REGISTER

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Register procesor

Register procesor, dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah memori kecil komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.

                 Register procesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti “register 8-bit”, “register 16-bit”, “register 32-bit”, atau “register 64-bit” dan lain-lain. Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata “Register Arsitektur”. Sebagai contoh set instruksi Intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit. Jenis-jenis register terbagi menjadi 2 yaitu :

1. Register Alamat dan Buffer

a)         MAR (Memory Address Register) Untuk mencatat alamat memori yang akan diakses (baik yang akan ditulisi maupun dibaca)

b)        MBR (Memory Buffer Register) Untuk menampung data yang akan ditulis ke memori yang alamatnya ditunjuk MAR atau untuk menampung data dari memori (yang alamatnya ditunjuk oleh MAR) yang akan dibaca.

c)         I/O AR (I/O Address Register) Untuk mencatat alamat port I/O yang akan diakses(baik akan ditulisi atau dibaca).

d)        I/O BR (I/O Buffer Register) Untuk menampung data yang akan dituliskan ke port yang alamatnya ditunjuk I/O AR atau untuk menampung data dari port (yang alamatnya ditunjuk oleh I/O AR) yang akan dibaca.

2. Register Eksekusi Instruksi

a)      PC (Program Counter) Mencatat alamat memori dimana instruksi di dalamnya akan dieksekusi

b)      IR (Instruction Register) Menampung instruksi yang akan dilaksanakan

c)      AC (Accumulator) Menyimpan data sementara baik data yang sedang diproses atau hasil proses.

Bagian dan Fungsi Register terbagi menjadi beberapa kelas yaitu :

1)      Register data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).

2)      Register alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.

3)      Register general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.

4)      Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik mengambang (floating-point).

5)      Register konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.

6)      Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan oleh procesor SIMD.

7)      Register special purpose yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal procesor, seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.

8)      Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa arsitektur tertentu, digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan procesor itu sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain procesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi procesor.

Intel 4004 adalah sebuah CPU 4-bit yang merupakan mikroprocesor chip tunggal pertama di dunia. Pada waktu itu, desain CPU lainnya seperti F14 CADC pada tahun 1970 merupakan implementasi dari chip-chip gabungan (multi-chip). 4004 dirilis dalam kemasan CERDIP 16-kaki pada tanggal 15 November 1971. 4004 merupakan procesor komputer pertama yang dirancang dan diproduksi oleh produsen chip Intel. Orang yang merancang chip tersebut adalah Ted Hoff dan Federico Faggin dari Intel dan Masatoshi Shima dari Busicom.

Rancangan aslinya berasal dari perusahaan Jepang yang bernama Busicom, untuk digunakan pada kalkulator produksinya. 4004 juga disediakan dengan sebuah chip pendukung (misal, ROM program digabung bersama untuk menggunakan alamat program 12-bit 4004, yang mengijinkan akses memori 4 kilobyte dari bus alamat 4-bit bila semua 16 ROM dipasang). Sirkuit 4004 dibuat dari 2.300 transistor, dan pada tahun berikutnya diikuti oleh microprocesor 8-bit pertama, Intel 8008 dengan 3.300 transistor (dan Intel 4040, perbaikan dari 4004).

Pada masukan ke-empatnya ke pasar mikroprocesor, Intel melepas CPU yang memulai revolusi mikrokomputer; Intel 8080 dengan perincian sebagai berikut :

a)       Maximum clock speed – nya adalah 740 kHz

b)       Program dan penyimpanan data yang terpisah (yaitu, sebuah arsitektur Harvard). Berlainan dengan rancangan arsitektur Harvard lainnya yang menggunakan bus yang terpisah, 4004, karena ingin mengurangi jumlah pin, menggunakan sebuah bus 4-bit tunggal dimultiplex untuk mentransfer:

c)       Alamat 12-bit

d)       Instruksi 8-bit, tidak ditaruh di memori yang sama dengan

e)       Data word 4-bit

f)        Set instruksi yang terdiri dari 46 instruksi (di mana 41 diantaranya memiliki lebar 8 bit dan 5 lebar 16 bit)

g)       Set register terdiri dari 16 register masing-masing 4 bit

h)       Tumpukan subroutine internal memiliki kedalaman 3 tingkat

i)         Intel Core 2 adalah sebuah mikroprocesor yang dirilis oleh Intel Corporation pada tanggal 27 Juli 2006. Pada saat pengembangannya, procesor ini memiliki nama kode Conroe dan Allendale.

