OPERATOR DAN OPERAND PADA INSTRUKSI MESIN

OPERATOR DAN OPERAND PADA INSTRUKSI MESIN

Operand adalah data, tetapan, peubah atau hasil dari suatu fungsi sedangkan Operator merupakan simbol-simbol yang memiliki fungsi untuk menghubungkan operand sehingga menjadi tranformasi. Operand adalah sebuah objek yang ada pada operasi matematika yang dapat digunakan untuk melakukan operasi. Operand atau operator dalam bahasa C berbentuk simbol bukan berbentuk keyword atau kata yang biasa ada di bahasa pemrograman lain. Simbol yang digunakan bukan karakter yang ada dalam abjad tapi ada pada keyboard kita seperti =,<,>,* dan sebagainya.

JENIS-JENIS OPERATOR ADALAH SEBAGAI BERIKUT :

1.      Operator Aritmetika

Operator yang digunakan untuk melakukan fungsi aritmetika seperti : +(penjumlahan), – (mengurangkan), * (mengalikan), / (membagi).

2.      Operator relational

Operator yang digunakan untuk menyatakan relasi atau perbandingan antara dua operand, seperti > (lebih besar), < (lebih kecil), >=(lebih besar atau sama), <= (lebih kecil atau sama), == (sama), != (tidak sama).

3.      Operator Logik

Operator yang digunakan untuk merelasikan operand secara logis seperti && (and), || (or), !(not).

KARAKTERISTIK DAN FUNGSI SET INSTRUKSI

-       Operasi dari CPU ditentukan oleh instruksi-instruksi yang dilaksanakan atau dijalankannya. Instruksi ini sering disebut sebagai instruksi mesin (mechine instructions) atau instruksi komputer (computer instructions).

-       Kumpulan dari instruksi-instruksi yang berbeda yang dapat dijalankan oleh CPU disebut set Instruksi (Instruction Set).

ELEMEN-ELEMEN DARI INSTRUKSI MESIN (SET INSTRUKSI)

-       Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan

-       Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan

-       Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan

-       Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.

Source dan result operands dapat berupa salah satu diantara tiga jenis berikut ini:

·         Main or Virtual Memory

·         CPU Register

·         I/O Device

DESAIN SET INSTRUKSI

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:

1.      Kelengkapan set instruksi

2.      Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)

3.      Kompatibilitas :     – Source code compatibility

– Object code Compatibility

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:

1.      Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya

2.      Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.

3.      Register: Banyaknya register yang dapat digunakan 4.Addressing: Mode pengalamatan untuk operand

4.      Addresing: Mode pengalaman untuk operand

FORMAT INSTRUKSI 

Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).

OPCODE

OPERAND REFERENCE

OPERAND REFERENCE

JENIS-JENIS OPERAND 

Instruksi mesin melakukan operasi terhadap data. Pada umumnya data dikategorikan ke dalam angka, karakter dan data logika.

1.      Addresses

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.
Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
1. Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
2. Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
3. Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
4. Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)

Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan
1. O – Address Instruction
2. 1 – Addreess Instruction.
3. N – Address Instruction
4. M + N – Address Instruction

Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register
1. Memori To Register Instruction
2. Memori To Memori Instruction
3. Register To Register Instruction

ADDRESSING MODES

Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalamatan) yang paling umum:

-     Immediate

-     Direct

-     Indirect

-     Register

-     Register Indirect

-     Displacement

-     Stack

Gambar Addressing Modes

Tabel Basic Addressing Modes

Mode	Algorithm	Principal Advantage	Principal Disadvantage
Immediate	Operand = A	No memory reference	Limited operand magnitude
Direct	EA = A	Simple	Limited address space
Indirect	EA = (A)	Large address space	Multiple memory references
Register	EA = R	No memory Reference	Limited address space
Register Indirect	EA = (R)	Large address space	Extra memory reference
Displace-ment	EA=A+(R)	flexibility	Complexity
Stack	EA=top of Stack	No memory Reference	Limited applicability

Teknik Pengalamatan

Untuk menyimpan data ke dalam memori komputer, tentu memori tersebut diberi identitas (yang disebut dengan alamat) agar ketika data tersebut diperlukan kembali, komputer bisa mendapatkannya sesuai dengan data yang pernah diletakkan di sana.

