Anda tidak sendirian atau tidak berdaya. Kekuatan yang mengatur bintang dilangit, bersama anda juga.
(Shrii Shrii Anandamurti)
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Mikroprosesor mulai berkembang sejak ditemukannya teknologi rangkaian terpadu (integrated circuit) sekitar tahun 1960. Mikroprosesor pertama (mikroprosesor 4-bit) mulai diperkenalkan sekitar tahun 1971, kemudian disusul oleh generasi-generasi berikutnya yang semakin hari semakin kompleks saja. Komputer pribadi yang kita kenal sekarang ini merupakan suatu sistem berbasis mikroprosesor, yaitu suatu sistem yang dikembangkan berdasar pada mikroprosesor.
Dewasa ini, mikroprosesor semakin mendapat tempat dalam kehidupan kita. Mikroprosesor di dalam sistem komputer digunakan untuk mengerjakan berbagai hal, mulai dari keperluan mengetik, mengolah data, membuat desain (rancangan), dan lain-lain. Selain itu, mikroprosesor juga dapat digunakan pada rangkaian kontrol elektronik untuk mengendalikan berbagai peralatan. Hidup matinya pompa air, gerakan lift pada bangunan bertingkat, sistem keamanan suatu gedung, sampai alat-alat produksi di industri-industri dapat dikendalikan dengan memanfaatkan mikroprosesor.
Mikroprosesor, sebagai ”otak” dari sebuah komputer, mengorganisasikan semua operasi yang terjadi di dalam komputer. Operasi-operasi perpindahan data, operasi aritmatika dan logika, dan pengendalian seluruh sumber daya dikendalikan oleh mikroprosesor. Operasi-operasi internal komputer dapat disusun sedemikian rupa untuk menjalankan fungsi-fungsi tertentu. Untuk menjalankan fungsi-fungsi tersebut, perlu dilakukan pemrograman terhadap mikroprosesor.
Selengkapnya dapat diperoleh pada http://igedesuputrawidharma.s5.com/microprocessor_general.
A. Pengertian Mikroprosesor (mP)
Apa itu rangkaian terpadu (IC) ?
Sebuah alat yang memadukan rangkaian beberapa komponen elektronik dalam satu kemasan. Jumlah komponen logika, khususnya transistor, bisa berkisar antara 2 sampai lebih dari 100.000 buah.
Pemaduan skala besar (= large scale integration, LSI) menunjukkan teknologi baru yang memadukan ribuan transistor pada satu rangkaian terpadu.
Apa yang dimaksud serpih atau chip ?
Kepingan silikon kecil berbentuk persegiempat pada mana hampir semua rangkaian terpadu diimplementasikan.
Apa yang dimaksud CPU (Central Processing Unit) ?
Unit pemroses pusat (CPU) terdiri dari dua unit yaitu :
1. Unit pengendali (CU), berfungsi mengambil, mendekode dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori. Unit ini mengatur urutan operasi seluruh sistem.
2. Unit aritmatika dan logika (ALU), memiliki fungsi melaksanakan operasi aritmatika dan logika untuk data yang melaluinya. Fungsi aritmatika : penjumlahan dan pengurangan. Operasi logika : AND, OR dan pergeseran.
Jadi, mikroprosesor dapat didefinisikan :
sebuah komponen LSI yang mengimplementasikan fungsi-fungsi sebuah unit aritmatika dan logika ditambah unit pengendalinya pada satu serpih. Disamping itu, di dalam mikroprosesor juga terdapat sejumlah register.
Enam teknologi utama yang digunakan untuk membuat peralatan
MSI dan LSI :
1. Teknologi PMOS
Digunakan dalam beberapa pemakaian industri dan militer untuk mencapai kerapatan yang sangat tinggi.
2. Teknologi NMOS
Umumnya dipakai untuk mikroprosesor standar.
3. Teknologi CMOS
Digunakan pada pemakaian yang membutuhkan portabilitas.
4. Teknologi Bipolar (TTL, ECL, IIL)
Digunakan untuk peralatan berkecepatan tinggi.
5. Teknologi CCD (charge-coupled devices)
6. Teknologi-teknologi lainnya :
- memori gelembung (bubble memories)
- MNOS (metal nitride oxide semiconductor)
- DMOS (double-diffused MOS)
- VMOS
B. Jenis-jenis mP dan Perkembangannya
1. Mikroprosesor 4-bit
Tahun 1971, Intel memperkenalkan mikroprosesor pertama, mikroprosesor 4-bit, bernama Mikroprosesor 4004. Pada masa sekarang, mikroprosesor ini sangat primitif, karena hanya memiliki 4096 alamat, masing-masing 4-bit memori. Mikroprosesor ini memiliki 45 buah instruksi yang berbeda.
