9.3. Reduced Instruction Set Computer (RISC)

Beberapa elemen penting pada arsitektur RISC : Set instruksi yang terbatas dan sederhana Register general-purpose yang berjumlah banyak, atau penggunaan
teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian registernya. Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi.........

Ditinjau dari jenis set instruksinya, ada 2 jenis arsitektur komputer, yaitu:
1. Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang rumit
(Complex Instruction Set Computer = CISC)
2. Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang sederhana
(Reduced Instruction Set Computer = RISC)
CISC 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, tetapi konsep ini menyulitkan dalam penyusunan kompiler
bahasa pemrograman tingkat tinggi.
Dalam CISC banyak terdapat perintah bahasa mesin.
RISC menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam
penyusunan kompiler yang pada akhirnya dapat memaksimumkan
kinerja program yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi.

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.
Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk
mengakomodasi program yang lebih besar.
IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan
pendekatan RISC.


ArKom 03 (RISC dan CISC) PDF /
3 2 - 8

Lebih lanjut untuk memahami RISC, diawali dengan tinjauan singkat
tentang karakteristik eksekusi instruksi.

Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb.:
Lebih lanjut untuk memahami RISC, diawali dengan tinjauan singkat
tentang karakteristik eksekusi instruksi.

Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb.: Operasi-operasi yang dilakukan:
Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan
interaksinya dengan memori. Operand-operand yang digunakan:
Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan
organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk
mengaksesnya. Pengurutan eksekusi:
Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline. Eksekusi Instruksi
Waktu eksekusi dapat dirumuskan sbb.:

Waktu eksekusi = N x S x T

Dengan
N adalah jumlah perintah
S adalah jumlah rata-rata langkah per perintah
T adalah waktu yang diperlukan untuk melaksanakan satu langkah

Kecepatan eksekusi dapat ditingkatkan dengan menurunkan nilai dari
ketiga varisbel di atas.
Arsitektur CISC berusaha menurunkan nilai N, sedangkan
Arsitektur RISC berusaha menurunkan nilai S dan T. o Proses pipeline dapat digunakan untuk membuat nilai efektif S
mendekati 1 (satu) artinya komputer menyelesaikan satu perintah dalam
satu siklus waktu CPU.
o Nilai T dapat diturunkan dengan merancang perintah yang sederhana.

Operand
Penelitian yang dilakukan Patterson terhadap frekuensi dinamik
terjadinya kelas-kelas variabel dalam program pascal dan C
menunjukkan bahwa mayoritas referensi menuju ke variable-variable
skalar. Lebih dari 80% skalar bersifat variabel lokal. Penelitian tersebut menyatakan bahwa jenis arsitektur berpengaruh pada
kecepatan pengaksesan operand.
Procedure Calls Prosedur call dan return merupakan aspek yang penting dalam program-
program HLL. Tabel 4.2 menunjukkan bahwa prosedur call dan return merupakan
operasi yang paling banyak membutuhkan waktu dalam program-
program yang dikompilasi. Dua aspek yang lain adalah jumlah parameter dan variabel yang
berkaitan dengan prosedur, dan kedalaman pensarangan (nesting).

Implikasi Hasil-hasil penelitian secara umum dapat dinyatakan bahwa terdapat tiga
buah elemen yang menentukan karakter arsitektur RISC. Pertama, penggunaan register dalam jumlah yang besar. Hal ini
dimaksudkan untuk mengoptimalkan pereferensian operand. Kedua, 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. Ketiga, terdapat set instruksi yang disederhanakan (dikurangi). Keinginan untuk mengimplementasikan keseluruhan CPU dalam keping
tunggal akan merupakan solusi Reduced Instruction Set.

Penggunaan File Register Besar
Terdapat statement assignment yang jumlahnya banyak dalam program-
program HLL, dan banyak diantaranya berupa statement assignment

sederhana seperti A = B.
Di samping itu, terdapat pula akses operand per statement HLL dalam

jumlah yang cukup besar.
Apabila kita menghubungkan kedua di atas dengan kenyataan bahwa
sebagian besar akses adalah menuju ke skalar-skalar lokal, maka sangat

mungkin kita memerlukan penyimpanan register yang besar.
Alasan diperlukannya penyimpanan register adalah register merupakan
perangkat penyimpanan yang paling cepat, yang lebih cepat

dibandingkan dengan memori utama dan memori cache.
Dimungkinkan untuk menerapkan dua buah pendekatan dasar, yaitu

berdasarkan perangkat lunak dan perangkat keras.
Pendekatan perangkat lunak mengandalkan kompiler untuk
memaksimalkan pemakaian register. Pendakatan ini membutuhkan

algoritma analisis program yang canggih.
Pendekatan perangkat keras dilakukan hanya dengan
memperbanyak jumlah register sehingga akan lebih banyak
variabel yang dapat ditampung di dalam register dalam periode
waktu yang lebih lama.

Register Windows
Jendela register dibagi menjadi tiga buah daerah yang berukuran tetap.
Register-register parameter
menampung parameter-parameter yang dilewatkan dari prosedur.
Register-register lokal
Digunakan untuk variable lokal, setelah di-assign oleh kompiler. Register-register tenporer
Digunakan untuk pertukaran parameter. verlap ini memungkinkan parameter-parameter dapat dilewatkan tanpa
erpindahan aktual data.

iabel-variabel Globaleknik Register Windows memberikan organisasi yang efisien untuk
enyimpanan variable skalar lokal di dalam register. kan tetapi teknik ini tidak dapat memenuhi kebutuhan penyimpanan
ariabel global, yang diakses oleh lebih dari sebuah prosedur (misalnya,
ariabel COMMON dalam FORTRAN). erdapat dua pilihan untuk memenuhi hal tersebut. Pertama,
Variabel-variabel yang dideklarasikan sebagai global pada HLL
dapat disediakan lokasi-lokasi oleh kompiler. Namun, bagi yang
sering mengakses variabel-variabel global, teknik tersebut tidaklah
efisien. Alternatifnya adalah melibatkan kumpulan register global di dalam
CPU. Register-register ini harus memiliki jumlah yang tetap dan
dapat dipakai oleh semua prosedur.

ngapa CISC?mlah instruksi yang banyak dan instruksi yang lebih kompleks. ua alasan utama yang menjadi motivasi kecenderungan ini : adanya
einginan untuk menyederhanakan kompiler dan keinginan untuk
eningkatkan kinerja. lasan penting lainnya adalah harapan bahwa CISC akan menghasilkan yang terbaru, yang dikenal sebagai Pentium, memiliki beberapa
karakteristik RISC.

ri-ciri RISC:Instruksi berukuran tunggal Ukuran yang umum adalah 4 byte. Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya kurang dari lima
buah. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan
operasi aritmetika (misalnya, penambahan dari memori, penambahan ke
memori).