Buku Panduan Praktikum Arsitektur Dan Organisasi Komputer

Praktikum Arsitektur Organisasi Komputer Lanjut

Laboratorium Sistem Komputer dan Robotika

Fakultas Ilmu Komputer – Universitas Brawijaya

1




2

BUKU PANDUAN PRAKTIKUM

ARSITEKTUR ORGANISASI

KOMPUTER LANJUT

Tim Penyusun :


LABORATORIUM SISTEM KOMPUTER DAN ROBOTIKA

FAKULTAS ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS BRAWIJAYA




3

BAB I

PENGENALAN TERHADAP CPU SIMULATOR, SET INSTRUKSI, REGISTER, PROGRAM STACK, RAM

1. Tujuan percobaan: setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat

a) Menggunakan CPU simulator untuk membuat set instruksi dari CPU

b) Menggunakan simulator untuk mengeksekusi set instruksi CPU

c) Menggunakan set instruksi CPU untuk memindah data dari register, membandingkan nilai data

yang ada pada register-register, menaruh data ke dalam stack, mengambil data dari dalam

stack, menuju ke suatu lokasi alamat tertentu, melakukan operasi tambah pada data yang ada

dalam suatu register

d) Menjelaskan fungsi dari register khusus yang ada pada CPU yaitu register PC, SR, dan SP

e) Menggunakan mode pengalamatan direct dan indirect untuk mengakses data yang ada pada

memory

f) Membuat sebuah proses looping menggunakan set instruksi

g) Menampilkan teks pada layar dengan menggunakan instruksi input output

h) Membuat sebuah subrutin, memanggil sebuah subrutin, dan kembali ke program utama

i) Membuat set instruksi kondisional (compare dan jump)

2. Dasar teori:

a) CPU simulator: praktikum ini bertujuan agar mahasiswa dapat memahami secara lebih baik

tentang materi arsitektur komputer. Dalam pelaksanaannya, digunakan sebuah program

aplikasi berupa simulator yang bekerja pada sebuah komputer dengan sistem operasi

Windows yaitu YASMIN: CPU-OS simulator versi 7.5.50 dari Besim Mustafa, Edge Hill

University, Inggris dengan hak cipta 2006-2013. Simulator ini merepresentasikan secara visual

tentang mekanisme-mekanisme yang terjadi dalam sebuah arsitektur komputer sehingga

mahasiswa dapat mengamati apa yang sebenarnya terjadi dalam sebuah komputer saat

melakukan suatu pekerjaan tertentu. Selain itu simulator amat sangat membantu karena

mahasiswa tidak perlu melakukan proses install dan konfigurasi tertentu pada sistem yang

nyata.

Pemrograman pada arsitektur komputer melibatkan pemrograman tingkat rendah (low level

programming) yaitu:

b) Set instruksi

c) Register




4

d) Mode pengalamatan set instruksi

Ketiga hal di atas saling berinteraksi sehingga memungkinkan komputer untuk dapat melakukan proses

komputasi.

3. Fitur-fitur CPU simulator: pada bagian ini akan dijelaskan secara umum bagaimana menggunakan

dan memanfaatkan fitur-fitur yang ada pada CPU simulator ini. Tampilan utama dari CPU-OS

Simulator tampak seperti pada gambar berikut:

Gambar 1. Layar tampilan utama dari CPU-OS simulator




5

Tampilan utama dari simulator ini terdiri dari:

a) CPU Instruction Memory

Gambar 2. Layar tampilan CPU Instruction Memory

Tampilan ini berisi kumpulan set instruksi yang ada pada sebuah program. Intruksi berupa urutan

proses yang dilakukan oleh prosesor komputer dalam bentuk bahasa assembly dan bukan dalam

bentuk kode biner. Hal ini bertujuan untuk lebih memudahkan dalam membaca kode. Setiap instruksi

berhubungan dengan dua macam alamat, yaitu Physical Address (PAdd) dan Logical Address (Ladd).

Pada tampilan ini juga ditampilkan Base Address (Base). Sebuah urutan set instruksi yang ada pada

sebuah program yang sama, akan memiliki nilai Base Address yang sama pula.




6

b) Special CPU Registers

Gambar 3. Layar tampilan Special CPU Registers

Tampilan ini menunjukkan kumpulan register pada CPU yang memiliki fungsi khusus yaitu:

Program Counter (PC): berisi alamat berikutnya dari set instruksi yang akan dieksekusi

Instruction Register (IR): berisi set instruksi yang sedang dieksekusi

Status Register (SR): berisi informasi tentang hasil yang didapat dari eksekusi set instruksi yang

sebelumnya

Stack Pointer (SP): register yang menunjuk kepada nilai yang ada di bagian paling atas sendiri

dari Program Stack

Base Register (BR): berisi Base Address yang digunakan saat itu

Memory Address Register ( MAR): berisi alamat memori yang sedang diakses saat itu

Status Flags yang terdiri dari Overflow (OV), Zero (Z), dan Negative (N).




