ORKOM 10 : RISC & CISC Prosesor

Pengertian umum dari prosesor atau mikroprosesor adalah: Sebuah chip kecil yang ditempatkan di dalam komputer serta perangkat elektronik lainnya.Dalam istilah yang sangat sederhana, tugas utama prosesor adalah menerima input dan kemudian memberikan output yang sesuai (tergantung pada input).
Prosesor modern, telah menjadi sangat canggih sehingga mereka dapat menangani triliunan kalkulasi per detik, meningkatkan efisiensi dan kinerja.Baik arsitektur RISC dan CISC telah dikembangkan sebagian besar sebagai terobosan untuk menutupi celah semantik. Kesenjangan semantik, adalah celah yang ada antara bahasa mesin dan bahasa tingkat tinggi.
Oleh karena itu tujuan utama pembuatan kedua arsitektur ini adalah untuk meningkatkan efisiensi pengembangan perangkat lunak, dan dengan demikian, telah dikembangkan beberapa bahasa pemrograman sebagai hasilnya, seperti Ada, C ++, C, dan Java dll. Bahasa pemrograman ini memberikan kekuatan dan abstraksi tingkat tinggi. Oleh karena itu untuk memungkinkan kompilasi yang efisien dari program bahasa tingkat tinggi ini, RISC dan CISC digunakan.
 

Apa itu prosesor RISC?
Reduced Instruction Set Computer (RISC), adalah jenis arsitektur komputer yang beroperasi pada set instruksi kecil dan sangat dioptimalkan, alih-alih sekumpulan instruksi yang lebih khusus, yang dapat ditemukan di jenis arsitektur lain. Arsitektur ini berarti bahwa mikroprosesor komputer akan memiliki lebih sedikit siklus per instruksi.
Kata "Set Instruksi yang Dikurangi" mungkin salah ditafsirkan untuk merujuk ke "pengurangan jumlah instruksi". Meskipun ini bukan masalahnya, istilah tersebut sebenarnya berarti bahwa jumlah pekerjaan yang dilakukan oleh setiap instruksi berkurang dalam hal jumlah siklus.
Karena desain Alan Turing 1946 Automatic Computing Engine, ia memiliki banyak karakteristik yang mirip dengan arsitektur RISC, selain itu banyak ciri arsitektur RISC terlihat pada tahun 1960-an karena mereka mewujudkan pendekatan beban / penyimpanan.
Dengan demikian istilah RISC pertama kali digunakan oleh David Patterson dari "proyek Berkeley RISC", yang dianggap sebagai pelopor dalam desain prosesor RISC miliknya. Patterson saat ini menjabat sebagai Wakil Ketua Dewan Direksi RISC-V Foundation.
Chip RICS tidak memerlukan banyak transistor, sehingga lebih murah untuk desain dan produksinya. Salah satu karakteristik utama RISC adalah bahwa set instruksi berisi instruksi yang relatif sederhana dan dasar dari mana instruksi yang lebih kompleks dapat dihasilkan.
Prosesor / arsitektur RISC digunakan di berbagai platform saat ini, mulai dari komputer tablet hingga smartphone, serta superkomputer (yaitu daftar Top 500 Summit di 2018).
 

Karakteristik prosesor RISC

 Beberapa terminologi yang berguna untuk dipahami:

LOAD: Memindahkan data dari bank memori ke register.
PROD: Menemukan produk dari dua operand yang terletak di dalam register.
STORE: Memindahkan data dari register ke bank memori.
Mode pengalamatan: Mode alamat adalah aspek arsitektur set instruksi di sebagian besar desain CPU.