2. Mikroprosesor 8-bit
Pada akhir tahun 1971, Intel memperkenalkan mikroprosesor 8-bit pertama yaitu mikroprosesor 8008. Memori yang lebih besar (16 K x 8-bit) dan jumlah instruksi yang lebih banyak (48 instruksi).
Pada tahun 1973, Intel memperkenalkan mikroprosesor 8080, mikroprosesor 8-bit modern yang pertama. Versi yang lebih baru dari 8080 yaitu 8085, yang diperkenalkan Intel pada tahu 1977. Pada masa ini, perusahaan mikroprosesor Zylog memperkenalkan Z-80 sebagai mikroprosesor 8-bit.
3. Mikroprosesor 16-bit
Pada tahun 1978, Intel melepas mikroprosesor 8086-nya dan kira-kira setahun kemudian melepas 8088 ke pasaran. Kedua mikroprosesor ini adalah mikroprosesor 16-bit, kapasitas alamatnya 1M x 8-bit
Versi dari 8086 yang lebih canggih yaitu 80186. Versi terakhir dari 8086 adalah 80286, yang memiliki alamat memori sebesar 16 MB.
4. Mikroprosesor 32-bit
Dua versi mikroprosesor 32-bit yaitu 80386 dan 80486. Kecepatan clock yang lebih tinggi menjadi kelebihan mikroprosesor ini. Ruang memorinya 4GB.
Untuk selanjutnya mikroprosesor selalu mengalami perkembangan yang begitu pesat, hingga sekarang sudah umum kita menggunakan Pentium IV dengan kecepatan clock-nya yang begitu tinggi.
C. Keuntungan-keuntungan mikroprosesor
Mikroprosesor sedang menggantikan elektronika lama dalam hampir tiap bidang yang menyangkut program atau pengendalian otomatis. Tiga keuntungan pokok menggunakan mikroprosesor adalah :
Lebih sedikit komponen
Sejumlah kecil komponen yang diperlukan oleh sistem mikroprosesor mengakibatkan beberapa keuntungan :
- volume fisik menyusut dan miniaturisasi sistem, sering mengakibatkan kemudahan dibawa-bawa, portabilitas.
- konsumsi catu daya menurun
- pembuangan daya berkurang
- keandalan bertambah sebab jumlah komponen lebih sedikit
Biaya lebih rendah
Kemampuan diprogram
Keuntungan pokok pemrograman adalah penyederhanaan desain, mempersingkat waktu pengembangan dan memungkinkan perubahan yang mudah. Singkatnya, keyboard mengambil alih alat patri dan perlengkapan pengembangan pemrograman yang tangguh dipakai sebagai ganti perangkat keras pembantu meneliti jalannya program (debuging) yang rumit.
D. Sistem bilangan
Dalam mempelajari mikroprosesor, sistem bilangan harus dipahami sebab proses dalam mikroprosesor dilakukan dalam biner dan instruksi yang diberikan pada mikroprosesor dalam heksadesimal sedangkan kebiasaan kita sehari-hari adalah sistem desimal.
Operasi-operasi mengenai sistem bilangan sudah banyak dibahas pada mata kuliah teknik digital semester sebelumnya.
I.2. Sistem Minimum
Pada umumnya sistem minimum mikroprosessor terdiri atas perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software)
· Perangkat keras :
- CPU
- ROM
- RAM
- Input dan Output unit
- Perangkat penunjang seperti decoder, clock, buffer, latch, tranceiver
· Perangkat lunak (materi ini akan dibahas lebih lanjut pada Handout Sistem Mikroprosessor II)
1.3. Soal dan Pertanyaan
1. Apa yang dimaksud dengan mikroprosessor?
2. Apa yang dimasud dengan istilah:
Mikroprosesor sebagai mikrokomputer?
3. Apa yang dimasud dengan istilah:
Mikroprosesor sebagai minimum sistem?
4. Jelaskan sejarah perkembangan mikroprosesor dan lengkapi dengan kapasitas kemampuannya?
Waktu yang terlewati dengan tetesan keringat, tidak akan berlalu dengan sia-sia
(Hj.Megawati Soekarnoputri)
BAB II
CENTRAL PROCESSING UNIT
A. Arsitektur mikroprosesor
Mikroprosesor generasi ketiga yang pertama adalah Z-80 dan 8085, diperkenalkan pada April 1976. Dengan mempergunakan proses pembuatan CMOS saluran-N, beban modus pengosongan, hanya catu daya + 5 volt yang diperlukan mikroprosesor tersebut. Hanya satu pewaktu + 5 volt di luar mikroprosesor yang diperlukan dikemas dalam DIP dengan 40-penyemat.
