Arsitektur dan Organisasi Komputer : SAP (Simple-As Possible)

Bismillahirrohmanirrohim ..

Assalamu'alaykum,

Hai sahabat Tugas Kuliah, dalam kesempatan kali ini saya akan menulis tentang materi yang ada dalam Mata Kuliah Arsitektur dan Organisasi Komputer. Bahasannya kali ini adalah SAP atau Simple-As Possible yang artinya Sesederhana Mungkin.

Berikut adalah hasil googling saya dengan mengetikan "Apa itu SAP dalam Aristektur Komputer":

Komputer SAP (Simple-As Possible; artinya sederhana mungkin) telah dirancang untuk anda sebagai seorang pemula dalam bidang ini. Tujuan utama perancangan komputer SAP adalah untuk memperkenalkan semua gagasan penting dibalik operasi komputer tanpa membenamkan anda kedalam kerumitan yang tidak perlu. Meskipun demikian, sebuah komputer sederhana seperti SAP sudah mengandung banyak konsep yang lanjut.

Berdasarkan penjelasan di atas, dapat kita simpulkan bahwa SAP ini adalah sebuah gambaran atau konsep untuk menjelaskan cara kerja komputer yang paling sederhana yang dirancang untuk seorang pemula dalam bidang ini. Dalam SAP ini diperkenalkan semua gagasan penting dibalik operasi komputer tanpa kita perlu tahu penjelasan yang lebih rumit lagi.

Nah sampai sini sudah mengertikah? Kalau begitu simpan pertanyaan kamu dulu, berikutnya kita akan mengkaji tentang generasi-generasi SAP.

1. SAP-1

Nah SAP-1 ini merupakan tahap pertama dalam evolusi kearah pengembangan komputer-komputer modern. Sekalipun masih terhitung primitif, pemahaman SAP-1 sudah merupakan suatu langkah besar bagi seorang pemula.

A. Arsitektur

Berikut Arsitektur dari SAP-1:

Gambar 1.1 Arsitektur SAP-1

Gambar 1.1 memperlihatkan arsitektur (struktur) dari SAP-1, sebuah komputer berorganisasi-bus. Semua keluaran register menuju bus W merupakan saklar tiga-keadaan, yang memungkinkan transfer data secara teratur. Semua keluaran register yang lain hanya memiliki dua keadaan; keluaran-keluaran ini secara kontinu menggerakkan kotak-kotak yang disambungkan kepadanya.

Susunan pada Gambar 1.1 menonjolkan fungsi register-register yang dipakai dalam SAP-1. Karena itu, tidak ada usaha untuk menempatkan semua rangkaian pengendali dalam satu blok yang disebut untuk kendali, ataupun meletakkan semua rangkaian-rangkaian masukan-keluaran di dalam blok lain yang disebut unit I/O, dsb.

Berikut penjelasan Blok-blok pada Gambar 1.1

a. Pencacah Program

Merupakan bagian dari unit kendali. Digunakan untuk mencacah dari 0000 sampai 1111. Tugas utamanya adalah untuk mengirimkan ke memori alamat dari instruksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan.

b. Masukan dan MAR

Merupakan register alamat memori yang terdiri dari register saklar untuk alamat dan data yang menjadi unit masukan. Kemudian akan meneruskan alamat dalam pencacah program ke RAM.

c. RAM

RAM akan menerima alamat 4-bit dari MAR dan melaksanakan operasi membaca. Fungsinya adalah tempat penyimpanan utama instruksi dan kata-katayang ditempatkan di bus W untuk digunakan kembali oleh beberapa bagian lain dari komputer.

d. Register Instruksi

Register instruksi merupakan bagian dari unit kendali. Untuk mengambil sebuah instruksi dari memori, komputer melakukan operasi membaca memori. Dalam operasi ini isi dari lokasi memori yang ditunjuk alamatnya ditempatkan pada bus W. Pada waktu yang sama, register instruksi disiapkan untuk pengisian pada tepi positif dari sinyal detak (clock) berikutnya.

e. Pengendali Pengurut

Blok terbawah di bagian kiri berisi pengendali-pengurut (controller-sequencer) yang berfungsi untuk mengatur seluruh jalannya komputer termasuk eksekusi instruksi.

