Proses berjalannya Instruksi MIPS menggunakan Simulator ProcSim

 
I. Pendahuluan

Berdasarkan perancangan perangkat instruksinya, ada 2 jenis arsitektur prosesor yang menonjol saat ini, yaitu arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) dan CISC (Complex Instruction Set Computer). Prosesor RISC memiliki instruksi-instruksi yang lebih sederhana dan lebih cepat untuk dieksekusi dibandingkan prosesor CISC. MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) merupakan salah satu contoh prosesor yang dibangung dengan arsitektur RISC. Desain prosesor MIPS saat ini banyak digunakan pada beberapa embedded system (seperti the Series2 TiVo, Windows CE devices, Cisco routers, residential gateways, Foneras, Avaya) dan video games console (seperti Nintendo 64 and Sony PlayStation, PlayStation 2, PlayStation Portable)

Bahasa Assembly merupakan bahasa pemrograman tingkat rendah (Low Level Programming Language) yang kita gunakan untuk memberikan instruksi-instruksi kepada prosesor MIPS. Untuk mensimulasikan pemrograman pada MIPS dengan bahasa Assembly, kita dapat menggunakan beberapa tools, salah satunya ialah ProcSim (Processor Simulator). Dengan ProcSim, kita dapat meng-compile, menjalankan, dan melihat hasil dari kode-kode program kita.

II. Pengertian ProcSim

ProcSim atau Processor Simulator memnungkinkan kita untuk melihat simulasi sirkuit internal processor berupa komponen dan bus dan langkah-langkah bagaimana instruksi itu dijalankan pada sebuah arsitektur komputer dalam hal ini MIPS.

Kita dapat memasukan program perakitan dari set instruksi dari set instruksi perakitan yang dipilih, dan simulasi akan menghidupkan instruksi yang sedang diambil, diterjemahkan dan dilaksanakan oleh berbagai komponen.

ProcSim berisi sejumlah datapaths MIPS, dari yang sangat sederhana – incrementng PC dan Fecth Intruction , yang jauh lebih kompleks dengan dukungan untuk instruksi yang berbeda. Semua Simulasi processor MIPS R2000 mendukung Sigle-cycle (proses pengulangan sekali).

Bagian utama lain dari program ini adalah kenyataan bahwa anda dapat menulis datapaths sendiri. Meskipin masih terbatas untuk komputer 32-bit dan kode instruksi. Tapi terdapat potensi yang ada untuk mencoba ide-ide yang berbeda. Hal ini dilakukan dengan menulis dokumen XML dan sejumlah contoh yang disertakan.

ProcSim mudah digunakan karena memiliki ukuran (ish) file kecil, dan tidak perlu menginstall karena berbasis aplikasi portable java. Sehingga dapat berkerja diberbagai platform. ProcSim juga bisa disebut sebuah emulator karena keadaan akhir dari program perakitan ditulis dengan bahasa ISA MIPS.

 

Di dalam ProcSim terdapat beberapa feature seperti :

• · Menerima input kode assembly atau hanya instruksi bagaimana processor mengeksekusinya. Seperti add, sub, and, or, slt, lw,sw, beq, addi, andi, ori, jmp dll
• · Pengotrollan dilakukasn dengan simulasi animasi
• · Tersedian datapaths berbeda dari sederhana ke kompleks
• · Didukung untuk dapat membaca dan menulis pada memori
• · Penulisan datapaths sendiri dapat dilakukan dalam datapaths XML

 

III. Proses Pemrograman

1. Contoh diberikan sebuah instruksi pada MIPS berisi a+b+c , dimana a=s0; b=s1, c=s2

2. Ketika kita mensimulatorkan suatu intruksi MIPS, mula-mula intruksi berjalan ke program counter (PC) yang registernya benilai 0 untuk awalnya. Kemudian PC memberikan isi register sebanyak 32bit kepada ALU dan alamat PC kepada intruction memory

3. Kemudian Intruction Memory mengirimkan instruksi yang berisikan add $s0, $s1, $s2 yang berisikan operand, rs (register sumber1), rt (register sumber2), register destination dan funtion code yang berjumlahkan ke seluruhan sebanyak 32-bit. Sebelum mengirimkan instruksi tersebut control harus memberikan tanda 001 kepada register penampung.

4. Setelah itu baru instruksi dikirimkan, Op, rs, rt, rd menuju ke register penampungan yang menyimpan data yang akan dihitung oleh ALU dan menyimpan data hasil perhitungan. Kemudian func.code menuju ke ALU control untuk mengetahui sebuah operasi yang akan di jalankan.

5. Setelah mengetahui operasi yang digunakan pada ALUcontrol dimana memiliki 3 jalur kendali (3 bit). Yaitu 000=AND, 001=OR, 010=ADD, 110=SUB, 111=Set on Less Than lalu dikirimkan ke MainALU.

6. Kemudian Register penampung, memberikan tanda ReadData bernilai 0 kepada ALU Main yang merupakan data dari register yang nantinya akan di MUX-kan

7. Hasil dari Main ALU kemudian dituliskan ke dalam register file menggunakan bit 15-11 dari instruksi untuk memilih register tujuan $t0 (Write register).

8. Setalah meng-Writekan hasil instruksi pertama yang disimpan pada register $s0 baru lah instruksi ALUincrement mengupdate word address 00000100b/4 dengan kenaikan 4 dimana instruksi kedua baru akan di jalankan , yang nantinya PC akan mengupdate dari ALUInc setiap instruksi yang telah selesai dan begitu seterusnya sampai instruksi telah habis.

IV. Kesimpulan

• · Pada umumnya komponen MIPS dari Control Unit, Program Counter, Instruction Memory, Data Memory, Register dan ALU
• · Pada simulasi ini menggunakan MIPS R2000 dengan R-Format
• · Setiap instruksi pada MIPS terdiri dari isi 32-bit yang berarti maksimal instruksi yang dapat diaksess sebanyak 2³².
• · Isi pada suatu instruksi biasanya terdiri dari OP, RS, RT, RD dan OP