan kembali hasil eksekusi instruksi terdiri dari beberapa tahapan yaitu:

1.    Proses penempatan alamat memori yang digunakan untuk menyimpan hasil instruksi ke dalam mar

2.    Proses penempatan data (hasil instruksi) kedalam mdr

3.    Proses mengaktifkan memory write control signal pada control bus

4.    Proses menunggu memori untuk melakukan write data pada alamat tertentu

5.    Proses untuk menonaktifkan memory write control signal pada bus

Dalam menjalakan instruction cycle / machine cycle ada beberapa komponen yang berperan, yaitu:

 1.    Program counter (pc)

Nama lainnya adalah instruction pointer, merupakan suatu pointer (penunjuk), bagi sejumlah instruksi yang ditempatkan di dalam memori dan akan dieksekusi oleh cpu.

 2.    Memory address register (mar)

Adalah salah satu register yang terdapat di dalam cpu yang fungsinya adalah untuk menyimpan alamat memori dari data yang akan diambil (fetch) oleh cpu untuk dieksekusi. Selain itu mar juga akan menyimpan alamat memori dari data (hasil instruksi) yang akan ditulis kembali ke dalam memori.

 3.    Memory data register (mdr)

Merupakan register yang terdapat dalam cpu yang fungsinya adalah menyimpan data sementara yang akan dieksekusi oleh cpu. Setiap kali proses fetching berlangsung, data akan disimpan di dalam mdr sebelum dilakukan proses eksekusi. Demikian juga hasil dari eksekusi instruksi akan disimpan di dalam register ini sebelum dilakukan proses penulisan kembali ke memori.

 4.    Instruction register

Sama seperti mar dan mdr, instruction register (ir) ini terletak di dalam cpu. Ir ini bertanggung jawab untuk menyimpan instruksi yang akan dieksekusi oleh cpu. Pada beberapa jenis prosesor (terutama yang ada sekarang), digunakan konsep pipeline pada ir ini, dimana pada setiap stage pipeline melakukan proses decoding, dan proses yang lain pada waktu instruksi dikerjakan.

 5.    Control unit (cu)

Control unit mengkoordinasi semua komponen-komponen yang ada di sistem computer, terutama yang berkaitan dengan pengolahan data dan eksekusi instruksi. Cu mengatur proses fetching instruksi maupun data dari memori ke cpu. Selain itu juga mengatur unit yang lain dengan menyediakan timing dan control signal.

 6.    Arithmetic logic unit (alu)

Merupakan sirkuit digital yang terdapat di dalam cpu yang memiliki fungsi untuk melakukan komputasi aritmatika dan logika. Alu merupakan unit dasar dari pengolah data dan eksekusi instruksi.

STRUKTUR DAN FUNGSI CPU

A.     CPU

CPU adalah singkatan dari Central Processing Unit merupakan komponen terpenting dari sistem komputer. komponen pengolah data berdasarkan intruksi yang diberikan kepadanya, dalam mewujudkan fungsi dan tugasnya, CPU tersusun atas beberapa komponen

.

Komponen Utama CPU

1.     Arithmetic and Logic Unit (ALU)

2.     Control Unit

3.     Registers

4.     CPU Interconnections

B.     Register

·      Media penyimpanan internal CPU yang digunakan saat proses pengolahan data.

·      Memori ini bersifat sementara, biasanya digunakan untuk menyimpan data saat diolah ataupun data untuk pengolahan selanjutnya.

C.     Arithmetic Logic Unit

·      Bertugas membentuk fungsi-fungsi pengolahan data komputer

·      ALU sering disebut mesin bahasa (machine language) karena bagian ini mengerjakan instruksi-instruksi bahasa mesin yang diberikan padanya. Seperti istilahnya.

·      ALU terdiri dari dua bagian, yaitu unit aritmetika dan unit logika boolean, yang masing-masing memiliki spesifikasi tugas tersendiri.

D.     Control Unit

·      Bertugas mengontrol operasi CPU dan secara keseluruhan mengontrol komputer sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar komponen dalam menjalankan fungsi-fungsi operasinya.

