Rabu, 07 Oktober 2009

Arsitektur Mikroprosesor


ARSITEKTUR MIKROPROSESOR


Menjelaskan arsitektur internal mikroprosesor.

Sebelumnya mikroprosesor dijelaskan secara kotak hitam (black box), merupakan komponen elektronik digital dibuat dengan teknologi mikroelektronik sebagai pembangun sistem mikroprosesor atau mikrokomputer. Sebuah mikroprosesor siap diantarmukakan dengan peripheral mikroprosesor seperti memori dan input/output melalui bus sistem terdiri dari bus alamat, bus data dan bus kontrol. Sedangkan Unit Mikroprosesor (MPU - Microprocessor Unit) adalah mikroprosesor dengan tambahan komponen diluarnya sehingga telah siap memiliki bus alamat, bus data dan bus kontrol. Namun terdapat beberapa mikroprosesor tidak memerlukan tambahan komponen diluarnya karena telah memiliki bus alamat, bus data dan bus kontrol secara terpisah. Contohnya adalah mikroprosesor 8bit Z80.
Mikroprosesor yang tergolong sebagai General Purpose Microprocessor, banyak sekali ragam arsitektur internalnya mulai dari yang paling sederhana sampai yanh paling komplek. Dalam penjelasan ini akan dibandingkan beberapa aristektur internal dari mikroprosesor. Namun sebuah mikroprosesor secara umum terdiri dari bagian: ALU (Arithmetic Logic Unit), Control and Timing Unit, dan Array Register (Register Larik).

ALU berfungsi sebagai bagian yang melakukan operasi aritmatik dan logika dalam memproses data. Bagian ini yang melakukan operasi bagian dalam mikroprosesor. Sedangkan Register Larik berfungsi untuk menyimpan data sementara hasil proses oleh mikroprosesor. Fungsinya hampir sama dengan piranti memori mikroprosesor dengan perbedaan bahwa: Memori berada diluar mikroprosesor sedangkan register berada didalam mikroprosesor, Memori diidentifikasi dengan alamat sedangkan register diidentifikasi oleh nama register oleh mikroprosesor. Bagian Timing & Control berfungsi sebagai pembangkit daur-waktu untuk antarmuka dengan peripheral pada bus alamat, data dan kontrol. Selain itu mengendalikan bus-bus tambahan lainnya seperti interupsi, DMA dan lain sebagainya, tergantung arsitektur mikroprosesor itu sendiri.

Arsitektur mikroprosesor pada saat ini banyak ragamnya, mulai yang paling sederhana hingga yang komplek. Dalam penjelasan disini akan dibandingkan beberapa arsitektur mikroprosesor yang tergalong pada mikroprosesor 8bit saja, akan tetapi yang diutamakan adalah mikroprosesor 8bit INTEL 8085. Karena fasilitas laboratorium yang ada dalam Laboratorium Sistem Digital, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Brawijaya adalah mikroprosesor 8085.

Arsitektur mikroprosesor 8085

Mikroprosesor 8085 merupakan mikroprosesor 8bit produksi INTEL, diluncurkan sekitar tahun 1970. Lebih jelasnya lihat situs Sejarah Mikroprosesor INTEL. Pada jamannya sempat dijadikan sebagai mikroprosesor standar untuk sistem operasi CP/M. Arsitektur mikroprosesor INTEL 8085 diperlihatkan dalam Gambar berikut ini.

Arsitektur mikroprosesor 8085

Sumber: Lembar Data INTEL 8085

Mikroprosesor 8085 ini dikemas dalam bentuk DIP (Dual Inline Package) dengan jumlah penyemat sebanyak 40 buah. Dibandingkan pendahulunya 8080, mikroprosesor 8085 hanya membutuhkan sumber tegangan tunggal 5V. Susunan penyemat mikroprosesor 8085 diperlihatkan dalam Gambar berikut.

Susunan penyemat mikroprosesor 8085

Mikroprosesor 8085 memiliki jumlah Bus Alamat sebanyak 16bit dengan demikian dapat mengakses memori secara langsung sebanyak 216 alamat memori atau sebanyak 65535 alamat, sering disebut sebagai 64K x 8Bit atau 64KByte memori secara langsung.

Jumlah Bus Data adalah 8bit, dengan demikian dapat menghubungi peripheral dengan lebar data (Data Path Width) 8bit.

