ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

Kode Hamming

1.      SebutkandanJelaskanduamekanismedalammelakukankoreksikesalahan data

2.      JelaskanMetodeKoreksi Error dalamKode Hamming 

3.      SebutkanMacam-macamaplikasiKode Hamming, dansiapasajapemakainya

4.      Jelaskantentang Generator, Encoding, Decoding dalamKode Hamming

 Superscalar

1.      Jelaskanpengertiandari Superscalar

2.      Sebutkanfungsi-fungsi Superscalar

3.      SebutkancontohPenerapan Superscalar

4.      JelaskanPerbedaan Superscalar denganSuperpipeline

Instruction Set Characteristic

1.      SebutkandanJelaskanTeknik Addressing yang seringdilakukan

2.      Sebutkandan Jelaskan Operasi-operasiinstruksiuntuk Arithmetic

3.      Sebutkandan Jelaskan Operasi-operasiinstruksiuntuk Logical

4.      SebutkanElemen-elemendariInstruksiMesin (Set Instruksi)

jawaban

Kode Hamming

1.      Dua mekanisme dalam melakukan koreksi kesalahan data :

·         Mekanisme pendeteksian kesalahan :

Mekanisme pendeteksian kesalahan dengan menambahkan data word (D) dengan suatu kode, biasanya bit cek paritas (C). Sehingga data yang disimpan memiliki panjang D + C. Kesalahan akan diketahui dengan menganalisa data dan bit paritas tersebut.

·         Mekanisme perbaikan kesalahan :

Mekanisme perbaikan kesalahan yang paling sederhana adalah kode Hamming. Metode ini diciptakan Richard Hamming di Bell Lab pada tahun 1950.

2.      Metode koreksi error dalam kode hamming :

Mekanisme pendeteksian kesalahan dengan menambahkan data word (D) dengansuatu kode, biasanya bit cek paritas (C). Sehingga data yang disimpan memiliki panjangD + C.Kesalahan akan diketahui dengan menganalisa data dan bit paritas tersebut.Mekanisme perbaikan kesalahan yang paling sederhana adalah kode Hamming.

Perhatikan gambar diatas, disajikan tiga lingkaran Venn (A, B, C) salingberpotongan sehingga terdapat 7 ruang. Metode diatas adalah koreksi kesalahan untukword data 4 bit (D =4). Gambar (a) adalah data aslinya. Kemudian setiap lingkaranharus diset bit logika 1 berjumlah genap sehingga harus ditambah bit – bit paritas padaruang yang kosong seperti gambar (b). Apabila ada kesalahan penulisan bit pada dataseperti gambar (c) akan dapat diketahui karena lingkaran A dan B memiliki logika 1berjumlah ganjil.Lalu bagaimana dengan word lebih dari 4 bit ? Ada cara yang mudah yang akanditerangkan berikut. Sebelumnya perlu diketahui jumlah bit paritas yang harusditambahkan untuk sejumlah bit word. Contoh sebelumnya adalah koreksi kesalahanuntuk kesalahan tunggal yang sering disebut single error correcting (SEC). Jumlah bitparitas yang harus ditambahkan lain pada double error correcting (DEC). Tabeldibawah ini menyajikan jumlah bit paritas yang harus ditambahkan dalam sistem kodeHamming.

Tabel Penambahan bit cek paritas untuk koreksi kode Hamming :

# Data Bits	# Bit Paritas SEC	# Bit Paritas DEC
8	4	5
16	5	6
32	6	7
64	7	8
128	8	9
512	9	10

3.       

4.      Generator :

Kode ini dapat dibentuk dengan sebuah algoritma yang sederhana matriks parity check.

Decoding :

Untuk men-dekode codeword yang telah diterima (r), harus diketahui syndrome.

Encoding (pengkodean) adalah proses penambahan bilangan biner sebanyak (n-m)

karakter pada setiap kode agar terbentuk kata kode.D ecoding (menguraikan kata kode) adalah proses menguraikan suatu kata kode menjadi sebuah pesan.

Superscalar       

1.      Superscalar adalah arsitektur prosessor yang memungkinkan eksekusi yang bersamaan (parallel) dari instruksi yang banyak pada tahap pipeline yang sama sebaik tahap pipeline yang lain.

2.      Fungsi-fungsi superscalar

Sebuah prosesor superscalar melaksanakan lebih dari satu instruksi selama satu jam secara bersamaan dengan siklus dispatching beberapa petunjuk ke membazir fungsional unit pada prosesor. Setiap unit fungsional tidak terpisah CPU inti, tetapi sebuah sumber daya eksekusi dalam satu CPU seperti aritmetika logis unit, sedikit Shifter,atau kelipatan.

Sementara superscalar CPU biasanya juga pipelined, mereka adalah dua teknik peningkatan kinerja yang berbeda. Hal ini secara teoritis memungkinkan untuk mendapatkan non-pipelined superscalar CPU atau pipelined non-superscalar CPU.

