Friday, March 11, 2011

Procesor Architectures

Reduced Instruction Set Computers (RISC)

Silsilah RISC

RISC berawal dari tiga proyek penelitian: IBM 801, prosesor RISC Berkeley, dan Stanford prosesor MIPS. Arsitektur ini menarik minat yang besar karena diklaim memiliki keunggunal kinerja dua sampai lima kali lebih baik dari pada mesin kontemporer menggunakan arsitektur tradisional.

Dimulai pada akhir tahun 1970, proyek IBM adalah yang pertama, tetapi menjadi yang terakhir di publik. Mesin IBM dirancang sebagai komputer mini yang terbuat dari ratusan chip, sedangkan proyek universitas lainnya seperti mikroprosesor. John Cocke dianggap sebagai bapak dari desain 801. Dalam pengakuan atas sumbangannya ia menerima baik penghargaan Turing, penghargaan tertinggi dalam ilmu komputer dan rekayasa, dan Presidential Medal of Technology.

Pada tahun 1980, David A. Patterson dan rekan-rekannya di University of California di Berkeley, yang disponsori oleh Departemen Pertahanan Advanced Research Projects Agency. Mereka membangun dua mesin, disebut RISC RISC I dan II. Karena proyek IBM tidak banyak diketahui atau dibahas, peran yang dimainkan oleh kelompok Berkeley dalam mempromosikan pendekatan RISC adalah penting bagi penerimaan teknologi.

Sangat penting, Stanford proyek Berkeley cocok dalam mosaik yang luas dari keseluruhan Program DARPA VLSI, sebuah program yang sangat ambisius yang membayangkan bahwa teknologi sirkuit terpadu dapat dibuat tersedia untuk desainer sistem – orang dengan pandangan keseluruhan dari tujuan dan kendala dari seluruh hardware / software sistem – dan bahwa hal ini akan berdampak luar biasa. Program DARPA VLSI mengembangkan konsep wafer multichip, yang memungkinkan beberapa desain sirkuit terintegrasi untuk berbagi menjalankan fabrikasi silikon tunggal, yang dapat mengurangi biaya. Ini disponsori perkembangan luas dalam desain dibantu alat-komputer. Diluncurkan, selain revolusi RISC, sebuah revolusi sebanding di-kinerja komputer-efektif grafis tinggi biaya melalui Engine Geometri dan Pesawat Pixel proyek, sekarang dasar dari Silicon Graphics, Inc, dan Ivex dan Divisi. Dan itu dihasilkan orang .


Komersialisasi

Dalam retrospeksi, sangat penting bagi keberhasilan RISC setelah tiga proyek penelitian tersebut. Ide-ide RISC yang sangat kontroversial pada awalnya – banyak orang yang belum mempercayai. selama mengeksplorasi ada sesuatu yang berbeda dan membuat penemuan komplementer, tiga proyek diperkuat hasil setiap orang lain, dan menyebabkan lebih banyak suara advokasi.

Pada tahun 1986 industri komputer mulai mengumumkan prosesor umum berdasarkan teknologi eksplorasi yang dilakukan oleh ketiga proyek penelitian RISC. Hennessy mendirikan perusahaan dengan nama yang sama sebagai proyek penelitian – MIPS. Hewlett-Packard mengkonversi minicomputer ke arsitektur RISC. IBM pernah langsung mengubah 801 menjadi produk. Sebaliknya, ide-ide yang diadopsi untuk arsitektur, baru low-end yang didirikan di RT IBM-PC. Sayang, mesin ini adalah kegagalan komersial, tetapi selanjutnya prosesor RISC di mana IBM telah terlibat (misalnya, Apple / IBM / Motorolo PowerPC) telah sangat berhasil.

Pada tahun 1987 Sun Microsystems mulai menerapkan mesin berdasarkan pada arsitektur SPARC, turunan dari RISC mesin-II Berkeley. Dalam banyak pandangan, Sun sukses dengan workstation berbasis RISC yang meyakinkan skeptis yang tersisa RISC signifikan secara komersial. Secara khusus, RISC digunakan sebagai mendukung keberhasilan Sun untuk mendapatkan RISC dan memulainya pada IBM. IBM mengumumkan sebuah arsitektur baru RISC pada tahun 1990, seperti yang dilakukan Desember tahun 1993. RISC didirikan oleh industri dengan anggaran $ 15 milyar.

