ANALISA PERBANDINGAN ARSITEKTUR RISC DAN CISC

M. Afif Izzuddin 11251102067 Teknik Informatika – Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sultan Syarif Qasim Riau Email : afif.izzuddin94@yahoo.com

ABSTRAK Terdapat dua konsep yang populer yang berhubungan dengan desain CPU dan set instruksi yaitu Complex Instruction Set Computing (CISC) dan Reduce Instruction Set Computing (RISC). RISC merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk mengeset instruksi dalam komunikasi diantara arsitektur lainnya. CISC atau kumpulan instruksi komputasi kompleks. Adalah suatu arsitektur komputer dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memori (load), operasi aritmatika, dan penyimpanan ke dalam memori (store) yang saling bekerja sama. Tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu instruksi cukup dengan beberapa baris bahasa mesin yang relatif pendek. RISC dimaksudkan untuk menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisen dalam penyusunan kompiler yang ada. Walaupun sistem sekarang terdiri atas kedua sistem tersebut. Sistem RISC lebih populer saat ini karena tingkat kinerjanya, dibandingkan dengan sistem CISC. Namun karena biaya yang dibutuhkan tinggi, sistem RISC hanya digunakan ketika membutuhkan kecepatan khusus, keandalan, dan sebagainya.

ABSTRACT There are two popular concepts related to the design of the CPU and instruction set that is Complex Instruction Set Computing ( CISC ) and Reduce Instruction Set Computing ( RISC ) . RISC microprocessor is part of the architecture , small form and function to the instruction set architecture of communication among others. Or CISC instruction set computing complex . Is a computer architecture in which each instruction will execute several low-level operations , such as retrieval of memory ( load ) , arithmetic operations , and storage into memory ( stores ) that work together . The main goal of CISC architecture is executing an instruction are quite a few lines of machine language which is relatively short . RISC is intended to simplify the formulation of commands so much efisen in the preparation of the existing compiler . Although the system is now composed of both systems . RISC systems more popular nowadays because

1

of the level of performance , compared with CISC systems . However, because of the high cost involved , RISC systems only used when a special need speed , reliability , and so on .

1. PENDAHULUAN Jika kita membicarakan arsitektur dari sebuah Central Processing Unit (CPU) ada beberapa parameter penting dari CPU yang berpengaruh langsung pada

dengan CISC. Kemudian juga membahasan karakteristik ciri-ciri dan konsep dari RISC dan CISC dan dilanjutkan persamaan unjuk-kerja (Performance)

produktivitas sistem. Arsitek komputer berfokus pada perancangan set instruksi dan penentuan bit-bit pada setiap rangkaian field dalam instruksi. Adanya kelemahan pada desain set instruksi akan memengaruhi secara drastis pemrograman bahasa mesin dan kompiler. Ada dua konsep populer yang berhubungan desain set CPU dan set Instruksi. Yaitu Complex Instruction Set Computing (CISC) dan Reduce Instruction Set Computing (RISC). Semua sistem yang lama seperti komputer mainframe,

2. LANDASAN TEORI

2.1. Definisi Set Instruksi Set Instruksi (bahasa Inggris: Instruct ion Set, atau Instruction Set Architecture (ISA)) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara umum, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, dipakai, jenis jenis instruksi register, yang mode

komputer mini atau komputer mikro relatif mempunyai sistem CISC. Walaupun sistem sekarang terdiri atas kedua sistem tersebut. Sistem RISC lebih populer saat ini karena tingkat kinerjanya, dibandingkan dengan sistem CISC. Namun karena biaya yang dibutuhkan tinggi, sistem RISC hanya digunakan ketika membutuhkan kecepatan khusus, keandalan, dan sebagainya. Pada paper ini, penulis hanya membatasi permasalahan pada perbedaan dan perbandingan antara arsitektur RISC

pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada).

2.2. Definisi RISC RISC, yang jika diterjemahkan berarti "Komputasi Kumpulan

Instruksi yang Disederhanakan", merupakan sebuah arsitektur

komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling
2

sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja

kompleks") adalah sebuah arsitektur dari set instruksi komputer dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari

tinggi, seperti komputer vektor. Selain digunakan dalam komputer vektor, desain ini juga

diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada

memori, operasi aritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuah instruksi. Karakteristik

beberapa mikroprosesor

2.3. Sejarah RISC Reduced Computing "Komputasi set Instruction (RISC) instruksi pertama Set atau yang kali

CISC dapat dikatakan bertolakbelakang dengan RISC.

