Metode Pengalamatan Pada Komputer

         Mode pengalamatan adalah bagaimana cara menunjuk dan  mengalamati suatu lokasi memori pada  sebuah alamat di mana operand akan diambil. Mode pengalamatan diterapkan pada set instruksi, dimana pada umumnya instruksi terdiri dari opcode (kode operasi) dan alamat. Setiap mode pengalamatan memberikan fleksibilitas khusus yang sangat penting. Mode pengalamatan ini meliputi direct addressing, indirect addressing, dan immediate addressing.

1. Direct Addresing

Dalam mode pengalamatan direct addressing, harga yang akan dipakai diambil langsung dalam alamat memori lain. Contohnya: MOV A,30h. Dalam instruksi ini akan dibaca data dari RAM internal dengan alamat 30h dan kemudian disimpan dalam akumulator. Mode pengalamatan ini cukup cepat, meskipun harga yang didapat tidak langsung seperti immediate, namun cukup cepat karena disimpan dalam RAM internal. Demikian pula akan lebih mudah menggunakan mode ini daripada mode immediate karena harga yang didapat bisa dari lokasi memori yang mungkin variabel.

Kelebihan dan kekurangan dari Direct Addresing antara lain :

ž  Kelebihan

•         Field alamat berisi efektif address sebuah operand

ž  Kelemahan

•   Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word

2. Indirect Addresing

            Mode pengalamatan indirect addressing sangat berguna karena dapat memberikan fleksibilitas tinggi dalam mengalamati suatu harga. Mode ini pula satu-satunya cara untuk mengakses 128 byte lebih dari RAM internal pada keluarga 8052. Contoh: MOV A,@R0. Dalam instruksi tersebut, 89C51 akan mengambil harga yang berada pada alamat memori yang ditunjukkan oleh isi dari R0 dan kemudian mengisikannya ke akumulator. Mode pengalamatan indirect addressing selalu merujuk pada RAM internal dan tidak pernah merujuk pada SFR. Karena itu, menggunakan mode ini untuk mengalamati alamat lebih dari 7Fh hanya digunakan untuk keluarga 8052 yang memiliki 256 byte spasi RAM internal.

Kelebihan dan kekurangan dari Indirect Addresing antara lain :

ž  Kelebihan

•         Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi

ž  Kekurangan

•     Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi

3. Immediate Addresing

            Mode pengalamatan immediate addressing sangat umum dipakai karena harga yang akan disimpan dalam memori langsung mengikuti kode operasi dalam memori. Dengan kata lain, tidak diperlukan pengambilan harga dari alamat lain untuk disimpan. Contohnya: MOV A,#20h. Dalam instruksi tersebut, akumulator akan diisi dengan harga yang langsung mengikutinya, dalam hal ini 20h. Mode ini sangatlah cepat karena harga yang dipakai langsung tersedia.

Kelebihan dan kekurangan dari Immedieate Addresing antara lain :

ž  Keuntungan

•   Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand

•         Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat

ž  Kekurangan

•         Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

B. Pengenalan pada Register Addressing

           Register adalah merupakan sebagian memori dari mikro prosessor yang dapat diakses dengan kecepatan tinggi. Metode pengalamatan register ini  mirip dengan mode pengalamatan langsung. Perbedaannya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama. Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose.

Kelebihan dan kekurangan Register Addressing :

ž  Keuntungan pengalamatan register

•      Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori.

•      Akses ke register lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat.

ž  Kerugian

•         Ruang alamat menjadi terbatas

Register Indirect Addressing

    Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung. Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register. Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register. Kelebihan dan kekurangan pengalamatan register tidak langsung adalah sama dengan pengalamatan tidak langsung. Keterbatasan field alamat diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak. Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung.

C. Pengenalan Displacement Addressing dan Stack Addresing

Displacement Addressing adalah menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung. Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit. Field eksplisit bernilai A dan field implisit mengarah pada register. Ada tiga model displacement : Relative addressing, Base register addressing, Indexing. 
Relative addressing

Register yang direferensi secara implisit adalah progra counter (PC)

•         Alamat efektif relative addresing didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat.