Z-80 dan 8085 mempunyai saluran-saluran alamat 16 buah sehingga mampu berhubungan dengan memori sebesar 64KB. Z-80 dan 8085 juga mempunyai bus data dua arah 8-bit.
Di dalam mikroprosesor terdapat register-register, adapun fungsinya sebagai berikut :
¨ Program Counter
Program counter adalah register yang berfungsi untuk menahan lokasi atau alamat (address) untuk instruksi berikutnya.
¨ Instruction register
Instruction register bertugas manahan instruksi untuk didecode. Proses decode ini sesuai dengan kata-kata kode instruksi yang dimengerti oleh mikroprosesor, sedemikian rupa sehingga mikroprosesor dapat melakukan instruksi tersebut.
¨ Accumulator
Accumulator adalah register temporer yang berfungsi untuk melakukan operasi-operasi aritmatika dan logika, misalnya penjumlahan.
¨ Index Register
Index register merupakan register pembantu accumulator. Register ini digunakan untuk menyimpan hasil sementara accumulator.
¨ Status Register (Flag)
Digunakan untuk mengetahui kondisi mikroprosesor.
¨ Arithmetic and Logic Unit
Suatu unit di dalam mikroprosesor untuk mengadakan perhitungan dan manipulasi data.
SISTEM BUS
NOISE IMMUNITY
Dalam suatu sistem mikroprosesor terdapat 3 type bus, yaitu :
Type
Description
Example
1
One transmitter, many receivers
Address bus
2
One receiver, many transmitter
CPU control line
(WAIT, INT, etc.)
3
Many transmitters and receivers
Data bus
Supaya suatu sistem bus dapat bekerja, harus memenuhi syarat-syarat :
VOH > VIH dan VOL < VIL
Selisihnya disebut sebagai noise immunity.
Tabel Logic level TTL, LSTTL dan CMOS
Description
TTL
LSTTL
CMOS
VOH
Tegangan output logic 1
2,4 volt
2,7 volt
4,6 volt
VOL
Tegangan output logic 0
0,4 volt
0,5 volt
0,4 volt
VIL
Tegangan input logic 0
0,8 volt
0,8 volt
1,5 volt
VIH
Tegangan input logic 1
2,0 volt
2,0 volt
3,5 volt
IIL
Arus input logic 0
- 1,6 mA
- 0,4 mA
- 1 mA
IIH
Arus input logic 1
40 mA
20 mA
1 mA
IOH
Arus output logic 1
- 400 mA
- 400 mA
- 360 mA
IOL
Arus output logic 0
16 mA
8 mA
0,36 mA
Contoh
1 :
Asumsikan suatu gerbang TTL 7400 men-drive suatu line dengan sebuah gerbang 74LS04. Hitung noise immunitynya?
Jawab :
VOH 7400 = 2,4 volt
VIH 74LS04 = 2,0 volt
Jadi logic 1 level noise immunitynya = 2,4 – 2,0 = 0,4 volt
Contoh
2 :
Hitung jumlah gerbang 74LS04 sebagai receiver yang dapat di-drive oleh transmitter 7400
Jawab :
Untuk logic 1, 74LS04 memerlukan arus 20 mA per input sedangkan 7400 mampu men-supplay arus 400 mA
Jadi 7400 dapat men-drive 400/20 = 20 74LS04 receiver
Untuk logic 0, 74LS04 memerlukan arus 0,4 mA per input sedangkan 7400 mampu men-supplay arus 16 Ma
Jadi 7400 dapat men-drive 16/0,4 = 40 74LS04 receiver
Sehingga batas maksimum gerbang 74LS04 yang dapat di-drive oleh 7400 = 20 gerbang.
Terdapat 3 tipe bus, yaitu :
Ø Type 1 Bus
Bus type ini bersifat satu arah yang berfungsi untuk menambah fan-out. Karakteristik dari bus type 1 ini adalah terdiri dari satu pengirim dan beberapa penerima.
Bus type 1 ini contohnya digunakan pada bus alamat sistem mikroprosesor.
IOH Z-80 = 250 uA
IOL Z-80 = 1,8 mA
Apakah rangkaian berikut perlu buffer?
Ø Type 2 Bus
Bus type 2 ini mempunyai beberapa pengirim tetapi memiliki hanya satu penerima.
Contoh pemakaian bus type 2 ini adalah pada CPU control line (WAIT, INT, dll)
Ø Type 3 Bus
Bus type ini bersifat dua arah (bidirectional) dimana terdapat beberapa pengirim dan beberapa penerima. Pada bus data terdapat type bus seperti ini.
