Complex Instruction Set Computing

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………...………...…………..………...i

KATA PENGANTAR………...………...…ii

DAFTAR ISI……..…………...…...……….…iii

PENDAHULUAN...1

A. Latar Belakang………...……..………..………... …….2

B. Rumusan Masalah………...…...……….…..…3

PEMBAHASAN...1

A. Sejarah RISC dan CISC...2

B. Pengertian RISC dan CISC…………...…...………3

C. Karakteristik / Ciri-ciri RISC dan CISC…...……….. ……….4

D. Perbandingan RISC dan CISC………... ………..5

E. Kesimpulan………...………...………...6

KATA PENGANTAR

Dengan rasa syukur yang mendalam, saya mengungkapkan terima kasih sebesar- besarnya kepada seluruh pihak yang telah memberikan dukungan dan kontribusi dalam menulis makalah ini serta pemahaman arsitektur komputer, RISC (Reduced Instruction Set Computing) dan CISC (Complex Instruction Set Computing). Pengembangan teknologi komputer tidak terlepas dari kontribusi berbagai ahli dan praktisi yang telah berdedikasi untuk menggali potensi maksimal dari kedua paradigma arsitektur ini.

RISC, dengan pendekatannya yang mengutamakan instruksi sederhana dan efisiensi, telah membawa inovasi kecepatan eksekusi instruksi yang mengagumkan. Sementara itu, CISC, dengan kekayaan instruksi kompleksnya, telah memberikan fleksibilitas dalam pemrograman yang tak ternilai. Kedua arsitektur ini membawa kemajuan signifikan dalam dunia komputasi modern, membantu kita memahami kompleksitas perangkat keras, dan menjadi landasan untuk pengembangan teknologi informasi yang terus berkembang. Kami bersyukur atas kemajuan ini yang tidak hanya memperkaya ilmu pengetahuan, tetapi juga membuka peluang baru untuk penemuan dan inovasi di masa depan. Selama beberapa dekade terakhir, arsitektur komputer telah mengalami perkembangan yang signifikan, dan dua paradigma utama yang telah memainkan peran kunci dalam evolusinya adalah RISC (Reduced Instruction Set Computing) dan CISC (Complex Instruction Set Computing).

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Terdapat dua prosesor yang saat ini telah kita kenal, yaitu RISC (Reduce Instruction Set Komputer) dan CISC (Complex Instruction Set Computer). Prosesor CISC memiliki instruksi-instruksi kompleks untuk memudahkan penulisan program bahasa assembly, sedangkan prosesor RISC memiliki instruksi-instruksi sederhana yang dapat dieksekusi dengan cepat untuk menyederhanakan implementasi rangkaian kontrol internal prosesor. Karenanya, prosesor RISC dapat dibuat dalam luasan keping semikonduktor yang relatif lebih sempit dengan jumlah komponen yang lebih sedikit dibanding prosesor CISC. Perbedaan orientasi di antara kedua prosesor ini menyebabkan adanya perbedaan sistem secara keseluruhan, termasuk juga perancangan kompilatornya. Sedangkan prosesor Superscalar umumnya menggunakan beberapa unit fungsional, menciptakan jalur paralel di mana berbagai instruksi yang berbeda dapat dieksekusi secara paralel. Dengan pengaturan tersebut, maka dimungkinkan untuk memulai eksekusi beberapa instruksi secara paralel tiap siklus detak. Tentu saja, eksekusi paralel harus mempertahankan kebenaran logikan program, sehingga hasil yang diperoleh harus sama dengan hasil dari eksekusi secara serial

1.2 Rumusan Masalah

Penelitian ini bertujuan untuk mendalami perbedaan dan implikasi antara arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) dan CISC (Complex Instruction Set Computing) dalam konteks komputasi modern. Rumusan masalah utama melibatkan perbandingan kinerja, efisiensi energi, dan fleksibilitas pemrograman antara prosesor berarsitektur RISC dan CISC. Pertanyaan kunci termasuk sejauh mana kinerja prosesor RISC lebih unggul dibandingkan dengan CISC, apakah efisiensi energi RISC lebih baik dalam lingkungan daya terbatas, dan bagaimana fleksibilitas instruksi pada arsitektur CISC memengaruhi kemudahan pengembangan perangkat lunak. Selain itu, penelitian akan menginvestigasi dampak desain register pada kinerja, peran kompilasi kode dalam kedua arsitektur, serta aplikasi tertentu di mana satu arsitektur mungkin lebih optimal daripada yang lain. Dengan menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, penelitian ini diharapkan dapat memberikan wawasan yang mendalam tentang keunggulan dan

kelemahan masing-masing arsitektur, serta memberikan panduan praktis untuk pemilihan arsitektur yang tepat dalam berbagai konteks penggunaan.

