MATERI ARSITEKTUR KOMPUTER PERTEMUAN KE-13

REDUCED INSTRUCTION SET ARSITECTURE

ARSITEKTUR KOMPUTER

ALU 
Tugas utama adalah melakukan semua perhitungan aritmatika dan melakukan keputusan dari suatu operasi logika. 

Register 
Alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses sementara data dan instruksi lainnya menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di dalam memori utama.


Register dalam CPU diantaranya : 

Register untuk alamat dan buffer : 
• MAR (Memory Address Register) 
• Untuk mencatat alamat memori yang akan diakses (baik yang akan ditulisi maupun dibaca) 
• MBR (Memory Buffer Register) 
• Untuk menampung data yang akan ditulis ke memori yang alamatnya ditunjuk MAR atau untuk menampung data dari memori (yang alamatnya ditunjuk oleh MAR) yang akan dibaca. 
• I/O AR (I/O Address Register) 
• Untuk mencatat alamat port I/O yang akan diakses(baik akan ditulisi / dibaca). 
• I/O BR (I/O Buffer Register) 
• Untuk menampung data yang akan dituliskan ke port yang alamatnya ditunjuk I/O AR atau untuk menampung data dari port (yang alamatnya ditunjuk oleh I/O AR) yang akan dibaca.


Register untuk eksekusi instruksi 
• - PC (Program Counter) 
 Mencatat alamat memori dimana instruksi di dalamnya akan dieksekusi 
• - IR (Instruction Register) 
 Menampung instruksi yang akan dilaksanakan 
• - AC (Accumulator) 
 Menyimpan data sementara baik data yang sedang diproses atau hasil proses.

Control Unit 

Bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada di sistem komputer. 

I/O Interconection 

Input-Output (/O) Interconection merupakan sistem koneksi yang menghubungkan antar komponen internel dalam sebuah CPU, yaitu ALU, unit kontrol, dan register serta menghubugkan CPU dengan bus-bus eksternal diluar CPU.

Cara Kerja Komputer

Tingkatan Mesin Komputer

Abstraksi

SIKLUS INSTRUKSI 

Program yang ada di memori komputer terdiri dari sederetan instruksi. Setiap instruksi dieksekusi melalui suatu siklus. Setiap siklus instruksi terdiri dari tahap-tahap : 

1. Instruction fetch, yaitu mengambil instruksi dari memori dan mentransfernya ke unit kontrol. 

2. Mengartikan (decode) instruksi dan menentukan apa yang harus dikerjakan serta data apa yang digunakan. 

3. Baca alamat efektif, jika instruksi beralamat indirect. 

4. Proses eksekusi instruksi dengan memilih operasi yang diperlukan dan mengendalikan perpindahan data yang terjadi. 

5. Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya yaitu Program Counter 

6. PC akan menambah satu hitungan setiap kali CPU membaca instruksi 

7. Instruksi-instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR)

Sejarah  
• Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau "Komputasi set instruksi yang disederhanakan" pertama kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. 
• Komputer pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson, pengajar pada University of California di Berkely.
• RISC, yang jika diterjemahkan berarti "Komputasi Kumpulan Instruksi yang Disederhanakan", merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksiinstruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. 
• Selain digunakan dalam komputer vektor, desain ini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine. Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard. 
• Selain RISC, desain Central Processing Unit yang lain adalah CISC (Complex Instruction Set Computing), yang jika diterjemahkan ke dalam Bahasa Indonesia berarti Komputasi Kumpulan Instruksi yang kompleks atau rumit.


REDUCE INSTRUCTION SET ARCHITECTURE
*Teknologi RISC relatif sangat baru, karena itu saat ini tidak terjadi perdebatan dalam menggunakan CISC atau RISC.
*Pendapat-pendapat yang ada hanya membahas kekurangan kekurangan pendekatan RISC serta memberikan pemahaman motivasi pendukung RISC
*Tugas pembuat kompiler adalah menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi semua pernyataan HLL (high level language).
*Apabila ada instruksi mesin yang menyerupai HLL, maka tugas ini akan disederhanakan.
*Pekerjaan mengoptimalkan kode yang di hasilkan utk meminimalkan ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi instruksi, dan meningkatkan pipeline jauh lebih sulit apabila menggunakan CISC

Pipelining 
• Merupakan suatu konsep pelaksanaan instruksi yang dibagi dalam banyak bagian, dimana masing-masing bagian ditangani oleh hardware khusus dan keseluruhan bagian dapat beroperasi secara paralel.

On board cache  
• Cache adalah memori kecil berkapasitas kecil tetapi berkecepatan tinggi yang dipasang antara prosesor dan memori utama. 
• Cache dibuat karena adanya kesenjangan perbedaan kecepatan yang sangat besar antara prosesor dan memori utama. 
• Perkembangan kecepatan prosesor tidak diimbangi peningkatan kecepatan memori sehingga proses pembacaan data dari memori relatif lebih lambat bila dibandingkan dengan kecepatan prosesor, sehingga prosesor harus menunggu data dari memori dan menjadi inefisiensi kinerja prosesor. Contoh : 
• RAM : 128 MB DDR 333 
􀃆 clock speed 333 MHz 
• Processor : Athlon 1800 MHz 
􀃆 clock speed 1800 MHz ≈ 1,8 GHz

