Makalah Arsitektur dalam Mikroprosesor dan Mikrokontrolel

KATA PENGANTAR

Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, atas karunia rahmat hidayah-Nya, kegiatan penyusunan makalah dapat terlaksana dengan baik.

            Penyusunan maka
lah ini merupakan salah satu kegiatan proses belajar dalam upaya meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam meningkatkan ilmu dalam bidang Mikroprosesor dan Mikrokontrolel. Makalah yang ini berasal dari kumpulan berbagai buku dan situs  yang kami cari, kemudian sedemikian rupa kami singkat menjadi sebuah makalah.

Saya mengucapkan terima kasih kepada Dosen pengajar Bapak Ahmad Zarkasi S.T., M.T. yang telah memberikan kami bimbingan dan bantuan dalam penyelesaian makalah ini. Akhirnya, semoga Allah meridhoi kegiatan penyusunan makalah. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu,  sumbangan pemikiran dan masukan yang bersifat membangun dari semua pihak sangat penulis harapkan guna kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini besar manfaatnya untuk kita semua.

Indralaya,  28 Februari 2014

                                                                                                            Penulis  

DAFTAR ISI

Kata Pengantar.................................................................................................  i

Daftar Isi........................................................................................................... ii

Bab 1 Pendahuluan........................................................................................... 1

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

1.2      Rumusan Masalah.................................................................................... 2

1.3      Tujuan Penulisan...................................................................................... 2

1.4      Manfaat Penulisan.................................................................................... 2

Bab 2 Pembahasan........................................................................................... 3

2.1 Sejarah singkat Arsitektur von Neumann.................................................. 5

2.2 Pengertian von Neumann........................................................................... 3

          2.3 Cara kerja Model Von Neuman…............................................................ 5

2.4 Keuntungan dan kekurangan dari Arsitektur Von Neumann................... 10

          2.5 Contoh Implentasi.................................................................................... 10

          2.6 Model Non Von Neuman (Arsitektur Harvard)....................................... 11

2.7 Keuntungan dan kekurangan Arsitektur Hardvard................................... 12

2.8 Perbedaan CISC Dan RISC...................................................................... 12

2.9 Perbedaan RISC dengan CISC dilihat dari segi instruksinya................... 14

         2.10 Kelebihan dan kekurangan RICS dan CISC......................................... 16

Bab 3 Penutup................................................................................................. 18

3.1 Simpulan................................................................................................... 18

3.2 Saran......................................................................................................... 19

Daftar Pustaka................................................................................................ 20

Bab 1

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Dalam bidang  teknik komputer, arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari masing–masing bagian akan lebih difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara pengaksesan data dan alamat dari dan ke memori cache, RAM, ROM, cakram keras dan sebagainya. Beberapa contoh dari arsitektur computer adalah arsitektur von neuman, CISC, RISC, blue gene dan sebagainya.

            Pada saat ini prosesor saat ini yang dikenal ada 2 yaitu RISC dan CISC. Prosesor CISC merupakan prosesor yang memiliki intruksi yang kompleks untuk memudahkan penulisan  program  bahasa  assembly, sedangkan RISC   memliki  instruksi  yang sederhana yang dapat di eksekusi dengan cepat. Prosesor RISC di buat dalam luasan keeping semi konduktor yang relatif lebih sempit dengan jumlah komponen yang lebih sedikit dibandingkan dengan CISC. Keduanya mempunyai perbedaan dalam perancangan kompilatornya.

Pada zaman modern saat ini, hampir semua komputer mengadopsi arsitektur yang dibuat oleh John von Neumann (1903-1957). Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal. Arsitektur ini memiliki address dan data bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Contoh dari mikrokontroler yang memakai arsitektur Von Neumann adalah keluarga 68HC05 dan 68HC11 dari Motorola. Sebaliknya, arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah satu untuk program (ROM) dan satu untuk data (RAM). Intel 80C51, keluarga Microchip PIC16XX, Philips P87CLXX dan Atmel AT89LSXX adalah contoh dari mikroprosesor yang mengadopsi arsitektur Harvard. Kedua jenis arsitektur ini masing-masing memiliki keungulan tetapi juga ada kelemahannya. 

