ARSISTEKTUR KOMPUTER
ARUM TRI ISWARI PURWANTI
MAKALAH
TEKNIK PROGRAM INTERUPSI DAN MICRO ARSITEKTUR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Kelompok Mata Kuliah Arsitektur Komputer
Disusun Oleh :
59413988 JAKA PERMANA
Kelas : 2IA26
UNIVERSITAS GUNADARMA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
2015
i
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-
Nya terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat
menyelesaikan makalah mata kuliah Arsistektur Komputer dengan judul Teknik
Program Interupsi Dan Micro Arsitektur. Kemudian shalawat beserta salam kita
sampaikan kepada Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan
pedoman hidup yakni Al-Quran dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia.
Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Arsistektur Komputer di
Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknik Industri pada Universitas
Gunadarma. Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada Ibu Arum Tri Iswari Purwanti selaku dosen mata kuliah Arsistektur
Komputer dan kepada segenap pihak yang telah memberikan bimbingan serta
arahan selama penulisan makalah ini.
Akhirnya penulis menyadari bahwa banyak terdapat kekurangan-
kekurangan dalam penulisan makalah ini, maka dari itu penulis mengharapkan
kritik dan saran yang konstruktif dari para pembaca demi kesempurnaan makalah
ini.
Jakarta, 26 April 2015
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................ i
DAFTAR ISI ............................................................................... ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...................................................................... 1
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Proses Interrupt Driven I/O....................................... 1
2.2 Pengolahan Interupsi Saat Perangkat I/O Telah
Menyelesaikan Operasi I/O :... 2
2.3 Teknik Yang Digunakan Dalam Interrupt. 2
2.4 Micro Arsitektur Prosessor.... 4
2.5 Teknik Micro Arsitektur Komputer 6
BAB III PENUTUP
3.1. Kesimpulan .................................................................... 9
DAFTAR PUSTAKA ................................................................ iii
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Cara kerja system komputer berbasis interupsi atau permintaan khusus
kepada mikcroprosessor untuk melakukan sesuatu tekniik yang digunakan CPU
dalam menangani program interupsi ada 4 yaitu multiple interrupt lines, software
poll, daisy chain dan arbitrasi bus. Disini penyusun juga akan membahas tentang
teknik micro arsitektur komputer sehingga penting kita selaku user mengetahui dan
memahami bagaimana cara kerja CPU tersebut.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 PROSES INTERRUPT DRIVEN I/O
1. CPU mengeluarkan perintah I/O pada modul I/O, bersamaan perintah I/O
dijalankan modul I/O maka CPU akan melakukan eksekusi perintah
perintah lainnya.
2. Apabila modul I/O telah selesai menjalankan instruksi yang diberikan
padanya akan melakukan interupsi pada CPU bahwa tugasnya telah selesai.
3. Kendali perintah masih menjadi tanggung jawab CPU, baik pengambilan
perintah dari memori maupun pelaksanaan isi perintah tersebut.
4. Terdapat selangkah kemajuan dari teknik sebelumnya
CPU melakukan multitasking beberapa perintah sekaligus
Tidak ada waktu tunggu bagi CPU = Proses cepat
5. Cara kerja teknik interupsi di sisi modul I/O
Modul I/O menerima perintah, misal read.
Modul I/O melaksanakan perintah pembacaan dari peripheral dan
meletakkan paket data ke register data modul I/O
2
Modul mengeluarkan sinyal interupsi ke CPU melalui saluran kontrol
Modul menunggu datanya diminta CPU. Saat permintaan terjadi
Modul meletakkan data pada bus data
Modul siap menerima perintah selanjutnya
2.3 PENGOLAHAN INTERUPSI SAAT PERANGKAT I/O TELAH
MENYELESAIKAN OPERASI I/O :
1. Perangkat I/O akan mengirimkan sinyal interupsi ke CPU.
2. CPU menyelesaikan operasi yang sedang dijalankannya kemudian
merespon interupsi.
3. CPU memeriksa interupsi tersebut, kalau valid maka CPU akan
mengirimkan sinyal acknowledgment ke perangkat I/O untuk menghentikan
interupsinya.
4. CPU mempersiapkan pengontrolan transfer ke routine interupsi. Hal yang
dilakukan adalah menyimpan informasi yang diperlukan untuk melanjutkan
operasi yang tadi dijalankan sebelum adanya interupsi.
5. CPU akan menyimpan PC (program counter) eksekusi sebelum interupsi ke
stack pengontrol bersama informasi PSW.
6. Mempersiapkan PC untuk penanganan interupsi.
7. CPU memproses interupsi sempai selesai
8. Bila pengolahan interupsi selasai, CPU akan memanggil kembali informasi
yang telah disimpan pada stack pengontrol untuk meneruskan operasi
sebelum interupsi.