On board L1 dan L2 cache 
• L1 cache = level 1 cache = CPU internal cache = cache yang terletak di inti processor 
• L2 cache = level 2 cache = CPU external cache = cache yang terletak di motherboard. 
• Pada prosesor generasi baru seperti Pentium II – IV, Duron, Thunderbird L2 cache diletakkan di dalam prosesor (= tidak diletakkan di inti prosesor tapi dimasukkan dalam kemasan prosesor sehingga lebih dekat dengan inti prosesor).
• Namun CISC akan menghasilkan program yang lebih kecil dan lebih cepat dari RISC
• CISC cenderung menggunakan instruksiinstruksi yang sederhana.
• CISC cenderung menekankan pada referensi register dibandingkan pada referensi memori, dan referensi register memerlukan bit yang jumlahnya lebih sedikit 

Karakteristik Arsitektur RISC  
• RISC harus tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikro instruksi pada mesin-mesin CISC 
• Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus, hanya di butuhkan sedikit mikro kode
• Instruksi mesin dapat di hardware, instruksi ini akan lebih cepat di bandingkan instruksi-instruksi lainnya yang sejenis pada mesin lainnya, karena instruksi tersebut tidak perlu mengakses penyimpanan kontrol mikroprogram pada saat eksekusi instruksi berlangsung.


Karakteristik RISC 
• Satu instruksi per siklus 
• Operasi register ke register 
• Address mode sederhana 
• Format Instruksi sederhana 

Pipelining RISC 
• Sebagian besar instruksi merupakan operasi register ke register, dan sebuah siklus instruksi memiliki dua buah fase : 
1. I : Instruction Set pengambilan instruksi 
2. E : Execute Set melakukan operasi ALU dengan input Register dan output register

Bagi operasi Load dan store diperlukan 3 buah fase 
1. I = Instruction Set 
2. E = Execute = menghitung alamat memori 
3. D = Memori = operasi register ke memori atau memori ke register


PERKEMBANGAN DESAIN PROSESOR 

Tanenbaum mengemukakan adanya prinsip-prinsip penting dalam melakukan desain prosesor komputer modern yaitu prinsip RISC (Reduced Instruction Set Computer), yaitu : 
1. Memaksimalkan kecepatan dimana instruksi-instruksi dikeluarkan Prinsip ini menekankan pengembangan jumlah instruksi yang dapat diproses per detik pada sebuah prosesor, yaitu MIPS (Million of Instruction per Second), mengakibatkan muncul teknologi paralelisme prosesor yang akan dapat meningkatkan kinerja komputer 
2. Memperbanyak instruksi yang secara langsung dapat dijalankan hardware untuk mempercepat kinerja 
3. Instruksi-instruksi harus mudah untuk di-dekode-kan Batas kritis pada tingkat kecepatan adalah dekode dari setiap instruksi. Semakin sedikit format instruksi maka akan semakin baik kinerja dan kecepatan sebuah eksekusi instruksi. 
4. Hanya instruksi LOAD dan STORE yang diakses ke memori dan berusaha memperkecil instruksi yang langsung diakses dari memori utama. 
5. Menyiapkan banyak register, sekarang rata-rata CPU memiliki 32 register.

Pendekatan CISC 
• Tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu perintah cukup dengan beberapa baris bahasa mesin sedikit mungkin. Hal ini bisa tercapai dengan cara membuat perangkat keras prosesor mampu memahami dan menjalankan beberapa rangkaian operasi. 
• Untuk tujuan contoh kita kali ini, sebuah prosesor CISC sudah dilengkapi dengan sebuah instruksi khusus, yang kita beri nama MULT. Saat dijalankan, instruksi akan membaca dua nilai dan menyimpannya ke 2 register yag berbeda, melakukan perkalian operan di unit eksekusi dan kemudian mengambalikan lagi hasilnya ke register yang benar. Jadi instruksi-nya cukup satu saja… 
• MULT 2:3, 5:2 
• MULT dalam hal ini lebih dikenal sebagai “complex instruction”, atau instruksi yang kompleks. Bekerja secara langsung melalui memori komputer dan tidak memerlukan instruksi lain seperti fungsi baca maupun menyimpan.
• Prosesor RISC hanya menggunakan instruksi-instruksi sederhana yang bisa dieksekusi dalam satu siklus. 
• Dengan demikian, instruksi ‘MULT’ sebagaimana dijelaskan sebelumnya dibagi menjadi tiga instruksi yang berbeda, yaitu “LOAD”, yang digunakan untuk memindahkan data dari memori ke dalam register, “PROD”, yang digunakan untuk melakukan operasi produk (perkalian) dua operan yang berada di dalam register (bukan yang ada di memori) dan “STORE”, yang digunakan untuk memindahkan data dari register kembali ke memori. 
• Berikut ini adalah urutan instruksi yang harus dieksekusi agar yang terjadi sama dengan instruksi “MULT” pada prosesor RISC (dalam 4 baris bahasa mesin): 
• LOAD A, 2:3 
LOAD B, 5:2 
PROD A, B 
STORE 2:3, A

Perbandingan

Persamaan Unjuk-kerja (Performance) 

• Persamaan berikut biasa digunakan sebagai ukuran unjuk-kerja suatu komputer:

 • Pendekatan CISC bertujuan untuk meminimalkan jumlah instruksi per program, dengan cara mengorbankan kecepatan eksekusi sekian siklus/detik. 
• Sedangkan RISC bertolak belakang, tujuannya mengurangi jumlah siklus/detik setiap instruksi dibayar dengan bertambahnya jumlah instruksi per program.

