1.
PIPELINING
Pipelining yaitu suatu cara yang
digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersama tetapi dalam tahap yang
berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini,
maka unit pemrosesan selalu bekerja.
Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai
tingkatan dalam sistemkomputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program
aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang
dijalankan oleh microprocessor.
Pengenalan
Pipeline
Prosesor Pipeline yang berputar adalah prosesor baru
untuk arsitektur superscalar komputasi. Ini didasarkan pada cara yang mudah dan
pipeline yang biasa, struktur yang dapat mendukung beberapa ALU untuk lebih
efisien dalam pengiriman dari bagian beberapa instruksi. Daftar nilai arus yang
berputar di sekitar pipa, dibuat oleh dependensi data lokal. Selama operasi
normal, kontrol sirkuit tidak berada pada jalur yang kritis dan kinerja hanya
dibatasi oleh data harga. Operasi mengalir dengan interval waktu sendiri. Ide
utama dari Pipeline Prosesor yang berputar adalah circular uni-arah mengalir
dari memori register oleh pusat waktu logika dan proses secara parallel dari
operasi ALU
Struktur lain yang menggunakan penyelesaian deteksi atau selain penundaan yang tepat dari pengaturan waktu pusat tetapi karena masalah waktu yang Syncronization, Pipelines memaksakan sebuah penurunan kinerja. Misalnya counterflow pipeline prosesor yang dirancang sekitar dua arah, pipa membawa petunjuk dan argumen dalam satu arah dan hasil yang lainnya b ini dapat menyebabkan Syncronization masalah antara prosesor.
Pipeline yang berputar menghindari masalah yang hanya melewati data dalam satu arah. Pada prinsipnya, prosesor dari register terus beredar di sekitar cincin yang berhubungan dengan berbagai fungsi ALU, akses memori dan sebagainya .ada tiap tahap, nilai-nilai yang memeriksa dan disampaikan, kemungkinan setelah perubahan, tidak signifikan dengan pengeluaran tambahan untuk sinkronisasi. Dispatched adalah instruksi dari pusat ke fungsi unit yang memungkinkan beberapa masalah instruksi.
Tahapan pipeline :
1. Mengambil
instruksi dan membuffferkannya
2. Ketika tahapan
kedua bebas tahapan pertama mengirimkan instruksi yang dibufferkan tersebut .
3. Pada saat
tahapan kedua sedang mengeksekusi instruksi, tahapan pertama memanfaatkan
siklus memori yang tidak dipakai untuk mengambil dan membuffferkan instruksi
berikutnya
Instuksi pipeline
Karena untuk setiap tahap pengerjaan instruksi,
komponen yang bekerja berbeda, maka dimungkinkan untuk mengisi kekosongan kerja
di komponen tersebut.Sebagai contoh :
Instruksi 1: ADD AX,
AX
Instruksi 2: ADD EX, CX
Setelah CU menjemput instruksi 1 dari memori (IF), CU
akan menerjemahkan instruksi tersebut(ID). Pada menerjemahkan instruksi 1
tersebut, komponen IF tidak bekerja. Adanya teknologi pipeline menyebabkan IF
akan menjemput instruksi 2 pada saat ID menerjemahkan instruksi 1. Demikian
seterusnya pada saat CU menjalankan instruksi 1 (EX), instruksi 2 diterjemahkan
(ID).
Keuntungan
pipelining.
1. Waktu siklus
prosesor berkurang, sehingga meningkatkan tingkat instruksi dalam kebanyakan
kasus( lebih cepat selesai).
2. Beberapa
combinational sirkuit seperti penambah atau pengganda dapat dibuat lebih cepat
dengan menambahkan lebih banyak sirkuit. Jika pipelining digunakan sebagai
pengganti, hal itu dapat menghemat sirkuit & combinational yang lebih
kompleks.
3. Pemrosesan dapat
dilakukan lebih cepat, dikarenakan beberapa proses dilakukan secara bersamaan
dalam satu waktu.
Kerugian
pipeline.