·      Termasuk dalam tanggung jawab unit kontrol adalah mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

E.     CPU Interconnection

·      Sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal dan bus-bus eksternal CPU.

·      Komponen internal CPU yaitu ALU, unit kontrol dan register-register.

·      Komponen eksternal CPU : sistem lainnya, seperti memori utama, piranti masukan/keluaran.

KARAKTERISTIK SET INSTRUKSI

A.        Set instruksi adalah kumpulan dari instruksi yang dapat dijalankan oleh CPU. Pada bahasa mesin, setiap instruksi berbentuk pola bit biner. Disebut juga machine code (bahasa mesin), aslinya juga berbentuk biner atau bahasa assembly.

B.        Beberapa contoh simbolik instruksi dalam bahasa manusia :

·      ADD : Add (Jumlahkan)

·      SUB : Substract (Kurangkan)

·      MUL : Multiply (kalikan)

·      DIV : Devide (bagi)

·      LOAD : Load (mengambil data dari register / memori)

·      STOR : Store (simpan data ke register / memori)

·      MOVE : Move (pindakhan data dari satu tempat ke tempat lain)

·      SHR : shift kanan data

·      SHL : shift kiri data,

·      Dll

C.        Elemen Instruksi :

·  Operation Code (Opcode)

Merupakan kode operasi yang menspesifikasikan operasi yang akan dilakukan. Kode operasi berbentuk kode biner.

·  Source Operand Reference

Merupakan sumber dari operand (input instruksi).

·  Result Operand Reference

Merupakan hasil atau keluaran operasi.

·  Next Instruction Reference

Elemen ini menginformasikan CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambil dan dieksekusi

D.        Tipe Instruksi :

§ Pengolahan data (data processing)

   Merupakan tipe instruksi yang meliputi operasi-operasi aritmatika dan logika. Operasi aritmatika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numerik. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bit-bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain.

§ Perpindahan data (data movement)

   Merupakan tipe instruksi yang berisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O. untuk  dapat diolah oleh CPU maka diperlukan instruksi-instruksi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.

§ Penyimpanan data (data storage)

   Merupakan tipe instruksi yang berisi instruksi-instruksi penyimpanan ke memori. Instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan walaupun sementara.

§ Kontrol aliran program (program flow control)

   Merupakan tipe instruksi yang Berisi instruksi pengontrolan operasi dan percabangan. Instruksi ini berfungsi untuk pengontrolan status dan mengoperasikan percabangan ke set instruksi lain.

E.         Tipe Operand :

·           Addresses

          Merupakan tipe inputan instruksi berupa alamat dari instruksi.

·           Numbers :

          Merupakan tipe inputan instruksi berupa

–           Integer or fixed point => sebuah integer yang skala dengan faktor tertentu. Penting untuk dicatat bahwa faktor skala ditentukan oleh jenis, itu adalah sama untuk semua nilai dari jenis fixed-titik tertentu.

–           Floating point => sebuah bilangan yang digunakan untuk menggambarkan sebuah nilai yang sangat besar atau sangat kecil

–           Decimal (BCD) => sistem pengkodean bilangan desimal yang metodenya mirip dengan bilangan biner biasa; hanya saja dalam proses konversi, setiap simbol dari bilangan desimal dikonversi satu per satu, bukan secara keseluruhan seperti konversi bilangan desimal ke biner biasa.

·           Characters :

Merupakan tipe inputan instruksi berupa

–           ASCII (American Standard Code for Information Interchange) => suatu standar internasional dalam kode huruf dan simbol seperti Hex dan Unicode tetapi ASCII lebih bersifat universal, contohnya 124 adalah untuk karakter “|”. Ia selalu digunakan oleh komputer dan alat komunikasi lain untuk menunjukkan teks.

–           EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) => kode 8 bit untuk huruf yang dipakai pada sistem operasi komputer merk IBM, seperti z/OS, OS/390, VM, VSE, OS/400, serta i5/OS

·           Logical Data :

Merupakan tipe inputan instruksi bila data berbentuk binary: 0 dan 1

F.         Tipe Operasi :

·           Transfer Data

–           Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :

–           Menetapkan mode pengalamatan.