MATERI ARSITEKTUR KOMPUTER PERTEMUAN KE-12

REDUCED INSTRUCTIONS SET COMPUTER (RISC)

Arsitektur RISC merupakan kemajuan yang sangat dramatis dalam frase sejarah arsitektur CPU. Dan merupakan tantangan bagi arsitektur konvensional. Walaupun sistem RISC telah ditentukan dan dirancang dalam berbagai cara berdasarkan kelompok-kelompoknya, elemen penting yang di gunakan oleh sebagian rancangan adalah sebagai berikut : 
– Set instruksi yang terbatas dan sederhana 
– Register general purpose yang berjumlah banyak, atau penggunaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian registernya 
– Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi 

1. Karakteristik karakteristik Eksekusi Instruksi 
• Salah satu bentuk evolusi komputer yang paling di rasakan adalah adalah evolusi bahasa pemrograman 

Karakteristik dari beberapa prosesor CISC, RISC dan Superskalar

Karakteristik RISC

Karakteristik Super Skalar

Aspek-aspek Komputasi 

• Untuk memahami RISC harus diawali dengan tinjauan singkat tentang karakteristik eksekusi instruksi 

• Aspek-aspek komputasi yang dimaksud adalah sebagai berikut : 

A. Operasi-operasi yang di lakukan 

B. Operand-operand yang di gunakan 

C. Pengurutan eksekusi

A. Operasi

B. Operand

2. Penggunaan File Register Besar

• Alasan diperlukannya penyimpanan register adalah dengan melihat kenyataan bahwa menyimpan register merupakan perangkat penyimpan paling cepat, yang lebih cepat dibandingkan dengan memori utama dan memori cache. 

• File register secara fisik berukuran kecil, dan umumnya berada pada satu keping dengan ALU dan Control Unit dan hanya memakai alamat yang lebih pendek dibandingkan dengan alamat-alamat cache dan memori

• Dengan demikian, di perlukan strategi yang dapat menjaga operand-operand yang paling sering di akses tetap di dalam register dan untuk meminimalkan operasioperasi register memori 

• Dalam mamaksimalkan register dipakai 2 pendekatan 

1. Pendekatan perangkat lunak 

2. Pendekatan perangkat keras

3. Register Windows 

• Penggunaan register dalam jumlah yang besar akan mengurangi kebutuhan mengakses memori 

• Dalam hal ini tugas perancang adalah mengatur register-register sedemikian rupa sehingga tujuan dapat tercapai

4. File Register Berukuran Besar VS Cache 

• File register yang diorganisasikan menjadi dua jendela, berfungsi sebagai buffer kecil yang cepat untuk menampung subset seluruh variabel yang memiliki kemungkinan besar akan banyak di pakai 

• File register berfungsi lebih menyerupai cache memori 

• File register dapat tidak efesian dalam menggunakan ruang, karena tidak semua prosedur akan memerlukan ruang jendela sepenuhnya yang telah diberikan

• File register dapat tidak efesian dalam menggunakan ruang, karena tidak semua prosedur akan memerlukan ruang jendela sepenuhnya yang telah diberikan 

• Sebaliknya cache memiliki ketidak efisienan lainnya yaitu 

   - Data akan di baca kedalam cache dalam bentuk blok-blok. 

   - sedang file register hanya berisi variabel-variabel yang sedang di gunakan. 

   - Cache membaca suatu blok data, yang mungkin sebagian darinya tidak akan di gunakanCache memiliki kemampuan untuk menangani variabel global dan juga variabel lokal

File Register Besar Vs Cache

5. Otimasi Register Berbasis Kompiler 

• Pada mesin RISC hanya tersedia register dalam jumlah yang sedikit (16-32 buah) 

• Disini penggunaan register yang telah di optimalkan tersebut merupakan tenggung jawab kompiler 

• Fungsi kompiler adalah untuk menjaga operand bagi komputasi sebanyak mungkin di dalam register dan bukannya di dalam memori utama. 

• Hal itu ditujukan untuk meminimalkan operasi load dan store

6. Karakteristik CISC Vs RISC 

• Rancangan RISC dapat memperoleh keuntungan dengan mengambil sejumlah feature CISC 

• Rancangan CISC dapat memperoleh keuntungan dengan mengambil sejumlah feature RISC 

Ciri-ciri RISC : 

1. Instruksi berukuran tunggal 

2. Ukuran yang umum adalah 4 Byte 

3. Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit ( < 5 buah) 

4. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung 

5. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load / store dengan operasi aritmetika

6. Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi 

7. Tidak mendukung perataan sembarang, bagi data untuk operasi load/store 

8. Jumlah maksimum pemakaian memori management Unit (MMU) bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi 

9. Jumalh bit bagi register specifier sama dengan lima atau lebih 

10.Jumlah bit floating point register specifier empat atau lebih 

7. Kontroversi RISC dan CISC  

• Tidak terdapat mesin-mesin RISC dan CISC yang sebanding dalam hal harga, tingkat teknologi, kompleksitas gate, kecanggihan kompiler dsb 

• Tidak terdapat pengujian program yang pasti. Kinerja bervariasi sesuai dengan programnya 

• Kesulitan dalam mengumpulkan akibat-akibat yang di sebabkan perangkat keras yang berkaitan dengan keterampilan dalam membuat kompiler 

• Kesulitan dalam mengumpulkan akibat-akibat yang di sebabkan perangkat keras yang berkaitan dengan keterampilan dalam membuat kompiler 

• Sebagian besar analisi komperatif tentang RISC dilakukan pada mesin-mesin “mainan” bukannya pada mesin-mesin komersial. Selain itu, sebagian besar mesin yang tersedia secara komersial dan di iklankan sebagai RISC memiliki karakteristik campuran antara RISC dan CISC. Dengan demikian, perbandingan yang adil dengan mesin CISC komersial dan murni sangatlah sulit di laksanakan 

• Dalam beberapa tahun terakhir, kontroversi RISC dangan CISC semakin berkembang.

