RISC

Gambar akses di: http://static.howstuffworks.com/gif/dreamcast-6.jpg

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.

Definisi

RISC, yang jika diterjemahkan berarti “Komputasi Kumpulan 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 AXP dari DEC, R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine. Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.
Selain RISC, desain Central Processing Unit yang lain adalah CISC (Complex Instruction Set Computing), yang jika diterjemahkan ke dalam Bahasa Indonesia berarti Komputasi Kumpulan Instruksi yang kompleks atau rumit.
CISC

Definisi

Gambar , akses di: 

http://wb8.itrademarket.com/pdimage/70/354470_muoulding.jpg

http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ8z4_8E5AIcUQSEJT2erPgBtcKOMUQipY-NhLHrYx-E03I3U3K

Complex instruction-set computing atau Complex Instruction-Set Computer (CISC; “Kumpulan instruksi komputasi kompleks”) adalah sebuah arsitektur dari set instruksi dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memory, operasi aritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuah instruksi. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan RISC.
Sebelum proses RISC didesain untuk pertama kalinya, banyak arsitek komputer mencoba menjembatani celah semantik”, yaitu bagaimana cara untuk membuat set-set instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi dengan menyediakan instruksi “level tinggi” seperti pemanggilan procedure, proses pengulangan dan mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data dan akses array dapat dikombinasikan dengan sebuah instruksi. 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.
Memang setelah itu banyak desain yang memberikan hasil yang lebih baik dengan biaya yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan pemrograman level tinggi menjadi lebih sederhana, tetapi pada kenyataannya tidaklah selalu demikian. Contohnya, arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang baik (yang menggunakan kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware), akan berada pada situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan performansi dengan tidak menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi pemanggilan procedure), tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang sederhana.
Satu alasan mengenai hal ini adalah karena set-set instruksi level-tinggi, yang sering disandikan (untuk kode-kode yang kompleks), akan menjadi cukup sulit untuk diterjemahkan kembali dan dijalankan secara efektif dengan jumlah transistor yang terbatas. Oleh karena itu arsitektur -arsitektur ini memerlukan penanganan yang lebih terfokus pada desain prosesor. Pada saat itu di mana jumlah transistor cukup terbatas, mengakibatkan semakin sempitnya peluang ditemukannya cara-cara alternatif untuk optimisasi perkembangan prosesor. Oleh karena itulah, pemikiran untuk menggunakan desain RISC muncul pada pertengahan tahun 1970 (Pusat Penelitian Watson IBM 801 – IBMs)
Contoh-contoh prosesor CISC adalah System/360, VAX, PDP-11, varian Motorola 68000 , dan CPU AMD dan Intel x86.
Istilah RISC dan CISC saat ini kurang dikenal, setelah melihat perkembangan lebih lanjut dari desain dan implementasi baik CISC dan CISC. Implementasi CISC paralel untuk pertama kalinya, seperti 486 dari Intel, AMD, Cyrix, dan IBM telah mendukung setiap instruksi yang digunakan oleh prosesor-prosesor sebelumnya, meskipun efisiensi tertingginya hanya saat digunakan pada subset x86 yang sederhana (mirip dengan set instruksi RISC, tetapi tanpa batasan penyimpanan/pengambilan data dari RISC). Prosesor-prosesor modern x86 juga telah menyandikan dan membagi lebih banyak lagi instruksi-instruksi kompleks menjadi beberapa “operasi-mikro” internal yang lebih kecil sehingga dapat instruksi-instruksi tersebut dapat dilakukan secara paralel, sehingga mencapai performansi tinggi pada subset instruksi yang lebih besar.
sumber :

Perkalian Dua Bilangan dalam Memori

Pada gambar di atas, terlihat struktur memori (yang disederhanakan) suatu komputer secara umum. Pada main memori terbagi menjadi beberapa lokasi mulai dari nomor 1 (baris) : 1 (kolom) sampai dengan 6:4. Unit eksekusi bertanggung jawab untuk operasi komputasi yang mana data-data sudah tersimpan di dalam salah satu dari 6 register (A, B, C, D, E, atau F). Misalkan akan dilakukan perkalian (product) dua angka, misalkan angka pertama terletak di lokasi 2:3 sedangkan angka kedua pada 5:2, kemudian hasilnya dikembalikan lagi ke lokasi 2:3.

Complex Instruction Set Computing (CISC)

Complex Instruction Set Computing (CISC) atau kumpulan instruksi komputasi kompleks. Adalah suatu arsitektur komputer dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memori (load), operasi aritmatika, dan penyimpanan ke dalam memori (store) yang saling bekerja sama. Tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu instruksi cukup dengan beberapa baris bahasa mesin yang relatif pendek sehingga implikasinya hanya sedikit saja RAM yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi tersebut. Arsitektur CISC menekankan pada perangkat keras karena filosofi dari arsitektur CISC yaitu bagaimana memindahkan kerumitan perangkat lunak ke dalam perangkat keras.
Misalkan, sebuah prosesor CISC sudah dilengkapi dengan sebuah instruksi khusus yang diberi nama MULT (dikenal sebagai complex instruction). Ketika dijalankan, instruksi akan membaca dua nilai kemudian menyimpannya ke dalam 2 register yang berbeda, melakukan operan perkalian di dalam unit eksekusi dan hasilnya dikembalikan lagi ke register yang benar. Maka instruksinya cukup satu baris yaitu :
MULT 2:3, 5:2
Sebelumnya, pada arsitektur RISC ketika menjalankan instruksi “MULT” maka akan dibagi menjadi 3 instruksi yaitu :

1. LOAD, digunakan untuk memindahkan data dari memori ke register.
2. PROD, digunakan untuk melakukan operasi perkalian yang berada di dalam register.
3. STORE, digunakan untuk memindahkan data dari register ke memori yang benar.

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

“RISC dimaksudkan untuk menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam penyusunan kompiler yang ada.”

“RISC dimaksudkan untuk mengurangi jumlah siklus/detik setiap instruksi dibayar dengan bertambahnya jumlah instruksi per program.”

Fitur	RICS	PC/Desktop CISC
Daya	Sedikit ratusan miliwatt	Banyak watt
Kecepatan Komputasi	200-520 MHz	2-5 GHz
Manajemen Memori	Direct, 32 bit	Mappped
I/O	Custom	PC berbasis pilihan via BIOS
Environment	High Temp, Low EM Emissions	Need Fans, FCC/CE approval an issue
Struktur Interupsi	Custom, efisien, dan sangat cepat	Seperti PC
Port Sistem Operasi	Sulit, membutuhkan BSP level rendah.	Load and Go