PEMROGRAMAN MIKRO

                                    PEMROGRAMAN MIKRO

Pemrograman mikro adalah proses penerjemahan dan eksekusi dari setiap instruksi proses menjadi urutan instruksi yang lebih kecil mikro. Ini untuk mengatakan bahwa mikro-program adalah proses penulisan kode mikro untuk prosesor-mikro. Ini mendefinisikan fungsi prosesor mikro sambil mengeksekusi instruksi mesin bahasa juga di kenal sebagai mikro-coding. Micro-Kode atau mikro-Program di kembangkan sebagai instruksi set CPU. Dengan demikian insinyur desain CPU menulis mikro program untuk mengimplementasikan set instruksi mesin. Dalam proses pengembangan produk perangkat lunak, ini kode mikro dapat di tulis atau di ubah beberapa kali bahkan selama tahap desain nanti. Fleksibilitas seperti di affords mikro program besar kebebasan untuk merancang insinyur untuk mengubah dan atau dating dengan set instruksi yang lebih kompleks dan dengan demikian sebagi besar memfasilitasi desain CPU fleksibel pada beberapa computer, mikro kode yang disimpan dalam ROM dan karenannya tidak dapat di modifikasikan tapi computer yang lebih besar, mereka disimpan dalam EPROM dan dengan demikian dapat di gantikan dengan versi segar atau yang lebih baru. 
         Instruksi-mikro merupakan operasi primitif tingkat rendah yang bertindak secara langsung pada sirkuit logika suatu komputer. Mereka memerinci fungsi-fungsi (sinyal-sinyal) seperti berikut : 
1. Membuka/menutup suatu gerbang (gate) dari sebuah register ke sebuah BUS. 
2. Mengirim data sepanjang sebuah BUS. 
3. Memberi inisial sinyal-sinyal kendali seperti READ, WRITE, SHIFT, CLEAR dan SET.  
4. Mengirimkan sinyal-sinyal waktu.
5. Menunggu sejumlah periode waktu tertentu. 
6. Menguji bit-bit tertentu dalam sebuah register. 
         Ada dua pendekatan pokok bagi perancangan sebuah CLU yaitu: rancangan hard-wire (atau logika acak) dan rancangan microprogrammed. Pada pendekatan hard-wired sejumlah gerbang (gate), counter, dan register saling dihubungkan untuk menghasilkan sinyal-sinyal kendali, setiap rancangan memerlukan piranti logika dan hubungan yang berbeda-beda. Pada pendekatan microprogrammed untuk setiap instruksi-mikro disebut sebagai sebuah program-mikro, untuk setiap instruksi-mikro dan disimpan dalam sebuah memori kendali (biasanya ROM) dalam CLU. Kemudian waktu yang diperlukan dan kendali dihasilkan dengan menjalankan suatu program-mikro untuk masing-masing instruksi-makro.

                                                                   

Pemrograman mikro menawarkan suatu pendekatan yang lebih terstruktur untuk merancang unit kendali logika (CLU) dibandingkan dengan kendali hard-wired. Rancangan pemrograman mikro relatif mudah diubah-ubah dan dibetulkan,menawarkan kemampuan diagnostik yang lebih baik dan lebih dapat diandalkan daripada rancangan hard-wired. Karena waktu akses memori kendali ROM menentukan kecepatan operasi CLU maka kendali microprogrammed mungkin menghasilkan CLU yang lebih lambat dibandingkan dengan kendali hard-wired.Alasannya adalah bahwa waktu yang diperlukan untuk menjalankan suatu instruksi-mikro juga harus mencakup waktu akses ROM. Sebaliknya, suatu keterlambatan dalam CLU hard-wired hanya mungkin disebabkan oleh keterlambatan waktu penyebaran melalui perangkat keras, yang relatif sangat kecil. Bagaimanapun juga, ilmu ekonomi kelihatannya lebih menyukai kendali hard-wired hanya jika sistem itu tidak terlalu kompleks dan hanya memerlukan beberapa operasi kendali.

1.      Organisasi CLU Microprogrammed

Instruksi di-fetch kedalam IR dan pengendali mikro menjalankan program mikro yang bersesuaian. Address awal program mikro di-load kedalam CAR(Control Address Register) kemudian memori control mentransfer instruksi mikro pertama ke dalam CBR(Control Buffer Register). 

Dengan memfetch sebuah instruksi mikro dari memori kontrol berarti kita menyatakan sebuah siklus mikro,yaitu waktu di mana instruksi mikro didecode untuk menghasilkan sinyal kendali yang diperlukan untuk menjalankannya. CAR secara normal bertambah 1 pada tiap-tiap pulsa sehingga dapat mengalamati instruksi mikro berikutnya secara berurutan. Namun, perhatikan bahwa rangkaian tersebut dapat diubah oleh kondisi-kondisi yang terjadi di dalam atau di luar CLU, yang mungkin menyebabkan pengendali mikro meningkatkan CAR lebih dari 1. Jika ada operand yang diperlukan untuk suatu instruksi tertentu maka informasi address dalam IR di-decode untuk melengkapi lokasi operand.

