Teknik micro prosessor

13
ARSISTEKTUR KOMPUTER ARUM TRI ISWARI PURWANTI MAKALAH TEKNIK PROGRAM INTERUPSI DAN MICRO ARSITEKTUR “Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Kelompok Mata Kuliah Arsitektur KomputerDisusun Oleh : 59413988 JAKA PERMANA Kelas : 2IA26 UNIVERSITAS GUNADARMA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA 2015

Transcript of Teknik micro prosessor

  • ARSISTEKTUR KOMPUTER

    ARUM TRI ISWARI PURWANTI

    MAKALAH

    TEKNIK PROGRAM INTERUPSI DAN MICRO ARSITEKTUR

    Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Kelompok Mata Kuliah Arsitektur Komputer

    Disusun Oleh :

    59413988 JAKA PERMANA

    Kelas : 2IA26

    UNIVERSITAS GUNADARMA

    FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

    JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

    2015

  • i

    KATA PENGANTAR

    Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-

    Nya terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat

    menyelesaikan makalah mata kuliah Arsistektur Komputer dengan judul Teknik

    Program Interupsi Dan Micro Arsitektur. Kemudian shalawat beserta salam kita

    sampaikan kepada Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan

    pedoman hidup yakni Al-Quran dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia.

    Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Arsistektur Komputer di

    Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknik Industri pada Universitas

    Gunadarma. Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya

    kepada Ibu Arum Tri Iswari Purwanti selaku dosen mata kuliah Arsistektur

    Komputer dan kepada segenap pihak yang telah memberikan bimbingan serta

    arahan selama penulisan makalah ini.

    Akhirnya penulis menyadari bahwa banyak terdapat kekurangan-

    kekurangan dalam penulisan makalah ini, maka dari itu penulis mengharapkan

    kritik dan saran yang konstruktif dari para pembaca demi kesempurnaan makalah

    ini.

    Jakarta, 26 April 2015

  • ii

    DAFTAR ISI

    KATA PENGANTAR ................................................................ i

    DAFTAR ISI ............................................................................... ii

    BAB I PENDAHULUAN

    1.1 Latar Belakang ...................................................................... 1

    BAB II PEMBAHASAN

    2.1 Proses Interrupt Driven I/O....................................... 1

    2.2 Pengolahan Interupsi Saat Perangkat I/O Telah

    Menyelesaikan Operasi I/O :... 2

    2.3 Teknik Yang Digunakan Dalam Interrupt. 2

    2.4 Micro Arsitektur Prosessor.... 4

    2.5 Teknik Micro Arsitektur Komputer 6

    BAB III PENUTUP

    3.1. Kesimpulan .................................................................... 9

    DAFTAR PUSTAKA ................................................................ iii

  • 1

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1 Latar Belakang

    Cara kerja system komputer berbasis interupsi atau permintaan khusus

    kepada mikcroprosessor untuk melakukan sesuatu tekniik yang digunakan CPU

    dalam menangani program interupsi ada 4 yaitu multiple interrupt lines, software

    poll, daisy chain dan arbitrasi bus. Disini penyusun juga akan membahas tentang

    teknik micro arsitektur komputer sehingga penting kita selaku user mengetahui dan

    memahami bagaimana cara kerja CPU tersebut.

    BAB II

    PEMBAHASAN

    2.1 PROSES INTERRUPT DRIVEN I/O

    1. CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O

    dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah

    perintah lainnya.

    2. Apabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan

    padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai.

    3. Kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan

    perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut.

    4. Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya

    CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus

    Tidak ada waktu tunggu bagi CPU = Proses cepat

    5. Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O

    Modul I/O menerima perintah, misal read.

    Modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan

    meletakkan paket data ke register data modul I/O

  • 2

    Modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol

    Modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi

    Modul meletakkan data pada bus data

    Modul siap menerima perintah selanjutnya

    2.3 PENGOLAHAN INTERUPSI SAAT PERANGKAT I/O TELAH

    MENYELESAIKAN OPERASI I/O :

    1. Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.

    2. CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian

    merespon interupsi.

    3. CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan

    mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan

    interupsinya.

    4. CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang

    dilakukan adalah menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan

    operasi yang tadi dijalankan sebelum adanya interupsi.

    5. CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke

    stack pengontrol bersama informasi PSW.

    6. Mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi.

    7. CPU memproses interupsi sempai selesai

    8. Bila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi

    yang telah disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi

    sebelum interupsi.

    2.4 TEKNIK YANG DIGUNAKAN DALAM INTERRUPT

    2.4.1 Multiple Interrupt Lines

    Untuk sistem operasi komlpeks sangat memungkinkan

    menggunakan interupsi ganda (Multipe Interrupt), misalnya pada suatu

    komputer akan memerima permintaan interupsi saat proses pencetakan

    dengan printer. Dalam hal ini prosesor menangani interupsi ganda.

