RISC (Reduced Instruction Set Computer)

            

Perkembangan inovasi komputer menambah satu daftar penemuan yang sangat menarik dan paling penting , yaitu Arsitektur Reduced Instruction Set computers ( RISC). RISC adalah singkatan dari Reduced Instruction Set Computer yang artinya  prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit. Karena perbedaan keduanya ada pada kata set instruksi yang kompleks atau sederhana (reduced). RISC lahir pada pertengahan  1980, kelahirannya ini dilatar belakangi untuK CISC. Perbedaan mencolok dari  kelahiran RISC  ini adalah tidak ditemui pada dirinya instruksi assembly  atau yang dikenal  dengan bahasa mesin sedangkan itu banyak sekali  di jumpai di CISC.

                        Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline.  Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit. Walaupun sistem RISC telah ditentukan dan dirancang dengan berbagai cara berdasarkan komunitasnya, elemen penting yang digunakan sebagian rancangan umumnya adalah sebagai berikut :

1.       Set instruksi yang terbatas dan sederhana

2.       Register general purpose berjumlah banyak atau penggunaaan teknologi kompiler untuk mengoptimalklan penggunaan register.

3.      Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi.

Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar.  IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC. Lebih lanjut untuk memahami RISC, diawali dengan tinjauan singkat tentang karakteristik eksekusi instruksi.

Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb.:

·         Operasi-operasi yang dilakukan:

Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori.

·         Operand-operand yang digunakan:

Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya.

·         Pengurutan eksekusi:

Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline.

Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik diantaranya :

1. Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusi instruksi berlangsung.
2. Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store  yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unit control. Keuntungan lainnya memungkinkan optimasi pemakaian register sehingga operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.
3. Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register,. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif  dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol.
4. penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan menggunakan field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersama-sama

 Ciri-Ciri RISC

1. Instruksi  berukuran tunggal
2. Ukuran yang umum adalah 4 byte
3. Jumlah pengalamatan data sedikit, biasanya kurang dari 5 buah.
4. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung yang mengharuskan melakukan sebuah akses memori agar memperoleh alamat operand lainnya dalam memori
5. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika, seperti penambahan ke memori dan penambahan dari memori.
6. Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi
7. Tidak mendukung perataan sembarang bagi data untuk operasi load/ store
8. Jumlah maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi .
9. Jumlah bit bagi integer register spesifier sama dengan 5 atau lebih, artinya sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.
10. Jumlah bit floating point register spesifier sama dengan 4 atau lebih, artinya sedikitnya 16 register floating point dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.

Beberapa prosesor implementasi dari arsiteketur RISC adalah AMD 29000, MIPS R2000, SPARC, MC 88000, HP PA, IBM RT/TC, IBM RS/6000, intel i860, Motorola 88000 (keluarga Motorola), PowerPC G5.

Kelebihan

1. Berkaitan dengan penyederhanaan kompiler, dimana tugas pembuat kompiler untuk menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi semua pernyataan HLL. Instruksi mesin yang kompleks seringkali sulit digunakan karena kompiler harus menemukan kasus-kasus yang sesuai dengan konsepnya. Pekerjaan mengoptimalkan kode yang dihasilkan untuk meminimalkan ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi instruksi, dan meningkatkan pipelining jauh lebih mudah apabila menggunakan RISC dibanding menggunakan CISC.
2. Arsitektur RISC yang mendasari PowerPC memiliki kecenderungan lebih menekankan pada referensi register dibanding referensi memori, dan referensi register memerlukan bit yang lebih sedikit sehingga memiliki akses eksekusi instruksi lebih cepat.
3. Kecenderungan operasi register ke register akan lebih menyederhanakan set instruksi dan menyederhanakan unit kontrol serta pengoptimasian register akan menyebabkan operand-operand yang sering diakses akan tetap berada dipenyimpan berkecepatan tinggi.
4. Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.

Kekurangan

1. Program yang dihasilkan dalam bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).
2. Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini tentunya kurang menghemat sumber daya.
3. Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan :

a.      Menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil.

b.      Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya

page fault lebih besar.

Sumber :

Jumar, LaOde Abdul.Arsitektur Reduced Instruction Set Computer (RISC). [diunduh 2014-06-10].Tersedia pada: http://iskandar-zulkarnaen1.tripod.com/risc.pdf

[EEPIS] ELECTRONIC ENGINEERING POLYTECHNIC INSTITUTE OF SURABAYA.2012.RISC,CISC, DAN PROSESOR SUPERSCALAR.Surabaya(ID):EEPIS