Mikroprosesor RISC-V

Mengenal RISC V dan Implementasinya Pada Sistem Komputer

Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau “Komputasi set instruksi yang disederhanakan” pertama kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. Komputer pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson, pengajar pada University of California di Berkely. RISC, yang jika diterjemahkan berarti “Komputasi Kumpulan Instruksi yang Disederhanakan”, merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. 

Selain digunakan dalam komputer vektor, desain ini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine. Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard. Selain RISC, desain Central Processing Unit yang lain adalah CISC (Complex Instruction Set Computing), yang jika diterjemahkan ke dalam Bahasa Indonesia berarti Komputasi Kumpulan Instruksi yang kompleks atau rumit.

Perbedaan antara ARM dan x86 terutama disebabkan oleh kompleksitas komposisinya, sementara x86 dikembangkan dari arsitektur yang lebih kompleks, prosesor ARM didasarkan pada RISC (Reduced Instruction Set Computer), yang sesuai namanya Katanya, bertujuan menjadi lebih sederhana. Meskipun lebih ramping, perangkat ARM memang memiliki beberapa elemen x86, meskipun ada banyak perbedaan dalam cara kedua prosesor menjalankan tugas mereka. Sementara prosesor CSIC hanya menuntut satu perintah, prosesor ARM menuntut beberapa perintah sehingga beberapa aktivitas dapat dilakukan. Namun, karena instruksinya lebih sederhana, prosesnya menjadi lebih cepat.

Perbedaan lain antara teknologi ARM dan X86 juga ditemukan pada beberapa fitur . Komputer melakukan tugas yang tidak dilakukan oleh ponsel dan sebaliknya, sehingga tidak ada gunanya menawarkan prosesor yang sangat kompleks untuk smartphone dengan fungsi kecil. Jadi ada beberapa prosesor dengan karakteristik unik.

Perkembangan RISC-V yang merupakan sebuah arsitektur kumpulan instruksi terbuka dan terukur yang membuat keanekaragaman aplikasi-aplikasi dan beban kerja Big Data dan Fast Data bisa berkembang dalam pusat-pusat data  core dan dalam sistem-sistem mobile yang terpencil at the edge. Hal ini memberikan sebuah alternatif pada arsitektur-arsitektur komputasi umum yang standar saat ini. Dengan RISC-V, berbagai antarmuka standar terbuka dapat digunakan untuk memungkinkan pemrosesan khusus, solusi-solusi memory-sentris, perangkat penyimpanan unik dan aplikasi-aplikasi yang terkoneksi secara fleksibel.

Western Digital berencana untuk open source RISC-V SweRV Core barunya, yang memiliki sebuah desain superscalar 2-cara. RISC-V SweRV Core Western Digital merupakan sebuah core pipeline 32-bit dengan 9 stage yang memungkinkan beberapa instruksi untuk diisi sekaligus dan dijalankan bersamaan, mempersingkat waktu yang diperlukan untuk menjalankan berbagai program. Hal ini merupakan core yang ringkas dan berurutan yang dijalankan pada 4,9 CoreMarks/MHz1. Desain efisien dayanya menawarkan kecepatan clock hingga 1,8GHz1 pada sebuah teknologi proses CMOS 28mm. Perusahaan ini berencana menggunakan SweRV Core yang dibenamkan pada berbagai desain, termasuk kontroler flash dan SSD. Menjadikan core tersebut menjadi open source diharapkan agar mendorong pengembangan aplikasi-aplikasi data-sentris baru seperti Internet of Things (IoT), pemrosesan aman, kontrol-kontrol industrial dan lainnya.

Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik diantaranya :
a. Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusi instruksi berlangsung.

b. Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unit control. Keuntungan lainnya memungkinkan optimasi pemakaian register sehingga operand yang sering diakses akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.

c. Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register,. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel instruksi dan unit kontrol.

d. Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan menggunakan field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan secara bersama-sama

DAFTAR PUSTAKA

Lestari Dwi A. (2010). Implementasi RISC dan CISC terhadap Sistem Komputer. Diakses pada tanggal 28 September 2021 http://niesadisini328.blogspot.com/2010/07/implementasi-risc-dan-cisc-terhadap.html 

Pengembangan Prosesor Risc-V. (2021). Diakses pada tanggal 28 September 2021 https://www.citraselebriti.com/artikel/18938/pengembangan-prosesor-risc-v/ 

X86 Vs Arm Prosesor: Perbedaan Utama Dan Manfaat – Tutorial. (2021). Diakses pada tanggal 28 September 2021 https://id.comprating.com/procesadores-x86-vs-arm