• Hal ini disebabkan karena terjadinya semakin konvergensinya teknologi. 

• Dengan semakin bertambahnya kerapatan keping dan semakin cepatnya perangkat keras, maka sistem RISC menjadi semakin komplek 

• Bersamaan dengan hal itu, untuk mencapai kinerja yang maksimum, Rancangan CISC telah di fokuskan terhadap masalah-masalah tradisional yang berkaitan dengan RISC, seperti misalnya pertambahan jumlah register general purpose dan penekanan pada rancangan pipeline instruksi

MATERI ARSITEKTUR KOMPUTER PERTEMUAN KE-11

STRUKTUR DAN FUNGSI CPU

1. Organisasi Processor 

Hal-hal yang perlu dilakukan CPU adalah : 
1. Fetch Instruction = mengambil instruksi 
2. Interpret Instruction = Menterjemahkan instruksi 
3. Fetch Data = mengambil data 
4. Process Data = mengolah data 
5. Write data = menulis data

• Agar dapat melakukan hal-hal diatas maka CPU perlu menyimpan data untuk sementara waktu 
• CPU harus dapat mengingat lokasi instruksi terakhir sehingga CPU akan dapat mengambil instruksi berikutnya. 
• CPU perlu menyimpan instruksi dan data untuk sementara waktu pada saat instruksi sedang di eksekusi. 
• Dengan kata lain CPU memerlukan memori internal berukuran kecil.

Register dalam CPU memiliki dua fungsi : 

1. User-visible Register 

2. Control and status Register

A. User-Visible Register 

Adalah register yang dapat direferensikan dengan menggunakan bahasa mesin yang dieksekusi CPU

• Terdiri dari : 
–General Purpose =dapat berisi operand sembarang op-code 
– Data = hanya dapat dipakai untuk menampung data 
–Alamat = dapat di gunakan untuk mode pengalamatan tertentu 
–Kode-kode kondisi (flag) = bit-bit yang di setel perangkat keras CPU sebagai hasil operasi

B. Control dan Status Register  
Adalah register-register yang digunakan oleh unit kontrol untuk mengontrol operasi CPU dan oleh program sistem operasi untuk mengontrol eksekusi program

Terdapat empat buah register yang penting 
1. Program Counter (PC) berisi alamat instruksi yang akan di ambil 
2. Instructions Register (IR) berisi instruksi yang terakhir diambil 
3. Memory Address Register (MAR) Berisi alamat sebuah lokasi di dalam memori 
4. Memory Buffer Register (MBR) Berisi sebuah word data yang akan dituliskan kedalam memori atau word yang terakhir di baca 

Program Status Word (PSW) 
• Semua rancangan CPU mencakup sebuah register atau sekumpulan register sering kali disebut Program Status Word (PSW) yang berisi informasi status. 
• Biasanya PSW berisi kode kondisi dan informasi status lainnya

Common field atau flag meliputi hal-hal berikut ini 
– Sign = berisi bit tanda hasil operasi aritmetika terakhir 
– Zero = disetel bila hasil sama dengan nol 
– Carry = disetel apabila operasi yang dihasilkan didalam carry (penambahan) kedalam bit yang lebih tinggi atau borrow (pengurangan) dari bit yang lebih tinggi
– Equal = disetel apabila hasil pembandingan logikanya sama 
– Overflow = digunakan untuk mengindikasikan overflow aritmetika 
– Interrupt enable / disable = di gunakan untuk mengizinkan atau mencegah interrupt 
– Supervisor = mengindikasikan apakah CPU sedang mengeksekusi dalam mode supervisor atau dalam mode user.


3. Siklus Instruksi

A. Proses Tak Langsung 
• Eksekusi sebuah instruksi melibatkan sebuah operand atau lebih di dalam memori, yang masing-masing operand memerlukan akses memori 
• Apabila digunakan pengalamatan tak langsung, maka diperlukan akses memori tambahan
• Kita dapat menganggap pengambilan alamat-alamat tak langsung sebagai sebuah sub instruksi atau lebih. 
• Kegiatan utamanya terdiri dari aktifitasaktifitas pengambilan instruksi dan pengeksekusian instruksi. 
• Operand yang dibutuhkan diambil dengan menggunakan pengalamatan tak langsung 
• Setelah eksekusi dilakukan, interrupt dapat diproses sebelum mengambil instruksi berikutnya 