2.4 TEKNIK YANG DIGUNAKAN DALAM INTERRUPT
2.4.1 Multiple Interrupt Lines
Untuk sistem operasi komlpeks sangat memungkinkan
menggunakan interupsi ganda (Multipe Interrupt), misalnya pada suatu
komputer akan memerima permintaan interupsi saat proses pencetakan
dengan printer. Dalam hal ini prosesor menangani interupsi ganda.
3
Ada dua pendekekatan untuk menangani interupsi ganda :
1. Pengolahan Interupsi berutrutan (sekuensial). a. Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu
interupsi ditangani prosesor.
b. Setelah prosesor selesai menangani suatu interupsi, maka interupsi lain akan ditangani
Skema Multiple Interupt-sequential :
2. Pengolahan interupsi bersarang (Nested Interrupt).
Merupakan interupsi yang berprioritas lebih tinggi, sehingga
prosesor menangani interupsi ini terlebih dahulu.Skema multiple nested
interupt :
4
2.4.2 Software poll
CPU mengetahui adanya sebuah interupsi, maka CPU akan menuju ke routine
layanan interupsi yang tugasnya melakukan poll seluruh modul I/O untuk
menentukan modul yang melakukan interupsi
2.4.3 Daisy Chain
Teknik yang lebih efisien
Menggunakan hardware poll
Seluruh modul I/O tersambung dalam saluran interupsi CPU secara melingkar
(chain)
Apabila ada permintaan interupsi, maka CPU akan menjalankan sinyal
acknowledge yang berjalan pada saluran interupsi sampai menjumpai modul I/O
yang mengirimkan interupsi
2.4.4 Arbitrasi bus
Modul I/O memperoleh kontrol bus sebelum modul ini menggunakan saluran
permintaan interupsi
Hanya akan terdapat sebuah modul I/O yang dapat melakukan interupsi
2.5 MICRO ARSITEKTUR PROSESSOR
Mikroarsitektur prosesor adalah deskripsi rangkaian elektrik komponen penyusun
mikroprosesor yang menggambarkan selengkapnya opersi dari sistem hardware
mikroprosesor itu sendiri. Istilah mikroarsitektur sering di singkat dalam bahasa Inggris
dengan tulisan uarch. Mikroarsitektur (arsitektur mikro) bersama aritektur set instruksi
(Instruktion Set Architekture = ISA) merupakan dasar arsitektur komponen.
Setiap mikroprosesor pasti dibangun berdasar mikroarsitektur tertentu, baik mikroprosesor
produk Intel maupun mikroprosesor AMD. Pada awalnya, semua perusahaan produsen
prosesor selalu menggunakan mikroarsitektur milik Intel untuk membangun mikroprosesor
produksinya. Namun, pada perkembangan berikutnya, masing-masing perusahaan
5
membuat dan mengembangkan sendiri arsitektur mikroprosesornya. Misalnya perusahaan
AMD, sejak merilis mkroprosesor buatannya sendiri, yaitu mikroprosesor keluarga K5,
AMD menggunakan mikroarsitektur hasil desainnya sendiri. Tidaklagi adopsi secara
penuh milik arsitektur dari perusahaan lain. Sampai April tahun 2008, AMD telah
mengaplikasikan desain mikroarsitekturnya yang terus diperbaharui, mulai dari
mikroarsitektur K5 hingga mikroarsitektur K10.
Perusahaan Intel, sejak awal dikenal sebagai pelopor pembuatan mmikroprosesor golongan
x86. Perusahaan ini terus-menerus mengembangkan mikroprosesornya. Berikut ini akan
disajikan pembahasan mikroarsitektur tersebut, yang dimulai dari mikroarsitektur Intel
P6yang dugunakan untuk membangun mikroprosesor Intel Pentium Pro, Pentium II dan
Pentium III, sampai mikroarsitektur terakhir yang digunakan pada tahun 2010.
Mikroarsitektur terdahulu, sebelum Intel P6, sengaja tidak dibahas dalam artikel ini, karena
sudah tidak digunakan lagi.
Mikroarsitektur Intel P6
Mikroarsitektur Netburst
Mikroarsitektur Intel P6 yang diperbaiki (penggunaan kembali Mikroarsitektur Intel P6)
Mikroarsitektur Intel Core
Mikroarsitektur Nehalem
Mikroarsitektur Westmere
Prosesor Diagram
6
2.6 TEKNIK MICRO ARSITEKTUR KOMPUTER
2.6.1 Superscalar Processor
Superscalar processor bergantung pada hardware untuk mengekstrak
instruction-level parallelism dari program terurut. Pada setiap siklus, komponen
instruction issue logic milik superscalar processor memeriksa instruksi dalam
program terurut untuk menentukan instruksi mana yang dapat diterbitkan
pada siklus tersebut. Jika instruction level parallelism yang ada pada program
mencukupi, superscalar processor bisa mengeksekusi satu instruksi setiap
execution unit per siklus, walaupun program awalnya dibangun untuk eksekusi
pada prosesor yang hanya dapat mengeksekusi 1 instruksi setiap siklusnya.