1.2 Permasalahan

Permasalahan yang dibahas penulis adalah bagaimana agar kita lebih memahami lebih dalam penjelasan model arsitektur Von Neuman dan Harvard dan agar bisa mengetahui perbedaan CISC dan RISC.

1.3 Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai penulis adalah untuk  mengetahui lebih dalam penjelasan model arsitektur Von Neuman dan Harvard dan mengetahui perbedaan CISC dan RISC.

Bab 2

Pembahasan

2.1 Sejarah singkat Arsitektur von Neumann 

Istilah Von Neumann arsitektur, juga dikenal  sebagai model Neumann  Von  atau  arsitektur Princeton,berasal dari 1.945 komputer  arsitektur deskripsi  oleh matematikawan dan ilmuwan  komputer  John von Neumann awal dan lain-lain,  Draft  Pertama Laporan  di EDVAC ini menggambarkan  arsitektur  desain  untuk komputer digital elektronik dengan subdivisi dari unit pengolahan yang terdiri dari  unit aritmatika logika dan register prosesor, unit kontrol yang berisi register instruksi  dan  program counter, memori untuk  menyimpan  data dan  instruksi,  mass storage eksternal,   dan  input    dan  mekanisme  keluaran  arti  dari istilah tersebut telah  berkembang  berarti sebuah komputer disimpan-program di mana instruksi mengambil dan operasi data yangt idak dapat terjadi pada saat yang sama karena mereka berbagi bus umum. Hal ini disebut sebagai Von Neumann bottleneckdan sering membatasi kinerja sistem. 

2.2 Pengertian Arsitektur Von Neumann

                Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur komputer yang menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random Access Memory) dalam peta memori yang sama. Arsitektur ini memiliki address dan data bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Arsitektur von Neumann (atau Mesin Von Neumann) adalah arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua komputer saat ini.

 

                                                                                      

 

Accumulator

                                                                                                                          

 

Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama: Unit Aritmatika dan Logis (ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan I/O). Bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat, “bus”. Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal. 

 

Arsitektur Von Neumann terdiri dari 3 elemen sebagai berikut :

      Prosesor, merupakan pusat dari kontrol dan pemrosesan instruksi pada komputer.

      Memori, digunakan untuk menyimpan informasi baik program maupun data.

      Perangkat input-output, berfungsi sebagai media yang menangkap respon dari luar serta menyajikan informasi keluar sistem komputer.

2. 3     Cara kerja Model Von Neuman

Cara kerja  arsitektur Model Von Neumann dapat kita lihat pada gambar Diagram Blok. Pada Diagaram Blok  prosesor terdiri atas Unit Kontrol (CU) dan Unit Logika dan Aritmatik (ALU). Memori berfungsi sebagai tempat menyimpan instruksi yang sedang dijalankan oleh prosesor, lalu hasilnya dapat disajikan melalui perangkat input/output.

1.      Memori

 Memory  digunakan untuk menyimpan informasi baik program maupun data. Peran memori sangat penting supaya program maupun data dapat disimpan pada sistem komputer, sehingga lebih memudahkan dalam pengoperasian komputer. Terdapat dua jenis memori dalam sistem komputer, yaitu memori utama dan memori sekunder.

A.       Memori utama

Memori utama berfungsi untuk menyimpan program yang sedang atau akan dijalankan dalam prosesor. Untuk mengimbangi kinerja prosesor yang cenderung sangat cepat, kecepatan akses memori juga harus relatif cepat, meskipun tidak secepat prosesor. Besar kapasitas memori diukur dengan satuan bit atau byte. Satu alamat memori dapat menyimpan 8-32 bit bilangan biner tergantung dari jenis memori.

