Mikrokontroler: Arsitektur Von-Neumann vs. Harvard
Semua mikrokontroler menggunakan satu diantara dua
model rancangan yang dinamakan arsitektur
Harvard dan von-Neumann. Berikut secara singkat, perbedaan keduanya dilihat
dari pertukaran data antara CPU dan memori.
Arsitektur Von-Neumann
Mikrokontroler
yang menggunakan arsitektur ini hanya memiliki satu blok memori dan satu bus
data 8-bit. Karena pertukaran data semuanya menggunakan 8 jalur ini, bus akan
overload dan komunikasi menjadi sangat lambat dan tidak efisien. Sebaliknya CPU
dapat membaca instruksi atau baca/tulis data dari/ke memori. Keduanya tidak
dapat terjadi secara bersamaan karena data dan instruksi menggunakan sistem bus
yang sama. Misalnya, jika sebuah baris program memerintahkan register memori
RAM dengan nama “SS” harus dinaikkan satu (misalnya menggunakan instruksi: inc
SS), maka mikrokontroler akan melakukan:
- Baca bagian dari instruksi program yang menyatakan APA yang harus dilakukan (dalam kasus ini adalah instruksi “inc” untuk perintah kenaikkan);
- Baca lebih lanjut dari instruksi ini yang menyatakan data YANG MANA yang akan dinaikkan (alam kasus ini adalah register “SS”);
- Setelah dinaikkan, isi dari register ini harus dituliskan kembali ke register yang sebelumnya telah dibaca (alamat register “SS”).
Bus data yang
sama digunakan untuk keseluruhan operasi ini…
Arsitektur Harvard
Mikrokontroler yang menggunakan arsitektur ini
memiliki dua bus yang berbeda. Satu bus 8-bit dan menghubungkan CPU ke RAM.
Yang lain terdiri dari beberapa jalur (12, 14 atau 16) dan menghubungkan CPU ke
ROM. Dengan demikian, CPU dapat membaca instruksi dan mengakses memori data
pada saat yang bersamaan. Karena semua register memori RAM lebarnya 8-bit,
semua pertukaran data dalam mikrokontroler menggunakan format yang sama,
sehingga selama eksekusi penulisan data, hanya 8-bit yang diperhatikan. Dengan
kata lain, yang perlu Anda perhatikan saat merancang program adalah lebar data
yang bisa dipertukarkan atau diproses hanya selebar 8-bit, ya hanya selebar
8-bit saja.
Program yang Anda buat untuk beberapa mikrokontroler
ini akan tersimpan di dalam ROM internal (Flash ROM) setelah dilakukan
kompilasi ke bahasa mesin. Lokasi memori ini dinyatakan dalam 12, 14 atau
16-bit. Sebagian dari bit, 4, 6 atau 8-bit digunakan sebagai instruksinya
sendiri dan diikuti dengan data 8-bit.
Kelebihan-kelebihan:
- Semua data
di dalam program selebar 1 byte (8-bit). Karena bus data yang digunakan
dalam pembacaa program memiliki beberapa jalur (12, 14 atau 16), instruksi
dan data dapat dibaca dibaca sekaligus. Dengan demikian, semua instruksi
dapat dieksekusi hanya dengan satu siklus instruksi, kecuali instruksi
lompat (jump) yang dieksekusi dalam dua siklus.
- Kenyataan
bahwa program (ROM) dan data sementara (RAM) terpisah, CPU dapat
mengeksekusi dua instruksi sekaligus. Gampangnya, selama proses pembacaan
dan penulisan RAM (akhir dari suatu instruksi), instruksi berikutnya
dibaca melalui bus yang lain.
- Jika
menggunakan mikrokontrole menggunakan arsitektur Von-Neumann kita tidak
bisa tahu seberapa banyak memori yang dibutuhkan oleh beberapa instruksi.
Pada dasarnya, masing-masing instruksi program membutuhkan dua lokasi
memori (satu mengandung instruksi APA yang harus dilakukan, sedangkan
sisanya mengandung informasi data YANG MANA akan diproses).
Pada mikrokontroler dengan arsitektur Harvard, bus
program biasanya lebih dari 1 byte, yang membolehkan masing-masing word
mengandung instruksi dan data, dengan kata lain satu word - satu instruksi.
MIKOKONTROLER RISC vs. CISC
1.
RISC
Sejarah RISC
Proyek
RISC pertama dibuat oleh IBM, stanford dan UC –Berkeley pada akhir tahun 70 dan
awal tahun 80an. IBM 801, Stanford MIPS, dan Barkeley RISC 1 dan 2 dibuat
dengan konsep yang sama sehingga dikenal sebagai RISC
Pengertian
RISC
·
RISC: singkatan dari Reduced Instruction Set
Computer.
·
Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor,
berbentuk kecil dan berfungsi untuk mengeset instruksi dalam komunikasi
diantara arsitektur yang lainnya
Karakteristik
RISC
·
Siklus mesin ditentukan
oleh waktu yang digunakan
untuk mengambil dua buah operand dari register
·
Operasi berbentuk dari register-ke
register yang hanya
terdiri dari operasi load dan store yang mengakses
memori
·
Penggunaan mode pengalamatan sederhana
·
Penggunaan format-format instruksi sederhana
Ciri-ciri
·
Instruksi berukuran tunggal
·
Ukuran yang umum adalah 4 byte
·
Jumlah pengalamatan data sedikit,
·
Tidak terdapat pengalamatan tak langsung
·
Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi
load/store dengan operasi aritmatika
·
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 .
Pengaplikasian
RISC yaitu pada CPU Apple
2.
CISC (Complex Instruction Set Computing )
Pengertian
CISC
·
Complex Instruction Set Computing (CISC)
atau kumpulan instruksi komputasi kompleks. Adalah suatu arsitektur komputer
dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah
Karakteristik
CISC
·
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
Pengaplikasian
CISC yaitu pada AMD dan Intel
Perbedaan
CISC dan RISC
dilihat
dari segi instruksinya :
¨ RISC
( Reduced Instruction Set Computer )
·
- Menekankan pada perangkat lunak, dengan
sedikit transistor
·
- Instruksi sederhana bahkan single
·
- Load / Store atau memory ke memory bekerja
terpisah
·
- Ukuran kode besar dan kecapatan lebih tinggi
·
- Transistor didalamnya lebih untuk meregister
memori
¨ CISC
( Complex Instruction Set Computer )
·
- Lebih menekankan pada perangkat keras, sesuai
dengan takdirnya untuk pragramer.
·
- Memiliki instruksi komplek. Load / Store atau
Memori ke Memori bekerjasama
·
- Memiliki ukuran kode yang kecil dan kecepatan
yang rendah.
·
- Transistor di dalamnya digunakan untuk
menyimpan instruksi – instruksi bersifat komplek
Keunggulan RISC
Saat ini, hanya Intel x86 satu-satunya chip yang
bertahan menggunakan arsitektur CISC. Hal ini terkait dengan adanya kemajuan
teknologi komputer pada sektor lain. Harga RAM turun secara dramatis. Pada
tahun 1977, DRAM ukuran 1MB berharga %5,000, sedangkan pada tahun 1994 harganya
menjadi sekitar $6. Teknologi kompailer juga semakin canggih, dengan demikian
RISC yang menggunakan RAM dan perkembangan perangkat lunak menjadi semakin
banyak ditemukan.
ref : berbagai sumber
Categories:
Mikrokontroler
0 komentar:
Posting Komentar