  • 3

    Ada dua pendekekatan untuk menangani interupsi ganda :

    1. Pengolahan Interupsi berutrutan (sekuensial). a. Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu

    interupsi ditangani prosesor.

    b. Setelah prosesor selesai menangani suatu interupsi, maka interupsi lain akan ditangani

    Skema Multiple Interupt-sequential :

    2. Pengolahan interupsi bersarang (Nested Interrupt).

    Merupakan interupsi yang berprioritas lebih tinggi, sehingga

    prosesor menangani interupsi ini terlebih dahulu.Skema multiple nested

    interupt :

  • 4

    2.4.2 Software poll

    CPU mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuju ke routine

    layanan interupsi yang tugasnya melakukan poll seluruh modul I/O untuk

    menentukan modul yang melakukan interupsi

    2.4.3 Daisy Chain

    Teknik yang lebih efisien

    Menggunakan hardware poll

    Seluruh modul I/O tersambung dalam saluran interupsi CPU secara melingkar

    (chain)

    Apabila ada permintaan interupsi, maka CPU akan menjalankan sinyal

    acknowledge yang berjalan pada saluran interupsi sampai menjumpai modul I/O

    yang mengirimkan interupsi

    2.4.4 Arbitrasi bus

    Modul I/O memperoleh kontrol bus sebelum modul ini menggunakan saluran

    permintaan interupsi

    Hanya akan terdapat sebuah modul I/O yang dapat melakukan interupsi

    2.5 MICRO ARSITEKTUR PROSESSOR

    Mikroarsitektur prosesor adalah deskripsi rangkaian elektrik komponen penyusun

    mikroprosesor yang menggambarkan selengkapnya opersi dari sistem hardware

    mikroprosesor itu sendiri. Istilah mikroarsitektur sering di singkat dalam bahasa Inggris

    dengan tulisan uarch. Mikroarsitektur (arsitektur mikro) bersama aritektur set instruksi

    (Instruktion Set Architekture = ISA) merupakan dasar arsitektur komponen.

    Setiap mikroprosesor pasti dibangun berdasar mikroarsitektur tertentu, baik mikroprosesor

    produk Intel maupun mikroprosesor AMD. Pada awalnya, semua perusahaan produsen

    prosesor selalu menggunakan mikroarsitektur milik Intel untuk membangun mikroprosesor

    produksinya. Namun, pada perkembangan berikutnya, masing-masing perusahaan

  • 5

    membuat dan mengembangkan sendiri arsitektur mikroprosesornya. Misalnya perusahaan

    AMD, sejak merilis mkroprosesor buatannya sendiri, yaitu mikroprosesor keluarga K5,

    AMD menggunakan mikroarsitektur hasil desainnya sendiri. Tidaklagi adopsi secara

    penuh milik arsitektur dari perusahaan lain. Sampai April tahun 2008, AMD telah

    mengaplikasikan desain mikroarsitekturnya yang terus diperbaharui, mulai dari

    mikroarsitektur K5 hingga mikroarsitektur K10.

    Perusahaan Intel, sejak awal dikenal sebagai pelopor pembuatan mmikroprosesor golongan

    x86. Perusahaan ini terus-menerus mengembangkan mikroprosesornya. Berikut ini akan

    disajikan pembahasan mikroarsitektur tersebut, yang dimulai dari mikroarsitektur Intel

    P6yang dugunakan untuk membangun mikroprosesor Intel Pentium Pro, Pentium II dan

    Pentium III, sampai mikroarsitektur terakhir yang digunakan pada tahun 2010.

    Mikroarsitektur terdahulu, sebelum Intel P6, sengaja tidak dibahas dalam artikel ini, karena

    sudah tidak digunakan lagi.

    Mikroarsitektur Intel P6

    Mikroarsitektur Netburst

    Mikroarsitektur Intel P6 yang diperbaiki (penggunaan kembali Mikroarsitektur Intel P6)

    Mikroarsitektur Intel Core

    Mikroarsitektur Nehalem

    Mikroarsitektur Westmere

    Prosesor Diagram

  • 6

    2.6 TEKNIK MICRO ARSITEKTUR KOMPUTER

    2.6.1 Superscalar Processor

    Superscalar processor bergantung pada hardware untuk mengekstrak

    instruction-level parallelism dari program terurut. Pada setiap siklus, komponen

    instruction issue logic milik superscalar processor memeriksa instruksi dalam

    program terurut untuk menentukan instruksi mana yang dapat diterbitkan

    pada siklus tersebut. Jika instruction level parallelism yang ada pada program

    mencukupi, superscalar processor bisa mengeksekusi satu instruksi setiap

    execution unit per siklus, walaupun program awalnya dibangun untuk eksekusi

    pada prosesor yang hanya dapat mengeksekusi 1 instruksi setiap siklusnya.