Aliran data :  
• Pada saat pengambilan instruksi di baca dari memori 
• Dalam CPU, PC berisi alamat berikutnya yang akan diambil 
• Alamat ini di pindahkan ke MAR dan ditaruh di bus alamat 
• Unit control meminta pembacaan memori dan hasilnya disimpan di bus data dan disalin ke MBR dan kemudian di pindahkan ke IR
• Sementara itu PC naik nilainya 1, sebagai persiapan untuk pengambilan selanjutnya. 
• Bila siklus pengambilan telah selesai, Unit kontrol memeriksa isi IR untuk menentukan apakah IR berisi operand specifier yang menggunakan pengalamatan tak langsung 
• Apabila berisi operand maka dilakukan siklus tak langsung

4. Pipelining Instruksi  
• Efesiensi sebuah sistem komputer dinilai berdasarkan kecepatan perangkat keras dan fasilitas-fasilitas perangkat lunak. 
• Penilaian ini disebut dengan troughput = jumlah pemrosesan yang dapat dikerjakan dalam suatu interval waktu tertentu.
• Salah satu teknik yang mendorong peningkatan suatu sistem troughput yang cukup hebat disebut sebagai pemrosesan PIPELINE 
• Pemrosesan Pipeline dalam suatu komputer diperoleh dengan membagi suatu fungsi yang akan dijalankan menjadi beberapa sub fungsi yang lebih kecil dan merancang perangkat keras yang terpisah (STAGE), untuk setiap sub fungsi. 
• Stage-stage itu kemudian bersama-sama membentuk pipeline tunggal untuk menjalankan fungsi asli

Sinkronisasi Pipeline  
• Pada semua baris perakitan industri, efesiensi suatu pipeline dapat berkurang jauh akibat suatu bottleneck. 
• Bottleneck terjadi sewaktu pemrosesan pada suatu stage, menghabiskan waktu lebih lama dari stage yang lain
• Karena itu idealnya kita menginginkan pada semua stage menghabiskan waktu yang sama. 
• Untuk menyamakan waktu yang diperlukan pada setiap stage maka stagestage tersebut harus di sinkronisasi. 
• Dapat dilakukan dengan menyisipkan kunci-kunci sederhana antara stage-stage tersebut 

Efisiensi Pipeline 
• Suatu fungsi pipeline hampir selalu lebih baik dari pada fungsi non-pipeline 
• Namun pada kenyataannya, harga pipeline tersebut sangat mempengaruhi kapan dan apakah fungsi-fungsi yang di pipeline-kan lebih baik atau tidak.

Beberapa penyebab harga pipeline : 
1. Tambahan kunci (latch) perangat keras yang dibutuhkan. 
2. Kendali yang diperlukan untuk penjadwalan input tersebut. 
3. Waktu yang dihabiskan oleh data dalam latch untuk menyesuaikan diri dengan suatu penangguhan clock yang seragam 
4. Jumlah rata-rata input yang tersedia


Klasifikasi Pipeline : 

A. Klasifikasi berdasarkan Fungsi 
Pipelining Aritmatika = Proses segmentasi fungsi dari ALU dari sistem yang muncul dalam kategori ini.

Pipelining Instruksi 
• Proses fetch pada instruksi tidak akan dimulai sampai eksekusi tidak akan dimulai sampai eksekusi instruksi sebelumnya selesai. 
• Untuk mem-pipelinekan fungsi ini, instruksiinstruksi yang berdampingan di fetch dari memori ketika instruksi yang sebelumnya di decode dan di jalankan. 
• Proses pipelining instruksi disebut instructions

Pipelining Prosessor 
• Sewaktu stage dari suatu stage merupakan merupakan prosessor aktual dan latch-latch saling berbagi memori antara prosessor-prossor tersebut maka pipeline itu disebut sebagai pipeline prossor.

4. Register-register Processor Pentium

MATERI ARSITEKTUR KOMPUTER PERTEMUAN KE-10

SET INSTRUKSI MODE DAN FORMAT PENGALAMATAN

Karakteristik Instruksi Mesin

• Instruksi mesin (machine intruction) yang dieksekusi membentuk suatu operasi dan berbagai macam fungsi CPU. 
• Kumpulan fungsi yang dapat dieksekusi CPU disebut set instruksi (instruction set) CPU. 
• Mempelajari karakteristik instruksi mesin, meliputi 
– Elemen – elemen intruksi mesin 
– Representasi instruksinya 
– Jenis – jenis instruksi 
– Penggunaan alamat 
– Rancangan set instruksi

Elemen Instruksi Mesin

Untuk dapat dieksekusi suatu instruksi harus berisi elemen informasi yang diperlukan CPU secara lengkap dan jelas , Apa saja elemennya ?

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

Operand dari Operasi
Melihat dari sumbernya, operand suatu operasi dapat berada di salah satu dari ketiga daerah berikut ini :
– Memori utama atau memori virtual
– Register CPU
– Perangkat I/O

Representasi Instruksi
• Instruksi komputer direpresentasikan oleh sekumpulan bit. Instruksi dibagi menjadi beberapa field.
• Field – field ini diisi oleh elemen – elemen instruksi yang membawa informasi bagi operasi CPU.
• Layout instruksi dikenal dengan format instruksi

Format Instruksi

Opcode

Alamat

• 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

• Contoh representasi operand secara simbolik :
– ADD X, Y artinya : tambahkan nilai yang berada pada lokasi Y ke isi register X, dan simpan hasilnya di register X.
• Programer dapat menuliskan program bahasa mesin dalam bentuk simbolik.
• Setiap opcode simbolik memiliki representasi biner yang tetap dan programer dapat menetapkan lokasi masing – masing operand