2.6.2 Superpipeline
Superpipeline adalah teknik untuk meningkatkan kedalaman pipeline
dengan tujuan untuk meningkatkan clock speed dan mengurangi latensi dari tingkat
individual. Bila ALU membutuhkan waktu 3 kali lebih lama dari modul lain, kita
dapat membagi ALU menjadi 3 tingkat yang terpisah. Masalah yang akan
dihadapi adalah kita butuh mencari jalan untuk membagi lagi setiap tingkat menjadi
subtingkat yang lebih pendek lagi langkahnya dan kita juga butuh untuk membuat
kendali unit yang rumit untuk mengoperasikan pipeline dan menghindari semua
resiko yang mungkin terjadi.
7
2.6.3 VLIW (Very Long Instruction Word)
Teknik mikroarsitektur ini bergantung pada kompiler untuk menentukan
instruksi mana yang dapat dieksekusi secara paralel dan menyediakan informasi
tersebut ke hardware. Dalam prosesor VLIW, setiap instruksi menentukan beberapa
operasi yang akan dieksekusi secara paralel oleh hardware. Setiap operasi pada
instruksi VLIW setara dengan satu instruksi dalam superskalar atau prosesur
sekuensial murni. Banyaknya operasi pada instruksi VLIW setara dengan
banyaknya execution unit pada prosesor, dan setiap operasi menentukan instruksi
yang akan dieksekusi pada execution unit yang sesuai di siklus dimana instruksi
VLIW diisukan. Teknik ini tidak memerlukan hardware untuk memeriksa aliran
instruksi untuk menentukan instruksi mana yang bisa dieksekusi secara paralel
karena kompiler sudah membagi instruksi-instruksi yang bisa berjalan
paralel. Karena itulah, instruction issue logic pada prosesor VLIW lebih sederhana
dibandingkan prosesor superskalar dengan jumlah eksekusi unit yang sama.
8
2.6.4 Out-of-order Execution
Out-of-order Execution merupakan teknik yang mengoptimalkan
penggunaan siklus instruksi yang sebelumnya terbuang sia-sia karena delay.
Prosesor mengeksekusi instruksi secara berurutan yang diatur oleh ketersediaan
input data dari pada urutan asalnya pada program. Dengan begini, prosesor dapat
terhindar dari idle ketika menunggu instruksi terdahulu untuk menyelesaikan
pengambilan data untuk instruksi selanjutnya pada program, prosesor dapat
memproses instruksi selanjutnya yang dapat dijalankan secara langsung dan
independen.
2.6.5 Register Renaming
Register renaming merupakan teknik yang mengurangi dampak dari
ketergantungan Write After Read(WAR) dan Write After Write(WAW) pada
paralelisme dengan secara dinamis memberikan setiap nilai yang dihasilkan oleh
program ke register yang baru, dengan itu memecah ketergantungan WAW dan
WAR.
9
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk
mengeksekusi instruksi instruksi lain. Saat suatu modul telah selesai menjalankan
tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan
permintaan interupsi ke prosessor. Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua
kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak.
Jika interupsi ditangguhkan, prosesor menangguhkan eksekusi program yang
dijalankan dan menyimpan konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan alamat
instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan. Prosesor
menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler.Teknik
yang digunakan dalam menangani program interupsi yaitu :
1. Multiple interrupt lines
2. Software poll
3. Daisy chain
4. Arbitrasi bus
Sedangkan dalam teknik micro arsitektur komputer ada beberapa teknik yang
digunkan yaitu :
1. Superscalar Processor
2. Superpipeline
3. VLIW (Very Long Instruction Word)
4. Out-of-order Execution
5. Register Renaming
iii
DAFTAR PUSTAKA
1. http//www.rikas.blogspot.com/cara-kerja-sistem-komputer-berbasis-
interupsi
Diakses pada : 24 April 2015
2. http://www.infokomputer.com/komponen/review-intel-sandy-bridge
Diakses pada : 24 April 2015
3. http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/PRODI._ILMU_KOMPUTER/H
ERB ERT/KEL04-Multiple_Interrupt.pdf
Diakses pada : 24 April 2015
4. http://en.wikibooks.org/wiki/Microprocessor_Design/Pipelined_Processors
Diakses pada : 25 April 2015
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Out-of-order_execution
Diakses pada : 25 April 2015