Dalam microprogrammmed control terdapat dua jenis format instruksi, yaitu secara :

a.       Horizontal

Satu bit diberikan untuk setiap sinyal logika yang dihasilkan oleh instruksi mikro.Jenis implementasi dimana signal kontrol di kode ke dalam pada bit , kemudian digunakan setelah dikode.

b.      Vertikal

Hanya satu operasi mikro yang dipanggil pada suatu waktu. Control dimana setiap bit control mengatur 1 operasi gate atau mesin.

             2.      Komponen-Komponen Pokok  Control Unit Microprogrammed

a.       Instruction Register untuk menyimpan instruksi register mesin yang dijalankan.

b.      Control Store berisi microprogrammed

1)      Untuk semua instruksi mesin.

2)      Untuk startup mesin.

3)      Untuk memprosesan interupt

c. Address Computing Circuiting untuk menentukan alamat Control Store dari mikroinstruksi berikutnya yang akan dijalankan.

d.      Microprogrammed Counter untuk menyimpan alamat dari mikroinstruksi berikutnya.

e.      Microinstruction Buffer untuk menyimpan mikroinstruksi tersebut selama dieksekusi.

f.   Microinstruction Decoder untuk menghasilkan dan mengeluarkan mikroorder yang didasarkan pada mikroinstruksi dan   opcode instruksi yang akan dijalankan

3.      Peralatan pendukung microprogrammmed control adalah :

                   a.   Assembler Mikro

                   b.   Formatter

                   c.   Sistem Pengembangan

             d.   Simulator Perangkat Keras

 Operasi Mikro

 
Unit kendali logika ( Control Logic Unit ) bertugas untuk mengatur seluruh aktifitas perangkat keras di dalam komputer.
CLU bertugas untuk :
1. Memfetch suatu instruksi dari memori
2. Memberi kode pada instruksi untuk menentukan operasi mana yang akan dilaksanakan
3. Menentukan sumber dan tujuan data di dalam perpindahan data
4. Mengeksekusi operasi yang dilakukan

Setelah menginterpretasi kode biner suatu instruksi, CLU menghasilkan serangkaian perintah kendali, yang disebut sebagai instruksi mikro (microinstruction ) atau operasi mikro. Instruksi mikro merupakan operasi primitif tingkat rendah yang bertindak secara langsung pada sirkuit logika suatu komputer dan mengatur fungsi-fungsi sebagai berikut :

1.      Membuka/menutup suatu gerbang ( gate ) dari sebuah register ke sebuah bus

2.      Mentransfer data sepanjang bus

3.      Memberi inisial sinyal-sinyal kendali seperti READ, WRITE, SHIFT, CLEAR dan SET

4.      Mengirimkan sinyal-sinyal waktu

5.      Menunggu sejumlah periode waktu tertentu

6.      Menguji bit-bit tertentu dalam sebuah register

Microprogrammed Control 

           

Dibentuk serangkaian instruksi mikro ( program mikro ) yang disimpan dalam sebuah  memori kendali ( biasanya sebuah ROM ) dalam CLU. Waktu yang diperlukan dan    sinyal  kendali yang dihasilkan didapat dengan menjalankan suatu program mikro

         Microinstruction decoder menghasilkan dan mengeluarkan mikroorder yang di dasarkan  pada mikrointruksi dan op code intruksi yang akan di jalankan .yang terakhir sequncer menyinkronkan aktivitas dari komponen unit kontrol.squencer adalah bagian inti (jantung) dari unit control.dia mempunyai dua mode operasi yang berbeda yaitu :

             a.       Operasi biasa

Selama operasi biasa (ordinary operation ),squencer menghasilkan  signal kontrol yang mengatur unit kontrol

             b.       Start up mesin

Selama start up mesin ,unit kontrol memunculkan dan menandai berbagai macam register

Keuntungan Pemrograman Mikro

·        Rancangan microprogrammed relative mudah diubah-ubah dan dibetulkan

·        Menyediakan kemampuan diagnostic yang lebih baik dan lebih dapat diandalkan daripada rancangan hard-wired

·       Utilisasi memori utama dalam computer microprogrammed biasanya lebih baik Karena perangkat lunak yang seharusnya menggunakan ruang memori utama justru ditempatkan pada memori kendali

·        Pengembangan ROM lebih lanjut(dalam kaitan dengan harga dan waktu akses) secara lebih jauh justru menguatkan posisi dominant pemrograman mikro, salah satunya dengan menyertakan unit memori ketiga disebut sebagai nano-memory (tambahan bagi memori utama dan memori kendali). Dalam mengerjakan hal ini, mungkin terjadi pertukaran (trade-off) yang menarik antara pemrograman mikro horisontal dan vertikal   

Konsep Pemrosesan Pipeline

Pipeline melaksanakan sebuah intruksi secara bertahap. dengan membagi sebuah pekerjaan menjadi beberapa tahapan proses atau langkah-langkah yang lebih sederhana. Setiap operasi dikerjakan oleh sebuah elemen pemrosesan. Waktu yang menggunakan pemrosesan Pipeline efisien karena dapat melaksanakan beberapa instruksi secara bersamaan. 

 
Konsep Pemrosesan Parallel

Tujuan utama dari pemrosesan parallel adalah meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak proses yang dilakukan bersamaan (waktu yang sama), semakin sedikit waktu yang dipakai. Pemrosesan parallel teknik dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Untuk melakukan aneka jenis komputasi paralel ini diperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itu diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut sebagai middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi.