Pemrograman Bahasa C dengan Turbo C

Pemrograman Bahasa C dengan Turbo C

File Download : Turbo C

Read More

ARSITEKTUR MIKROPROSESOR

ARSITEKTUR MIKROPROSESOR


Arsitektur sebuah mikroprosesor menunjukkan rancangan tentang perangkat lunak dan perangkat keras yang terpadu menjadi satu. Rancangan perangkat lunak dan perangkat keras sebuah mikroprosesor dikembangkan secara simultan sebelum sebuah mikroprosesor diproduksi. Arsitektur perangkat lunak mikroprosesor disebut juga dengan set instruksi. Setiap mikroprosesor memiliki set instruksi tersendiri yang terdiri dari sejumlah instruksi yang dapat bekerja di dalam perangkat keras mikroprosesor.

Internal software design berkaitan dengan bentuk atau rancangan set instruksi (instruction set) yang digunakan. Set instruksi sebuah mikroprosesor dibangun dan dikembangkan bersamaan dengan pengembangan rancangan perangkat keras mikroprosesor nya. Setiap perintah dalam set instruksi harus bekerja pada saat proses decoding yang dilakukan oleh perangkat keras mikroprosesor. Disebut internal software karena set instruksi berkaitan langsung dengan perangkat keras yang ada di dalam mikroprosesor. Setiap perintah dalam set instruksi dikodekan dalam heksa desimal.

 A. Internal Software Design

Ada tiga model arsitektur mikroprosesor dilihat dari perangkat lunak dalam bentuk set instruksi sebagai software design yaitu:

(1) Complex Instruction Set Computer (CISC)

(2) Reduce Instruction Set Computer (RISC)

(3) Mikroprosesor Superskalar

Complex Instruction Set Computer (CISC)

Pada mulanya dalam industri komputer, pemrograman dilakukan menggunakan bahasa assembly atau kode-kode bahasa mesin. Pemrograman semacam ini sangat powerful dan mudah menggunakan instruksi. Perancang CPU mencoba membuat instruksi yang dapat melakukan berbagai perintah kerja. CISC adalah jenis arsitektur mikroprosesor yang menggunakan banyak jenis dan ragam instruksi. CISC menyediakan kemampuan setiap instruksi dapat mengeksekusi operasi low-level, seperti men-load data dari memori, operasi aritmetika, dan melakukan prosedur penyimpanan ke memori. Mikroprosesor jenis ini memiliki kemampuan eksekusi cepat. Contoh mikroprosesor dengan arsitektur CISC adalah Intel 8088, 8085, 8086, Zilog Z-80 CPU, NS 32016, MC6800. Karena jumlah instruksi lebih banyak jenis dan ragamnya maka kelemahan CISC terletak pada sulitnya mengembangkan interpreter dan kompiler.

Reduce Instruction Set Computer (RISC)

RISC merupakan arsitektur instruction set yang menekankan kepada kesederhanaan instruksi “bekerja sedikit” tetapi tetap memberikan hasil performansi yang tinggi. Hal ini bisa terjadi karena proses eksekusi instruksinya sangat cepat. Arsitektur ini lebih baru dibandingkan dengan arsitektur CISC. Arsitektur RISC memiliki sedikit instruksi banyak register. Contoh mikroprosesor dengan artsitektur RISC adalah AMD 2900, MIPS R2000, SUN SPARC, MC 8800, ATMET 90S1200, 90S2313, 90S2323, 90S2343, 90S4434, 90S8515.

Ciri-ciri RISC :

1. Instruksi bersifat tunggal
2. Ukuran instruksi umumnya 4 byte
3. Jumlah mode pengalamatan (Addresing mode) lebih sedikit dibawah lima,
4. Tidak ada mode pengalamatan tidak langsung (inderect addresing mode),
5. Tidak ada operasi yang menggabungkan operasi Load/Store dengan operasi aritmetika,
6. Setiap instruksi dalam satu lokasi memori memiliki lebih dari satu operand.
7. Tidak mendukung sembarang peralatan
8. Satu instruksi satu alamat data,
9. Minimal 32 register interger dapat dirujuk secara eksplisit,
10. Minimal 16 register floating point direferensikan secara eksplisit.

Mikroprosesor Superskalar

Mikroprosesor dengan arsitektur superskalar adalah mikroprosesor yang menggunakan instruksi-instruksi biasa (aritmetika, floating point, store, branch) tetapi bisa diinisialisasi secara simultan dan dapat dieksekusi secara independen. Contoh mikroprosesor dengan arsitektur superskalar antara lain: IBM RS 6000, Pentium (CISC dengan konsep superskalar).

B. Internal Hardware Design

Internal hardware design berkaitan dengan masalah-masalah jenis, jumlah, dan ukuran register serta komponen lainnya. Untuk dapat menginstalasikan sebuah mikroprosesor dengan komponen lainnya seperti RWM, ROM, dan I/O sebagai komponen utama dan rangkaian Clock, Reset, Buffer, dan lain-lain sebagai komponen pendukung, diperlukan pemahaman sistem bus yang dimiliki oleh setiap mikroprosesor.

Ada tiga jenis arsitektur mikroprosesor berdasarkan internal hardware design yaitu:

(1) Arsitektur I/O terisolasi

(2) Arsitektur I/O terpetakan dalam Memori

(3) Arsitektur Harvard

1. Arsitektur I/O Terisolasi

Mikroprosesor dengan arsitektur I/O terisolasi menggunakan disain pengalamatan atau pemetaan I/O terpisah atau terisolasi dengan pengalamatan atau pemetaan memori. Pengalamatan I/O menggunakan sebagian dari jumlah saluran alamat (address bus) sedangkan pengalamatan memori menggunakan semua saluran alamat (address bus). Ini merupakan ciri pokok dari mikroprosesor dengan arsitektur I/O terisolasi. Ada pengendalian yang terpisah dan bergantian.

Pada saat mikroprosesor mengakses memori maka I/O harus off. Sebaliknya pada saat mikroprosesor mengakses I/O memori harus off.

Untuk memudahkan memahami kita gunakan kasus sebuah mikroprosesor dengan arsitektur I/O terisolasi memiliki saluran alamat 16 bit. Jumlah lokasi memori maksimum yang dapat dialamati oleh mikroprosesor ini adalah 216 atau 64 Kilo byte dan jumlah lokasi I/O yang dapat dialamati adalah 28 yaitu sama dengan 256 byte. Jadi pengalamatan memori menggunakan seluruh saluran alamat dalam hal ini 16 bit sedangkan pengalaman I/O menggunakan sebagian saluran alamat dalam hal ini 8 bit.

Jenis arsitektur I/O terisolasi menyediakan akses memori dan I/O secara terpisah. Artinya pada saat mengakses memori, perangkat I/O harus off. Sebaliknya pada saat mengakses I/O bagian memori harus off. Model arsitektur I/O terisolasi terlihat jelas peta selsel memori terpisah atau terisolasi dengan peta sel-sel I/O. Untuk mikroprosesor dengan bus alamat 16 bit yakni dari A0 sampai dengan A15 sel memori berada pada alamat 0000H sampai dengan FFFFH. Sedangkan sel I/O berada pada alamat terpisah diantara 00H sampai dengan FFH.

Metoda I/O terisolasi menggunakan akumulator pada CPU untuk menerima data dari I/O atau mengeluarkan data ke bus I/O selama operasi input output. Tidak ada register lain selain akumulator yang terpakai untuk akses I/O. Dengan demikian arsitektur I/O terisolasi disebut juga dengan I/O akumulator.

Keuntungan metoda I/O terisolasi :

1. Komputer dapat mengalihkan informasi/data ke atau dari CPU tanpa menggunakan memori. Alamat atau lokasi memori sepenuhnya digunakan untuk operasi memori bukan untuk operasi I/O.
2. Lokasi memori tidak terkurangi oleh selsel I/O
3. Instruksi I/O lebih pendek sehingga dapat dengan mudah dibedakan dari instruksi memori.
4. Pengalamatan I/O menjadi lebih pendek dan perangkat keras untuk pengkodean alamat lebih sederhana.

Sedangkan kerugian arsitektur I/O terisolasi lebih banyak menggunakan saluran pin pengendalian pada bus kendali dari mikroprosesornya.

Mikroprosesor buatan perusahaan Intel dan mikroprosesor buatan Zilog menggunakan arsitektur I/O terisolasi.

2. Arsitektur I/O Terpetakan dalam Memori

Mikroprosesor dengan arsitektur I/O terpetakan dalam memori menyatukan sel-sel I/O dalam pengalamatan bersama dengan sel-sel memori. Mikroprosesor dengan arsitektur I/O terpetakan dalam memori dapat diilustrasi nampak bahwa sel-sel I/O menjadi satu dengan sel-sel memori. Arsitektur I/O terpetakan dalam memori menunjukkan penggunaan instruksi tipe memori untuk mengakses alat-alat I/O. I/O yang dipetakan dalam memori memungkinkan CPU menggunakan instruksi yang sama untuk alih data ke memori seperti yang digunakan untuk alih data ke I/O.