Ada tiga teknik dasar untuk pengalamatan, yakni

1.      Pemetaan Langsung

Teknik ini dapat dijuluki dengan device dependent (tergantung pada peralatan rekamnya), artinya, kita tidak dapat begitu saja meng-copy data berkas ini ke komputer lainnya, karena mungkin saja di komputer lainnya itu menggunakan alat rekam yang berbeda spesifikasinya.

Teknik ini juga dapat dijuluki dengan address space dependent (tergantung pada alamat-alamat yang masih kosong), artinya, kita tidak dapat begitu saja meng-copy data berkas ini ke komputer lainnya, karena mungkin saja di komputer lainnya itu alamat-alamat yang dibutuhkan sudah tidak tersedia lagi.

2.      Teknik Pencarian Tabel

Teknik ini dilakukan dengan cara, mengambil seluruh kunci atribut dan alamat memori yang ada dan dimasukkan ke dalam tabel tersendiri. Jadi tabel itu (misal disebut dengan tabel INDEX) hanya berisi kunci atribut (misalkan NIM) yang telah disorting (diurut) dan alamat memorinya.

Pencarian yang dilakukan di tabel INDEX akan lebih cepat dilakukan dengan teknik pencarian melalui binary search ketimbang dilakukan secara sequential. Nilai key field bersifat address space independent (tidak terpengaruh terhadap perubahan organisasi file-nya), yang berubah hanyalah alamat yang ada di INDEX-nya.

3.      Teknik Kalkulasi Alamat

Perhitungan (kalkulasi) terhadap nilai kunci atribut untuk mendapatkan nilai suatu alamat disebut dengan fungsi hash. Bisa juga fungsi hash digabungkan dengan teknik pencarian seperti tabel di atas, tetapi akan menjadi lebih lama pengerjaannya dibanding hanya dengan satu jenis saja (fungsi hash saja atau pencarian tabel saja).

2.      Numbers

Setiap bahasa mesin mengandung tipe data numerik. Umumnya terdapat tiga tipe data angka yang ada pada komputer yaitu:

-   Binary integer or fixed point

-   Binary floating point

-   Desimal(BCD)  

Semua operasi pada internal komputer berupa data biner, namun user berinteraksi dengan bilangan desimal. Maka perlu dilakukan konversi dari desimal ke bilangan biner pada input dan konversi dari biner ke desmimal pada output. Bilangan desimal direpresentasikan dalam 4 bit kode biner maka 0=0000, 1=0001,...,8=1000, 9=1001. Sedangkan untuk desimal 246 = 0000 0010 0100 0110. Untuk bilangan negatif direpresentasikan dengan 4 bit yang diletakkan pada awal atau akhir string. Standar tanda yang digunakan adalah 1100 untuk bilangan positif dan 1101 untuk tanda bilangan negatif.

3.      Characters

Umumnya bentuk data adalah teks atau kumpulan karakter. Sedangkan sistem komputer didesain untuk data biner. Maka sejumlah kode dalam urutan bit perlu di tentukan untuk merepresentasikan sebuah karakter. Saat ini standar kode yang digunakan untuk merepresentasikan karakter adalah American Standart Code for Information Interchange (ASCII). Setiap karakter pada kode ASCII direpresentasikan dengan 7 bit biner yang unik. Maka terdapat 128 karakter yang berbeda yang dapat direpresentasikan. Selain itu juga ada yang menggunakan Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (EBCDIC) yang digunakan oleh IBM mainframe.

4.      Logical Data :

Pada umumnya setiap word atau yang lain merupakan satu unit data yang masing masing unit data memiliki nilai 0 atau 1. Ketika dipandang dengan cara ini, maka data tersebut dianggap sebagai data logika. Data logika hanya bernilai true “1” atau false “0”.

JENIS INSTRUKSI            
Data processing: Arithmetic dan Logic Instructions 
Data storage: Memory instructions    
Data Movement: I/O instructions      
Control: Test and branch instructions

JENIS OPERASI

Jumlah opcode dari sebuah mesin ke mesin lain beragam. Tetapi tipe operasi-operasi umum akan sama untuk semua mesin.  Berikut dikategorikan operasi berdasarkan fungsi dan tipenya:

a.    Transfer data

Tipe instruksi mesin yang paling dasar yaitu instruksi transfer data. Pada instruksi transfer data harus ditentukan beberapa hal. Pertama, penentuan lokasi sumber dan tujuan dari operand. Lokasinya dapat terletak di memori, register atau stack. Kedua, panjang data yang akan ditransfer harus diketahui. Ketiga, sama untuk semua instruksi dengan operand, cara pengalamatannya harus ditentukan.

