REDUCED INSTRUCTION SET ARCHITECTURE
(RISC)
Pendahuluan
Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau
"Komputasi set instruksi yang disederhanakan" pertama kali digagas
oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat
ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata
menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. Komputer pertama yang
menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC
sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson, pengajar pada
University of California di Berkely.
Definisi
RISC adalah singkatan dari Reduced Instruction Set Computing (komputasi
set intruksi yang disederhanakan), kata “reduced” berarti pengurangan pada set
instruksinya. RISC merupakan rancangan arsitektur CPU yang mengambil dasar
filosofi bahwa prosesor dibuat dengan arsitektur yang tidak rumit dengan membatasi
jumlah instruksinya hanya pada instruksi dasar yang diperlukan saja. Sengan
kata lain RISC adalah arsitektur komputerdengna kumpulan perintah (instruksi)
yang sederhana. tetapi dalam kesederhanaan tersebut didapatkan kecepatan
instruksimya.
Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja
tinggi, seperti komputer vektor. Selain digunakan dalam komputer vektor, desain
ini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa
mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business
Machine. Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM)dan StrongARM (termasuk di antaranya
adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun
Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.
Beberapa elemen penting pada arsitektur RISC
- Set instruksi yang terbatas dan sederhana.
- Register general-purpose yang berjumlah banyak, atau penggunaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian registernya.
- Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksiLebih lanjut untuk memahami RISC, diawali dengan tinjauan singkattentang karakteristik eksekusi instruksi.
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 instruksi yang
berbeda, yaitu“LOAD”, yang digunakan untuk memindahkan data dari memori kedalam
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 memindahkan data dari register kembali kememori. Berikut
ini adalah urutan instruksi yang harus dieksekusi agar yang terjadi sama dengan
instruksi “MULT” pada prosesor RISC (dalam 4 baris bahasa mesin):
LOAD A, 2:3
LOAD B, 5:2
PROD A, B
STORE 2:3, A
Konsep RISC
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 dari pada waktu untuk melakukan pekerjaan
yang sama dengan menggunakan perintah yang rumit. Mesin RISC memerlukan memori yang
lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar. Salah satu contoh
adalah IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan
RISC.
Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC
adalah sebagai berikut :
- 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.
Ciri - ciri RISC
- Instruksi berukuran tunggal Ukuran yang umum adalah 4 byte.
- Pengurutan eksekusi:Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline.
- Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya kurang dari lima buah.
- Tidak terdapat pengalamatan tak langsung.
- Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika(misalnya, penambahan dari memori, penambahan ke memori.
Kelebihan RISC
- 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.
- 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.
- 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.
- Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.
Kekurangan RISC
- Program yang dihasilkan dalam bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).
- Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini tentunya kurang menghemat sumber daya.
- Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil. Selain itu,Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar.
Kesimpulan
Jadi prosesor RISC akademis telah menjadi prosesor komersial
yang terbukti mampu beroperasi lebih cepat dengan penggunaan luas chip yang
efisien. Dan perkembangan kontroversi RISC dan CISC disebabkan karena
terjadinya semakin konvergensinya teknologi.
REFERENSI
