lebih dahulu bisa download DI SINI

 atau copas di bawah -->>> 



PIPELINE DAN RISC (REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTERS)

 Perkembangan inovasi komputer sejak 1960 menambah satu daftar penemuanyang sangat menarik dan penting, yaitu Reduced Instruction Set Computers (RISC). Walaupun sistem RISC telah ditentukan dan dirancang dengan berbagaicara berdasarkan komunitasnya, elemen penting yang digunakan sebagianrancangan umumnya adalah sebagai berikut:
1.      Set instruksi yang terbatas dan sederhana.
2.      Register general purpose berjumlah banyak atau penggunaaan teknologikompiler untuk mengoptimalklan penggunaan register.
3.      Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi.
KONSEP PIPELINE

Pada umumnya, efisiensi sebuah komputer dinilai beerdasarkan kecepatan perangkat keras dan fasilitas-fasilitas perangkat lunak. Penilaian ini disebut sebagai throughput, didefinisikan sebagai jumlah pemrosesan yang dapat dikerjakan dalam suatu interval waktu tertentu. Salah satu teknik yang mendorong peningkatan suatu sistem throughput yang cukup hebat disebut sebagai pemrosesan pipeline. Konsep pemrosesan pipeline dalam suatu komputer mirip dengan suatu baris perakitan dalam suatu pabrik industri. Ambil contoh, sutu proses pembuatan mobil. Ketika sebuah mobil dibuat, mobil tersebut berpindah sepanjang ban berjalan dengan berurutan, melewati beberapa stasiun. Pada setiap stasiun, dikerjakan sebagian proses konstruksi pada mobil itu, kemudian berpindah lagi ke stasiun berikutnya. Perpindahan mobil itu dari satu stasiun ke stasiun lainnya, memungkinkan beberapa mobil berada pada baris perakitan pada waktu yang bersamaan, masing-masing pada stasiun yang terpisah. Dengan demikian, hal ini mengakibatkan kita menghasilkan mobil dari baris perakitan satu persatu secara berurutan. Tanpa teknik baris perakitan seperti ini, pengerjaan suatu mobil tidak dapat dimulai sampai mobil yang sebelumnya benar-benar selesai.
Pemrosesan pipeline dalam suatu komputer diperoleh dengan membagi suatu fungsi yang akan dijalankan menjadi beberapa subfungsi yang lebih kecil dan merancang perangkat keras yang terpisah, disebut sebagai tingkatan (stage), untuk setiap subfungsi. Stage-stage itu kemudian dihubungkan bersama-sama dan membentuk sebuah pipeline tunggal (atau pipe) untuk menjalankan fungsi asli tersebut.

Pada gambar diatas dapat dibagi menjadi tiga subfungsi terpisah berikut ini:
1. Sejajarkan mantissa-mantissa yang ada
2. tambahkan mantissa-mantissa tersebut
3. Normalisasikan hasilnya
Jika kita merancang sebuah stage perangkat keras untuk setiap subfungsi ini, kita dapat menyusun fungsi tersebut sebagai suatu pipeline tiga-stage seperti diperlihatkan gambar berikut

Keuntungan proses penambahan secara pipeline ini adalah bahwa dua input yang baru dapat dimulai melalui pipa tersebut segera sesudah dua input sebelumnya melewati stage 2. Hal ini berarti bahwa jumlah penambahan akan tersedia dengan kecepatan yang sama dengan kecapatan input. Gambar dibawah memperlihatkan secara sistematis bagaimana sekumpulan angka floating-point akan bergerak melalui penambah (adder) pipeline yang sederhana pada gambar 2 diatas pada saat pasangan pertama angka-angka itu dihasilkan oleh stage 3 [bagian (d) pada gambar 3 dibawah] maka pasangan kedua telah disejajarkan dan ditambahkan dan hanya perlu dinormalisir pada stage 3 [bagian (e) pada gambar 3 dibawah]. Dengan menggunakan pipeline, jumlah selisih waktu antara hasil pertama dan kedua merupakan jumlah waktu yang diperlukan untuk menormalisir sebuah angka. Tanpa suatu pipeline, waktu antara hasil-hasil tersebut merupakan waktu kumulatif yang diperlukan untuk semua ketiga subfungsi tersebut.

Kita mendefinisikan suatukomputer pipelinesebagai suatu komputer dengan komponen perangkat keras pipeline. Definisi ini mencakup kebanyakan komputer dewasa ini. Namun, mereka berbeda pada tingkatan pipelining mereka.

1.      pengertian Piperline
Piperline adalah sistem informasi Hamline Universitas yang menyediakan diperbarui pribadi, informasi rahasia melalui antarmuka online yang aman. Password pribadi (PIN) menyediakan akses ke area aman.
Piperline memberikan siswa dengan informasi tentang jadwal kuliah, nilai, pendaftaran kelas, informasi account, pertemuan, kegiatan, dan banyak lagi. Ketika mengaku program, siswa menerima PIN dan informasi tentang cara menggunakan Piperline. Jika Anda belum mendapatkan PIN Anda atau Anda tidak ingat, hubungi Kantor Pelayanan Administrasi Mahasiswa di 651-523,3000.
Piperline menyediakan Staf dengan informasi tentang catatan karyawan Anda. Fakultas juga dapat menggunakan Piperline untuk mengirimkan nilai, melihat kelas rosters, dan kontak mahasiswa.


2.      Pengertian RISC
RISC singkatan dari Reduced Instruction Set Computer . Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk mengeset istruksi dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya.