Mikroprosesor ini tidak memiliki buas alamat 16bit secara terpisah, melainkan bus alamat byte terendah (low significant byte) yaitu A0..A7 dimultiplek dengan Bus Data D0..D7. Dengan demikian mikroprosesor 8085 belum siap dijadikan sebagai Unit Mikroprosesor (MPU - Microprocessor Unit). Selain itu bus kontrol peripheral /MEMR, /MEMW, /IOR, dan /IOW belum terpisah sepenuhnya dan harus dibangkitkan dari sinyal kontrol /RD (penyemat 32), /WR (penyemat 31), IO/M (penyemat 34). Agar siap dijadikan sebagai MPU diperlukan beberapa komponen tambahan yaitu rangkaian bus demultiplexer (pemisahan bus D0..D7 dan A0..A7) dan rangkaian dekoder sinyal kontrol.

Register yang dimiliki mikroprosesor 8085 adalah:

* Register B, C, D, E, H, L. Dapat diperlakukan sebagai register 8bit atau pasangan register 8bit menjadi 16bit yaitu BC, DE dan HL. Register ini disebut sebagai User Register artinya register yang diperuntukkan pengguna agar bisa dilibatkan dalampemrograman.
* Register SP (Stack Pointer), berfungsi sebagai pointer tumpukan yaitu penyimpanan data dalam memori yang disusun secara bertumpuk.
* Register PC (Program Counter), berfungsi sebagai pointer alamat program yang akan dieksekusi.

Sejarah Mikroprosesor

SEKILAS SEJARAH MIKROPROSESOR

Mikroprosesor adalah sebuah chip (IC) yang bekerja dengan program. Fungsi Mikroprosesor adalah sebagai pengontrol atau pengolah utama dalam suatu rangkaian elektronik. Mikroprosesor biasa disebut juga CPU (Central Processing Unit).

Cara kerja sebuah Mikroprosesor diarahkan oleh suatu program dalam kode-kode bahasa mesin yang telah dimasukkan terlebih dahulu ke dalam sebuah memori. Di dalam Mikroprosesor minimal terdiri dari rangkaian digital, register, pengolah logika aritmatika, rangkaian sekuensial.

Sejarah Mikroprosesor.

* Th. 1946 : Komputer modern pertama dibuat di University of Pennsylvania USA yang disebut ENIAC (Electronics Numerical Integrator and Calculator.
* ENIAC terdiri dari 17.000 tabung hampa, 500 mil kabel, berat > 30 ton, dapat menjalankan 100.000 operasi per detik, diprogram dengan mengatur jalur kabel pada rangkaiannya.
* Th. 1948 : Transistor pertama dibuat di Bell Labs, USA.
* Th. 1958 : IC (Integrated Circuit) pertama dibuat oleh Jack Kilby dari Texas Instrument, USA.
* Penemuan IC ini mendorong pengembangan IC Digital (1960), dan mikroprosesor pertama oleh Intel (1971).
* Mikroprosesor pertama di dunia adalah Intel 4004 merupakan prosesor 4-bit, Kebanyakan Kalkulator masih berbasis mikroprosesor 4-bit.
* Th. 1971 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 8-bit yaitu Intel 8008.
* Th. 1973 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 8-bit modern pertama Intel 8080 (10x lebih cepat dari 8008), dan diikuti Motorola MC6800.
* Th. 1977 : Intel memperkenalkan 8085 yang merupakan mikroprosesor 8-bit terakhir yang dibuat Intel dengan frek.clock dan kecepatan lebih tinggi.
* Perusahaan lain yang mampu menyaingi Intel 8085 adalah Zilog Corporation dengan Z80.
* Th. 1978 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 16-bit yaitu 8086, setahun kemudian mengeluarkan 8088 dengan kecepatan eksekusi dan memori lebih besar dari 8085, serta mulai digunakannya cache memori (sistem antrian yang mengatur pemberian instruksi sebelum menjalankannya).
* Intel 8086/8088 disebut juga CISC (Complex Instruction Set Computer) karena jumlah dan kompleksitas instruksinya.
* Th. 1981 : IBM membuat PC menggunakan mikroprosesor 8088 untuk menjalankan aplikasi seperti spreadsheet dan pengolah kata.
* Th. 1983 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 16-bit 80286, dengan kemampuan memori 16 MB.
* Th. 1986 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 32-bit pertama 80386, dengan kemampuan memori 4 GB.
* Th. 1989 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 32-bit 80486, dengan kemampuan memori 4 GB + 8K Cache.
* Th. 1993 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 32-bit Pentium I, Th. 1997 Pentium II,kemudian berturut-turut Pentium III dan Pentium 4 pada Th. 2000, dimana mulai digunakan teknologi memori RAMBUS menggantikan teknologi SDRAM.