–           Menetapkan panjang data yang dipindahkan.

–           Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.

–           Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.

–           Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.

·           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

·           Arithmetic

Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :

–           Transfer data sebelum atau sesudah.

–           Melakukan fungsi dalam ALU.

–           Menset kode-kode kondisi dan flag.

·           Operasi set instruksi untuk arithmetic :

–           ADD : penjumlahan

–           SUBTRACT : pengurangan

–           MULTIPLY : perkalian

–           DIVIDE : pembagian

–           ABSOLUTE

–           NEGATIVE

–           DECREMENT

–  INCREMENT

         Absolute, Negative, Decreament, dan Increament merupakan instruksi operand tunggal.

·           Logical

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

–           AND, OR, NOT, EXOR

–           COMPARE    : melakukan perbandingan logika.

–           TEST              : menguji kondisi tertentu.

–           SHIFT            : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit.

–           ROTATE        : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.

–           Conversi

·           Tindakan CPU sama dengan arithmetic dan logical. Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data. Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.

·           Operasi set instruksi untuk conversi :

–           TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasarkan tabel   korespodensi.

–           CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.

·           Input / Output

Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :

Apabila  memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped

Mengawali perintah ke modul I/O, Operasi set instruksi Input / Ouput :

–           INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan

–           OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O

–           START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O

–           TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan

·           Transfer Control

Tindakan CPU untuk transfer control yaitu mengupdate program counter untuk subrutin , call / return, Operasi set instruksi untuk transfer control :

JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.

–           JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.

–           JUMP SUBRUTIN : melompat ke  alamat tertentu.

–           RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.

–           EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruk

–           SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.

–           SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan

–           HALT : menghentikan eksekusi program.

–           WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi.

–           NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan

·           Control System

Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi.Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.

MODE DAN FORMAT PENGALAMATAN

·      Pengertian

Mode pengalamatan mempunyai pengertian bagaimana suatu instruksi akan mendpatkan data yang diperlukannya dalam eksekusi.

Ø  Macam mode pengalamatan`

1.      INHERENT
Dalam mode pengalamatan inherent, semua informasi yang dibutuhkan untuk operasi telah diketahui otomatis oleh CPU, dan tidak dibutuhkan operan eksternal dari memori atau dari program. Operan yang digunakan hanyalah register internal dari CPU atau data dalam stack. Karena itu operasi ini hanyalah terdiri dari satu byte instruksi.

2.         IMMEDIATE
Dalam mode pengalamatan immediate, operan terkandung di dalam byte yang langsung mengikuti kode operasi. Mode ini digunakan saat suatu harga atau konstanta diketahui saat program dibuat dan tidak akan dirubah selama eksekusi program. Operasi dengan mode ini membutuhkan dua byte instruksi, satu untuk kode operasi dan satu lagi untuk data byte.

3.         DIRECTION
Mode pengalamatan direct mirip dengan mode pengalamatan extended kecuali bahwa upper byte dari alamat operan selalu dianggap $00. Karena itu, hanya lower-byte dari operan yang diperlukan untuk dimasukkan dalam instruksi. Pengalamatan direct menyebabkan efisiensi alamat dalam 256 byte pertama dalam memori. Area ini dinamakan dengan direct page dan mengandung on-chip RAM dan register I/O. Pengalamatan direct ini efisien bagi memori program dan waktu eksekusi. Dalam mode ini instruksi terdiri dari dua byte, satu untuk kode operasi dan satu lagi untuk alamat operan.

4.       EXTENDED
Dalam mode pengalamatan extended, alamat dari operan terkandung dalam dua byte yang mengikuti kode operasi. Pengalamatan extended ini dapat digunakan untuk mengakses semua lokasi dalam memori mikrokontroler termasuk I/O, RAM, ROM, dan EPROM. Karena itu operasi ini membutuhkan tiga byte, satu untuk kode operasi, dan dua untuk alamat dari operan

5.         INDEXED
Dalam mode pengalamatan indexed, alamat efektif adalah variabel dan tergantung pada dua faktor: 1) isi index register saat itu dan 2) nilai offset yang terkandung dari byte yang mengikuti kode operasi. Terdapat tiga jenis pengalamatan indexed yang didukung oleh CPU keluarga M68HC05, yaitu: no-offset, 8-bit offset, dan 16-bit offset. Dalam mode pengalamatan indexed-no offset, alamat efektif dari operan terkandung dalam index register 8-bit. Karena itu, mode pengalamatan ini dapat mengakses 256 lokasi memori (dari $0000 sampai $00FF). Instruksi mode ini membutuhkan satu byte instruksi.

