CISC (Complex Instruction-Set Computer)

Complex instruction-set computing  atau  (CISC; "Kumpulan instruksi komputasi kompleks") adalah sebuah arsitektur dari set instruksi komputer dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memori, operasi aritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuah instruksi. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan RISC. Contoh-contoh prosesor CISC adalah  System/360, VAX, PDP-11, varian Motorola 68000 , dan CPU AMD dan Intel x86.

Arsitektur CISC

Sejarah CISC

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)

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.

Definisi CISC

Complex instruction-set computing atau Complex Instruction-Set Computer (CISC) “Kumpulan instruksi komputasi kompleks”) adalah 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.

Dimana prosesor tersebut memiliki set instruksi yang kompleks dan lengkap. CISC sendiri adalah salah satu bentuk arsitektur yang menjalani beberapa instruksi dengan tingkat yang rendah. Misalnya intruksi tingakt rendah tersebut adalah operasi aritmetika, penyimpanan-pengambilan dari memory dll. CISC memang memiliki instruksi yang complex dan memang dirasa berpengaruh pada kinerjanya yang lebih lambat. CISC menawarkan set intruksi yang powerful, kuat, tangguh, maka tak heran jika CISC memang hanya mengenal bahasa asembly yang sebenarnya ia tujukan bagi para programmer.

Oleh karena itu ,CISC hanya memerlukan sedikit instruksi untuk berjalan. Sistem mikrokontroler selalu terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perangkat lunak ini merupakan deretan perintah atau instruksi yang dijalankan oleh prosesor secara sekuensial. Instruksi itu sendiri sebenarnya adalah bit-bit logik 1 atau 0 (biner) yang ada di memori program. Angka-angka biner ini jika lebarnya 8 bit disebut byte dan jika 16 bit disebut word. Deretan logik biner inilah yang dibaca oleh prosesor sebagai perintah atau instruksi. Supaya lebih singkat, angka biner itu biasanya direpresentasikan dengan bilangan hexa (HEX). Tetapi bagi manusia, menulis program dengan angka biner atau hexa sungguh merepotkan. Sehingga dibuatlah bahasa assembler yang direpresentasikan dengan penyingkatan kata-kata yang cukup dimengerti oleh manusia. Bahasa assembler ini biasanya diambil dari bahasa Inggris dan presentasinya itu disebut dengan Mnemonic. Masing-masing pabrik mikroprosesor melengkapi chip buatannya dengan set instruksi yang akan dipakai untuk membuat program.

     Biner                     Hexa                Mnemonic

10110110             B6                   LDAA ...

10010111             97                    STAA ...

01001010             4A                   DECA ...

10001010             8A                   ORAA ...

00100110             26                    BNE ...

00000001             01                    NOP...

01111110             7E                    JMP ...

Jadi sebenarnya 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 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. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan RISC.

MULT dalam hal ini lebih dikenal sebagai “complex instruction”, atau instruksi yang kompleks. Bekerja secara langsung melalui memori komputer dantidak memerlukan instruksi lain seperti fungsi baca maupun menyimpan.Satu kelebihan dari sistem ini adalah kompailer hanya menerjemahkan instruksi-instruksibahasa tingkat-tinggi ke dalam sebuah bahasa mesin. Karena panjang kode instruks

Karakteristik CISC

ü  Sarat informasi 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

ü  Dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit) Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan

Ciri-ciri CISC

1.  Jumlah instruksi banyak namun Instruksi berukuran tunggal, ukuran yang umum adalah 4 byte. Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya kurang dari lima buah;
2. Banyak terdapat perintah bahasa mesin;
3. Instruksi lebih kompleks;
4. Tidak terdapat pengalamatan tak langsung;
5. Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasiaritmetika (misalnya, penambahan dari memori, penambahan ke memori).

Contoh Komputer yang menggunakan Teknologi CISC

•       IBM System/360

IBM System/ 360

•      Memiliki Processor lebih dari satu, sehingga memiliki kecepatan proses jauh lebih cepat jika dibanding dengan mini komputer;

•      Kecepatan kerja mainframe mencapai 1 milyar operasi perdetik;

•  Dapat mengakses pada satu komputer pada saat yang bersamaan, dikenal dengan timesharing;

·         Dirancang dengan kelengkapan aplikasi, dari aplikasi kecil hingga besar, baik komersial dan ilmiah;

·         Menggunakan microcode untuk mengimplementasikan set instruksi, yang menampilkan byte 8-bit dan perhitungan biner, desimal dan floating-point;

·   Sistem operasi yang digunakan S/360 (Lebih Kecil) : Dasar Operasi System/360 (BOS/360), Tape Sistem Operasi (TOS/360), atau Disk Operating System/360 (DOS/360, yang berkembang menjadi DOS / VS, DOS / VSE, VSE / AF, VSE / SP, VSE / ESA, dan kemudian z / VSE);

·   Model S/360 yang lebih besar digunakan Sistem Operasi (OS/360): Primer Control Program (PCP), Multiprogramming dengan sejumlah Fixed number of Tasks (MFT), yang berkembang menjadi OS/VS1, dan Multiprogramming dengan sejumlah Variable number of Tasks (MVT), yang berkembang menjadi MVS.