      Random Access Memory (RAM)

Random Access Memory  (RAM) memiliki karakteristik akses alamat secara acak untuk menyimpan data dan instruksi program. Struktur RAM terbagi menjadi empat bagian utama, yaitu:

      Read Only Memory (ROM)

Read Only Memory (ROM)  hanya dapat dibaca saja sehingga program tidak dapat menulis dalam memori ini. Biasanya memori jenis ini sudah terisi dari pabriknya berisi program-program ataupun data. Biasanya program berupa sistem operasi ataupun program bios untuk sebuah sistem komputer yang spesifik.

      Cache Memory

Cache memory digunakan untuk tujuan mengatasi perbedaan kecepatan antara prosesor dan memori.

B.      Memori Sekunder

Memori sekunder berfungsi untuk menyimpan program maupun data dalam bentuk file dalam ukuran yang cukup besar.

      Floppy Disk

Floppy Disk merupakan media penyimpanan eksternal yang bersifat mobile atau dapat dipindah-pindahkan ke tiap komputer. Bentuk fisik floppy disk adalah berbentuk piringan magnetik dan untuk mengoperasikan.

      Hard Disk

       Hard disk merupakan media penyimpanan eksternal yang dikhususkan untuk penggunakan tidak mobile atau tidak dapat dipindah-pindahkan. Kecepatan operasi hard disk relatif lebih cepat dibandingkan dengan floppy. Ukuran kecepatan sebuah hard disk tergantung dari kecepatan maksimum bus dan kecepatan putar piringannya yang diukur dengan satuan RPM (Rotation Per Minute). 

      Optical Disk

Optical disk digunakan media penyimpanan.

      Magnetic Tape

Magnetic tape merupakan media penyimpanan yang digunakan pada awal munculnya komputer.

      Smart Card

Smart Card merupakan sistem komputer dengan ukuran kartu nama.

      Flash Memory

Flash memory merupakan jenis memori utama yang bersifat non-volatile dimana data maupun instruksi dapat disimpan secara permanen meskipun aliran listrik terputus.

      Online Storage

Online storage merupakan tempat penyimpanan berbasis jaringan komputer, dimana dari sebuah komputer bisa menyimpan data di tempat lain.

2.     Pemrosesan

CPU atau Central Processing Unit merupakan tempat pemroses dari intruksi-intruksi program, bentuknya berupa chip yang terdiri dari jutaan IC. CPU terdiri dari dua bagian utama yaitu Unit Kendali (control unit) serta Unit Aritmatika dan Logika (ALU). Disamping itu, CPU mempunyai beberapa alat penyimpan yang berukuran kecil yang disebut dengan register. Unit Pemproses Pusat atau CPU ( central processing unit) berperanan untuk memproses arahan, melaksanakan pengiraan dan menguruskan laluan informasi menerusi system komputer. Unit atau peranti pemprosesan juga akan berkomunikasi dengan peranti input , output dan storan bagi melaksanakan arahan-arahan berkaitan. Unit Aritmatika dan Logika, atau Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat yang melakukan pelaksanaan dasar seperti pelaksanaan aritmatika (tambahan, pengurangan, dan semacamnya), pelaksanaan logis (AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan (misalnya, membandingkan isi sebanyak dua slot untuk kesetaraan). Pada unit inilah dilakukan “kerja” yang nyata.

Unit kontrol menyimpan perintah sekarang yang dilakukan oleh komputer, memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapat kembali informasi (dari memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah itu, dan memindahkan kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai. Sekali yang terjadi, unit kontrol pergi ke perintah berikutnya (biasanya ditempatkan di slot berikutnya, kecuali kalau perintah itu adalah perintah lompatan yang memberitahukan kepada komputer bahwa perintah berikutnya ditempatkan di lokasi lain).

      Unit Kendali (control unit)

Unit ini bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Unit kendali akan mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Tugas dari unit kendali ini adalah :

v  Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.

v  Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.

v  Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses.

v  Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika serta mengawasi kerja dari ALU.

v  Menyimpan hasil proses ke memori utama.

   Unit Aritmatika dan Logika (ALU)

Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder. Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (<> ), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (<= ), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan (>=).