6.         RELATIVE
Mode pengalamatan relative ini digunakanhanya dalam instruksi percabangan. Instruksi percabangan, selain percabangan instruksi manipulasi bit, membangkitkan dua byte kode mesin: satu untuk kode operasi dan satu untuk offset relatifnya. Karena kemampuannya untuk bercabang ke dua arah, byte offset adalah bilangan bertanda dengan jangkauan –128 sampai +127. Jika kondisi percabangan TRUE, isi dari byte bertanda 8-bit yang mengikuti kode operasi akan ditambahkan dengan isi dari PC untuk membentuk alamat efektif percabangan; jika FALSE maka kontrol program akan terus ke instruksi di bawah instruksi percabangan. Programmer akan menspesifikasikan tujuan dari percabangan sebagai alamat absolute (dengan label atau alamat langsung). Kemudian assembler akan mengkalkulasi offset relatif 8-bit yang akan diletakkan di belakang kode memori dalam memori.

7.       Machine Code, Opcode , Mnemonic, Operation, Addressing Mode.  

A. Elemen Instruksi Mesin

1.    Operation code (Op code): Menspesifikasi operasi yang akan dilakukan. Kode operasi berbentuk kode biner

2.    Source Operand reference: Operasi dapat berasal dari lebih satu sumber. Operand adalah input operasi

3.    Result Operand reference: Merupakan hasil atau keluaran operasi

4.    Next Instruction Reference: Elemen ini menginformasikan CPU posisi instruksi berikutnya yang  harus diambil dan dieksekusi

B. Mnemonic

Kode operasi (opcode) direpresentasi kan dengan singkatan – singkatan, yang disebut mnemonic. Mnemonic mengindikasikan suatu operasi bagi CPU.
Contoh mnemonic adalah :

– ADD = penambahan
– SUB = substract (pengurangan)
– LOAD = muatkan data ke memori
 

• Setiap opcode (kode operasi) simbolik memiliki representasi biner yang tetap

  dan programer  dapat menetapkan lokasi masing – masing operand
 

• Operand dari Operation
1. Memori ke memori.

Dalam hal ini data berasal dan kembali ke memori, dan tahap operasi secara umum adalah :

a.       Ambil nilai operand dari memori

b.      Eksekusi operasi yang diperlukan

c.        Kembalikan hasilnya ke memori

2. Memori ke register.

Yaitu memindah nilai dari data kememori ke register. Satu nilai data berasal dari memori dan satu lagi dari register. Hasil eksekusi dikembalikan ke memori atau ke register dimana operand berasal.

3. Register ke register.

Dalam hal ini digunakan sejumlah register untuk menyimpan seluruh nilai data yang akan digunakan dalam komputasi. Data harus diambil dari memori oleh sederet instruksi sebelum komputasi dimulai. Setelah komputasi dilakukan maka hasilnya dikembalikan lagi dengan register.

• Representasi Instruksi

1.    Instruksi komputer direpresentasikan oleh sekumpulan bit. Instruksi dibagi menjadi beberapa field.

2.    Field-field ini diisi oleh elemen-elemen instruksi yang membawa informasi bagi operasi CPU.

3.    Layout instruksi dikenal dengan format instruksi.

• Korelasi

1.    Terlihat hubungan antara ekspresi bahasa tingkat tinggi dengan bahasa mesin.

2.    Dalam bahasa tingkat tinggi, operasi dinyatakan dalam bentuk aljabar singkat menggunakan variabel.

3.    Dalam bahasa mesin hal tersebut diekspresikan dalam operasi perpindahan antar register.

• Jenis-Jenis Instruksi

1.      Pengolahan data (data processing)

meliputi operasi-operasi aritmetika dan logika. Operasi aritmetika memiliki kemampuan komputasi untuk pengolahan data numerik. Sedangkan instruksi logika beroperasi terhadap bit-bit word sebagai bit, bukannya sebagai bilangan, sehingga instruksi ini memiliki kemampuan untuk pengolahan data lain.