Jenis – Jenis Instruksi
Contoh suatu ekspresi bilangan :
X = X + Y ;
X dan Y berkorespondensi dengan lokasi 513 dan 514.
Pernyataan dalam bahasa tingkat tinggi tersebut mengintruksikan komputer untuk melakukan langkah berikut ini :
– Muatkan sebuah register dengan isi lokasi memori 513.
– Tambahkan isi lokasi memori 514 ke register.
– Simpan isi register ke lokasi memori 513


Korelasi

• Terlihat hubungan antara ekspresi bahasa tingkat tinggi dengan bahasa mesin.
• Dalam bahasa tingkat tinggi, operasi dinyatakan dalam bentuk aljabar singkat menggunakan variabel.
• Dalam bahasa mesin hal tersebut diekpresikan dalam operasi perpindahan antar register
• Dapat ditarik kesimpulan bahwa instruksi – instruksi mesin harus mampu mengolah data sebagai implementasi keinginan – keinginan kita.
• Terdapat kumpulan unik set instruksi, yang dapat digolongkan dalam jenis–jenisnya, yaitu

– 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
– 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
– Penyimpanan data (data storage), 
berisi instuksi – 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), 
berisi instruksi pengontrolan operasi dan pencabangan. Instruksi ini berguna untuk pengontrolan status dan mengoperasikan pencabangan ke set instruksi lain

Jumlah Alamat  
• Jumlah register atau alamat yang digunakan dalam operasi CPU tergantung format operasi masing – masing CPU. 
• Ada format operasi yang menggunakan 3, 2, 1 dan 0 register. 
• Umumnya yang digunakan adalah 2 register dalam suatu operasi. Desain CPU saat ini telah menggunakan 3 alamat dalam suatu operasi, terutama dalam MIPS (million instruction per secon).
• Alamat per instruksi yang lebih sedikit akan membuat instruksi lebih sederhana dan pendek, tetapi lebih sulit mengimplementasikan fungsi-fungsi yang kita inginkan. • Karena instruksi CPU sederhana maka rancangan CPU juga lebih sederhana. 
• Jumlah bit dan referensi per instruksi lebih sedikit sehingga fetch dan eksekusi lebih cepat. 
• Jumlah instruksi per program biasanya jauh lebih banyak 
• Pada jumlah alamat per instruksi banyak, jumlah bit dan referensi instruksi lebih banyak sehingga waktu eksekusi lebih lama. 
• Diperlukan register CPU yang banyak, namun operasi antar register lebih cepat.
• Lebih mudah mengimplementasikan fungsi – fungsi yang kita inginkan. • Jumlah instruksi per program jauh lebih sedikit. 
• Untuk lebih jelas perhatikan contoh instruksi – instruksi dengan jumlah register berbeda untuk menyelesaikan persoalan yang sama 
• Contoh penggunaan set instruksi dengan alamat 1, 2, dan 3 untuk menyelesaikan operasi hitungan Y = (A – B) ÷ (C + D* E)

Contoh instruksi 2 dan 3 alamat

Instruksi 1 alamat

Spesifikasi instruksi 3 alamat : 

• Simbolik : a = b + c. 

• Format alamat : hasil, operand 1, operand 2 

• Digunakan dalam arsitektur MIPS. 

• Memerlukan word panjang dalam suatu instruksi.

Spesifikasi instruksi 2 alamat : 
• Simbolik : a = a + b. 
• Satu alamat diisi operand terlebih dahulu kemudian digunakan untuk menyimpan hasilnya. 
• Tidak memerlukan instruksi yang panjang. 
• Jumlah instruksi per program akan lebih banyak dari pada 3 alamat. 
• Diperlukan penyimpanan sementara untuk menyimpan hasil.

Spesifikasi instruksi 1 alamat : 
• Memerlukan alamat implisit untuk operasi. 
• Menggunakan register akumulator (AC) dan digunakan pada mesin lama. 

Spesifikasi instruksi 0 alamat : 
• Seluruh alamat yang digunakan implisit. 
• Digunakan pada organisasi memori, terutama operasi stack

Rancangan Set Instruksi 

• Aspek paling menarik dalam arsitektur komputer adalah perancangan set instruksi, karena rancangan ini berpengaruh banyak pada aspek lainnya. 
• Set instruksi menentukan banyak fungsi yang harus dilakukan CPU. 
• Set instruksi merupakan alat bagi para pemrogram untuk mengontrol kerja CPU. 
• Pertimbangan : Kebutuhan pemrogram menjadi bahan pertimbangan dalam merancang set instruks


Masalah rancangan yang fundamental meliputi :
• Operation repertoire :
– Berapa banyak dan operasi – operasi apa yang harus tersedia
– Sekompleks apakah operasi itu seharusnya

• Data types :
– Jenis data
– Format data

• Instruction format
– Panjang instruksi,
– Jumlah alamat,
– Ukuran field

• Registers
– Jumlah register CPU yang dapat direferensikan oleh instruksi, dan
fungsinya

• Addressing
– mode untuk menspesifikasi alamat suatu operand

Tipe Operasi 
• Dalam perancangan arsitektur komputer, jumlah kode operasi akan sangat berbeda untuk masing – masing komputer, tetapi terdapat kemiripan dalam jenis operasinya

Jenis Operasi Komputer 
• Transfer data. – Konversi 
• Aritmetika. - Input/Output 
• Logika. - Kontrol sistem dan transfer kontrol