Laboratorium IBM System/ 360

Laboratorium IBM System/ 360

Penggunaan IBM System/ 360

• IBM System (ESA)/390

IBM System (ESA)/390

·      IBM ESA/390 (Enterprise Systems Architecture/390) diperkenalkan pada bulan September tahun 1990.

·   31-bit-address/32-bit-data IBM mainframe dirilis oleh Amdahl, Hitachi, dan Fujitsu penerus System/370 dan telah digantikan oleh bit 64-z / Arsitektur pada tahun 2000.

·      Sistem Operasi yang digunakan : OS/390, VM/CMS, VSE, Linux/390 mendukung seluruh sistem yang dikeluarkan oleg Earlier System/370.

·      IBM System(ESA)/390,  Generasi ESA/390 :

1.      G1 – 9672-Rn1, 9672-Enn, 9672-Pnn

2.      G2 – 9672-Rn2, 9672-Rn3

3.      G3 – 9672-Rn4

4.      G4 – 9672-Rn5

5.      G5 – 9672-nn6

6.      G6 – 9672-nn7

Laboratorium IBM System (ESA)/390

•       Honeywell-Bull DPS 7

Honeywell Bull DPS7 Mainframe

·     Honeywell adalah Fortune 100 perusahaan dengan tenaga kerja sekitar 128.000, dimana sekitar 58.000 dipekerjakan di Amerika Serikat

·       Perusahaan ini Bermarkas di Morristown, New Jersey.

·       chief executive officer saat ini adalah David M. Cote.

·     Perusahaan ini adalah bagian dari Dow Jones Industrial Average Indeks dari 7 Desember 1925 sampai dengan 9 Februari 2008.

•       VAX 11 Family

Komputer dengan CPU VAX 11 Family

VAX-11/780, memiliki kode-bernama "Bintang", diperkenalkan pada tanggal 25 Oktober 1977 di Pertemuan Tahunan Pemegang Saham DEC, itu merupakan komputer pertama yang mengimplementasikan arsitektur VAX. CPU VAX-11/780 dibangun dari perangkat transistor-transistor logic (TTL) dan memiliki waktu siklus 200 ns (5 MHz) dan cache 2 kB. Memori dan I / O diakses melalui Synchronous Backplane Interconnect (SBI).

  

•       PDP 11

PDP 11 16 bit

PDP-11 merupakan seri 16-bit minicomputer yang dijual oleh Digital Equipment Corporation (DEC) dari tahun 1970 hingga tahun 1990-an, merupakan satu dari serangkaian produk seri PDP. PDP-11 menggantikan PDP -8 pada banyak aplikasi real-time, walaupun kedua produk ini telah mengalami perkembangan yang sejalan selama lebih dari 10 tahun namun PDP-11 memiliki beberapa fitur unik yang lebih inovatif, dan lebih mudah untuk diprogram dibandingkan pendahulunya dengan menggunakan general register. Penerusnya di minikomputer mid-range adalah VAX-11 32bit.

• Motorola 68000 Familli

Applle Lisa si pengguna processor Motorola 68000

Motorola 68000 menggunakan core mikroprosesor CISC 16/32-bit yang dirancang dan dipasarkan oleh Freescale Semiconductor (sebelumnya Motorola Semiconductor Sektor Produk). Diperkenalkan pada tahun 1979 dengan teknologi HMOS merupakan type pertama dari kesuksesan keluarga mikroprosesor 32 bit m68k. Setelah 30 tahun dalam produksi, arsitektur 68000 masih digunakan hingga sekarang.

• AMD CPU

Processor AMD

AMD  (Advanced Micro Devices, Inc) adalah perusahaan semikonduktor multinasional Amerika Serikat yang berbasis di Sunnyvale, California yang mengembangkan prosesor komputer dan teknologi yang terkait untuk pasar konsumen dan komersial. Produk yang utama termasuk mikroprosesor, chipset motherboard, embedded prosesor kartu grafis (GPU) dan prosesor untuk server, workstation dan komputer pribadi (PC), dan teknologi prosesor untuk perangkat genggam, televisi digital, mobil, konsol game, dan aplikasi lainnya yang terdapat sistem.

AMD adalah terbesar kedua pemasok global mikroprosesor berdasarkan arsitektur x86 setelah Intel Corporation, dan ketiga terbesar pemasok unit pengolahan grafis. Ia juga memiliki 21 persen dari Spansion, pemasok non-volatile memori flash. Pada tahun 2007, AMD peringkat kesebelas antara produsen semikonduktor dari segi pendapatan.

• Intel x86

Processor Intel

X86 atau 80x86 adalah nama umum dari arsitektur mikroprosesor yang pertama kali dikembangkan dan diproduksi oleh Intel. Arsitektur x86 saat ini mendominasi komputer desktop, komputer portabel, dan pasar server sederhana. Arsitektur ini dikenal dengan nama x86 karena prosesor-prosesor awal dari keluarga arsitektur ini memiliki nomor model yang diakhiri dengan urutan angka "86": prosesor 8086, 80186, 80286, 386, dan 486. Karena nomor tidak bisa dijadikan merek dagang, Intel akhirnya menggunakan kata Pentium untuk merek dagang processor generasi kelima mereka.