f. Akumulator

Adalah sebuah register buffer yang menyimpan hasil sementara selama komputer beroperasi. Akumulator mempunyai dua macam keluaran yaitu keluaran dua keadaan secara langsung diteruskan ke bagian penjumlah-penguran, dan keluaran tiga keadaan dikirimkan ke bus W.

g. Penjumlah-Pengurang

Merupakan penjumlah-pengurang yang bersifat asinkron, berarti isi keluarannya akan berubah bila terjadi perubahan pada data masukan.

h. Register B

Merupakan register buffer yang digunakan dalam operasi aritmetika.

i. Register Keluaran

Pada akhir operasi komputer, akumulator berisi hasil operasi yang diselesaikan dalam register penjumlah-pengurang. Sementara hasil operasi disimpan dalam akumulator maka selanjutnya dipindahkan ke register keluaran. Biasa disebut output port karena data yang telah diproses dapat dikeluarkan dari komputer melalui register ini. Dalam mikrokomputer output port dihubungkan dengan rangkaian perantara (interface circuits) yang menggerakkan alat-alat seperti printer, tabung sinar katoda (CRT), tele typewriter, dan sebagainya.

j. Peraga Biner

Adalah suatu alat yang terdiri dari 8 buah LED. Oleh karena setiap LED dihubungkan dengan sebuah flip-flop dari output port, maka peraga biner akan menyajikan isi output port. Dengan demikian, setelah kita memindahkan hasil dari akumulator ke output port, kita dapat melihat jawaban itu dalam bentuk biner pada peraga biner.

B. Perangkat Instruksi

Instruksi dalam SAP-1 terdiri dari 2 jenis yaitu memiliki 1 operand dan tanpa operand. Operand adalah data atau alamat data yang dioperasikan. Instruksi yang memiliki 1 operand adalah LDA, ADD, dan SUB. Instruksi tanpa oprand adalah OUT, dan HLT. Berikut ini akan dijelaskan secara singkat tentang macam instruksinya.

a. LDA

Mengisikan data memori ke dalam akumulator.

b. ADD

Menambahkan akumulator dengan data memori.

c. SUB

Mengurangkan akumulator dengan data memori.

d. OUT

Mengeluarkan isi akumulator.

e. HLT

Menghentikan program

2. SAP-2

Setelah kita bahas SAP-1 kita akan membahas SAP-2. SAP-2 tidak jauh berbeda dengan SAP-1. Kesamaan yang fundamental antara keduanya adalah lebar data yang dioperasikan ALU sebesar 8 bit. Ini menunjukkan bahwa keduanya adalah computer 8 bit.

A. Aristektur

Berikut Arsitektur SAP-2:

Gambar 2.1

Berikut penjelasan Blok blok pada gambar 2.1

a. Register Masukan

Mempunyai 2 buah register masukan yang mempunyai fungsi untuk tempat masuknya data atau instruksi dari pengguna.

b. Pencacah Program

Pencacah pada SAP-2 lebarnya 16 bit. Fungsinya sama seperti pencacah program SAP-1 yaitu untuk emnacacah dari 0000 H sampai FFFF H.

c. Register Alamat Memori

Berfungsi untuk menerjemahkan alamat yang diterima dari pencacah program dan memposisikan pada alamat instruksi dan data dalam memori.

d. Memori 64 KB

Memori berkapasitas 64 KB dengan lebar data 8 bit. Memori dibagi menjadi dua bagian. Alamat awal digunakan untuk program monitor yang terletak pada 2 KB alamat pertama dalam memori, dari 0000 H sampai 07FF H. Program dan data diletakkan mulai alamat 0800 H sampai FFFF H sebanyak 62 KB.

e. Register Data Memori (Memory Data Register, MDR)

Merupakan sebuah register tempat penyimpanan sementara data yang dibaca atau akan dimasukkan ke dalam memori. Pada saat operasi membaca memori (Memory Read), data dalam memori akan masuk ke dalam MDR untuk diteruskan ke bus W. Pada saat operasi menulis memori (Memory Write) data dari bus W akan diteruskan ke dalam memori.

f. Register Instruksi

Menyimpan dan menerjemahkan kode operasi instruksi

g. Pengendali/Pengurut

Mengendalikan seluruh komponen untuk mengeksekusi instruksi.

