PIPELINING INSTRUKSI

Created by :1. Rizka Ariyanto (08018094)2. Dian Utari (08018065)3. Nuryani Rahmawati (08018071)

4. Dian Sulasih (08018072)5. Dyah Ayu Devi (08018076)

Pipeline

pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemroses selalu bekerja.

pipeline

Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor.

Perbedaan Microprocesor yang menggunakan

pipelinePada microprocessor yang tidak

menggunakan pipeline, satu instruksi dilakukan sampai selesai, baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan. Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline, ketika satu instruksi sedangkan diproses, maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan. Tetapi, instruksi yang diproses secara bersamaan ini, ada dalam tahap proses yang berbeda. Jadi, ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi.

Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor. Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan. Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline, apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap.

Instruksi Pipeline

Tahapan Pipeline

Mengambil instruksi dan membuffferkannya

Ketika tahapn kedua bebas tahapan pertama mengirimkan instruksi yang dibufferkan tersebut

Pada saat tahapan kedua sedang mengeksekusi instruksi ,tahapan pertama memanfaatkan siklus memori yang tidak dipakai untuk mengambil dan membuffferkan instruksi berikutnya

Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline

Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan

Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi

memori

Keuntungan dari Pipelining

Waktu siklus prosesor berkurang, sehingga meningkatkan tingkat instruksi-isu dalam kebanyakan kasus.

Beberapa combinational sirkuit seperti penambah atau pengganda dapat dibuat lebih cepat dengan menambahkan lebih banyak sirkuit. Jika pipelining digunakan sebagai pengganti, hal itu dapat menghemat sirkuit vs combinational yang lebih komplek sirkuit.

Kekurangan Pipelining

Non-pipelined prosesor hanya menjalankan satu instruksi pada satu waktu. Hal ini untuk mencegah penundaan cabang (yang berlaku, setiap cabang tertunda) dan masalah dengan serial instruksi dieksekusi secara bersamaan. Akibatnya desain lebih sederhana dan lebih murah untuk diproduksi.

Instruksi latency di non-pipelined prosesor sedikit lebih rendah daripada dalam pipelined setara. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sandal jepit ekstra harus ditambahkan ke jalur data dari prosesor pipelined.

Non-pipelined prosesor akan memiliki instruksi yang stabil bandwidth. Kinerja prosesor yang pipelined jauh lebih sulit untuk meramalkan dan dapat bervariasi lebih luas di antara program yang berbeda.

Pipelining meniru proses assembly-chain (ban berjalan) di industri : Misalnya Industri Mobil

Pasang pintu, jendela, kap mesin

Press Plat Body

Cat dasar, anti karat, cat final

Unit 3

Unit 4

Test engine static,test electric, dll

Pasang kabel,roda, ac, dll

Pasang Mesin, Jok, kaca,karet , lampu

Unit 1 Unit 2

Unit 6

Unit 5

Ban BerjalanIndustri Karoseri

Setiap unit, menjalankan fungsi tertentu yang unik

Setiap “clock” (satuan waktu tertentu), setiap unit secara serentak menyelesaikan pekerjaannya

Pekerjaan “bergeser” dari unit i ke unit (i + 1), sampai akhirnya pekerjaan selesai

Pada waktu seluruh unit terisi penuh, pada setiap “clock” akan keluar (selesai) satu unit mobil

Bandingkan dengan proses non-assembly, dimana pekerjaan diselesaikan semua dahulu (seluruh pekerjaannya mobil ke j selesai), baru mobil ke (j+1) mulai dikerjakan

Secara instinktif, dapat dideduksi bahwa :Tanpa assembly, maka setiap mobil akan selesai dalam waktu ( n x waktu setiap unit)

Dengan assembly : pada saat semua unit penuh, maka setiap “clock” (waktu pengolahan disetiap unit), akan keluar satu mobil

Tnon-assembly = ( n x Tunit-assembly), dimana

n adalah jumlah unit dalam assembly Jadi, dalam kondisi assembly penuh,

percepatan proses produksi mobil dengan assembly (ban berjalan) adalah n kali lebih cepat dibanding tanpa assembly

Pipelining di Prosesor

Untuk menerapkan prinsip multi-stage atau mulai saat ini kita namakan pipelining di prosesor, diperlukan organisasi prosesor khusus

Pada dasarnya, prosesor dipartisi menjadi sejumlah unit-unit kecil dengan fungsi spesifik

Setiap unit berperan menyelesaikan sebagian dari eksekusi instruksi :Instruction fetch, decode, operand address calculation, operand fetch, execute and store result