Fungsi masing-masing bus dalam mikroprosesor
1. BUS DATA
Bus data dimanfaatkan oleh mikroprosesor untuk menerima data dari luar dan untuk mengeluarkan data ke perangkat-perangkat di luarnya (bus untuk lalu lintas data dari dan ke mikroprosesor). Kebanyakan mikroprosesor memiliki sifat bus data dua arah (bidirectional).
2. BUS KONTROL
Digunakan untuk mengontrol perangkat-perangkat di luar mikroprosesor seperti memori (RAM dan ROM), dan peralatan input/output.
3. BUS ALAMAT
Address bus merupakan jalur untuk menggapai alamat komponen di luar mikroprosesor, misalnya menggapai suatu chip memori sehingga memori tersebut dapat ditulisi atau dibaca datanya oleh mikroprosesor tersebut. Jumlah jalur pada address bus menentukan jumlah alamat yang berbeda yang dapat dihubungi oleh mikroprosesor. Arah aliran data address bus adalah satu arah (unidirectional), yaitu dari mikroprosesor menuju komponen di luar mikroprosesor.
Dalam menghasilkan ke tiga fungsi BUS tersebut, mikroprosessor membutuhkan Buffer, Transceiver, dan Latch.
BUFFER & TRANCEIVER
Buffer adalah suatu penguat yang dapat digunakan untuk menaikkan kemampuan menggerakkan saluran sinyal mikroprosesor. Buffer dengan keluaran tri-keadaan dapat pula digunakan untuk melakukan isolasi secara listrik antara bagian-bagian dari sistem mikroprosesor.
Suatu pemakain yang penting dari buffer adalah dalam pintu masukan (input port). Dalam pemakaian ini, buffer bekerja untuk mengisolasikan data masukan dari bus data dari mikroprosesor, sampai data masukan diminta oleh mikroprosesor. Gerbang-gerbang logika dapat digunakan untuk mengetahui suatu permintaan untuk masukan dari suatu pintu tertentu dan untuk menjalankan sinyal strobe masukan. Untuk mikroprosesor Z-80, sinyal IORQ dan sinyal RD keduanya menjadi logika nol digunakan untuk menunjukkan suatu permintaan masukan.
Saluran-saluran mikroprosesor dua arah dapat di-buffer dengan pengerak dua arah (bidirectional drivers = tranceiver). Suatu pengerak dua arah dapat dibentuk dari dua buffer tri-keadaan yang dihubungkan masukan dan keluarannya dan dengan satu inverter yang dihubungkan di antara kedua saluran enable yang akan menjamin bahwa pada setiap saat hanya satu enable yang bekerja.
Buffer (penyangga) merupakan rangkaian logika yang digunakan untuk memperkuat sinyal. Buffer diaplikasikan pada berbagai bus satu arah sehingga bus dapat disalurkan ke berbagai rangkaian. Beberapa buffer yang ada antara lain: 74 240, 74 241, 74 244, dan masih banyak banyak lagi.
Salah satu IC penyangga adalah 74LS244. IC ini dilengkapi dengan masukan dan keluaran 8 bit. Sinyal masukan antara lain: 1A1 – 1A4, 2A1 –2A4. Sinyal keluaran antara lain: 1Y1 – 1Y4, 2Y1 – 2Y4. Sedangkan masukan 1G dan 2G merupakan masukan enable.
Untuk mengaktifkan buffer 74LS244, masukan enable 1G dan 2G harus diberi logika rendah. Pemberian logika tinggi pada masukan enable ini akan menaruh keluaran pada impedansi tinggi.
Transceiver merupakan piranti untuk mengirim / menerima sinyal dan memperkuat sinyal. Transceiver diaplikasikan pada berbagai bus dua arah sehingga bus dapat disalurkan ke berbagai rangkaian. Beberapa transceiver yang ada antara lain: 74 242, 74 243, 74 245, dan masih banyak lagi.
Salah satu IC transceiver adalah 74LS245. IC ini mampu mengirimkan dan menerima 8 bit sinyal, sesuai dengan logika yang diberikan pada masukan DIR dan . Bila berlogika rendah, maka transceiver akan menyalurkan data sesuai dengan keadaan logika DIR. Bila DIR berlogika tinggi, maka data pada sisi A akan menuju sisi B. Sebaliknya bila DIR berlogika rendah, maka data pada sisi B akan menuju sisi A.
Kedua sisi A dan B akan diisolasi bila berlogika tinggi.
LATCH
Seringkali dalam sistem-sistem mikroprosesor, informasi dapat muncul dalam bus mikroprosesor yang harus disimpan untuk digunakan oleh sistem kemudian. Informasi dikirimkan ke suatu pintu keluaran misalnya, mungkin perlu disimpan untuk beberapa saat setelah dialihkan ke bus mikroprosesor. Dalam keadaan seperti itu suatu penahan (latch) dapat digunakan.