h. Akumulator A

Register yang berfungsi menyimpan sementara hasil operasi ALU.

i. ALU dan Bendera (Flag)

Berfungsi menyelesaikan operasi-operasi aritmetika dan logika.

j. Bendera (Flag)

Terdapat 2 bit flag yaitu sign flag dan zero flag yang berfungsi sebagai tanda yang menunjukkan hasil operasi ALU.

k. Register TMP, Register B, dan Register C

Register-register tersebut berfungsi sebagai tempat menyimpan sementara nilai yang akan dioperasikan atau pun hasil operasi.

l. Register Keluaran 3 dan 4

Berfungsi untuk mengkomunikasikan hasil proses dengan pengguna. Pengguna dapat melihat hasil operasi pada peraga heksadesimal.

Pada SAP-2 terdapat jalur yang memiliki dua arah dan jalur yang memiliki satu arah. Bebrapa register yang menggunakan jalur dua arah adalah Pencacah Program, Register Data Memori, Akumulator A, Register TEMP, B, dan C.

B. Jenis Intruksi

a. Instruksi Mengacu Memori (Memory Reference Instruction, MRI)

Berisi : LDA (Load the Accumulator), STA (Store the Accumulator), dan MVI (Move asImmediate).

b. Instruksi Register (Register Instruction)

Berisi : MOV (Move), ADD dan SUB (Substract), INR (Increment) & DCR (Decrement)

c. Instruksi Lompat dan Pemanggilan (Jump and Call Instruction)

JMP (Jump), JM (Jump if Minus), JZ (Jump if Zero), JNZ (Jump if not zero).

d. Instruksi Logika (Logic Instruction)

CMA (Complement the Accumulator), ANA (And the Accumulator), ORA (OR the Accumulator), XRA (XOR the Accumulator), ANI (AND Immediate the Accumulator), ORI (OR Immediate the Accumulator), dan XRI (XOR Immediate the Accumulator).

e. Instruksi Lain-lain

NOP (No Operation), IN (Input), HLT (Halt), OUT (Output), RAL (Rotate the Accumulator Left), dan RAR (Rotate the Accumulator Right).

3. SAP-3

Komputer SAP-3 merupakan pengembangan dari SAP-2. Cara kerjanya tidak jauh berbeda, perbedaannya terletak pada jumlah register dan banyaknya instruksi. Terdiri dari beberapa instruksi yaitu :

a. Instruksi Pemindahan data

Berisi : MOV (Move), dan MVI (Move Immediate).

b. Instruksi Aritmetika

Berisi : STC (Set Carry) dan CMS (Complement Carry), ADD, ADC (Add with Carry), SUB (Substract), SBB (Substract with Borrow).

c. Instruksi Penambahan 1, Pengurangan 1, dan Rotasi

Berisi : Penambahan 1 (Increment), Pengurangan 1 (Decrement), RAL (Rotate All Left), RAR (Rotate All Right), RLC (Rotate Left with Carry), RRC (Rotate Right with Carry), Perkalian dan Pembagian dengan 2.

d. Instruksi Logika

e. Instruksi Logika dan Aritmetika Segera (Immediate Instruction)

f. Instruksi Lompatan (Jump Instruction)

Berisi : JP (Jump if Positif), JC (Jump if Carry), JNC (Jump If No Carry), JPE (Jump If Parity Even), dan JPO (Jump If Parity Odd).

g. Instruksi Register Diperluas (Extended-Register Instruction)

Berisi : LXI (Load Xtended Immediate), DAD (Double Add), INX (Increment the Extended Register), dan DCX (Decrement the Extended Register).

h. Instruksi Tidak Langsung (Indirect Instruction)

Berisi : Pengalamatan tidak langsung, pembacaan tidak langsung, penulisan tidak langsung, instruksi tidak langsung segera.

i. Instruksi Tumpukan (Stack Instruction)

Berisi : PUSH, dan POP.