Teknik superscalar yang secara tradisional terkait dengan mengidentifikasi beberapa karakteristik. Catatan ini diterapkan dalam suatu CPU inti.

·         Instruksi yang dikeluarkan dari berurutan instruksi streaming

·         CPU hardware secara dinamis untuk memeriksa dependensi data antara  petunjuk berjalan di waktu (versus perangkat lunak memeriksa di waktu kompilasi)

·         Terima petunjuk beberapa jam per siklus

3.      Contoh CPU yang telah menerapkan arsitektur superscalar :

§  Intel Processors.

486, Pentium, Pentium Pro Superscalar Processor Design.

§  Use PowerPC 604 as case study

§  Speculative Execution, Register Renaming, Branch Prediction More Superscalar Examples

§  MIPS R10000

§  DEC Alpha 21264

Berikut perbandingan superscalar dengan system i386 :

Cycles Per Instruction 

Instruction Type 386 Cycles 486 Cycles 

Load 4 1 

Store 2 1 

ALU 2 1 

Jump taken 9 3 

Jump not taken 3 1 

Call 9 3

Superscalar dapat mengeksekusi instruksi 1 (I1) dan instruksi 2 (I2) secara pararel dengan syarat :

§  Keduanya instruksi yang sederhana

§  I1 tidak melakukan proses jump

§  Tujuan (destination) dari I1 bukan sumber (source) dari I2

§   Tujaun (destinition) dari I1 bukan tujuan (destination) dari I2 jika kondisi diatas tidak dapat dipenuhi

§   I1 melakukan proses U-pipe

§   I2 dijalankan di cycle berikutnya

4.      Perbedaan antara superscalar dan superpipeline :

Superscalar adalah salah satu jenis dari arsitektur, dimana superscalar adalah sebuah uniprocessor yang dapat mengeksekusi dua atau lebih operasi scalar dalm bentuk parallel, Merupakan salah satu rancangan untuk meningkatkan kecepatan CPU.Sedangkan, teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer. Secara sederhana, pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemroses selalu bekerja.

Instruction Set Characteristic

1.      Teknik Addressing

·      Menggunakan 3 alamat:

Bentuk umum: [OPCODE] [AH], [AO1], [AO2]

Satu alamat hasil, dua alamat operand

Misal: SUB Y, A, B

- Bentuk algoritmik: Y à A – B

- Arti: Kurangkan isi Reg A dengan isi Reg B, kemudian simpan hasilnya di Reg Y.

Bentuk ini tidak umum digunakan di komputer

Mengoperasikan banyak register sekaligus , perlu word yang panjang

Program lebih pendek

·      Menggunakan 2 alamat:

Bentuk umum: [OPCODE] [AH], [AO]

Satu alamat hasil merangkap operand, satu alamat operand

Misal: SUB Y, B

- Bentuk algoritmik: Y à Y – B

- Arti: Kurangkan isi Reg Y dengan isi Reg B, kemudian simpan hasilnya di Reg Y.

Bentuk ini masih digunakan di komputer sekarang

Mengoperasikan lebih sedikit register, tapi panjang program tidak bertambah terlalu banyak

Instruksi lebih pendek

Diperlukan kerja ekstra

Temporary storage untuk menyimpan beberapa hasil operasi

·      Menggunakan 1 alamat:

Bentuk umum: [OPCODE] [AO]

Satu alamat operand, hasil disimpan di accumulator

Misal: SUB B

- Bentuk algoritmik: AC ß AC – B

- Arti: Kurangkan isi Acc. dengan isi Reg B, kemudian simpan hasilnya di Acc.

Bentuk ini digunakan di komputer jaman dahulu

Hanya mengoperasikan satu register, tapi program menjadi bertambah panjang

·      Menggunakan 0 alamat:

Bentuk umum: [OPCODE] [O]

Semua alamat operand implisit, disimpan dalam bentuk stack. Operasi yang biasanya membutuhkan 2 operand, akan mengambil isi stack paling atas dan di bawahnya

Misal: SUB

- Bentuk algoritmik: S[top] à S[top-1] – S[top]

- Arti: Kurangkan isi Stack no.2 dari atas dengan isi Stack paling atas,kemudian

simpan hasilnya di Stack paling atas

Ada instruksi khusus Stack: PUSH dan POP

2.      Operasi set instruksi untuk arithmetic :

·       ADD : penjumlahan

·       SUBTRACT : pengurangan

·       MULTIPLY : perkalian

·       DIVIDE : pembagian

·       ABSOLUTE

·       NEGATIVE

·       DECREMENT

·       INCREMENT

3.      Operasi set instruksi untuk operasi logical :

·       AND, OR, NOT, EXOR

·       COMPARE : melakukan perbandingan logika.

·       3TEST : menguji kondisi tertentu.

·       SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit.

·       ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.

4.      Elemen-elemen dari Instruksi Mesin (SET INSTRUKSI)

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

·       Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi 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.