Latch merupakan piranti yang mampu menyimpan keadaan logika. Pada prinsipnya latch dibentuk dari sekumpulan flip-flop. Latch atau gerendel memiliki sekumpulan penyemat masukan, penyemat keluaran dan serta penyemat kendali. Latch banyak digunakan pada bus searah yang menyalurkan sinyal sesuai dengan kondisi sinyal kendali. Berbagai tipe Latch yang ada antara lain : 74 373, 74 374, 74 377, 74 364 dan masih banyak lagi.
IC 74LS373 merupakan salah satu latch 8 bit transparan yang berarti bila penyemat kendali enable (G) sedang tinggi, maka keluaran – keluaran Q akan mengikuti masukan – masukan D. Bila enable (G) rendah, maka logika pada keluaran – keluaran Q akan tergerendel / terkunci sesuai dengan logika terakhir sebelum enable(G) diubah menjadi rendah.
Penyemat OC (Output Control) digunakan untuk mengendalikan kerja latch sesuai dengan tabel berikut.
E. SISTEM CLOCK mP
Sinyal-sinyal pewaktu dalam sistem mikroprosesor berupa gelombang-gelombang yang digunakan utuk menyerempakkan operasi seluruh sistem. Beberapa mikroprosesor mempunyai osilator di dalamnya untuk membangkitkan sinyal pewaktu, mikroprosesor ini hanya memerlukan satu komponen pewaktu di luar.
Mikroprosesor-mikroprosesor yang lain tidak mempunyai osilator di dalamnya, dan memerlukan rangkaian osilator yang rumit di luarnya untuk menghasilan bentuk gelombang pewaktu.
F. SISTEM RESET mP
Sinyal reset diperlukan supaya mikroprosesor mengerjakan programnya dari awal, seperti pada awal mula mikroprosesor diberikan catu daya.
Ilmu tanpa agama adalah buta, Agama tanpa ilmu tidak akan kemana-mana
(Albert Einstein)
BAB III
MEMORI UNIT
Semua sistem mikroprosesor memerlukan memori supaya dapat berfungsi. Program mikroprosesor disimpan dalam memori ini, demikian pula setiap data yang diperlukan. Dalam beberapa kasus, semua memori yang diperlukan berada dalam serpihan itu sendiri. Akan tetapi seringkali tambahan memori yang diperlukan berada di luar mikroprosesor.
Dua jenis memori yang berbeda dapat digunakan dalam suatu sistem mikroprosesor, yaitu : (1) volatil (mudah “menguap”) dan (2) nonvolatil (tak mudah “menguap”). Memori volatil mempunyai ciri bahwa sekali daya diambil daripadanya, informasi yang disimpan di dalamnya akan hilang. Sebaliknya isi dari memori nonvolatil tidak hilang apabila daya diambil darinya. Read-only Memori (ROM) adalah suatu contoh dari memori non-volatil yang mengandung informasi tetap yang tidak berubah atau susah untuk diubah. Random-access Memory (RAM) merupakan jenis memori yang volatil. Lengkapnya pada http://igedesuputrawidharma.s5.com/microprocessor_memory.
A. ROM (Read Only Memory)
Read Only Memori (memori hanya untuk dibaca) adalah suatu jenis memori yang paling sederhana. Memori ini ekivalen dengan sekelompok register, dan masing-masing register dapat menyimpan sebuah kata secara permanen. Dengan menggunakan sinyal-sinyal kendali, kita dapat membaca suatu kata dari lokasi memori yang mana saja. (membaca berarti membuat isi lokasi memori muncul pada terminal-terminal keluaran ROM).
Dengan sebuah ROM, kita harus mengirimkan kepada pabrik daftar data yang akan disimpan dalam lokasi memori berbeda dalam ROM. Atas dasar ini pabrik membuat masker yang akan dipakai dalam produksi ROM secara besar-besaran.
PROM
Programmable ROM memberi keleluasaan kepada pemakai untuk menyimpan data. Sebuah PROM dapat melakukan penyimpanan dengan pembakaran. Dengan pemrograman PROM, seorang pemakai dapat memasukkan program dan data melalui pembakaran tersebut. Sekali hal ini dilakukan, pemrograman tersebut akan bersifat permanen. Dengan kata lain, isi yang tersimpan tidak dapat dihapuskan.
EPROM
Erasable PROM menggunakan MOSFET sebagai komponen-komponennya. Data disimpan dengan memakai pemrogram PROM. Selanjutnya data dapat dhapus dengan sinar ultraviolet. Sinar itu dilewatkan melalui jendela kemasan IC menuju ke serpih. Dengan ini akan terjadi pembebasan muatan-muatan tersimpan pada MOSFET. Efek yang ditimbulkan berupa penghapusan isi yang tersimpan. Dengan kata lain, EPROM adalah ROM yang dapat dihapus dengan sinar ultraviolet dan dapat diprogram kembali secara listrik.