Arsitektur RISC menggunakan instruksi sederhana.
RISC mensintesis tipe data kompleks dan mendukung beberapa tipe data sederhana.
RISC memanfaatkan mode pengalamatan sederhana dan instruksi panjang tetap untuk pemipaan.
RISC memungkinkan register apapun untuk digunakan dalam konteks apapun.
RISC hanya memiliki satu siklus waktu eksekusi.
Beban kerja komputer yang harus dijalankan dikurangi dengan mengoperasikan instruksi "LOAD" dan "STORE".
RISC mencegah berbagai interaksi dengan memori, hal ini dilakukan dengan memiliki register dalam jumlah besar.
Pemipaan di RISC dilakukan secara relatif sederhana. Ini karena eksekusi instruksi dilakukan dalam interval waktu yang seragam (yaitu satu klik).
Lebih banyak RAM diperlukan untuk menyimpan instruksi tingkat perakitan.
Instruksi yang dikurangi membutuhkan jumlah transistor yang lebih kecil di RISC.
RISC menggunakan arsitektur Harvard
Untuk menjalankan operasi konversi, sebuah kompilator digunakan. Hal ini memungkinkan konversi pernyataan bahasa tingkat tinggi menjadi kode bentuknya.
Prosesor RISC menggunakan pipelining.
Pipelining adalah proses yang melibatkan peningkatan kinerja CPU. Prosesnya diselesaikan dengan mengambil, mendekode, dan menjalankan siklus dari tiga instruksi terpisah pada waktu yang bersamaan.

 CISC, seperti halnya RISC, adalah jenis mikroprosesor yang berisi instruksi sederhana / kompleks khusus. Sampai saat ini, semua produsen mikroprosesor besar telah menggunakan desain berbasis CISC untuk mengembangkan produk mereka. Alasannya adalah karena, CISC diperkenalkan sekitar awal tahun 1970-an, di mana ia digunakan untuk platform elektronik sederhana, seperti stereo, kalkulator, video game, bukan komputer pribadi, sehingga memungkinkan teknologi CISC digunakan untuk jenis aplikasi ini. , karena lebih cocok.
Namun, akhirnya, mikroprosesor CISC menemukan jalan mereka ke komputer pribadi, ini untuk memenuhi kebutuhan pengguna PC yang semakin meningkat. Pabrikan CISC mulai memfokuskan upaya mereka dari desain tujuan umum ke orientasi komputasi kinerja tinggi.
Secara menguntungkan, prosesor CISC membantu menyederhanakan kode dan membuatnya lebih pendek untuk mengurangi kebutuhan memori.
Dalam prosesor CISC, setiap instruksi memiliki beberapa operasi tingkat rendah. Ya, ini membuat instruksi CISC pendek, tetapi rumit.

 Beberapa contoh prosesor CISC adalah:

IBM 370/168 dan Intel 80486
Juga item non-sepele seperti database pemerintah dibangun menggunakan prosesor CISC
Karakteristik prosesor CISC Seperti disebutkan di atas, tujuan utama prosesor CISC adalah untuk meminimalkan ukuran program dengan mengurangi jumlah instruksi dalam suatu program.

Namun untuk melakukan ini, CISC harus menyematkan beberapa instruksi tingkat rendah dalam satu instruksi kompleks. Selain itu, ini berarti bahwa ketika didekodekan, instruksi ini menghasilkan beberapa instruksi mikro untuk dieksekusi.

Arsitektur kompleks CISC di bawah ini:

 

Unit Kontrol Program Mikro:

Unit kendali mikroprogram menggunakan serangkaian instruksi mikro dari mikroprogram yang disimpan dalam “memori kendali” dari unit kendali mikroprogram dan menghasilkan sinyal kendali.

Unit Kontrol:

Unit kontrol mengakses sinyal kontrol, yang dihasilkan oleh unit kontrol mikroprogram, terlebih lagi mengoperasikan fungsi perangkat keras prosesor.

Petunjuk dan jalur data:

Instruksi dan jalur data mengambil / mengambil opcode dan operan instruksi dari memori.

Cache dan memori utama:

Ini adalah lokasi di mana instruktur program dan operand disimpan.

Instruksi dalam CISC sangat kompleks, dan mereka menempati lebih dari satu kata dalam memori. Seperti yang kita lihat di RISC, CISC juga menggunakan LOAD / STORE untuk mengakses operan memori, namun CISC juga memiliki atribut instruksi “MOVE”, yang digunakan untuk mendapatkan akses ke operan memori.

