CISC DAN RISC

1.         Pengertian

CISC ( Complex Instruction Set Computers ) "kumpulan instruksi komputasi kompleks" merupakan sebuah arsitektur dari set instruksi dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memory, operasiaritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuahinstruksi. Contoh-contoh prosesor CISC adalah System/360, VAX, PDP-11, varian Motorola 68000 , dan CPU AMD dan Intel x86. Karakteristik CISC yg "sarat informasi" ini 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.

1. 2.      Karakteristik 

1.      Syarat 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 (tahun1960) menjadi jauh lebih hemat

2.      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

1. 3.      Ciri-ciri

a.       Jumlah instruksi banyak  

b.      Banyak terdapat perintah bahasa mesin

c.       Instruksi lebih kompleks

1. 4.      Pendekatan CISC

Tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu perintah cukup dengan beberapa baris bahasa mesin sedikit mungkin. Untuk tujuan contoh kita kali ini, sebuah prosesor CISC sudah dilengkapi dengan sebuah instruksi khusus, yang kita beri nama MULT. Saat dijalankan, instruksi akan membaca dua nilai dan menyimpannya ke 2 register yag berbeda, melakukan perkalian operan di unit eksekusi dan kemudian mengambalikan lagi hasilnya ke register yang benar.

MULT dalam hal ini lebih dikenal sebagai “complex instruction”, atau instruksi yang kompleks. Bekerja secara langsung melalui memori komputer dan tidak memerlukan instruksi lain seperti fungsi baca maupun menyimpan.

Satu kelebihan dari sistem ini adalah kompailer hanya menerjemahkan instruksi-instruksi bahasa tingkat-tinggi ke dalam sebuah bahasa mesin. Karena panjang kode instruksi relatif  pendek, hanya sedikit saja dari RAM yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi tersebut.

5.      Set Instruksi pada CISC

Berikut ini merupakan karakteristik set instruksi yang digunakan pada beberapa computer yang memiliki arsitektur CISC

prosesor	Tipe set instruksi	Ukuran maks set instruksi (Byte)	Jumlah mode addresing	Jumlah maks operand
IBM 3090	4	8	2	2
Intel 80486	12	12	15	2
NSC 32016	21	21	23	2
MC68040	11	22	44	2
VAX	56	56	22	6

1. A.   RISC (Reduced Instruction Set Computers)

1. 1.      Sejarah

Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau “Komputasi set instruksi yang disederhanakan” pertama kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. Komputer pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson, pengajar pada University of California di Berkely.

1. 2.      Pengertian

RISC ( Reduced Instruction Set Computers ) "komputasi set instruksi yang disederhanakan" merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. Selain digunakan dalam komputer vektor, desain ini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXPdari DEC, R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine. Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISCMachine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale, SPARC dan Ultra SPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.

1. 3.      Karakteristik 

1.      Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buahoperand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya ke dalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses penyimpanan kontrol mikro program saat eksekusi instruksi berlangsung.

2.      Operasi berbentuk dari register ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unit control. Keuntungan lainnya memungkinkan optimasi pemakaian register sehingga operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.

3.      Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol.

4.      Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan menggunakan field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersama-sama

1. 4.      Ciri-ciri

a.    Instruksi berukuran tunggal

b.   Ukuran yang umum adalah 4 byte

c.    Jumlah pengalamatan data sedikit, biasanya kurang dari 5 buah.

d.   Tidak terdapat pengalamatan tak langsung yang mengharuskan melakukan sebuahakses memori agar memperoleh alamat operand lainnya dalam memori.

e.    Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika, seperti penambahan ke memori dan penambahan dari memori.

f.    Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi

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

h.   Jumlah maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi.

i.     Jumlah bit bagi integer register spesifier sama dengan 5 atau lebih, artinya sedikitnya32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.

j.     Jumlah bit floating point register spesifier sama dengan 4 atau lebih, artinya sedikitnya 16 register floating point dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.

1. 5.      Pendekatan RISC

Prosesor RISC hanya menggunakan instruksi-instruksi sederhana yang bisa dieksekusi dalam satu siklus. Dengan demikian, instruksi ‘MULT’ sebagaimana dijelaskan sebelumnya dibagi menjadi tiga instruksi yang berbeda, yaitu “LOAD”, yang digunakan untuk memindahkan data dari memori ke dalam register, “PROD”, yang digunakan untuk melakukan operasi produk (perkalian) dua operan yang berada di dalam register (bukan yangada di memori) dan “STORE”, yang digunakan untuk memindahkan data dari register kembali ke memori. Berikut ini adalah urutan instruksi yang harus dieksekusi agar yangterjadi sama dengan instruksi “MULT” pada prosesor RISC (dalam 4 baris bahasa mesin):

LOAD A, 2:3
LOAD B, 5:2
PROD A, B
STORE 2:3, A 

Pada awalnya memang tidak kelihatan efisien. Hal ini dikarenakan semakin banyak barisinstruksi, semakin banyak lokasi RAM yang dibutuhkan untuk menyimpan instruksi-instruksi tersebut. Kompailer juga harus melakukan konversi dari bahasa tingkat tinggi ke bentuk kodeinstruksi 4 baris tersebut.