PEMBAHASAN A. Sejarah

Arsitektur komputer CISC (Complex Instruction Set Computing) dan RISC (Reduced Instruction Set Computing) melibatkan perkembangan yang signifikan sejak munculnya komputasi modern. Pada akhir tahun 1950-an dan awal 1960-an, arsitektur CISC muncul sebagai respons terhadap kebutuhan akan instruksi yang lebih kompleks dan fleksibilitas pemrograman pada komputer seperti IBM 360. Arsitektur ini menjadi dominan pada sistem mainframe dan minicomputer selama beberapa dekade, terutama dengan adopsi arsitektur x86 oleh Intel. Namun, pada akhir 1970-an, muncul kritik terhadap kompleksitas set instruksi CISC, yang membawa munculnya arsitektur RISC.

Konsep dasar RISC muncul melalui proyek-proyek seperti IBM 801 dan Berkeley RISC, dengan fokus pada penyederhanaan instruksi untuk meningkatkan kecepatan eksekusi.

Prosesor RISC pertama kali diperkenalkan pada pertengahan hingga akhir 1980- an, seperti Sun SPARC dan IBM RISC System/6000. RISC mendapatkan popularitas karena keunggulan dalam eksekusi instruksi yang cepat dan efisiensi penggunaan register. Meskipun pada awalnya terjadi persaingan antara kedua arsitektur, seiring berjalannya waktu, batas antara RISC dan CISC semakin kabur, dan banyak prosesor modern menggabungkan elemen-elemen dari keduanya. Sejarah evolusi ini terus dipengaruhi oleh tuntutan pasar, perkembangan teknologi semikonduktor, dan kebutuhan aplikasi yang berkembang. Pada saat itu, arsitektur komputer yang umum digunakan adalah CISC. CISC memiliki set instruksi yang kompleks dan berukuran besar.

RISC dirancang untuk mengatasi kelemahan-kelemahan CISC. RISC memiliki set instruksi yang sederhana dan berukuran kecil. Hal ini memungkinkan RISC untuk memiliki siklus clock yang lebih pendek, lebih mudah diimplementasikan dan diproduksi, serta lebih mudah untuk dikembangkan perangkat lunak untuknya.

Pengembangan RISC terus berlanjut hingga saat ini. RISC telah digunakan dalam berbagai jenis komputer, mulai dari komputer personal hingga server.

B. Pengertian

RISC (Reduced Instruction Set Computing) dan CISC (Complex Instruction Set Computing) adalah dua paradigma arsitektur komputer yang berbeda. RISC didesain dengan prinsip dasar penyederhanaan set instruksi, fokus pada instruksi-instruksi yang lebih sederhana dan seragam. Prosesor RISC mempunyai set instruksi yang relatif kecil dan mempromosikan eksekusi instruksi dengan kecepatan tinggi. Fokus utamanya adalah pada eksekusi yang efisien dari instruksi-instruksi dasar. Sebaliknya, CISC memiliki set instruksi yang lebih kompleks, mencakup instruksi-instruksi yang lebih beragam dan kaya fitur. CISC dirancang untuk memberikan fleksibilitas pemrograman dengan satu instruksi dapat melaksanakan sejumlah tugas kompleks. Meskipun keduanya memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing, perkembangan arsitektur komputer modern sering kali melibatkan integrasi elemen-elemen dari kedua paradigma ini, menyebabkan batas antara RISC dan CISC semakin samar. Keputusan untuk menggunakan RISC atau CISC dalam suatu desain prosesor seringkali tergantung pada tujuan kinerja, efisiensi energi, dan kebutuhan aplikasi spesifik.

C. Karakteristik / Ciri-Ciri Dari Risc Dan Cisc 1. RISC

 Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik diantaranya :

 Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam 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 penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusi instruksi berlangsung.

 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.

 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.

 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

 Ciri-ciri

 Instruksi berukuran tunggal

 Ukuran yang umum adalah 4 byte

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

 Tidak terdapat pengalamatan tak langsung yang mengharuskan melakukan sebuah akses memori agar memperoleh alamat operand lainnya dalam memori.

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

 Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi

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

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

 Jumlah bit bagi integer register spesifier sama dengan 5 atau lebih, artinya sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.

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

2. CISC

 Karakteristik

 Sarat 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 (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat

 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

 Ciri-ciri

 Jumlah instruksi banyak

 Banyak terdapat perintah bahasa mesin

 Instruksi lebih kompleks D. Contoh Risc Dan Cisc

a. Arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) dapat diilustrasikan melalui prosesor ARM Cortex-A series, yang banyak digunakan dalam perangkat mobile, tablet, dan sistem embedded. Prosesor ini menonjol dengan set instruksi yang relatif sederhana, dengan fokus pada eksekusi instruksi yang cepat dan efisien. ARM Cortex-A memanfaatkan strategi load/store, di mana operasi aritmetika umum hanya dapat dilakukan pada data yang berada di dalam

register, meningkatkan kecepatan eksekusi instruksi. Desain yang efisien ini memungkinkan prosesor RISC seperti ARM untuk memberikan kinerja tinggi dalam perangkat dengan batasan daya dan sumber daya.

b. Di sisi lain, arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computing) dapat diwakili oleh prosesor Intel x86 yang banyak digunakan dalam komputer pribadi (PC) dan server. Prosesor x86 memiliki set instruksi yang kompleks, memungkinkan satu instruksi untuk melakukan berbagai operasi, termasuk manipulasi string, pemrosesan floating-point, dan operasi aritmetika kompleks lainnya. Kelebihan utama dari prosesor x86 adalah fleksibilitasnya dalam menangani berbagai tugas kompleks dalam satu instruksi, yang sering diperlukan dalam lingkungan komputasi umum seperti PC.