1. Pipelined
prosesor menjalankan beberapa instruksi pada satu waktu. Jika ada beberapa
cabang yang mengalami penundaan cabang (penundaan memproses data) dan akibatnya
proses yang dilakukan cenderung lebih lama.
2. Instruksi
latency di non-pipelined prosesor sedikit lebih rendah daripada dalam pipelined
setara. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa intruksi ekstra harus ditambahkan
ke jalur data dari prosesor pipeline.
3. Kinerja prosesor
di pipeline jauh lebih sulit untuk meramalkan dan dapat bervariasi lebih luas
di antara program yang berbeda.
4. Karena beberapa
instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut
sama-sama memerlukan resource yang sama, sehingga diperlukan adanya pengaturan
yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar.
5. Sedangkan
ketergantungan terhadap data, bisa muncul, misalnya instruksi yang berurutan
memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya.
6. Kasus Jump, juga
perlu perhatian, karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu
lokasi memori tertentu, akan terjadi perubahan program counter, sedangkan
instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya
mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter
2.
REDUCE INSTRUCTION SET
COMPUTER (RISC) .
RISC merupakan rancangan arsitektur
CPU yang mengembil dasar filosofi bahwa prosesor dibuat dengan arsitektur yang
tidak rumit dengan membatasi jumlah instruksi hanya pada instruksi dasar yang
diperlukan saja. Dengan kata lain RISC adalah arsitektur komputer dengan
kumpulan perintah (instruksi) yang sederhana, tetapi dalam kesederhanaan
tersebut didapatkan kecepatan operasi setiap siklus instruksinya. Kebanyakan
pada proses RISC , instruksi operasi dasar aritmatik hanya penjumlahan dan
pengurangan, untuk perkalian dan pembagian sudah dianggap operasi ang kompleks.
RISC menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam penyusunan
kompiler yang pada akhirnya dapat memaksimumkan kinerja program yang ditulis
dalam bahasa tingkat tinggi.
Ada beberapa elemen penting dalam arsitektur RISC,
yaitu :
a.
Set instruksi yang terbatas dan sederhana
b.
Register general-purpose yang berjumlah banyak, atau
pengguanaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian regsiternya.
c.
Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi.
Ciri-ciri karakteristik RISC :
a.
Instruksi berukuran tunggal.
b.
Ukuran yang umum adalah 4 byte.
c.
Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya
kurang dari lima buah.
d.
Tidak terdapat pengalamatan tak langsung.
e.
Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi
load/store dengan operasi aritmatika .
Ada tiga buah elemen yang menentukan karakter arsitektur RISC, yaitu:
a. Penggunaan register dalam jumlah yang besar. Hal ini dimaksudkan untuk mengoptimalkan pereferensian operand.
b. Diperlukan
perhatian bagi perancangan pipeline instruksi. Karena tingginya proporsi
instruksi pencabangan bersyarat dan prosedur call, pipeline instruksi yang
bersifat langsung dan ringkas akan menjadi tidak efisien.
c. Terdapat set instruksi yang disederhanakan (dikurangi).
c. Terdapat set instruksi yang disederhanakan (dikurangi).
Perkembangan
RISC
Pada tahun
1980, John Cocke di IBM menghasilkan minikomputer eksperimental, yaitu IBM 801
dengan prosesor komersial pertama yang menggunakan RISC. Pada tahun itu juga,
Kelompok Barkeley yang dipimpin David Patterson mulai meneliti rancangan RISC
dengan menghasilkan RISC-1 dan RISC-2.
Pemakai
Teknik RISC
a.
IBM dengan Intel Inside-nya.
b.
b. Prosessor PowerPC, prosessor buatan motorola yang
menjadi otak utama komputer Apple Macintosh.
Konsep
Arsitektur RISC
Konsep
arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline. Meskipun jumlah
perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan
mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih
singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan
perintah yang lebih rumit. RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk
mengakomodasi program yang lebih besar. Dengan mengoptimalkan penggunaan memori
register diharapkan siklus operasi semakin cepat.
Sumber :