Dari sisi aksi prosesor, operasi transfer data mungkin merupakan tipe yang paling sederhana. Jika kedua-duanya baik sumber maupun tujuan adalah register, maka  prosesor hanya menyebabkan data dipindahkan dari satu register ke register lain (operasi internal prosesor). Jika salah satu atau kedua operand berada dalam memori, maka prosesor harus melakukan beberapa atau semua tindakan berikut:

1.   Menghitung alamat memori, berdasarkan mode pengalamatan ( dibahas di bagian selanjutnya)

2. Jika alamat mengacu pada virtual memori, menerjemahkan dari alamat memori virtual ke alamat memori sebenarnya/fisik.

3. Menentukan apakah operand yang dituju ada di dalam chace

4. Jika tidak, berikan perintah ke modul memori.

b.   Aritmatika

Kebanyakan mesin menyediakan operasi aritmatika / perhitungan dasar  seperti tambah, kurang, kali dan bagi. Dimana operasi tersebut disediakan untuk menangani bilangan integer bertanda (fixed-point), juga bilangan floating point atau desimal. Berikut contoh lain operasi yang termasuk jenis instruksi dengan satu operan:

-   Absolute : mengambil nilai absolut/mutlak dari operan

-   Negate : menegasikan operand

-   Increment: menambahkan 1 nilai ke operand

-   Decrement: mengurangi 1 nilai dari operand

Eksekusi instruksi aritmatika dapat melibatkan operasi transfer data untuk menempatkan operand dari input ke ALU, dan untuk mengantarkan output dari ALU.

c.    Logika

Kebanyakan mesin juga menyediakan berbagai operasi untuk memanipulasi setiap bit dari sebuah word atau unit (yang dapat diberi alamat) lainnya, operasi ini juga di sebut "bit twiddling". Bit-bit tersebut didasarkan pada operasi boolean. Beberapa operasi logika dasar dapat dilakukan pada data boolean atau biner yang ditunjukkan pada tabel berikut.

Operasi-operasi logika dapat diterapkan pada bitwise ke n-bit unit data. Dengan demikian, jika dua register berisi data

(R1) = 10100101

(R2) = 00001111

     Kemudian

(R1) AND (R2) = 0000101

Selain operasi logika bitwise, kebanyakan mesin menyediakan berbagai fungsi pergeseran dan perputaran.Operasi yang paling dasar digambarkan pada gambar dibawah.Dengan logika pergeseran, setiap bit dari word akan di geser ke kiri atau ke kanan. Pada salah satu ujungnya, bit yang bergeser keluar akan hilang. Pada ujung lainnya, nilai ‘0’ digeser masuk.Pergeseran logis berguna terutama untuk mengisolasi bagian dalam sebuah word.Nilai ‘0’ yang digeser kedalam sebuah word menggantikan informasi yang tidak diinginkan yang digeser dari ujung lainnya.

Gambar Operasi Pergeseran dan Perputaran

Operasi pergeseran aritmatika menangani data sebagai integer bertanda dan tidak menggeser bit tanda. Pada pergeseran aritmatika ke kanan, bit tanda disalin pada bit yang berada dikanannya. Pada pergeseran aritmatika ke kiri, pergeseran logika kiri dilakukan pada semua bit kecuali bit tanda tetap ditahan. Operasi ini dapat mempercepat operasi aritmatikaa tertentu.

Rotate, atau pergeseran memutar, operasi ini menjaga seluruh bit dioperasikan. Salah satu penggunaan dari rotasi yaitu membawa setiap bit berturut-turut ke bit paling kiri, dimana itu dapat diidentifikasi dengan menguji tanda dari data (diperlakukan sebagai angka). Sama dengan operasi aritmatikaa, operasi logika melibatkan aktifitas ALU dan mungkin melibatkan operasi transfer data.

d.   Konversi

Instruksi konversi adalah instruksi-instruksi yang mengubah format atau beroperasi pada format data. Contohnya yaitu mengkonversi dari desimal ke biner.

e.    Input/Output

Seperti yang kita ketahui, ada beberapa pendekatan I/O yang bisa diambil, diantaranya programmed I/O (isolated&memory mapped), DMA, dan penggunaan prosesor I/O. Implementasi instruksi I/O banyak dilakukan dengan hanya menyediakan beberapa instruksi I/O, dengan tindakan spesifik yang ditentukan oleh parameter, kode, atau kata perintah.