Meskipun salah satu karakteristik menguntungkan dari operasi "MOVE", adalah bahwa ia memiliki cakupan yang lebih luas. Ini memungkinkan instruksi CISC untuk mengakses operand memori secara langsung.

Set instruksi CISC juga memiliki mode pengalamatan tambahan:

Mode kenaikan otomatis:
Alamat operand adalah isi register. Ini secara otomatis bertambah setelah mengakses konten register, untuk menunjuk ke lokasi memori dari operan berikutnya.
Mode pengurangan otomatis:
Seperti "auto-increment", alamat operand adalah isi register. Namun dengan auto-decrement, awalnya kontes register dikurangi, terlebih lagi isi register digunakan sebagai alamat untuk sebuah operand.
Mode Relatif:
Penghitung program digunakan sebagai pengganti register tujuan umum. Hal ini memungkinkan untuk merujuk berbagai area dalam memori.
Keuntungan dari prosesor CISC

• Persyaratan memori diminimalkan karena ukuran kode.
• Eksekusi satu instruksi juga akan menjalankan dan menyelesaikan beberapa tugas tingkat rendah.
• Akses memori lebih fleksibel karena mode pengalamatan yang kompleks.
• Lokasi memori dapat langsung diakses dengan instruksi CISC.
• Pemrograman mikro mudah diimplementasikan dan lebih murah daripada kabel unit kontrol.
• Jika perintah baru akan ditambahkan ke chip, struktur set instruksi tidak perlu diubah. Ini karena arsitektur CISC menggunakan perangkat keras tujuan umum untuk menjalankan perintah.
• Kompilator tidak harus rumit, karena set instruksi mikroprogram dapat ditulis untuk menyesuaikan dengan konstruksi bahasa tingkat tinggi.

Kekurangan prosesor CISC

• Meskipun ukuran kode diminimalkan, kode tersebut memerlukan beberapa siklus clock untuk menjalankan satu instruksi. Oleh karena itu menurunkan efisiensi sistem.
• Penerapan pipelining di CISC terbilang rumit.
• Untuk menyederhanakan perangkat lunak, struktur perangkat keras perlu dibuat lebih kompleks.
• CISC dirancang untuk meminimalkan kebutuhan memori ketika memori lebih kecil dan lebih mahal. Namun saat ini memori tidak mahal dan sebagian besar sistem komputer baru memiliki jumlah memori yang besar, dibandingkan dengan tahun 1970-an ketika CISC pertama kali muncul.

RISC vs. CISC

 

RISC	CISC
RISC berfokus pada software	CISC berfokus pada hardware
clock tunggal, reduced instruction saja, maksudnya instruksi lebih sederhana dibanding CISC	Multi-clock instruksi komplek
beroperasi pada Register ke Register. Walaupun demikian “LOAD” dan “STORE” adalah instruksi yang independen	CISC beroperaso dari Memory ke Memory: “LOAD” dan“STORE” dihubungkan pada instruksi. juga menggunakan MOVE
RISC mempunyai ukuran kode yang luas, artinya dia beroperasi pada low cycles per detik	CISC mempunyai ukuran kode lebih kecil, cycles tinggi per detik
Menghabiskan transistors pada memory registers	transistors pada prosesor CISC digunakan untuk menyimpan instruksi kompleks
Hemat akses ke memory	membutuhkan banyak akses memory
Menerapkan pipelining di RISC lebih mudah	Karena instruksi CISC memiliki panjang variabel, dan memiliki beberapa operan, serta mode pengalamatan kompleks dan instruksi kompleks, hal ini meningkatkan kompleksitas. Lebih lanjut, CISC seperti yang didefinisikan di atas, menempati lebih dari sekedar kata memori. Jadi, mengambil beberapa siklus untuk menjalankan pengambilan operan. Menerapkan pipelining di CISC itu rumit