2. Perpindahan data(data movement),

berisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O. Untuk dapat diolah oleh CPU maka diperlukan instruksi-instruksi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.

3. Penyimpanan data (data storage),

berisi instruksi-instruksi penyimpanan ke memori. Instruksi penyimpanan sangat penting dalam operasi komputasi, karena data tersebut akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan walaupun sementara.

4. Kontrol aliran program (program flow control)

berisi instruksi pengontrolan operasi dan pencabangan. Instruksi ini berguna untuk pengontrolan status dan mengoperasikan percabangan ke set instruksi lain

C. Addressing Mode ( Mode Pengalamatan )

Mengatasi keterbatasan format instruksi :

–  Dapat mereferensi lokasi memori yang besar
–  Mode pengalamatan yang mampu menangani keterbatasan tersebut :

    1. Masing – masing prosesor menggunakan mode pengalamatan

yang berbeda – beda.
    2. Memiliki pertimbangan dalam penggunaannya.

Ada beberapa teknik pengalamatan :

a. Immediate Addressing Bentuk pengalamatan ini yang paling

sederhana :

·       Operand benar – benar ada dalam instruksi atau bagian dari instruksi = Operand sama dengan field alamat.

·       Umumnya bilangan akan disimpan dalam bentuk komplemen dua.

·       Bit paling kiri sebagai bit tanda.

·       Ketika operand dimuatkan ke dalam register data, bit tanda akan digeser ke kiri hingga maksimum word data

Keuntungan

·       Mode ini adalah tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh 

·       Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat.

Kerugiannya

·           Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

b. Direct Addressing,Pengalamatan langsung

Kelebihan :

·            Field alamat berisi efektif address sebuah operand.

·            Teknik ini banyak digunakan pada komputer lama dan komputer kecil.

·            Hanya memerlukan sebuah referensi memori dan tidak memerlukan kalkulasi khusus.

Kelemahan :

·           Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang wor, contoh : ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A  ke akumulator

c. Indirect AddressingMode pengalamatan tak langsung

Field alamat mengacu pada alamat word di dalam memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang
Contoh :  ADD (A) ; tsmbahkan isi yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator
Keuntungan : Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi.
Kerugian : Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi

d. Register Addressing

· Metode pengalamatan register mirip dengan mode pengalamatan langsung.

·      Perbedaannya terletak pada field alamat yang mengacu  pada register, bukan pada memori utama.

·    Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register  general purpose.

Keuntungan pengalamatan register

·  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.

Kerugian

·      Ruang alamat menjadi terbatas

e. Register Indirect Addressing

·  Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung.

·      Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register.

·      Letak operand berada pada memori yang ditunjuk oleh isi register.

·      Keuntungan dan keterbatasan pengalamatan register tidak langsung pada dasarnya sama dengan pengalamatan tidak langsung.

–     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

f. Displacement Addressing

·  Menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung.

·  Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit.

·      Field eksplisit bernilai A dan field implisit mengarah pada register

·      Operand berada pada alamat A ditambah isi register.

Tiga model displacement

1. Relative addressing, register yang direferensi secara implisit adalah program counter (PC).

2. Base register addressing, register yang direferensikan berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu.

3. Indexing adalah field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut.

g. Stack Addressing

·     Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-firstout-queue.

·  Stack merupakan blok lokasi yang terbalik. Butir ditambahkan ke puncak stack sehingga setiap saat blok akan terisi secara parsial.

·   Yang berkaitan dengan stack adalah pointer yang nilainya merupakan alamat bagian paling atas stack.

·   Dua elemen teratas stack dapat berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack ponter mereferensi ke elemen ketiga stack.

·      Stack pointer tetap berada di dalam register.

· Memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung  Perbandingan Mode pengalamatan