Mikroprosesor Intel digunakan dalam IBM PC populer, dan karenanya adalah mikroprosesor yang paling banyak digunakan, tetapi mereka mendahului RISC. RISC mikroprosesor telah menjadi pembawa standar kinerja, sehingga Intel telah memeluk ide dari RISC dan mengikuti pendekatan kuantitatif. Jadi baik ide-ide dan kompetisi dari RISC memiliki manfaat semua pengguna komputer, karena RISC telah meningkatkan target kinerja untuk seluruh industri. Dengan pengumuman bahwa Hewlett-Packard dan Intel akan pindah ke instruksi umum yang ditetapkan pada tahun 1997, akhir non-RISC arsitektur semakin dekat.


The Future

Mikroprosesor berkembang 10.000 kali lebih cepat daripendahulunya. Dan sistem komputer berbasis mikroprosesor sekarang biaya memiliki biaya 1:40 lebih banyak dari pendahulunya. Hasilnya: peningkatan biaya-kinerja keseluruhan sekitar 1.000.000, hanya dalam 25 tahun! Ini awal yang luar biasa mengapa komputasi memainkan peran besar di dunia sekarang ini.


Complex Instruction-Set Computer (CISC)

CISC sebuah arsitektur dari set instruksi dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memory, operasi aritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuah instruksi. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan RISC.

Sebelum proses RISC didesain untuk pertama kalinya, banyak arsitek komputer mencoba menjembatani celah semantik”, yaitu bagaimana cara untuk membuat set-set instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi dengan menyediakan instruksi “level tinggi” seperti pemanggilan procedure, proses pengulangan dan mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data dan akses array dapat dikombinasikan dengan sebuah instruksi. Karakteristik CISC yg “sarat informasi” ini memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah 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 kenyataannya tidaklah selalu demikian. Contohnya, arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang baik (yang menggunakan kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware), akan berada pada situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan performansi dengan tidak menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi pemanggilan procedure), tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang sederhana.

Satu alasan mengenai hal ini adalah karena set-set instruksi level-tinggi, yang sering disandikan (untuk kode-kode yang kompleks), akan menjadi cukup sulit untuk diterjemahkan kembali dan dijalankan secara efektif dengan jumlah transistor yang terbatas. Oleh karena itu arsitektur -arsitektur ini memerlukan penanganan yang lebih terfokus pada desain prosesor. Pada saat itu di mana jumlah transistor cukup terbatas, mengakibatkan semakin sempitnya peluang ditemukannya cara-cara alternatif untuk optimisasi perkembangan prosesor. Oleh karena itulah, pemikiran untuk menggunakan desain RISC muncul pada pertengahan tahun 1970 (Pusat Penelitian Watson IBM 801 – IBMs)

Contoh-contoh prosesor CISC adalah System/360, VAX, PDP-11, varian Motorola 68000 , dan CPU AMD dan Intel x86.

Istilah RISC dan CISC saat ini kurang dikenal, setelah melihat perkembangan lebih lanjut dari desain dan implementasi baik CISC dan CISC. Implementasi CISC paralel untuk pertama kalinya, seperti 486 dari Intel, AMD, Cyrix, dan IBM telah mendukung setiap instruksi yang digunakan oleh prosesor-prosesor sebelumnya, meskipun efisiensi tertingginya hanya saat digunakan pada subset x86 yang sederhana (mirip dengan set instruksi RISC, tetapi tanpa batasan penyimpanan/pengambilan data dari RISC). Prosesor-prosesor modern x86 juga telah menyandikan dan membagi lebih banyak lagi instruksi-instruksi kompleks menjadi beberapa “operasi-mikro” internal yang lebih kecil sehingga dapat instruksi-instruksi tersebut dapat dilakukan secara paralel, sehingga mencapai performansi tinggi pada subset instruksi yang lebih besar.

No comments:

Post a Comment