Set Instruksi

Instruksi mesin yang dieksekusi membentuk suatu operasi dan berbagai macam fungsi CPU. Kumpulan fungsi yang dapat dieksekusi CPU disebut set instruksi CPU.

Elemen Instruksi Mesin
- Operation code (opcode) : menspesifikasikan operasi yang akan dilakukan, kode operasi berbentuk kode biner.
- Source operand reference : operasi dapat berasal lebih dari satu sumber, operan adalah input operasi.
- Result operand reference : hasil atau keluaran operasi
- Next instruction reference : menginformasikan kepada CPU posisi instruksi berikutnya yang harus diambil dan dieksekusi.

Representasi Instruksi
Instruksi komputer direpresentasikan oleh sekumpulan bit. Instruksi dibagi menjadi beberapa field. Field-field tersebut diisi oleh elemen-elemen instruksi yang membawa informasi bagi operasi CPU. Layout instruksi dikenal dengan format instruksi.

Perancangan set instruksi banyak berpengaruh pada aspek lain dalam arsitektur komputer. Set instruksi merupakan alat bagi programmer untuk mengontrol kerja CPU serta menentukan banyak fungsi yang harus dilakukan CPU.

Format Instruksi
Kode operasi (opcode) direpresentasikan dengan singkatan-singkatan, yang disebut mnemonic. Mnemonic mengindikasikan suatu operasi bagi CPU. Contoh mnemonic :
ADD   = penambahan
SUB    = pengurangan
LOAD = muatkan data ke memori

Operand dari Operasi
Berdasarkan sumbernya, operand suatu operasi dapat berada pada salah satu dari ketiga daerah berikut :
- Memori utama atau memori virtual
- Register CPU
- Perangkat I/O

Contoh representasi operand secara simbolik (bahasa mesin) :
ADD X, Y artinya : tambahkan nilai yang berada pada lokasi Y ke isi register X, dan simpan hasilnya di register X.
Setiap opcode simbolik memiliki representasi biner yang tetap dan programmer dapat menetapkan lokasi masing-masing operand.

Contoh suatu ekspresi bilangan :
X = X + Y;
X dan Y berkorespondensi dengan lokasi 210 dan 211
Pernyataan dalam bahasa tingkat tinggi tersebut menginstruksikan komputer untuk melakukan langkah berikut :
1. Muatkan sebuah register dengan isi lokasi memori 210
2. Tambahkan isi lokasi memori 211 ke register
3. Simpan isi register ke lokasi memori 210

Terlihat hubungan antara ekspresi bahasa tingkat tinggi dengan bahasa mesin. Dalam bahasa tingkat tinggi, operasi dinyatakan dalam bentuk aljabar singkat menggunakan variabel. Dalam bahasa mesin hal tersebut diekspresikan dalam operasi perpindahan antar register.

Kumpulan Set Instruksi
1. Pengolahan Data (Data Processing)
Meliputi operasi-operasi aritmatika (komputasi untuk pengolahan data numerik) dan logika (beroperasi terhadap bit-bit).
2. Perpindahan Data (Data Movement)
Berisi instruksi perpindahan data antar register maupun modul I/O. Untuk dapat diolah oleh CPU maka diperlukan instruksi-instruksi yang bertugas memindahkan data operand yang diperlukan.
3. Penyimpanan Data (Data Storage)
Berisi instruksi penyimpanan ke memori. Data yang disimpan akan digunakan untuk operasi berikutnya, minimal untuk ditampilkan pada layar harus diadakan penyimpanan walaupun sementara.
4. Kontrol Aliran Program (Program Flow Control)
Berisi instruksi pengontrolan operasi dan pencabangan. Instruksi ini berguna untuk pengontrolan status dan mengoperasikan pencabangan ke set instruksi lain.

Jumlah Alamat
Jumlah register atau alamat yang digunakan dalam operasi CPU tergantung format operasi masing-masing CPU.
Contoh penggunaan set instruksi dengan alamat 1, 2, dan 3 untuk menyelesaikan operasi hitungan :
Y = (A - B) / (C + D * E)

Instruksi 3 alamat :

Instruksi		Komentar
SUB	Y, A, B	Y = A – B
MPY	T, D, E	T = D * E
ADD	T, T, C	T = T + C
DIV	Y, Y, T	Y = Y / T

Instruksi 2 alamat :

Instruksi		Komentar
MOVE	Y, A	Y = A
SUB	Y, B	Y = Y – B
MOVE	T, D	T = D
MPY	T, E	T = T * E
ADD	T, C	T = T + C
DIV	Y, T	Y = Y / T

Instruksi 1 alamat :

Menggunakan register akumulator (AC).

Instruksi		Komentar
LOAD	D	AC = D
MPY	E	AC = AC * E
ADD	C	AC = AC + C
STOR	Y	Y = AC
LOAD	A	AC = A
SUB	B	AC = AC – B
DIV	Y	AC = AC / Y
STOR	Y	Y = AC

Instruksi 0 alamat :

Instruksi	Keterangan	Isi Stack
PUSH	B	B
PUSH	A	B, A
SUB	A - B	(A - B)
PUSH	E	(A - B), E
PUSH	D	(A - B), E, D
MPY	D * E	(A - B), (D * E)
PUSH	C	(A - B), (D * E), C
ADD	C + (D * E)	(A - B), (C + D * E)
DIV	(A - B) / (C + (D * E))	(A - B) / (C + (D * E))

Operasi Set Instruksi Secara Umum

Jenis	Nama Operasi	Keterangan
Pemindahan Data	Move	Memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
	Store	Memindahkan word dari prosesor ke memori
	Load	Memindahkan word dari memori ke prosesor
	Exchange	Menukar isi sumber dengan tujuan
	Clear (reset)	Memindahkan word 0 ke tujuan
	Set	Memindahkan word 1 ke tujuan
	Push	Memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack
	Pop	Memindahkan word dari stack teratas ke tujuan
Logika	AND	Melakukan operasi logika tertentu terhadap bit
	OR
	NOT
	Exclusive-OR
	Test	Menguji kondisi tertentu
	Compare	Membandingkan 2 operand (secara logika maupun aritmatika)
	Set Variabel Kontrol	Menyetel kontrol bagi keperluan proteksi, interrupt, kontrol timer
	Shift	Melakukan penggeseran bit-bit operand
	Rotate	Melakukan pemutaran nit-bit operand
Pemindahan Kontrol	Jump (cabang)	Perpindahan tidak bersyarat, memuatkan PC dengan alamat tertentu
	Jump bersyarat	Menguji persyaratan tertentu, melakukan aktivitas berdasarkan persyaratannya
	Jump ke subrutin	Menempatkan informasi data kontrol program saat itu di lokasi yang ditentukan, melompat ke alamat tertentu
	Return	Mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu
	Execute	Mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusinya sebagai instruksi
	Skip	Menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya
	Skip bersyarat	Melompat berdasarkan syarat tertentu
	Halt	Menghentikan eksekusi program
	Wait (hold)	Menghentikan eksekusi program dan menguji persyaratan
	No operation	Tidak ada operasi yang dilakukan, namun eksekusi program dilanjutkan
Input/Output	Input (read)	Memindahkan data dari port I/O ke tujuan
	Output (write)	Memindahkan data dari prosesor ke port atau modul I/O
	Start I/O	Memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk memulai proses I/O
	Test I/O	Memindahkan informasi status dari sistem I/O ke tujuan
Konversi	Translate	Menerjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasarkan tebel korespondensi
	Convert	Mengkonversi isi word ke bentuk lain