f.    Kendali Sistem

Instruksi kendali sistem adalah instruksi yang dapat dieksekusi hanya ketika prosesor dalam keadaan tertentu atau mengeksekusi program pada area khusus dalam memori. Biasanya, instruksi ini dipesan untuk digunakan sistem operasi. Berikut beberapa contoh operasi kendali sistem. Sebuah instruksi kendali sistem boleh membaca atau mengubah kendali register. Contoh lainnya adalah instruksi untuk membaca atau memodifikasi penyimpanan protection key, seperti yang digunakan pada sistem memori EAS/390. Contoh lain adalah akses untuk memproses blok kontrol dalam sistem multiprogramming.

g.   Kendali Transfer

Untuk semua tipe operasi yang sudah dibahas sejauh ini, instruksi selanjutnya yang akan dibahas tepat setelah ini, pada memori, adalah kendali transfer. Namun, pecahan yang signifikan dari instruksi dalam setiap program memiliki fungsi mengubah urutan eksekusi instruksi. Untuk instruksi ini, operasi yang dilakukan oleh prosesor.

Contoh Instruksi Umum Pada CPU

No	Tipe	Instruksi
		Nama	Aksi
1	Transfer data	MOVE	Mentransfer data dari lokasi sumber ke lokasi tujuan
		LOAD	Mentransfer data dari lokasi memori ke register CPU
		STORE	Mentransfer data dari register CPU ke lokasi memori
		PUSH	Mentransfer data dari sumber ke stack
		POP	Mentransfer data dari stack ke tujuan
		XCHG	Saling menukar isi sumber dan tujuan
		CLEAR	Me-reset tujuan dengan semua bit ‘0’
		SET	Mengeset tujuan dengan semua bit ‘1’
2	Aritmatika	ADD	Penjumlahan, hitung jumlah dari 2 operan
		SUB	Pengurangan, hitung selisih dari 2 operan
		MUL	Perkalian, hitung hasil kali dari 2 operan
		DIV	Pembagian, hitung hasil bagi dari 2 operan
		NEG	Negasi, ganti tanda operand
		INC	Tambahkan 1 pada operand
		DEC	Kurangkan 1 dari operand
		SHIFT A	Geser operan (kekiri atau kekanan) dengan tanda
3	Logika	NOT	Komplemenkan (komplemen 1) operand
		OR	Lakukan operasi logika OR pada operand
		AND	Lakukan operasi logika AND pada operand
		XOR	Lakukan operasi logika XOR pada operand
		SHIFT	Geser operand (kekiri atau kekanan), isi nilai pada ujung bit
		ROT	Geser operand (kekiri atau kekanan) dengan berputar
		TEST	Uji kondisi yang ditetapkan dan pengaruhi flag yang sesuai
		COMP	Melakukan perbandingan logika
4	Kendali Transfer	JUMP	Perpindahan tak bersyarat, masukkan alamat yang ditetapkan ke PC
		JUMPIF	Perpindahan bersyarat, masukkan alamat yang ditetapkan ke PC jika kondisi terpenuhi
		JUMPSUB	CALL, simpan ‘status program control’ yang sekarang, pindah kealamat yang ditetukan ke PC
		RET	RETURN, restore ‘status program control’ dari stack ke PC dan register/flag yang relevan lainnya
		EXECUTE	Mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
		SKIP	Menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
		SKIPIF	Melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
		HALT	Melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi
		WAIT	Melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi
		NOOPE	Tidak ada operasi yang dilakukan.
5	Input/Output	IN (read)	Mentransfer data dari perangkat atau port i/o yang ditentukan ke tujuan (memori utama atau register)
		OUT (write)	Mentransfer data dari sumber yang ditentukan ke perangkat atau port i/o
		START I/O	Mentransfer instruksi ke prosesor i/o untuk menginisiasi operasi i/o
		TEST I/O	Mentransfer informasi status dari sistem i/o ke instruksi yang ditentukan
6	Konversi	TRANSLATE	Menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasarkan tabel korespodensi
		CONVERT	Mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya (contoh decimal ke biner)

Referensi:

http://mycomputerarchitecture.blogspot.coid/2014/10/jenis-operand-dan-jenis-operasi.html

http://kurniadwisandra.blogspot.co.id/2014/06/tipe-tipe-operand-dan-operasi.html