EPROM sangat membantu dalam desain dan pengembangan. Ini memungkinkan pemakai untuk menghapus dan menyimpan sesuatu sampai akhirnya dihasilkan program dan data yang telah disempurnakan.
Ada 2 jenis EPROM yang biasa dipakai yaitu UVEPROM (Ultra Violet EPROM) dan EEPROM (Electricity EPROM).
B. RAM (Random Access Memory)
RAM digolongkan sebagai memori statik atau memori dinamik. Dalam memori dinamik, informasi disimpan sebagai muatan dan memori ini menghilang apabila tidak “disegarkan lagi” (refreshed). Suatu rangkaian penyegar di luar memori diperlukan apabila menggunakan RAM dinamik.
Memori statik, di pihak lain tidak memerlukan rangkaian penyegar seperti itu, oleh karena informasi disimpan dalam flip-flop yang ditahan. Walaupun memori dinamik memerlukan suatu rangkaian penyegar di luarnya, harganya lebih murah daripada memori statik dan memerlukan daya lebih sedikit.
Ada 2 jenis RAM yang biasa dipakai yaitu DRAM (Dynamic RAM) dan SRAM (Static RAM).
C. RUANG MEMORI
Informasi disimpan dalam memori pada suatu kumpulan lokasi memori. Masing-masing lokasi memori mengandung satu kata memori. Ukuran dari kata memori ditentukan oleh lebar lintasan data dari mikroprosesor. Suatu mikroprosesor 8-bit, misalnya memerlukan setiap lokasi memori mengandung suatu kata data 8-bit atau byte. Akan tetapi organisasi memori yang berbeda akan digunakan untuk suatu mikroprosesor 4-bit, yaitu demikian sehingga setiap lokasi memori mengandung kata 4-bit atau nibble. Setiap lokasi memori mempunyai suatu alamat memori yang tertentu. Alamat ini akan ditentukan dengan menggunakan notasi heksadesimal. Sebelum membaca atau menulis pada suatu lokasi memori, mikroprosesor harus terlebih dahulu memilih address memori yang dikehendaki.
Seluruh kumpulan dari lokasi memori suatu mikroprosesor yang dapat dihubungi atau dicapai disebut ruang memori. Untuk sebuah mikroprosesor dengan bus alamat 16-bit, lokasi memori yang paling rendah pada alamat 0000, sedangkan lokasi memori yang tertinggi ada pada alamat FFFF.
Dalam Memory Modul terdapat pendekodingan Memory yang berhubungan erat dengan kapasitas CPU, kapasitas Memory, dan ruang Memory.
Hal ini dikenal dengan Memory Map.
Salah satu contoh memory map ditunjukkan pada gambar berikut, terlihat adanya 3 IC Memory yang dipakai yaitu ROM 27128, ROM 27256 dan RAM 6264.
0000-3FFF H
ROM 27128
16 KBytes
4000-AFFF H
ROM 27256
32 KBytes
B000-B7FF H
RAM 6264
8 KBytes
B800-FFFF H
zone bit
8 KBytes
Dari Memory map ini terlihat bahwa map terdiri atas 3 kolom yaitu kolom alamat memory, kolom jenis memory (IC) dan kolom kapasitas memory.
Pada contoh tampak bahwa kapasitas memory terisi 56 Kbytes dari penuhnya 64 Kbytes (bila prosesornya adalah 8085).
Sisa antara kapasitas CPU dan memory disebut dengan zone bit, dimana pada contoh diatas sebesar 8 Kbytes.
Pendekodingan Memory membutuhkan peralatan yang disebut dengan Dekoder.
Decoder merupakan rangkaian logika yang digunakan untuk mengkodekan. Decoder diaplikasikan pada bus alamat (address bus) sehingga berbagai rangkaian pendukung mikroprosesor (input/output) dapat dialamati.
Decoder dapat disusun dari gerbang-gerbang dasar (Not, AND, OR) atau berupa IC decoder dalam satu kemasan. Beberapa decoder yang ada antara lain: 74 138, 74 139, 74 154, 74 155, 74 156 dan masih banyak lagi.
Salah satu IC decoder adalah 74LS138. IC ini dilengkapi dengan masukan 3 bit dan keluaran 8 bit. Sinyal masukan antara lain: A,B dan C. Sinyal keluaran antara lain: Y0 s/d Y7 aktif rendah. Sedangkan masukan G1 dan G2 merupakan masukan enable.
Untuk mengaktifkan dekoder 74LS138, masukan enable G1 harus diberi logika tinggi dan G2 harus diberi logika rendah. Pemberian logika ini pada masukan enable akan mengaktifkan salah satu keluaran.