 3.      Masukan dan hasil

I/O membolehkan komputer mendapatkan informasi dari dunia luar, dan menaruh hasil kerjanya di sana, dapat berbentuk fisik (hardcopy) atau non fisik (softcopy).   Yang dimiliki oleh semua alat masukan biasa ialah bahwa mereka meng-encode (mengubah) informasi dari suatu macam ke dalam data yang bisa diolah lebih lanjut oleh sistem komputer digital. Alat output, men-decode data ke dalam informasi yang bisa dimengerti oleh pemakai komputer. Dalam pengertian ini, sistem komputer digital adalah contoh sistem pengolah data.

 4.      Instruksi

Instruksi diwakili dalam komputer sebagai nomor – kode untuk “menyalin” mungkin menjadi 001, misalnya. Suatu himpunan perintah khusus yang didukung oleh komputer tertentu diketahui sebagai bahasa mesin komputer. Dalam prakteknya, orang biasanya tidak menulis perintah untuk komputer secara langsung di bahasa mesin tetapi memakai bahasa pemrograman “tingkat tinggi” yang kemudian diterjemahkan ke dalam bahasa mesin secara otomatis oleh program komputer khusus (interpreter dan kompiler). Beberapa bahasa pemrograman berhubungan erat dengan bahasa mesin, seperti assembler (bahasa tingkat rendah); di sisi lain, bahasa seperti Prolog didasarkan pada prinsip abstrak yang jauh dari detail pelaksanaan sebenarnya oleh mesin (bahasa tingkat tinggi).

Perintah  komputer hanya mempunyai dalam jumlah terbatas perintah sederhana yang dirumuskan dengan baik. Perintah biasa yang dipahami kebanyakan komputer ialah "menyalin isi sel 123, dan tempat tiruan di sel 456", "menambahkan isi sel 666 ke sel 042, dan tempat akibat di sel 013", dan "jika isi sel 999 adalah 0, perintah berikutnya anda di sel 345".

5.      Arsitektur

Komputer kontemporer menaruh ALU dan unit kontrol ke dalam satusirkuit terpadu yang dikenal sebagai Unit Pemroses Sentral atau CPU. Biasanya, memori komputer ditempatkan di atas beberapa sirkuit terpadu yang kecil dekat UPS. Alat yang menempati sebagian besar ruangan dalam komputer adalah ancilliary sistem (misalnya, untuk menyediakan tenaga listrik) atau alat I/O.

6.      Program

Banyak program komputer berisi jutaan perintah, dan banyak dari perintah itu dilakukan berulang kali. Suatu [[Personal computer[PC]] modern yang umum (pada tahun 2003) bisa melakukan sekitar 2-3 milyar perintah dalam sedetik. Komputer tidak mendapat kemampuan luar biasa mereka lewat kemampuan untuk melakukan perintah kompleks. Tetapi, mereka melakukan jutaan perintah sederhana yang diatur oleh orang pandai, “programmer.” “Programmer Baik memperkembangkan set-set perintah untuk melakukan tugas biasa (misalnya, menggambar titik di layar) dan lalu membuat set-set perintah itu tersedia kepada programmer lain. Ini biasanya diserahkan ke sebagai multitasking. Pada kenyataannya, CPU melakukan perintah dari satu program, kemudian setelah beberapa saat, CPU beralih ke program kedua dan melakukan beberapa perintahnya. Jarak waktu yang kecil ini sering diserahkan ke sebagai irisan waktu (time-slice). Ini menimbulkan khayal program lipat ganda yang dilakukan secara bersamaan dengan memberikan waktu CPU di antara program. Ini mirip bagaimana film adalah rangkaian kilat saja masih membingkaikan. Sistem operasi adalah program yang biasanya menguasai kali ini membagikan. 