4. Perbedaan

A. SAP-1 => SAP-2

Perbedaan terletak pada arsitekturnya, pada SAP 1 tidak terdapat register temporary sedangkan pada SAP 2 dilengkapi dengan register temporary kemudiaan pada SAP 2 juga terdapat 2 register keluaran yaitu keluaran 3 dan keluaran 4. Untuk keluaran 4 keluaran berupa out serial dan ACK. Begitu pula pada register inputan terdapat inputan berupa ACK yang masuk ke register keyboard yang berupa bilangan hexadesimal kemudian masuk ke register masukan 1, ada pula register masukan 2 yang inputan berupa serial. Sedangkan pada SAP 1 register masukan digabung dengan MAR. Kalo pada SAP 2 register masukan dan MAR dipisah. Pada SAP 2 terdapat instruksi yang lebih banyak, misalnya SAP 2 telah dilengkapi dengan instruksi JUMP dmana instruksi ini akan memaksa komputer mengulangi atau melompati bagian dari sebuah program.

B. SAP-2 => SAP-3

Kelebihan pada SAP-2 adalah terdapat instruksi lompatan (JUMP).Instruksi baru ini memaksa computer untuk mengulang atau melewati bagian program.Instruksi lompatan ini akan membuka suatu dunia yang sama sekali baru pada kemampuan komputer.Terdapat penambahan beberapa komponen baru dan penambahan lebar BUS. Sedangkan kekurangannya adalah mempunyai register 8 bit seperti register CPU, A, B, dan C dalam SAP-2 yang akan digunakan dalam operasi aritmatika dan logika. Karena akumulator hanya memiliki lebar data 8 bit, maka jangkauan dari bilangan tak bertanda yang dapat ditangani adalah 0 sampai 255; dan jangkauan dari bilangan komplemen-2 yang bertanda adalah – 128 sampai + 127.

SAP-3 merupakan sebuah mikro komputer 8-bit yang kompatibel keatas dengan mikroprosesor 80-85.Kelebihannya adalah SAP-3 memiliki register-register tambahan (D, E, H, dan L) untukpemrosesan data yang lebih efisien. Register CPU yang banyak berarti kita dapat menggunakan lebih banyak instruksi MOV dan MVI serta mengurangi jumlah MRI yang dipakai. Karena itu, program-program SAP-3 beroperasi lebih cepat dari program-program SAP-2. Selain itu, untuk penyimpanan sementara akan menyederhanakan penulisan program. Sedangkan kekurangannya adalah SAP-3 sudah sepenuhnya mengikuti computer, sehingga sumber daya keras dan instruksinya hanya terdapat pada komputer lanjutan. Pada SAP 3 menggunakan bahasa pemrograman generasi keempatyang dinamakan Advance Business Application Programming (ABAP). ABAP mempunyai banyak fitur dari bahasa pemrograman modern lainnya seperti C, Visual Basic dan Power Builder.

5. Kesimpulan

Tujuan computer SAP adalah menjelaskan cara kerja computer yang paling sederhana. SAP-1 merupakan tahap pertama dalam evolusi ke arah pengembangan komputer-komputer modern. Sekalipun masih terhitung sederhana operasi SAP-1 telah mewakili operasi komputer modern. Kelbihannya arsitekturnya sederhana sehingga mudah dipahami oleh pemula sekalipun. SAP-2 mempunyai komponen yang lebih lengkap instruksinya juga lebih banyak sehingga lebih memungkinkan untuk membuat program-program untuk memenuhi kebutuhan pengguna. Di antara instruksi yang signifikan adalah instruksi JUMP (lompat). Instruksi ini memungkinkan penggunaan konsep prosedur, modul, rutin, atau fungsi. Komputer SAP-3 merupakan pengembangan dari SAP-2 yang merupakan computer 8 bit yang memiliki keselarasan (compatible) dengan mikroprosesor 8085. Perangkat instruksi SAP-3 lebih lengkap daripada computer SAP-2 sebelumnya.

Alhamdulilah, Nah segitu dulu pembahasan kita kali ini. Terima kasih sudah menyempatkan diri membaca. Boleh copy paste tapi sertakan sumber ya buat daftar pustaka :D

Wassalamu’alaykum.

Sumber di akses tanggal 8 Mei 2016

- https://www.academia.edu/11021985/Perkembangan_SAP-1_SAP-2_SAP-3

- http://unhas.ac.id/tahir/BAHAN-KULIAH/TEK-DIGITAL/sap1/Komputer%20SA1.doc