• Operasi set instruksi secara umum

Jenis	Nama Operasi	Keterangan
	Move	Memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
	Store	Memindahkan word dari prosesor ke memori
	Load	Memindahkan word dari memori ke prosesor
Pemindahan	Exchange	Menukar isi sumber dengan tujuan
Data	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 stack teratas ke tujuan
	AND
	OR
	NOT	Melakukan operasi logika tertentu terhadap bit
	Exclusive-OR
Logika	Test	Menguji kondisi tertentu
	Compare	Membandingkan dua operand (secara logika maupun aritmatika)
	Set Variabel Kontrol	Instruksi untuk menyetel control bagi keperluan proteksi, interrupt, control timer
	Shift	Melakukan pergeseran bit-bit operand
	Rotate	Melakukan pemutaran bit-bit operand
	Jump (cabang)	Perpindahan tidak bersyarat; memuatkan PC dengan alamat tertentu
	Jump bersyarat	Menguji persyaratan tertentu; melakukan aktivitas tergantung persyaratannya
	Jump ke subrutin	Menempatkan informasi duta control saat itu di lokai yang ditentukan; melompat ke alamat tertentu
	Return	Mengganti ini PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu
Pemindahan Kontrol	Execute	Mengambil operasi dari lokasi tertentu dan mengeksekusinya sebagai instruksi
	Skip	Menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya
	Skp Bersyarat	Melompat berdasarkan syarat tertentu
	Halt	Menghentikan eksekusi program
	Walt (hold)	Menghentikan eksekusi program dan menguji persyaratan
	No operation	Tidak ada operasi yang dilakukan namun eksekusi program dilanjutkan
	Input (read)	Memindahkan data dari port I/O ke tujuan
	Output ( write)	Memindahkan data dari prosesor ke port atau modul I/O
Input/Output	Start I/O	Memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk memulai proses I/O
	Test I/O	Memindahkan informasi status dari system I/O ke tujuan
Konversi	Translate	Menerjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasarkan table korespondensi
	Convert	Mengkonversi isi word ke bentuk lain

Transfer Data 

Instruksi tranfer data harus menetapkan : 

– Lokasi operand sumber 

– Lokasi operand tujuan 

– Panjang data yang akan dipindahkan 

– Mode pengalamatannya 

Apabila sebuah atau kedua operand berada di dalam memori, maka CPU harus melakukan sebagian atau seluruh tindakan berikut : 

1. Menghitung alamat memori, yang didasarkan pada mode alamatnya. 

2. Apabila alamat mengacu pada virtual memori harus dicari alamat memori sebenarnya. 

3. Menentukan apakah alamat berada dalam cache memori. 

4. Bila di cache tidak ada, dikeluarkan perintah ke modul memori

Mode Pengalamatan

Mengatasi keterbatasan format instruksi 

– Dapat mereferensi lokasi memori yang besar 

– Mode pengalamatan yang mampu menangani keterbatasan tersebut 

 Masing – masing prosesor menggunakan mode pengalamatan yang berbeda – beda. 

 Memiliki pertimbangan dalam penggunaannya. 

 Ada beberapa teknik pengalamatan 

a. Immediate Addressing 

b. Direct Addressing 

c. Indirect Addressing 

d. Register Addressing 

e. Register Indirect Addressing 

f. Displacement Addressing 

g. Stack Addressing

Immediate Addressing (1)
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 
• Contoh : ADD 5 ; tambahkan 5 pada akumulator

Immediate Addressing (+)&(-)
Keuntungan 
• Mode ini adalah tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand. 
• Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat. 

Kerugiannya 
• Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

Direct Addressing (2)
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 word 
• Contoh : – ADD A ; tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator

Indirect Addressing (3)
• Mode pengalamatan tak langsung
 – Field alamat mengacu pada alamat word di dalam memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat operand yang panjang 
– Contoh : ADD (A) ; tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A ke akumulator

Indirect Addressing (+)&(-)
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 

Register Addressing (4)
• 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. 

Register Addressing (+)&(-)
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

Register Indirect Addressing (5)
• 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 

Displacement Addressing (6)
• 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 
    Relative Addressing 
    Base Register Addressing 
    Indexing

 Relative addressing, register yang direferensi secara implisit adalah program counter (PC). 
– Alamat efektif didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat. 
– Memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operandoperand berikutnya. 

 Base register addressing, register yang direferensikan berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu. 
– Referensi register dapat eksplisit maupun implisit. 
– Memanfaatkan konsep lokalitas memori. 

 Indexing adalah field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut. 
– Merupakan kebalikan dari model base register.
– Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing. 
– Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-program iteratif

Stack Addressing (7)
 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. 
 Dengan demikian, referensi – referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung

Perbandingan Mode pengalamatan

Keterangan Perbandingan Mode Pengalamatan 

Keterangan : 

• A = isi suatu field alamat dalam instruksi 

• EA = alamat aktual (efektif) sebuah lokasi yang berisi operasi yang di referensikan 

• ( X ) = isi lokasi X

Mode Pengalamatan Pentium

• Pentium dilengkapi bermacam – macam mode pengalamatan untuk memudahkan bahasa – bahasa tingkat tinggi mengeksekusinya secara efisien (C/Fortran)

Keterangan : 

• SR = register segment 

• PC = program counter 

• A = isi field alamat 

• B = register basis 

• I = register indeks 

• S = faktor skala

• Mode immediate

– Operand berada di dalam instruksi.