Program komputer adalah daftar besar perintah untuk dilakukan oleh computer. Banyak program komputer berisi jutaan perintah, dan banyak dari perintah itu dilakukan berulang kali. Pemrogram. "Programmer Baik memperkembangkan set-set perintah untuk melakukan tugas biasa (misalnya, menggambar titik di layar) dan lalu membuat set-set perintah itu tersedia kepada programmer lain.

7.      Sistem operasi

Sistem operasi ialah semacam gabungan dari potongan kode yang berguna. Ketika semacam kode komputer dapat dipakai secara bersama oleh beraneka-macam program komputer, setelah bertahun-tahun, programer akhirnya memindahkannya ke dalam sistem operasi.

Sistem operasi, menentukan program yang mana dijalankan, kapan, dan alat yang mana (seperti memori atau I/O) yang mereka gunakan. Sistem operasi juga memberikan servis kepada program lain, seperti kode (driver) yang membolehkan programer untuk menulis program untuk suatu mesin tanpa perlu mengetahui detail dari semua alat elektronik yang terhubung.

2.4 Keuntungan dan kekurangan dari Arsitektur Von-Neumann

A.       Keuntungan dari Von-Neumann Model

      Garis fabrikasi dapat disesuaikan dengan perangkat

      Paket ini dirancang untuk pinout dan kekuatan perangkat

      Jumlah chip memori di komputer adalah independen dari jumlah prosesor

B.      Kekurangan Von-Neumann Model

      Kinerja kesenjangan: CPU (60% setiap tahun) vs DRAM (7% setiap tahun)

      Jumlah chip DRAM menyusut untuk konfigurasi PC

      Min diperlukan. Ukuran memori, berarti aplikasi dan menggunakan OS memori, tumbuh hanya 50 ~ 75% dari tingkat kapasitas DRAM.

      Memori Gap Penalti: cache lebih besar (60% on-chip daerah, transistor 90%)

      Cache adalah murni mekanisme peningkatan kinerja .... Kebenaran tidak tergantung pada mereka

4.      Contoh Implentasi

Dalam arsitektur von Neumann yang asli, ia menjelaskan sebuah Unit Aritmatika dan Logika, dan sebuah Unit Kontrol. Dalam komputer-komputer modern, kedua unit ini terletak dalam satu sirkuit terpadu (IC – Integrated Circuit), yang biasanya disebut CPU (Central Processing Unit).

Unit Aritmatika dan Logika, atau Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat yang melakukan pelaksanaan dasar seperti pelaksanaan aritmatika (tambahan, pengurangan, dan semacamnya), pelaksanaan logis (AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan (misalnya, membandingkan isi sebanyak dua slot untuk kesetaraan). Pada unit inilah dilakukan “kerja” yang nyata.

B.     Model Non Von Neuman (Arsitektur Harvard)                                                             

                                                                    

                                                                    

 

                                                                                          

Arsitektur Harvard adalah sebuah arsitektur komputer dengan fisik terpisah penyimpanan dan jalur sinyal untuk instruksi dan data. Istilah berasal dari Harvard Mark I computer berbasis relay, yang disimpan petunjuk padapita menekan (24 bit wide) dan data dalam elektro-mekanis counter. Mesin ini memiliki penyimpanan data awal seluruhnya terkandung dalam unit pengolahan pusat , dan diberikan tidak ada akses ke penyimpanan instruksi sebagai data. Program harus dimuat oleh operator, prosesor tidak bisa booting sendiri. Pada mikrokontroler dengan arsitektur Harvard, bus program biasanya lebih dari 1 byte, yang membolehkan masing-masing word mengandung instruksi dan data, dengan kata lain satu word - satu instruksi.