•         Relativ addressing memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya.

ž            Base register addresing.
     Register yang direferensi berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu.

•         Referensi register dapat eksplisit maupun implisit.

•         Memanfaatkan konsep lokalitas memori.

ž            Indexing adalah field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut

•         Merupakan kebalikan dari mode base register.

•         Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing.

•         Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-program iterative.

           Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-first-out. Stack merupakan blok lokasi yang terbalik. Butir ditambakan ke puncak stack sehingga setiap saat blok akan terisi secara parsial. Yang berkaitan dengan stack adalah pointer yang nilainya merupakan alamat bagian paling atas stack. Dua elemen teratas stack dapat berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack pointer mereferensi ke elemen ketiga stack. Stack pointer tetap berada dalam register.

Dengan demikian, referensi-referensi ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung.

Set Instruksi Pada Komputer

Set instruksi adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat dimengerti oleh sebuah CPU, disebut juga machine code (bahasa mesin) dan aslinya juga berbentuk biner (bahasa assembly). Untuk programmer biasanya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti atau bahasa yang dapat dimengerti manusia.

Instruction Set Architecture (ISA)
Set Instruksi atau Instruction Set Architecture (ISA) didefinisikan sebagai suatu aspek dalam arsitektur komputer yang dapat dilihat oleh para pemrogram. Secara, ISA ini mencakup jenis data yang didukung, jenis instruksi yang dipakai, jenis register, mode pengalamatan, arsitektur memori, penanganan interupsi, eksepsi, dan operasi I/O eksternalnya (jika ada).

ISA merupakan sebuah spesifikasi dari kumpulan semua kode-kode biner (opcode) yang diimplementasikan dalam bentuk aslinya (native form) dalam sebuah desain prosesor tertentu. Kumpulan opcode tersebut, umumnya disebut sebagai bahasa mesin (machine language) untuk ISA yang bersangkutan. ISA yang populer digunakan adalah set instruksi untuk chip Intel x86, IA-64, IBM PowerPC, Motorola 68000, Sun SPARC, DEC Alpha, dan lain-lain.

Dalam set instruksi memiliki berbagai macam operasi-operasi yang terdiri dari:

Operasi set instruksi untuk mentransfer data, yaitu :

1. MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan.
2. STORE : memindahkan word dari prosessor ke memori.
3. LOAD : memindahkan word dari memori ke prosessor.
4. EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.
5. CLEAR/RESET : memindahkan word ke 0 tujuan.
6. SET : memindahkan word 1 ke tujuan.
7. PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.
8. POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber.

Operasi set instruksi untuk aritmathic, yaitu :

1. ADD : penjumlahan.
2. SUBTRACT : pengurangan.
3. MULTIPLY : perkalian.
4. DIVIDE : pembagian.
5. ABSOLUTE
6. NEGATIVE
7. DECREMENT
8. INCREMENT

Urutan 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal.

Operasi set instruksi untuk operasi logika, yaitu :

1. AND, OR, NOT, EXOR
2. COMPARE : melakukan perbandingan logika.
3. 3TEST : menguji kondisi tertentu.
4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit.
5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau kanan dengan ujung yang terjalin.

Operasi set instruksi untuk konversi, yaitu :

1. TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasarkan tabel korespondensi.
2. CONVERT : mengkonversi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.

Operasi set instruksi input/output, yaitu :

1. INPUT : memindahkan data dari perangkat I/O  tertentu ke tujuan.
2. OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O.
3. START I/O : memindahkan instruksi ke prosessor I/O untuk mengawali operasi I/O.
4. TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan.

Operasi set instruksi untuk transfer control, yaitu :

1. JUMP(cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
2. JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
3. JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu.
4. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
5. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi.
6. SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
7. SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan.
8. HALT : menghentikan eksekusi program.
9. WAIT(HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi.
10. NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.

Referensi :
1. http://noideacorp.wordpress.com/2010/11/01/operasi-operasi-set-intruksi-dalam-arsitektur-komputer/