Decoder merupakan rangkaian logika yang digunakan untuk mengkodekan.
Decoder diaplikasikan pada bus alamat (address bus) sehingga berbagai rangkaian pendukung mikroprosesor (input/output) dapat dialamati. Decoder dapat disusun dari gerbang-gerbang dasar (Not, And, Or) atau berupa IC decoder dalam satu kemasan. Beberapa decoder yang ada antara lain: 74 138, 74 139, 74 154, 74 155, 74 156 dan masih banyak lagi.
Gerbang logika dapat disusun membentuk suatu rangkaian yang memberikan logika keluaran dengan kombinasi masukan tertentu. Logika keluaran inilah yang digunakan untuk mengaktifkan sistem memori ataupun input-output dalam suatu sistem mikroprosesor. Gerbang logika yang digunakan dapat berupa gerbang AND dan NOT atau NAND. Dalam IC 74LS08 terdapat 4 buah gerbang AND dua masukan dan IC 74LS04 terdapat 6 buah gerbang NOT (pembalik).
Bentuk dari pendekodingan memory dengan contoh memory map diatas dan menggunakan decoder 74LS138 adalah sebagai berikut:
ROM
ROM
RAM
Dekoder 74LS138 disini menggunakan 4 keluarannya yang masing-masing mampu mengakses memory dengan kapasitas 16 Kbytes. Dengan kondisi demikian maka untuk ROM 27128 dapat langsung dicatu decoder. Sedangkan ROM 27256 harus dicatu dengan 2 keluaran decoder yang dimultipleksing dengan bantuan gerbang logika NAND. RAM 6264 dapat langsung dicatu decoder juga karena kapasitas memorynya yang lebih kecil dari keluaran decoder.
ROM yang dipakai disini bisa jenis UVEPROM (Ultra Violet EPROM) atau EEPROM (Electricity EPROM), sedangkan untuk RAM yang dipakai disini adalah jenis SRAM (Static RAM). Untuk DRAM (Dynamic RAM) membutuhkan pendekodingan khusus dengan decoder yang berbeda yaitu IC 8284 yaitu IC interface dengan kemampuan mencatu RAM Bank. Pada IC ini terdapat fasilitas Row (RAS) dan Column (CAS) yang dipakai untuk mencatu tiap RAM pada RAM Bank baik dari sisi baris maupun kolomnya. Untuk lebih jelasnya dapat melihat http://igedesuputrawidharma.s5.com/DRAM.
Dia yang tidak pernah menderita, hanya sekedar hidup.
Dia yang tidak pernah gagal, tidak pernah berusaha.
Dia yang tidak pernah menangis, tidak tahu arti tertawa sebenarnya (Diego Maradona)
BAB IV
INPUT/OUTPUT
Fungsi utama dari bagian Input/Output adalah untuk menjalin komunikasi antara peripheral dengan sistem komputer. Sesuai dengan namanya, maka bagian ini memiliki dua fungsi yang bersifat bolak-balik yang pertama yaitu untuk membaca data dari peripheral ke dalam komputer. Pada saat pembacaan data, bagian inimenginterpretasikan sinyal masukan, menahannya secara sementara sampai data dapat ditempatkan dalam memori. Fungsi yang kedua adalah mentransmisikan hasil olahan komputer ke bagian peripheral yang dikehendaki.
Dalam menjalankan fungsinya, Input Output Unit memerlukan komponen penunjang, antara lain decoder dan interface.
Dekoder
Seperti halnya memory, pada bagian Input Output ini juga membutuhkan decoder yang dipakai untuk mendekoding komponen-komponen Input Output.
Dengan demikian perancangannya juga membutuhkan Input Output Map, yaitu pengalamatan tiap komponen pendukungnya.
Piranti yang biasa dipakai sebagai decoder I/O unit adalah IC 74LS138, 74LS139, 74LS155 serta gerbang logika. Untuk kharakteristik decoder dapat dilihat pada Bab II tentang Memory Modul. Sedangkan bentuk pengalamatannya sedikit berbeda tergantung Komponen yang dicatu.
Komponen yang paling sering dipakai untuk mendukung Input Output Unit adalah Interface yaitu PPI 8255.
PPI 8255
PPI yaitu Peripheral Programmable Interface adalah interface yang bisa diprogram dan memiliki kelebihan yaitu dapat digunakan sebagai input maupun output ataupun dua-duanya.
Pada kesempatan ini hanya diulas secara garis besar tentang PPI. PPI memiliki 3 port 8 terminal yaitu port A, B dan C (port C dapat terbagi atas 2 yaitu port C upper 4 terminal dan port C lower 4 terminal). Masing-masing port ini dapat berfungsi sebagai Input atau Output, termasuk port C upper dan lower difungsikan sama atau beda. Fungsi ini terbentuk dari kondisi data bus yang deprogram/dirancang.