Mikrokontroler yang menggunakan arsitektur ini memiliki dua bus yang berbeda. Satu bus 8-bit dan menghubungkan CPU ke RAM. Yang lain terdiri dari beberapa jalur (12, 14 atau 16) dan menghubungkan CPU ke ROM. Dengan demikian, CPU dapat membaca instruksi dan mengakses memori data pada saat yang bersamaan. Karena semua register memori RAM lebarnya 8-bit, semua pertukaran data dalam mikrokontroler menggunakan format yang sama, sehingga selama eksekusi penulisan data, hanya 8-bit yang diperhatikan. Dengan kata lain, yang perlu Anda perhatikan saat merancang program adalah lebar data yang bisa dipertukarkan atau diproses hanya selebar 8-bit, ya hanya selebar 8-bit saja. Program yang Anda buat untuk beberapa mikrokontroler ini akan tersimpan di dalam ROM internal (Flash ROM) setelah dilakukan kompilasi ke bahasa mesin. Lokasi memori ini dinyatakan dalam 12, 14 atau 16-bit. Sebagian dari bit, 4, 6 atau 8-bit digunakan sebagai instruksinya sendiri dan diikuti dengan data 8-bit.

3. Keuntungan dan kekurangan Arsitektur Hardvard

Kelebihan Arsitektur Komputer Model Harvard

v  bandwidth program tidak mesti sama dengan bandwidth  data

v  opcode dan operand dapat dijadikan dalam satu word instruksi saja

v  instruksi dapat dilakukan dengan lebih singkat dan cepat

v  memori program dan data yang terpisah,  maka kavling total memori program dan data dapat menjadi lebih banyak.

Kekurangan Arsitektur Komputer Model Harvard

v  arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM.

v  arsitektur in tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM

Keuntungan utama dari arsitektur akses simultan murni Harvard untuk lebih dari satu memori sistem-telah dikurangi oleh prosesor modern yang dimodifikasi Harvard menggunakan CPU Cache sistem. Relatif murni arsitektur Harvard mesin digunakan terutama dalam aplikasi mana pengorbanan, seperti biaya dan penghematan daya dari menghilangkan cache, melebihi hukuman pemrograman dari memiliki kode yang berbeda dan ruang data alamat. Prosesor sinyal digital (DSP) umumnya mengeksekusi kecil, sangat-dioptimalkan audio atau algoritma pemrosesan video. Microcontrollers ditandai dengan memiliki sejumlah kecil program ( flash memory ) dan data ( SRAM ) memori, dengan cache tidak, dan mengambil keuntungan dari arsitektur Harvard untuk kecepatan pemrosesan dengan instruksi bersamaan dan mengakses data.

Kekurangan  Arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM. Kedengarannya aneh, tetapi arsitektur ini memang tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM. Namun hal ini bisa diatasi dengan cara membuat instruksi dan mekanisme khusus untuk pengalamatan data di ROM. Mikroprosesor yang memiliki instruksi seperti ini biasanya disebut ber-arsitektur Modified Harvard. 

            Contoh Implementasi

mikrokontroler Intel keluarga MCS-51 menggunakan arsitektur Havard karena ada perbedaan kapasitas memori untuk program dan data, dan bus terpisah (internal) untuk alamat dan data. Begitu juga dengan keluarga PIC dari Microchip yang menggunakan arsitektur Havard.

Perbedaan CISC Dan RISC

      CISC ( Complex Instruction Set Computing )

          Complex instruction set computing (CISC) atau kumpulan instruksi komputasi kompleks adalah suatu arsitektur komputer dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memori (load), operasi aritmatika, dan penyimpanan ke dalam memori (store) yang saling bekerja sama. Tujuan utama dari arsitektur  CISC adalah melaksanakan suatu instruksi cukup dengan beberapa baris bahasa mesin yang relatif pendek sehingga implikasinya hanya sedikit saja ram yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi tersebut. Arsitektur CISC menekankan pada perangkat keras karena filosofi dari arsitektur cisc yaitu bagaimana memindahkan kerumitan perangkat lunak ke dalam perangkat keras.

Karakteristik CISC

Informasi memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat

Dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit) Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan.