    2.6.2 Superpipeline

    Superpipeline adalah teknik untuk meningkatkan kedalaman pipeline

    dengan tujuan untuk meningkatkan clock speed dan mengurangi latensi dari tingkat

    individual. Bila ALU membutuhkan waktu 3 kali lebih lama dari modul lain, kita

    dapat membagi ALU menjadi 3 tingkat yang terpisah. Masalah yang akan

    dihadapi adalah kita butuh mencari jalan untuk membagi lagi setiap tingkat menjadi

    subtingkat yang lebih pendek lagi langkahnya dan kita juga butuh untuk membuat

    kendali unit yang rumit untuk mengoperasikan pipeline dan menghindari semua

    resiko yang mungkin terjadi.

  • 7

    2.6.3 VLIW (Very Long Instruction Word)

    Teknik mikroarsitektur ini bergantung pada kompiler untuk menentukan

    instruksi mana yang dapat dieksekusi secara paralel dan menyediakan informasi

    tersebut ke hardware. Dalam prosesor VLIW, setiap instruksi menentukan beberapa

    operasi yang akan dieksekusi secara paralel oleh hardware. Setiap operasi pada

    instruksi VLIW setara dengan satu instruksi dalam superskalar atau prosesur

    sekuensial murni. Banyaknya operasi pada instruksi VLIW setara dengan

    banyaknya execution unit pada prosesor, dan setiap operasi menentukan instruksi

    yang akan dieksekusi pada execution unit yang sesuai di siklus dimana instruksi

    VLIW diisukan. Teknik ini tidak memerlukan hardware untuk memeriksa aliran

    instruksi untuk menentukan instruksi mana yang bisa dieksekusi secara paralel

    karena kompiler sudah membagi instruksi-instruksi yang bisa berjalan

    paralel. Karena itulah, instruction issue logic pada prosesor VLIW lebih sederhana

    dibandingkan prosesor superskalar dengan jumlah eksekusi unit yang sama.

  • 8

    2.6.4 Out-of-order Execution

    Out-of-order Execution merupakan teknik yang mengoptimalkan

    penggunaan siklus instruksi yang sebelumnya terbuang sia-sia karena delay.

    Prosesor mengeksekusi instruksi secara berurutan yang diatur oleh ketersediaan

    input data dari pada urutan asalnya pada program. Dengan begini, prosesor dapat

    terhindar dari idle ketika menunggu instruksi terdahulu untuk menyelesaikan

    pengambilan data untuk instruksi selanjutnya pada program, prosesor dapat

    memproses instruksi selanjutnya yang dapat dijalankan secara langsung dan

    independen.

    2.6.5 Register Renaming

    Register renaming merupakan teknik yang mengurangi dampak dari

    ketergantungan Write After Read(WAR) dan Write After Write(WAW) pada

    paralelisme dengan secara dinamis memberikan setiap nilai yang dihasilkan oleh

    program ke register yang baru, dengan itu memecah ketergantungan WAW dan

    WAR.

  • 9

    BAB III

    PENUTUP

    3.1 Kesimpulan

    Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk

    mengeksekusi instruksi instruksi lain. Saat suatu modul telah selesai menjalankan

    tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan

    permintaan interupsi ke prosessor. Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua

    kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak.

    Jika interupsi ditangguhkan, prosesor menangguhkan eksekusi program yang

    dijalankan dan menyimpan konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan alamat

    instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan. Prosesor

    menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler.Teknik

    yang digunakan dalam menangani program interupsi yaitu :

    1. Multiple interrupt lines

    2. Software poll

    3. Daisy chain

    4. Arbitrasi bus

    Sedangkan dalam teknik micro arsitektur komputer ada beberapa teknik yang

    digunkan yaitu :

    1. Superscalar Processor

    2. Superpipeline

    3. VLIW (Very Long Instruction Word)

    4. Out-of-order Execution

    5. Register Renaming

  • iii

    DAFTAR PUSTAKA

    1. http//www.rikas.blogspot.com/cara-kerja-sistem-komputer-berbasis-

    interupsi

    Diakses pada : 24 April 2015

    2. http://www.infokomputer.com/komponen/review-intel-sandy-bridge

    Diakses pada : 24 April 2015

    3. http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/PRODI._ILMU_KOMPUTER/H

    ERB ERT/KEL04-Multiple_Interrupt.pdf

    Diakses pada : 24 April 2015

    4. http://en.wikibooks.org/wiki/Microprocessor_Design/Pipelined_Processors

    Diakses pada : 25 April 2015

    5. http://en.wikipedia.org/wiki/Out-of-order_execution

    Diakses pada : 25 April 2015