7

c) CPU (General Purpose) Registers

Gambar 4. Layar tampilan CPU Register

Tampilan ini menunjukkan nama masing-masing General Purpose Register (Reg) yang ada dalam CPU

dan nilai data yang ada dalam register-register tersebut (Val). Register adalah sekumpulan memori

yang sangat cepat dan digunakan untuk menyimpan data saat CPU mengeksekusi sekumpulan set

instruksi. Register-register ini jugalah yang sebenarnya menyimpan nilai-nilai variabel yang

didefinisikan dalam sebuah pemrograman bahasa tingkat tinggi (High Level Language Programming).

Tidak semua arsitektur komputer memiliki jumlah register yang sama (ada yang 16, 32, 64, dan lain-

lain). Namun fungsi dari register tetap sama.




8

Untuk merubah nilai data yang ada pada sebuah register dalam simulator ini, pilihlah dahulu register

mana yang ingin dirubah nilai datanya, lalu masukkan nilai data baru yang diinginkan pada text box

Reg Value dan klik tombol change pada tab register.

d) Program Stack

Gambar 5. Layar tampilan Program Stack

Program Stack adalah sebuah daerah yang digunakan juga untuk menyimpan nilai data sementara

yang timbul seiring dengan dilakukannya proses eksekusi kumpulan set instruksi oleh CPU. Struktur

data yang digunakan oleh Program Stack menggunakan LIFO (Last In First Out). Program Stack ini

digunakan untuk lebih mengefisienkan proses penanganan dan pemanggilan subrutin. Setiap program

mempunyai Program Stack-nya sendiri. Set instruksi PUSH dan POP digunakan untuk menyimpan

ataupun mengambil nilai data ke dalam dan ke luar dari daerah Program Stack.

e) Program List

Gambar 6. Layar tampilan Program List




9

Gunakan tombol REMOVE PROGRAM untuk menghilangkan sebuah program dari daftar dan gunakan

tombol REMOVE ALL PROGRAMS jika ingin menghilangkan semua program yang ada pada daftar. Jika

sebuah program dihilangkan, maka semua set instruksi-nya juga akan hilang dari layar tampilan CPU

Instruction Memory.

f) Program Creation

Gambar 7. Layar tampilan Program Creation

Untuk membuat sebuah program baru, isilah nama program pada text box Program Name dan nilai

Base Addressnya, lalu klik tombol ADD. Nama program akan tampil pada layar tampilan Program List.

g) Add Program Instruction Tab

Gambar 8. Layar tampilan Add Program Instruction Tab

Klik tombol Add New untuk menambah set instruksi baru, klik tombol Edit untuk merubah sebuah set

instruksi, gunakan Move Up dan Move Down untuk menggeser-geser urutan set instruksi dan klik

tombol Insert Above dan Insert Below jika ingin menyisipkan sebuah set instruksi.




10

h) Program Data Memory

Gambar 9. Layar tampilan Program Data Memory

Set instruksi yang mengakses daerah pada memory yang berisi data dapat melakukan proses tulis dan

baca pada nilai data yang ada pada suatu lokasi alamat tertentu. Data-data ini dapat dilihat seperti

pada gambar 9 di atas. Untuk menampilkan tampilan Program Data Memory tersebut, klik tombol

Show Program Data Memory yang ada seperti pada gambar 6. Kolom Ladd menampilkan nilai alamat

awal pada setiap baris alamat yang ada. Setiap baris menampilkan data 8 byte yang direpresentasikan

mulai dari kolom B0 sampai dengan B7. Kolom Data menampilkan karakter yang ditampilkan pada

output komputer sesuai dengan nilai data yang ada pada B0 sampai dengan B7 (kode ASCII).

Sedangkan untuk nilai data yang tidak memiliki karakter yang dapat ditampilkan akan

direpresentasikan dalam bentuk titik/dot (.). Nilai data yang ada ditampilkan dalam bentuk nilai

heksanya. Pada contoh di atas, dapat dilihat bahwa ada data di lokasi alamat 19 dan 37 yang berkaitan

dengan karakter huruf kapital A dan B.

Untuk merubah nilai data pada suatu alamat tertentu, pertama pilih dahulu lokasi baris alamat dari

data yang ingin dirubah, lalu isilah informasi pada Initialize Data untuk memodifikasi nilai byte dalam

Documents

Buku Panduan Praktikum Arsitektur Dan Organisasi Komputer