Ciri-ciri

v  Jumlah instruksi banyak

v  Banyak terdapat perintah bahasa mesin

v  Instruksi lebih kompleks

Pengaplikasian CISC yaitu pada AMD dan Intel

      RISC (Reduced Instruction Set Computer)

          RISC singkatan dari Reduced Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk negeset istruksi dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya. Proyek RISC pertama dibuat oleh IBM, stanford dan UC –Berkeley pada akhir tahun 70 dan awal tahun 80an. IBM 801, Stanford MIPS, dan Barkeley RISC 1 dan 2 dibuat dengan konsep yang sama sehingga dikenal sebagai RISC. 

RISC mempunyai karakteristik :

v  one cycle execution time : satu putaran eksekusi. Prosessor    RISC mempunyai CPI (clock per instruction) atau waktu per instruksi untuk setiap putaran. Hal ini dimaksud untuk mengoptimalkan setiap instruksi pada CPU.

v  pipelining: adalah sebuah teknik yang memungkinkan dapat melakukan eksekusi secara simultan.Sehingga proses instruksi lebih     efiisien

v  large number of registers: Jumlah register yang sangat banyak. RISC di Desain dimaksudkan untuk dapat menampung jumlah register yang sangat banyak untuk mengantisipasi agar tidak terjadi interaksi yang berlebih dengan memory.

Ciri-ciri

v  Instruksi berukuran tunggal

v  Ukuran yang umum adalah 4 byte

v  Jumlah pengalamatan data sedikit,

v  Tidak terdapat pengalamatan tak langsung

v  Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika

v  Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi

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

v  Jumlah maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi .Pengaplikasian RISC yaitu pada CPU Apple

Perbedaan RISC dengan CISC dilihat dari segi instruksinya :

RISC ( Reduced Instruction Set Computer )

- Menekankan pada perangkat lunak, dengan sedikit transistor

- Instruksi sederhana bahkan single

- Load / Store atau memory ke memory bekerja terpisah

- Ukuran kode besar dan kecapatan lebih tinggi

- Transistor didalamnya lebih untuk meregister memori

CISC ( Complex Instruction Set Computer )

v Lebih menekankan pada perangkat keras, sesuai dengan takdirnya untuk pragramer.

v Memiliki instruksi komplek. Load / Store atau Memori ke Memori bekerjasama

v Memiliki ukuran kode yang kecil dan kecepatan yang rendah.

v Transistor di dalamnya digunakan untuk menyimpan instruksi – instruksi bersifat komplek.

CISC	RISC
Penekanan pada perangkat keras	Penekanan pada perangkat lunak
Memor-ke memori “LOAD” dan “STORE” Saling bekerja sama	Register ke register “LOAD” dan “STORE”adalah instruksi terpisah
Termasuk intruksi kompleks multi-clock	Single clock hanya sejumlah keci intruksi
Transistor digunakan untuk menyimpan instruksi – instruksi kompleks	Transistor banyak di pakai untuk register register memori
Ukuran kode kecil, kecepatan rendah	Ukuran kode besar, kecepatan (relatif)

Contoh-contoh RISC dan CISC:

RISC :

1. Komputer vektor

2. Mikroprosesor Intel 960

3. Itanium (IA64) dari Intel Corporation

4. Power PC dari International Business Machine, dll.

CISC :

1. Prosesor system/360

2. Prosesor VAX

3. Prosesor PDP-11

4. CPU AMD

5. Intel x86, dll.

 

Kelebihan Dan Kekurangan

Teknologi RISC relatif masih baru oleh karena itu tidak ada perdebatan dalam menggunakan RISC ataupun CISC, karena tekhnologi terus berkembang dan arsitektur berada dalam sebuah spektrum, bukannya berada dalam dua kategori yang jelas maka penilaian yang tegas 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 yang harus diambil.

      Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar.

Bab 3

Penutup

Kesimpulan

Arsitektur von Neumann adalah arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua komputer saat ini. Dengan unit sederhana ini, sebuah software yang rumit, seperti software pengolah kata Dapat dibuat. Arsitektur Von Neumann menyediakan fitur penyimpanan dan modifikasi program secara mudah. Arsitektur von Neumann mempunyai program dan data daerah memory yang sama. Model ini membutuhkan berbagai pengumpulan program dan data untuk membentuk instruksi. Pengumpulan program dan data diselesaikan menggunakan time division multiplexing yang akan berpengaruh pada performa mikrokontroler itu sendiri.

Arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah satu untuk program (ROM) dan satu untuk data (RAM). Intel 80C51, keluarga Microchip, Philips P87CLXX dan Atmel AT89LSXX adalah contoh dari mikroprosesor yang mengadopsi arsitektur Harvard. Kedua jenis arsitektur ini masing-masing memiliki keungulan tetapi juga ada kelemahannya.Dengan arsitektur Von Neuman prosesor tidak perlu membedakan program dan data. Prosesor tipe ini tidak memerlukan control bus tambahan berupa pin I/O khusus untuk membedakan program dan data. Karena kemudahan ini, tidak terlalu sulit bagi prosesor yang berarsitektur Von Neumann untuk menambahan peripheral eksternal seperti A/D converter, LCD, EEPROM dan devais I/O lainnya. Biasanya devais eksternal ini sudah ada di dalam satu chips, sehingga prosesor seperti ini sering disebut dengan nama mikrokontroler (microcontroller).

RISC: singkatan dari Reduced Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk mengeset instruksi dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya sedangkan Complex Instruction Set Computing (CISC) atau kumpulan instruksi komputasi kompleks. Adalah suatu arsitektur komputer dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah

 Jadi Perbedaan CISC dan RISC adalah kalau CISC mempunyai ukuran kode kecil, kecepatan rendah, sedangkan RISC mempunyai ukuran kode besar, kecepatan relative. CISC Termasuk intruksi kompleks multi-clock sedangkan RISC Single clock hanya sejumlah kecil intruksi. CISC Transistor digunakan untuk menyimpan instruksi – instruksi kompleks sedangkan RISC Transistor banyak di pakai untuk register register memori.Pada CISC biasanya Penekanan pada perangkat keras sedangkan RISC Penekanan pada perangkat lunak.

Saran

Berdasarkan penjelasan di atas diharapkan pembaca dapat lebih mudah dalam mengetahui, memahami tentang Arsitektur von Neumann  dan Model Non Von Neuman (Arsitektur Harvard) serta bisa membedakan antara CISC dan RISC.Kami selaku penulis menerima saran-saran konstruktif dari pembaca agar makalah ini bisa menjadi salah satu alat untuk menambah pengetahuan.

Daftar Pustaka

Ahmad.2011. “ Arsitektur Mikroprosesor von Neumann” http://himaelektropnp.blogspot.com/2011/02/arsitektur-mikroprosesor-von-neuman-dan.html

Diakses 26 Agustus 2014

David, Muhammad.2011. “ Arsitektur computer “ http://107davidm.blogspot.com/2011/10/arsitektur-komputer-model-model-von.html Diakses 26 Agustus 2014

Efendi, Merlin kusuma.2011. “ van Neumann dan non von neumann” http://merlinkusumaefendi.blogspot.com/2011/10/van-neumann_11.html Diakses 27 Agustus 2014

Haqiem, Mugiwara.2011. RISC dan CISC   http://www.slideshare.net/MugiwaraHaqiem/risc-dan-cisc  28 Agustus 2014

Gigih.2010. “RISC dan CISC”. http://gigihsoak.wordpress.com/2010/05/28/risc-dan-cisc/ Diakses 27 Agustus 2014

Putra, Rizky sutriyadi.2011. Model von Neumann dan non von neumann http://rikysp.wordpress.com/2011/10/12/model-von-neumann-dan-non-von-neumann/ Diakses 27 Agustus 2014

Maizarti.2011 “Perbedaan RISC dan CISC”  http://maizarti.wordpress.com/2011/02/28/perbedaan-antara-risc-dan-cisc/ Diakses 27 Agustus 2014

Malica.2013.“ Perbedaan CISC dan RISC”.http://malica29.blogspot.com/2013/05/perbedaan-cisc-dan-risc.html.   Diakses 28 Agustus 2014