Strategi pada RISC ini memberikan beberapa kelebihan. Karena masing-masing instruksi hanya membutuhkan satu siklus detak untuk eksekusi, maka seluruh program (yang sudah dijelaskan sebelumnya) dapat dikerjakan setara dengan kecepatan dari eksekusiinstruksi “MULT”. Secara perangkat keras, prosesor RISC tidak terlalu banyak membutuhkan transistor dibandingkan dengan CISC, sehingga menyisakan ruangan untuk register-register serbaguna ( general purpose registers ). Selain itu, karena semua instruksi dikerjakan dalam waktu yang sama (yaitu satu detak), maka dimungkinkan untuk melakukan pipelining.

Memisahkan instruksi “LOAD” dan “STORE” sesungguhnya mengurangi kerja yang harus dilakukan oleh prosesor. Pada CISC, setelah instruksi “MULT” dieksekusi, prosesor akan secara otomatis menghapus isi register, jika ada operan yang dibutuhkan lagi untuk operasi berikutnya, maka prosesor harus menyimpan ulang data tersebut dari memori ke register. Sedangkan pada RISC, operan tetap berada dalam register hingga ada data lain yang disimpan ke dalam register yang bersangkutan.

1. 6.      Penghadang jalan ( Roadblocks ) RISC

Walaupun pemrosesan berbasis RISC memiliki beberapa kelebihan, dibutuhkan waktu kurang lebih 10 tahunan mendapatkan kedudukan di dunia komersil. Hal ini dikarenakan kurangnya dukungan perangkat lunak.

Walaupun Apple’s Power Macintosh menggunakan chip berbasis RISC dan Windows NTadalah kompatibel RISC, Windows 3.1 dan Windows 95 dirancang berdasarkan prosesor CISC. Banyak perusahaan segan untuk masuk ke dalam dunia teknologi RISC. Tanpa adanya ketertarikan komersil, pengembang prosesor RISC tidak akan mampu memproduksi chip RISC dalam jumlah besar sedemikian hingga harganya bisa kompetitif.

Kemerosotan juga disebabkan munculnya Intel, walaupun chip-chip CISC mereka semakin susah digunakan dan sulit dikembangkan, Intel memiliki sumberdaya untuk menjajagi dan melakukan berbagai macam pengembangan dan produksi prosesor-prosesor yang ampuh.Walaupun prosesor RISC lebih unggul dibanding Intel dalam beberapa area, perbedaan tersebut kurang kuat untuk mempengaruhi pembeli agar merubah teknologi yang digunakan.

1. 7.      Keunggulan RISC

Saat ini, hanya Intel x86 satu-satunya chip yang bertahan menggunakan arsitektur CISC. Halini terkait dengan adanya kemajuan teknologi komputer pada sektor lain. Harga RAM turunsecara dramatis. Pada tahun 1977, DRAM ukuran 1MB berharga %5,000, sedangkan padatahun 1994 harganya menjadi sekitar $6. Teknologi kompailer juga semakin canggih, dengandemikian RISC yang menggunakan RAM dan perkembangan perangkat lunak menjadi semakin banyak ditemukan.

1. 8.      Kelebihan dan Kekurangan RISC

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.

Berikut ini adalah kelebihan dari RISC :

·         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 yangdihasilkan 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 di penyimpan berkecepatan tinggi.

·         Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.

Berikut ini adalah kekurangan dari RISC :

·         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

B.   Persamaan dan Perbedaan CISC dengan RISC

1.      Persamaan Unjuk-kerja (  Performance )

Persamaan berikut biasa digunakan sebagai ukuran unjuk-kerja suatu komputer:

Pendekatan CISC bertujuan untuk meminimalkan jumlah instruksi per program, dengan cara mengorbankan kecepatan eksekusi sekian silus/detik. Sedangkan RISC bertolak belakang, tujuannya mengurangi jumlah siklus/detik setiap instruksi dibayar dengan bertambahnya jumlah instruksi per program.

2.      Perbedaan CISC  ( Complex Instruction Set Computers ) dengan  RISC ( Reduced Instruction Set Computers )

CISC	RISC
Ø  Penekanan pada perangkat keras Ø  Termasuk instruksi kompleks multi-clock Ø  Memori ke memori : “LOAD” dan “STORE”saling bekerjasama Ø  Ukuran kode kecil, kecepatan rendah Ø  Transistor digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi	Ø  Penekanan pada perangkat lunak Ø  Single-clock, hanya sejumlah kecil instruksi Ø  Register ke register : “LOAD” dan “STORE”adalah instruksi-instruksi terpisah Ø  Ukuran kode besar, kecepatan (relatif) tinggi Ø  Transistor banyak dipakai untuk register memory