2.5. Sejarah CISC Sebelum proses RISC didesain untuk pertama kalinya,

disederhanakan"

digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia

banyak arsitek komputer mencoba menjembatani celah semantik",

membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan pertama kerjanya. yang

yaitu bagaimana cara itil membuat set-set instruksi untuk

mempermudah pemrograman level tinggi instruksi dengan "level menyediakan tinggi" seperti proses

Komputer

menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980an. Istilah RISC sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson, pengajar pada University of

pemanggilan pengulangan

procedure, dan

mode-mode

pengalamatan kompleks sehingga struktur data dan akses array dapat dikombinasikan dengan sebuah

California di Berkely.

instruksi. Karakteristik CISC yg "sarat informasi" ini memberikan

2.4. Definisi CISC Complex computing atau instruction-set Complex

keuntungan

di

mana

ukuran

program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah
3

Instruction-Set Computer (CISC; "Kumpulan instruksi komputasi

biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat. Memang setelah itu banyak desain yang memberikan hasil yang lebih baik dengan biaya yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan pemrograman level tinggi menjadi lebih sederhana, tetapi pada selalu

beberapa rangkaian operasi. Untuk tujuan contoh kita kali ini, sebuah prosesor CISC sudah dilengkapi dengan sebuah instruksi khusus, yang kita beri nama MULT. Saat dijalankan, instruksi akan membaca dua nilai dan menyimpannya ke 2 register yag berbeda, melakukan perkalian operan di unit eksekusi dan kemudian mengambalikan lagi hasilnya ke register yang benar. Jadi instruksi-nya cukup satu saja.

kenyataannya

tidaklah

demikian. Contohnya, arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang baik (yang menggunakan kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware), akan

MULT dalam hal ini lebih dikenal sebagai “complex instruction”, atau instruksi yang kompleks. Bekerja secara langsung melalui memori komputer dan tidak memerlukan instruksi lain seperti fungsi baca maupun menyimpan. Satu kelebihan dari sistem ini adalah kompailer hanya

berada pada situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan performansi menggunakan kompleks pemanggilan dengan dengan instruksi (seperti tidak yang instruksi tetapi urutan

procedure),

menggunakan

instruksi yang sederhana.

menerjemahkan instruksi-instruksi bahasa tingkat-tinggi ke dalam

3. PEMBAHASAN

sebuah panjang

bahasa kode

mesin. instruksi

Karena relatif

3.1.Pendekatan CISC Tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu perintah cukup dengan beberapa baris bahasa mesin sedikit mungkin. Hal ini bisa tercapai dengan cara membuat perangkat keras prosesor mampu memahami dan menjalankan

pendek, hanya sedikit saja dari RAM yang digunakan untuk

menyimpan tersebut.

instruksi-instruksi

3.2. Karakteristik Arsitektur CISC Umumnya set instruksi pada sistem CISC dibuat efisien dengan
4

memasukan complex

sejumlah

besar Tujuanya 

lebih besar dan karena waktu siklus CPU yang besar sehingga kecepatan clock menurun. Keandalan, dengan hardware

instruction.

adalah untuk mengurangi ukuran program yang telah terkompilasi (bahasa mesin) dengan intsruksiinstruksi yang terbatas. Pada 

yang besar maka cenderung mudah terjadi kegagalan. Mantainability, Troubleshooting dan pendeteksian suatu

dasarnya sebuah instruksi kompleks equivalen dengan tiga atau empat intruksi sederhana. Karena program yang terkompilasi memiliki ukuran kecil, maka memori utama yang dibutuhkan juga kecil. Kemudian, yang mejadi ciri utama CISC adalah Jumlah Instruksi yang banyak, Instruksi lebih kompleks dibanding RISC, dan banyak terdapat perintah bahasa mesin.

kegagalan

mengakibatkan

pekerjaan menjadi besar karena besarnya sirkuit yang ada. 3.4. Pendekatan RISC Prosesor RISC hanya menggunakan instruksi-instruksi sederhana yang bisa dieksekusi dalam satu siklus. Dengan demikian, instruksi ‘MULT’ sebagaimana dijelaskan sebelumnya dibagi menjadi tiga

3.3. Kelemahan CISC Berikut beberapa kelemahan dari sistem CISC adalah :  Kompleksitas CPU, desain unit kontrol menjadi kompleks

instruksi

yang

berbeda,

yaitu

“LOAD”, yang digunakan untuk memindahkan data dari memori ke dalam register, “PROD”, yang digunakan untuk melakukan operasi produk (perkalian) dua operan yang berada di dalam register (bukan yang ada di memori) dan “STORE”, yang digunakan untuk

karena mempunyai set instruksi yang besar.  Ukuran Sistem dan Biaya, sirkuit

mempunyai

banyak

hardware menyebabkan CPU menjadi kompleks. Hal

memindahkan data dari register kembali ke memori. Berikut ini adalah urutan instruksi yang harus dieksekusi agar yang terjadi sama dengan instruksi “MULT” pada

meningkatkan biaya hardware dan kebutuhan daya listrik.  Kecepata clock, karena sirkuit yang besar maka tunda propagasi

5

prosesor RISC (dalam 4 baris bahasa mesin): LOAD A, 2:3 LOAD B, 5:2 PROD A, B STORE 2:3, A Bagaimanapun juga, strategi pada RISC memberikan beberapa

jika ada operan yang dibutuhkan lagi untuk operasi berikutnya, maka prosesor harus menyimpan-ulang data tersebut dari memori ke register. Sedangkan pada RISC, operan tetap berada dalam register hingga ada data lain yang disimpan ke dalam register yang

kelebihan. Karena masing-masing instruksi hanya membuthukan satu siklus detak untuk eksekusi, maka seluruh dijelaskan program (yang sudah dapat

bersangkutan.

