Penggunaan Instruksi Mesin dalam Transfer Data

Karakteristik Instruksi Mesin

• Pengoperasian prosesor ditentukan oleh instruksi yang dijalankannya, yang disebut instruksi mesin atau instruksi komputer. • Kumpulan instruksi berbeda yang dapat dieksekusi oleh prosesor disebut set instruksi prosesor.

Elemen Instruksi Mesin

• Opcode (kode operasi) menentukan operasi yang akan dilakukan. • Operan sumber (operand) mungkin melibatkan satu atau lebih operan sumber, yaitu operan yang merupakan input untuk operasi tersebut. • Referensi hasil operasi tersebut mungkin membuahkan hasil yang disimpan di lokasi memori atau register.

Representasi Instruksi

• Instruksi diwakili oleh urutan bit. • Instruksi dibagi menjadi beberapa bidang, sesuai dengan elemen penyusun instruksi. • Opcode diwakili oleh singkatan yang disebut mnemonik.

Jenis Instruksi

• Instruksi aritmatika memberikan kemampuan komputasi untuk memproses data numerik. • Instruksi logika (Boolean) beroperasi pada bit-bit sebuah kata sebagai bit dan bukan sebagai angka. • Instruksi pengujian digunakan untuk menguji nilai kata data atau status komputasi. • Instruksi cabang digunakan untuk melakukan cabang ke serangkaian instruksi yang berbeda tergantung pada keputusan yang dibuat.

Tipe Data

• Angka: bilangan bulat biner atau titik tetap biner, titik mengambang biner, desimal. • Karakter: bentuk data yang umum adalah teks atau string karakter. • Data Logis: unit n-bit yang terdiri dari n item data 1-bit, masing-masing item memiliki nilai 0 atau 1.### Representasi Bilangan

• Representasi bilangan pada komputer menggunakan sistem bilangan biner (basis 2)
• Terdapat beberapa tipe data, seperti single precision, double precision, dan double extended precision
• Setiap tipe data memiliki format yang berbeda, seperti single precision yang memiliki 1 bit untuk tanda, 8 bit untuk eksponen, dan 23 bit untuk mantisa

Tipe Data

• Tipe data dapat dibedakan menjadi beberapa kategori, seperti byte, word, double word, dan quadword
• Masing-masing tipe data memiliki panjang yang berbeda, seperti byte yang memiliki panjang 8 bit dan word yang memiliki panjang 16 bit
• Tipe data juga dapat dibedakan berdasarkan bentuknya, seperti tipe data yang dikemas dan tipe data yang tidak dikemas

Operasi Aritmatika

• Operasi aritmatika dasar seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian
• Operasi aritmatika juga dapat dilakukan pada bilangan floating-point dan dikemas
• Selain itu, terdapat operasi aritmatika lain seperti mutlak, meniadakan, kenaikan, dan pengurangan

Operasi Logika

• Operasi logika dasar seperti AND, OR, XOR, dan NOT
• Operasi logika dapat dilakukan pada bit-bit yang berbeda
• Tabel kebenaran dapat digunakan untuk menentukan hasil operasi logika

Shift dan Rotate

• Operasi shift dan rotate digunakan untuk memanipulasi bit-bit pada bilangan

• Terdapat beberapa jenis operasi shift dan rotate, seperti logical right shift, logical left shift, arithmetic right shift, arithmetic left shift, right rotate, dan left rotate### Operasi Bilangan Biner

• Contoh operasi shift dan rotasi pada bilangan biner:

  • Logical right shift (3 bits)
  • Logical left shift (3 bits)
  • Arithmetic right shift (3 bits)
  • Arithmetic left shift (3 bits)
  • Right rotate (3 bits)
  • Left rotate (3 bits)

Instruksi I/O

• Berbagai pendekatan yang dilakukan dalam instruksi I/O:
  • I/O terprogram yang terisolasi
  • I/O terprogram yang dipetakan memori
  • DMA (Direct Memory Access)
  • Penggunaan prosesor I/O
• Instruksi I/O hanya menyediakan sedikit instruksi dengan tindakan spesifik yang ditentukan oleh parameter, kode, atau kata perintah.

Kontrol Sistem

• Instruksi kontrol sistem yang hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan istimewa tertentu:
  • Instruksi kendali sistem dapat membaca atau mengubah register kendali
  • Instruksi untuk membaca atau mengubah kunci akses ke blok kontrol proses dalam sistem
  • Instruksi untuk mengubah perlindungan penyimpanan multiprogram

Pengalihan Kendali

• Alasan mengapa operasi transfer kendali diperlukan:
  • Penting untuk dapat menjalankan setiap instruksi lebih dari satu kali
  • Hampir semua program melibatkan beberapa pengambilan keputusan
  • Akan membantu jika ada mekanisme untuk memecah tugas menjadi bagian-bagian kecil yang dapat dikerjakan satu per satu
• Operasi transfer kendali yang paling umum ditemukan:
  • Cabang
  • Melewati
  • Panggilan prosedur

Instruksi Panggilan Prosedur

• Program komputer mandiri yang dimasukkan ke dalam program yang lebih besar
• Dua alasan utama penggunaan prosedur:
  • Ekonomi
  • Modularitas
• Instruksi panggilan prosedur melibatkan dua instruksi dasar:
  • Instruksi panggilan yang bercabang dari lokasi sekarang ke prosedur
  • Instruksi mengembalikan yang mengembalikan prosedur ke tempat pemanggilannya

Stack Frame

• Ilustrasi penggunaan stack frame untuk implementasi prosedur:
  • Instruksi CALL dan RETURN
  • Stack pointer dan frame pointer
  • Penggunaan stack frame untuk mengalokasikan memori

x86 Instruksi

• x86 menyediakan serangkaian instruksi yang kompleks termasuk sejumlah instruksi khusus
• Tujuannya adalah untuk menyediakan alat bagi penulis kompiler untuk menghasilkan terjemahan bahasa mesin yang dioptimalkan dari program bahasa tingkat tinggi
• Instruksi panggilan dan pengembalian prosedur:
  • PANGGILAN
  • MEMASUKI
  • MENINGGALKAN
  • KEMBALI

Bendera Status

• Bendera status x86:
  • Carry (CF)
  • Parity (PF)
  • Auxiliary Carry (AF)
  • Zero (ZF)
  • Sign (SF)
  • Overflow (OF)

SETcc Instruksi

• Instruksi SETcc untuk mengatur nilai flag berdasarkan kondisi tertentu:
  • Above (A, NBE)
  • Below (B, NAE, C)
  • Below or equal (BE, NA)
  • Equal (E, Z)
  • Greater than (G, NLE)
  • Greater than or equal (GE, NL)
  • Less than (L, NGE)
  • Less than or equal (LE, NG)
  • Not equal (NE, NZ)
  • Not overflow (NO)
  • Not sign (NS)
  • Not parity (NP, PO)
  • Overflow (O)
  • Parity (P)
  • Sign (S)

SIMD Instruksi

• x86 SIMD (Single Instruction, Multiple Data) instruksi:
  • Parallel add (PADD)
  • Parallel subtract (PSUB)
  • Parallel multiply (PMUL)
  • Parallel compare (PCMP)
  • Parallel pack (PACKUSWB)
  • Parallel unpack (PUNPCKH, PUNPCKL)
  • Bitwise logical operations (PAND, PNDN, POR, PXOR)
  • Shift and rotate operations (PSLL, PSRL, PSRA)
• MMX (MultiMedia eXtensions) technology:
  • Menggunakan 64-bit data type
  • Memiliki tiga tipe data baru: byte-packed, word-packed, dan doubleword-packed