3.  Karakteristik-Karakteristik Eksekusi Instruksi
Salah satu evolusi komputer yang besar adalah evolusi bahasa pemprograman. Bahasa pemprograman memungkinkan programmer dapat mengekspresikan algoritma lebih singkat, lebih memperhatikan rincian, dan mendukung penggunaan pemprograman terstruktur, tetapi ternyata munculmasalah lain yaitu semantic gap, yaitu perbedaan antara operasi-operasi yangdisediakan oleh HLL ( High Level Language) dengan yang disediakan oleharsitektur komputer, ini ditandai dengan ketidakefisienan eksekusi, program mesin yang berukuran besar, dan kompleksitas kompiler. Untuk mengurangi kesenjangan ini para perancang menjawabnya dengan arsitektur. Fitur-fiturnya meliputi set-set instruksi yang banyak, lusinan mode  pengalamatan, dan statemen-statemen HLL ( High Level Language)  yang di implementasikan pada perangkat keras. Set-set instruksi yang kompleks tersebut dimaksudkan untuk:
a.Memudahkan pekerjaan kompiler.
 b.Meningkatkan efisiensi eksekusi, karena operasi yang kompleksdapat diimplementasikan di dalam mikro kode.
c. Memberikan dukungan bagi HLL yang lebih kompleks dan canggih.Oleh karena itu untuk memahami RISC perlu memperhatikankarakteristik eksekusi instruksi. Adapun aspek-aspek komputasinya adalah:
 Operasi Beberapa penelitian telah menganalisis tingkah laku program HLL.
a. ssignment Statement sangat menonjol yang menyatakan bahwa perpindahan sederhana merupakan satu hal yang penting. Hasil penelitianini merupakan hal yang penting bagi perancang set instruksi mesin yangmengindikasikan jenis instruksi mana yang sering terjadi karena harusdidukung optimal.
b. Operand Penelitian Paterson telah memperhatikan [PATT82a] frekuensi dinamik terjadinya kelas-kelas variabel. Hasil yang konsisten diantara program pascal dan C menunjukkan mayoritas referensi menunjuk kevariable 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 menemukansetiap instruksi rata-rata mereferensi 0,5 operand dalam memori dan rata-rata mereferensi 1,4 register. Tentu saja angka ini tergantung padaarsitektur dan kompiler namun sudah cukup menjelaskan frekuensi pengaksesan operand sehingga menyatakan pentingnya sebuah arsitektur.
c. Procedure Calls Dalam HLL procedure call dan return merupakan aspek pentingkarena merupakan operasi yang membutuhkan banyak waktu dalam program yang dikompilasi sehingga banyak berguna untuk memperhatikan cara implementasi operasi ini secara efisien. Adapun aspek nya yang penting adalah jumlah parameter dan variabel yang berkaitan dengan prosedur dan kedalaman pensarangan ( nesting ).
d. Implikasi Secara umum penelitian menyatakan terdapat tiga buah elemen yangmenentukan karakter arsitektur RISC:
- Penggunaan register dalam jumlah besar yang ditunjukan untuk mengoptimalkan pereferensian operand;
- Diperlukan perhatian bagi perancangan pipeline instruksi karenatingginya proporsi instruksi pencabangan bersyarat dan procedure call, pipeline instruksi yang bersifat langsung danringkas menjadi tidak efisien;
- Terdapat set instruksi yang disederhanakan.

4. Karakteristik Arsitektur Reduced Instruction Set Computers (RISC)
Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik diantaranya:
a.Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU,dan menyimpan hasil operasinya ke dalam register, dengan demikianinstruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC.Dengan  menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklushanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksimesin dapat di hardwired . Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebihcepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlumengakses penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusiinstruksi berlangsung.
b. Operasi berbentuk dari register ke register yang hanya terdiri dari operasi
load dan store yang mengakses memori. Fitur rancangan inimenyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unitkontrol. Keuntungan lainnya memungkinkan optimasi pemakaianregister sehingga operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi register keregister merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.
 c. Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama denganinstruksi menggunakan pengalamatan register. Beberapa modetambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan selainitu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan selinstruksi dan unit kontrol.
d. Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinyatetap dan disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan menggunakan field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand register dapatdilakukan secara bersama-sama.

5.Ciri-Ciri RISC
a. Instruksi berukuran tunggal
 b. Ukuran yang umum adalah 4 byte
c. Jumlah pengalamatan data sedikit, biasanya kurang dari 5 buah
d. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung yang mengharuskanmelakukan sebuah akses memori agar memperoleh alamat operandlainnya dalam memori
e. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/storedengan operasi aritmatika, seperti penambahan ke memori dan penambahan dari memori
f. Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi
g. Tidak mendukung perataan sembarang bagi data untuk operasi load/store
h. Jumlah maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamatdata adalah sebuah instruksi
i. Jumlah bit bagi integer register spesifier sama dengan 5 atau lebih,artinya sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikansekaligus secara eksplisit.
 j. Jumlah bit floating point register spesifier sama dengan 4 atau lebih,artinya sedikitnya 16 register floating point dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit;Beberapa prosesor implementasi dari arsiteketur RISC adalah AMD29000, MIPS R2000, SPARC, MC 88000, HP PA, IBM RT/TC, IBMRS/6000, Intel i860, Motorola 88000 (keluarga Motorola), PowerPC G5.



CONTOH RISC
KELEBIHAN dan KEKURANGAN
Teknologi RISC relatif masih baru oleh karena itu tidak ada perdebatan dalam menggunakanRISC ataupun CISC, karena tekhnologi terus berkembang dan arsitektur berada dalam sebuah spektrum, bukannya berada dalam dua kategori yang jelas maka penilaian yangtegas akan sangat kecil kemungkinan untuk terjadi.
Kelebihan :
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.
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.
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.
Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.
Kekurangan

Program yang dihasilkan dalam bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).
Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini tentunya kurang menghemat sumber daya.
Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yangharus diambil.
Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar.





DAFTAR PUSTAKA
http://www.google.com