Contoh ini mencerminkan karakteristik umum dari arsitektur RISC dan CISC, tetapi perkembangan terkini dalam teknologi semikonduktor seringkali menggabungkan elemen-elemen dari kedua paradigma ini, menciptakan prosesor dengan kinerja tinggi dan fleksibilitas yang optimal.

E. Perbandingan Risc Dan Cisc

Perbandingan antara arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) dan CISC (Complex Instruction Set Computing) melibatkan beberapa aspek utama yang mencakup set instruksi, kecepatan eksekusi, kompleksitas instruksi, penggunaan

register, dan efisiensi penggunaan memori. Berikut adalah perbandingan yang lebih lengkap:

 Set Instruksi

 RISC Memiliki set instruksi yang relatif sederhana dan terbatas. Fokus pada instruksi-instruksi dasar untuk meningkatkan kecepatan eksekusi.

 CISC Menyediakan set instruksi yang kompleks dan beragam, memungkinkan satu instruksi melakukan operasi yang lebih kompleks.

 Kecepatan Eksekusi Instruksi

 RISC Cenderung memiliki kecepatan eksekusi instruksi yang tinggi karena instruksi dasar dapat dijalankan dengan cepat.

 CISC Kecepatan eksekusi instruksi cenderung lebih lambat karena instruksi- instruksi lebih kompleks dan membutuhkan lebih banyak waktu.

 Kompleksitas Instruksi

 RISC Instruksi-instruksi relatif sederhana, dengan satu operasi per instruksi.

 CISC Instruksi-instruksi lebih kompleks, dapat melakukan beberapa operasi dalam satu instruksi.

 Penggunaan Register

 RISC Menggunakan register secara efisien, dengan akses langsung dan sering kali memiliki banyak register umum.

 CISC Kadang-kadang mengharuskan operasi langsung pada memori dan memiliki jumlah register yang lebih terbatas.

 Efisiensi Penggunaan Memori

 RISC Lebih efisien dalam penggunaan memori karena instruksi lebih kecil dan membutuhkan lebih sedikit siklus pemrosesan.

 CISC Instruksi-instruksi yang lebih besar dapat menyebabkan overhead memori yang lebih besar.

 Kompilasi Kode

 RISC Lebih ramah terhadap kompilasi otomatis dan dapat mengoptimalkan kode dengan lebih baik.

 CISC Memiliki kompleksitas instruksi yang bisa membuat kompilasi kode lebih rumit.

 Aplikasi dan Penggunaan

 RISC umumnya digunakan dalam perangkat mobile, embedded systems, dan aplikasi khusus yang membutuhkan kinerja tinggi.

 CISC Dominan dalam komputer pribadi (PC) dan server, di mana fleksibilitas instruksi lebih penting daripada kecepatan eksekusi tunggal.

Perlu diingat bahwa batas antara RISC dan CISC semakin kabur seiring waktu, dan banyak prosesor modern menggabungkan fitur dari kedua arsitektur untuk mencapai keseimbangan optimal antara kinerja dan fleksibilitas. Keputusan untuk menggunakan RISC atau CISC seringkali bergantung pada kebutuhan spesifik aplikasi dan kriteria desain yang diinginkan.

F. Kesimpulan

Arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) dan CISC (Complex Instruction Set Computing) mencerminkan bahwa kedua paradigma ini memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing, yang dapat dipilih tergantung pada kebutuhan aplikasi dan prioritas desain. Arsitektur RISC, dengan fokus pada instruksi

sederhana dan efisien, mampu memberikan kecepatan eksekusi yang tinggi dan efisiensi penggunaan register. Hal ini membuatnya sangat cocok untuk perangkat mobile, sistem embedded, dan aplikasi yang membutuhkan kinerja tinggi. Di sisi lain, arsitektur CISC menyediakan fleksibilitas instruksi yang tinggi, memungkinkan penanganan operasi yang kompleks dalam satu instruksi. Ini membuatnya ideal untuk aplikasi di PC dan server yang memerlukan kekayaan instruksi dan kemampuan pemrosesan yang luas. Perkembangan terkini menunjukkan tren penggabungan elemen- elemen dari kedua paradigma, menciptakan arsitektur yang bersifat hybrid untuk memaksimalkan kinerja dan fleksibilitas. Meskipun perbandingan RISC dan CISC masih relevan, batasan antara keduanya semakin kabur. Pilihan antara RISC dan CISC sekarang lebih kontekstual, bergantung pada kebutuhan spesifik aplikasi, desain prosesor, dan tuntutan pasar. Dalam konteks evolusi teknologi komputer, keduanya tetap berperan penting dalam membentuk arah pengembangan sistem komputasi modern.