sebelumnya)

dikerjakan setara dengan kecepatan dari eksekusi instruksi “MULT”. Secara perangkat keras, prosesor RISC tidak terlalu banyak transistor dengan CISC, ruangan 3.5. Karakteristik Arsitektur RISC Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik diantaranya :  Siklus waktu mesin ditentukan oleh
Perbandingan Fitur CISC dan RISC

membutuhkan dibandingkan sehingga

menyisakan

untuk register-register serbaguna (general purpose registers). Selain itu, karena semua instruksi

yang digunakan untuk

dikerjakan dalam waktu yang sama (yaitu satu detak), maka untuk

mengambil dua buah operan dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan

dimungkinkan melakukan pipelining.

Memisahkan instruksi “LOAD” dan “STORE” mengurangi dilakukan kerja oleh sesungguhnya yang harus Pada

demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan

prosesor.

CISC, setelah instruksi “MULT” dieksekusi, prosesor akan secara otomatis menghapus isi register,

instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu
6

mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan

lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol.  Penggunaan instruksi format-format sederhana, panjang

dieksekusi lebih cepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses kontrol saat eksekusi

instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan

penyimapanan mikroprogram

instruksi berlangsung.  Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori . Fitur

karena dengan menggunakan field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersamasama

rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga pula unit lainnya optimasi sehingga 3.6. Hambatan Sistem RISC Walaupun pemrosesan berbasis

menyederhanakan control.

Keuntungan

RISC memiliki beberapa kelebihan, dibutuhkan waktu kurang lebih 10 tahunan mendapatkan kedudukan di dunia komersil. Hal ini dikarenakan kurangnya lunak. Walaupun Macintosh menggunakan chip berbasis RISC dan Windows NT adalah Apple’s Power dukungan perangkat

memungkinkan pemakaian register

operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan

berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.  Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan

kompatibel RISC, Windows 3.1 dan Windows 95 dirancang berdasarkan prosesor CISC. Banyak perusahaan segan untuk masuk ke dalam dunia teknologi RISC. Tanpa adanya ketertarikan komersil, pengembang prosesor RISC tidak akan mampu memproduksi chip RISC dalam
7

pengalamatan register,. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat

jumlah besar sedemikian hingga harganya bisa kompetitif.

bertambahnya jumlah instruksi per program.

Kemerosotan

juga

disebabkan

munculnya Intel, walaupun chipchip CISC mereka semakin susah digunakan dan sulit dikembangkan, Intel memiliki sumberdaya untuk menjajagi dan melakukan berbagai macam pengembangan dan
Gambar : Perbandingan CISC dan RISC

produksi prosesor-prosesor yang ampuh. Walaupun prosesor RISC lebih unggul dibanding Intel dalam beberapa area, perbedaan tersebut kurang kuat untuk mempengaruhi pembeli agar merubah teknologi yang digunakan.

4. KESIMPULAN 

RISC

dimaksudkan

untuk rumusan

menyederhanakan

perintah sehingga lebih efisen dalam penyusunan kompiler

3.7. Persamaan (Performa)

Unjuk-Kerja 

yang ada. Pendekatan untuk CISC bertujuan jumlah

Persamaan berikut biasa digunakan sebagai ukuran unjuk-kerja suatu komputer:

meminimalkan

instruksi per program, dengan cara mengorbankan kecepatan eksekusi Sedangkan sekian RISC silus/detik. bertolak

Pendekatan CISC bertujuan untuk meminimalkan jumlah instruksi per program, dengan cara

belakang, tujuannya mengurangi jumlah instruksi siklus/detik dibayar setiap dengan

mengorbankan kecepatan eksekusi sekian silus/detik. Sedangkan RISC bertolak mengurangi belakang, jumlah tujuannya siklus/detik 

bertambahnya jumlah instruksi per program. Rancangan RISC dapat

memperoleh keuntungan dengan mengambil sejumlah feature

setiap instruksi dibayar dengan

CISC dan Rancangan CISC
8

dapat memperoleh keuntungan dengan  mengambil sejumlah

5. REFERENSI  Syahrul.2010. Organisasi dan Arsitektur Komputer.

feature RISC. Hasilnya adalah bahwa sejumlah rancangan RISC yang terbaru, yang dikenal sebagai PowerPC, tidak lagi “murni” RISC dan rancangan CISC yang terbaru, yang dikenal sebagai Pentium, memiliki beberapa karakteristik RISC. Sehingga antara RISC dan CISC saling mengisi.

Yogyakarta: Penerbit Andi  http://agfi.staff.ugm.ac.id/blog/inde
x.php/2008/12/risc-vs-cisc/

 http://www-csfaculty.stanford.edu/~eroberts/co urses/soco/projects/risc/risccisc/

 http://tisthanewbie26.wordpress.co m/2012/12/04/perbedaan-risc-cisc/  http://id.wikipedia.org/wiki/CISC  http://id.wikipedia.org/wiki/RISC

9