j)        Registers (jamak, dalam bahasa Indonesia menjadi register-register atau banyak register) merupakan media penyimpanan internal CPU yang digunakan saat pengolahan data. Registers merupakan media penyimpanan yang bersifat sementara, artinya data hanya akan berada dalam registers saat data tersebut dibutuhkan selama komputer masih hidup, ketika suatu data tidak diperlukan lagi maka ia tidak berhak lagi berada di dalam registers, dan ketika komputer dimatikan maka semua data yang berada di dalamnya akan hilang. Sedangkan Ukuran-ukuran register yaitu :

Tabel 2.1 Ukuran – ukuran Register.

Register	Prosesor
4-bit	Intel 4004
8-bit	Intel 8080
16-bit	Intel 8086, Intel 8088, Intel 80286
32-bit	Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium Pro, Intel Pentium, Intel Pentium 2, Intel Pentium 3, Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel Xeon, AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD Athlon MP, AMD Athlon XP, AMD Athlon 4, AMD Duron, AMD Sempron
64-bit	Intel Itanium, Intel Itanium 2, Intel Xeon, Intel Core, Intel Core 2, AMD Athlon 64, AMD Athlon X2, AMD Athlon FX, AMD Turion 64, AMD Turion X2, AMD Sempron

Kaitan Antara Register Dan Sistem Komputer

a)         Komputer secara mendasar memiliki 8 buah register, 1 buah unit memori, dan 1 buah unit kontrol. Jalur harus disediakan untuk mengirim informasi dari satu register menuju register lain, juga antara memori terhadap register.

b)        Transfer informasi antar register akan lebih efisien bila menggunakan common bus.

Tabel 2.2 Koneksi Register Dengan Bus

Simbol	Bit	Nama	Fungsi
DR	16	Data Reg	Menyimpan operand yang dibaca dari memori.
AR	12	Addres Reg	Menyimpan alamat untuk memori
AC	16	Accumulator	Register untuk general-purpose processing.
IR	16	Instruction Reg	Menyimpan intruksi yang dibaca dari memori.
PC	12	Program counter	Menyimpan alamat instruksi berikutnya yang dibaca dari memori setelah instruksi yang ada di eksekusi.
TR	16	Temporary Reg	Menyimpan sementara data yang sedang diproses.
INPR	8	Input	Menyimpan karakter yang diinputkan.
OUTR	8	Reg Ouput Reg	Menyimpan karakter yang di outputkan.

c)         Output dari 7 buah register dan memori dihubungkan menuju common bus. Output khusus ke jalur bus setiap saat dapat dipilih berdasarkan biner yang ada pada S_2, S_1, S_0. Jumlah tiap output menunjukan ekivalen desimal dari biner yang dipilih. Mis, output DR adalah 3. Berarti ouput 16 bit dari DR ditempatkan pada bus S₂ S₁ S₃ = 011.

d)        Jalur dari common bus dihubungkan ke input di tiap register dan input data pada memori. Ke-7 register memiliki masukan LD, bila masuknya enable, maka register dapat menerima masukan dari bus selama transisi clock pulse berikutnya. Memori menerima isi dari bus saat write input-aktif. Memori menempatkan output 16-bit ke bus saat reed output-diaktifkan dan S₂ S₁ S₀  = 111. Register-register DR, AC, IR dan TR memiliki ukuran 16-bit. Register AR dan PC memiliki ukuran 12-bit karena menyimpan alamat memori. Saat isi AR atau PC diberikan ke common bus 16-bit, 4 bit terdepan diisi 0000. Saat AR atau PC menerima informasi dari bus, hanya 12-bit terakhir yang diambil.

e)         INPR dan OUTR berukuran 8-bit dan berkomunikasi dengan bus hanya untuk 8-bit terkecil (least significant). INPR dihubungkan ke common bus untuk menyediakan informasi ke bus, sedang OUTR hanya dapat menerima informasi dari bus. Hal ini karena INPR menerima charagter dari input device yang kemudian dikirim ke AC. OUTR menerima karakter dari AC dan mengirimkannya ke output device. Tidak ada transfer yang dilakukan dari OUTR menuju register lainnya. Ke-16 jalur dari common bus menerima informasi dari 6 register dan unit memori.