Seperti contoh dibawah Data Bus dirancang untuk data 9AH. Hal ini dikenal dengan istilah CWD (Control Word). Maka dapat dipilah fungsi port A, B, C upper dan C lower.
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
0
0
1
1
0
1
0
D7 adalah mode aktif berlogika 1 menunjukkan PPI dalam kondisi aktif.
D6 dan D5 menunjukan mode operasi PPI yaitu mode 0, mode yang dipakai untuk mengfungsikan PPI sebagai Interface Input Output.
D4 adalah menunjukkan kondisi fungsi port A, 1 berarti port A sebagai port input.
D3 adalah menunjukkan kondisi fungsi port C lower, 1 berarti port C lower sebagai port input.
D2 menunjukan mode operasi PPI yaitu mode 0, jadi sesuai dengan kondisi D6 dan D5, mode yang dipakai untuk mengfungsikan PPI sebagai Interface Input Output.
D1 adalah menunjukkan kondisi fungsi port C upper, dengan kondisi 1 berarti port C upper sebagai port input.
D0 adalah menunjukkan kondisi fungsi port B, 1 dengan kondisi 0 berarti port B sebagai port output.
Sedangkan pengalamatan PPI disesuaikan dengan keinginan perancangnya, baik pengalamatan port A, B, C dan CWR (Control Word Register).
Contoh:
Pengalamatan Input Output Unit dengan PPI 8255 dan decoder 74LS138. Sedangkan CWDnya 89H. Pengalamatan port A yaitu 80 H , port B 81 H , port C 82 H dan CWR yaitu 83 H.
Maka dapat dibuat pendekodingannya yaitu:
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
0
0
0
1
0
0
1
Jadi port A sebagai output, port B sebagai output dan port C upper dan lower sebagai output.
Sedangkan pengalamatannya yaitu:
ALAMAT
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
Port
80
1
0
0
0
0
0
0
0
A
81
1
0
0
0
0
0
0
1
B
82
1
0
0
0
0
0
1
0
C
83
1
0
0
0
0
0
1
1
CWR
Dengan ini maka dapat dibuat pendekodingannya, yaitu:
A7-A5 dihubungkan ke terminal masukan dekoder.
A4-A2 dihubungkan ke terminal enable decoder.
A1-A0 dihubungkan ke A0 dan A1 dari PPI.
Berikan padaku, 10000, ya 1000 laki laki kuat perkasa, aku mampu meratakan semeru.
Berikan padaku, 100, ya 10 generasi muda yang patriotis dan nasionalis, aku mampu menggemparkan dunia.
(Bung Karno, Penyambung Lidah Rakyat Indonesia)
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan uraian dari Bab I hingga Bab IV maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.
Mikroprosesor terdiri atas perangkat keras dan perangkat lunak
Perangkat utama mikroprosesor adalah CPU, Memory unit dan Input Output unit.
Perangkat penunjang dari mikroprosesor yaitu decoder, clock, buffer, latch, transceiver, dan PPI 8255
Peta pengalamatan sangat diperlukan dalam membuat memory unit dan Input Output unit.
5.2 Saran
Sebaik-baiknya handout ini masih banyak kekurangan. Dengan penambahan dana handout, yakin bisa terselesaikan dengan lebih sempurna baik dari data, gambar maupun narasi.
Impikan yang berani anda impikan, lakukan yang berani anda lakukan, jadilah apa yang berani anda inginkan
(Suputra dan Network21)
DAFTAR PUSTAKA
Fauke, Janie, Dooling Dave. 1998: Engineering Tomorrow, 3rd edition, IEEE Press Co.ltd, Washington
Handbook Microprocessor Intel
Malvino Albert Paul, Leach Donald, Irwan Wijaya, 1994: Prinsip-Prinsip dan Penerapan Digital, Penerbit Erlangga, Jakarta
Millman Jacob, Susanto, 1996: Mikroelektronika, Sistem Digital dan Rangkaian Analog, Penerbit Erlangga, Jakarta
Menken M. Julius Victor, 1994: Crystal Growth, Characterization and some physicaly Properties, Amsterdam
Rashyd. 2000: Microelectronics, Device and System, McGraw-Hill, NewDelhi
Russel J Stuart, Peter Norvig, 1995: Artificial Intelligence A Modern Approach, Prentice Hall International, Inc, New Jersey
Uffenbeck Jeff, 1998: Microprocessor and Microcontroller System, McGraw-Hill, NewDelhi
WWW.Suputramicroprosessor.blogspot.com/8085.html