– Operand dapat berupa data byte, word maupun doubleword

• Mode operand register, operand adalah isi register.

– Beberapa macam jenis register

• register 8 bit (AH, BH, CH, DH, AL, BL, CL, DL)

• register 16 bit (AX, BX, CX, DX, SI, DI, SP, BP)

• register 32 bit (EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, ESP, EBP)

• register 64 bit yang dibentuk dari register 32 bit secara berpasangan.

• register 8, 16 dan 32 merupakan register untuk penggunaan umum

• (general purpose register).

• register 64 bit biasanya untuk operasi floating point.

• register segmen (CS, DS, ES, SS, FS, GS)

Mode Displacement 
 Alamat efektif berisi bagian – bagian instruksi dengan displacement 8, 16, atau 32 bit. 
 Dengan segmentasi, seluruh alamat dalam instruksi mengacu ke sebuah offset di dalam segmen. 
 Dalam Pentium, mode ini digunakan untuk mereferensi variabel – variabel global

Format-Format Instruksi 
• Format instruksi menentukan layout bit suatu instruksi. 
• Format instruksi harus mencakup opcode dan secara implisit atau eksplisit, nol operand atau lebih
• Seluruh operand eksplisit direferensikan dengan menggunakan salah satu mode pengalamatan yang ada 
• Secara implisit atau eksplisit format harus dapat mengindikasikan mode pemngalamata seluruh operandnya. 
• Pada sebagian besar set instruksi digunakan lebih dari satu format instruksi.

A. Panjang Instruksi 
• Umumnya pemograman menginginkan opcode, operand, dan mode pengalamatan yang lebih banyak serta range alamat yang lebih besar 
• Dengan adanya opcode dan operand yang lebih banyak akan memudahkan pekerjaan pemograman
• Mode pengalamatan yang lebih banyak akan memberikan fleksibilitas yang lebih besar terhadap pemogram dalam mengimplementasikan fungsi-fungsi tertentu, seperti manipulasi table dan pencabangan yang berjumlah banyak. 
• Dengan bertambahnya ukuran memori utama dan semakin banyaknya pemakaian memori virtual, pemogram akan dapat mengalamati jangkauan memori yang lebih besar. 
• Kecepatan perpindahan memori tidak dapat diatasi dengan penambahan kecepatan processor
• Karena memori akan dapat menjadi sebuah bottleneck apabila prosessor dapat mengeksekusi instruksi lebih cepat dari pada kecepatan untuk mengambil instruksi itu. 
• Salah satu cara mengatasi masalah ini adalah dengan menggunakan cache memori atau dengan menggunakan instruksi-instruksi yang lebih pendek 
• Instruksi 16 bit akan dapat diambil dua kali lebih cepat di bandingkan instruksi 32 bit namun mungkin akan dieksekusi dua kali lebih lambat

B. Format Instruksi 
• Organisasi internal pada komputer dinyatakan oleh instruksi-instruksi yang dapat dijalankannya. 
• Suatu instruksi merupakan suatu tata cara yang digunakan oleh komputer untuk menyatakan operasi-operasi seperti ADD, STORE, LOAD, MOVE dan BRANCH beserta untuk menentukan lokasi data di mana suatu operasi akan dikerjakan.

C. Format Alamat 
• Pengkodean biner pada setiap komputer memiliki format kode instruksi tersendiri. 
• Pada komputer terdahulu, setiap instruksi terdiri atas sebuah upcode dan empat field alamat.

D. Mode Pengalamatan  
• Suatu mode pengalamatan dapat digunakan untuk menentukan suatu alamat tempat untuk dimana operand akan di fetch 
• Beberapa teknik semacam ini dapat meningkatkan kecepatan pelaksanaan instruksi dengan menurunkan jumlah referensi pada memori utama dan meningkatkan jumlah referensi pada register kecepatan tinggi 
• Mode pengalamatan ini menjabarkan suatu aturan untuk menginterpresetasikan atau memodifikasi field alamat dari instruksi sebelum operand di referensikan 
• Pada semua mode pengalamatan lainnya, operand yang sesungguhnya tidak disimpan pada field alamat tetapi beberapa nilai di jabarkan dan di gunakan untuk menentukan operasi operand.

E. Kode Instruksi (KI)  
• Selain dari representasi data, kode biner juga digunakan untuk membuat instruksi kontrol dalam komputer, yang disebut kode instruksi. 
• Kode instruksi merupakan kelompok bit yang memberitahukan kepada komputer untuk menunjukan suatu operasi tertentu.
• Kode Instruksi dibagi dalam bagianbagian, yang masing-masing bagian mempunyai interpretasi sendiri 
• Bagian yang paling pokok adalah kode operasi (Operation Code / Opcode) 
• Opcode adalah sekelompok bit yang menunjukan operasi seperti ADD, SUBTRACT, SHIFT, dan COMPLEMENT 
• Bagian lain dari instruksi mencakup satu operasi (operand) atau lebih
• Operand adalah suatu nama yang digunakan untuk obyek instruksi dan mungkin data atau alamat yang mengatakan dimana data tersebut 
• Untuk membuat kode instruksi dalam komputer harus kode biner. (seperti operasi LOAD dan Store) 
• Load adalah meng-copy bilangan dari lokasi memori kedalam register 
• Strore adalah meng-copy bilangan dari register kedalam lokasi memori