f)         Jalur bus dihubungkan ke input dari 6 register dan memori. 5 buah register memiliki 3 input kontrol, yaitu : LD (load), INC (increment), dan CLR (clear). Register jenis ini ekivalen terhadap binary counter with paralell load, and synchronous clear. Operasi increment dicapai dengan memberi nilai 1 (enabling) pada masukan LD.

g)        Data input & data output dari memori dihubungkan terhadap common bus, namun alamat memori dihubungkan terhadap AR. Jadi AR harus selalu digunakan untuk memastikan alamat memori. Dengan menggunakan register tunggal untuk alamat, kita dapat mengurangi kebutuhan bus alamat. Isi dari beberapa register dapat ditetapkan sebagai masukan data memori., selama operasi write.

Register Intel 8051

1. Intel 8051 memiliki penyimpanan internal berkapasitas 128 byte ditambah sejumlah SFR(Special Function Register). Kelompok RAM  internal memiliki alamat antara 80H- FFH. RAM internal dapat diakses secara langsung dengan menyebutkan nama lokasinya, bukan nomor lokasinya, misal ACC, B, P0, P1, dst.
2. RAM internal 128 byte yang terletak antara 00- 7FH terbagi atas 3 bagian yaitu:
3. Kelompok register bank. Berupa 32 byte atau 32 registeryang terletak antara 00h sampai 1Fh. Bagian ini dipecah menjadi 4 register bank yang masing- masing terdiri dari 8 register yang diberi nama R0- R7. Masing- masing register dapat dialamatkan dengan nama ataupun dengan alamat RAM-nya. Bit RS0 dan RS1 pada register PSW di SFR menentukan bank mana yang sedang digunakan. Misal jika RS0 dan RS1 bernilai 00, maka R2 menempati lokasi 02H pada register bank pertama, tetapi jika RS0 dan RS1 bernilai 10, maka R2 menempati lokasi 12H pada register bank ketiga.
4. Daerah pengalamatan bit (bit addressable), yang terdiri dari 16 byte atau 16 register dengan alamta antara 20h sampai 2Fh. Setiap bit di area ini dapat diakses terpisah tanpa mengganggu bit lainnya. Pengalamatan byte dapat menggunakan alamat register antara 20h- 2Fh, sedangkan pengalamatan bit dapat dilakukan dengan menuliskan titik setelah alamat registernya, misal 20H untuk register bit MSBpada register 20H.
5. Daerah register penggunaan umum (Scrath Pada area) yang terletak pada bagian atas internal RAM, yaitu alamat 30h- 7Fh. Biasanya stack diletakkan disini.

Metode Pengalamatan Intel 8051

1. Pengalamatan Register (register addressing), berlaku untuk register R0- R7. Misalnya MOV R7,22H menyebabkan isi RAM internal alamat 22H disalin ke Register R7.
2. Pengalamatan Langsung (direct addressing), berlaku untuk RAM internal dan SFR. Pada cara ini, dalam instruksi operand ditunjukkan oleh suatu alamat lebarnya 8 bit. Misalnya : MOV  24H,22H: menyebabkan isi RAM internal beralamat 22H disalin ke register alamat 24H, MOV  TMOD,#00010001B: menyebabkan angka biner 00010001 dimasukkan ke register TMOD, MOV  24H,P1: menyebabkan kondisi pin pada port 1direkam ke dalam RAM internal alamat 24H.
3. Pasangan Register Timer. Register yang terkait dengan pengunaan timer adalah register TH0, TL0, TH1, TMOD dan TCON.
4. Register- register kontrol, digunakan untuk mengendalikan kerja I/O device internal seperti IP (Interrupt Priority) dan IE(Interrupt Enable) untuk operasi interupsi, TMOD (Timer Mode) danTCON (Timer Counter) untuk operasi timer atau counter, register SCON untuk operasi komunikasi serial dan register PCON (Power Control) untuk pengendalian daya prosesor.