Sebuah pintu I/O diperlakukan seperti sebuah lokasi memori. Keuntungan system ini adalah instruksi yang dipakai untuk pembacaan dan penulisan memori dapat digunakan untuk memasukkan dan mengeluarkan data pada I/O.

Kerugiannya pertama tiap satu pintu I/O mengurangi satu lokasi memori yang tersedia. Kedua alamat lokasi I/O memerlukan 16 bit saluran. Ketiga instruksi I/O yang dipetakan dalam memori lebih lama dari instruksi I/O terisolasi. Gambar 2.2 menunjukkan bentuk pengendalian I/O terpetakan dalam Memori.



3. Arsitektur Harvard

Arsitektur Harvard menggunakan disain yang hampir sama dengan arsitektur I/O terisolasi. Perbedaannya pada arsitektur Harvard antara memori program dan memori data dipisahkan atau diisolasi. Pemisahan antara memori program dan memori data menggunakan perintah akses memori yang berbeda.

Arsitektur Harvard ditinjau dari kemampuan jumlah memori lebih menguntungkan. Terpisahnya memori program dengan memori data menyebabkan arsitektur Harvard berkemampuan memori dua kali lipat kemampuan memori arsitektur I/O terisolasi.

Read More

Komponen Pendukung Mikroprosessor

Komponen Pendukung Mikroprosessor

Pada Mikroprosessor terdapat komponen utama dan komponen pendukung. Berikut adalah komponen pendukung mikroprosessor.

A. PPI 8255 (Programmable Peripheral Interface 8255)

PPI 8255 merupakan suatu IC yang digunakan untuk rangkaian interface. Rangkaian interface itu sendiri mempunyai 3 port dengan masing-masing berkapasitas 8-bit. 

Gambar : IC PPI 8255

Keterangan :

1.   Bus Alamat PA-PA0 & PB7 - PB0 & PC7 - PC0 adalah Terminal I/O port.

2.   Bus Data D7 - D0 adalah Data Bus

3.   Bus Kontrol: /CS, /WR, /RD dan RESET CS (Chip Select) adalah Jika CS di set "0" maka PPI akan bekerja. RD(Read) adalah Jika RD di set "0" maka CPU Komputer sedang membaca data dari PPI 8255. WR(Write) adalah jika diset "0" maka CPU Komputer sedang menulis data ke PPI 8255.

4.  A0 - A1 adalah Kombinasi mereka digunakan untuk memilih Port yang mana yang akan di gunakan.

5.   Vcc dan GND adalah Terminal Tegangan Suplai.

B. PIC 8259

IC PIC 8259 mempunyai 8 masukan interupsi yaitu IRQ0 sampai dengan IRQ7. PIC 8259 berfungsi untuk  menerima dan mengatur interupsi yang muncul dan mengarahkannya pada sistem penerima interupt  serta untuk mempercepat respon sistem (fungsi interupt)

berikut ini adalah gambar IC PIC 8259 pada Proteus

Gambar IC PIC 8259

Fungsi pin - pin PIC 8259 :

·                     D7 –D0 : data bus

·                     RD        : Proses pembacaan, Aktif low

·                     WR       : Proses penulisan, aktif low

·                     A0         : Pengalamatan

·                     0           : Address 20h

·                     1           : Address 21h

·                     CS        : chip select

·                     CAS0-CAS2 : perluasan PIC

Analog to Digital Converter (ADC)

AD/DA Converter (Analog to Digital / Digital to Analog Converter)

Rangkaian ADC adalah untuk merubah besaran analog menjadi besaran digital, misalnya masukan analog berupa besaran listrik hasil dari sensor suhu. Adapun rangkaian ADC seperti pada gambar :

AD/DA Converter (Analog to Digital / Digital to Analog Converter)

IC ADC 0804 dan IC DAC 0808 buatan Intel adalah IC yang digunakan untuk konversi besaran analog menjadi 8-bit digital dan sebaliknya, seperti tabel 10. Adapun contoh IC ADC yang lain adalah IC 0809 yang mempunyai 8 kanal input analog dan contoh DAC seperti 0830 buatan National Semiconductor Corporation. Data digital dari A/D Converter terhubung ke suatu port input, sedangkan input digital dari D/A Converter terhubung ke suatu port output. DAC 0808 tidak memerlukan sinyal control, sedangkan ADC 0804 membutuhkan sinyal control, seperti terlihat pada Tabel, suatu rancangan sinyal kontrol pada Port C.
Untuk ADC 0804 diperlukan sinyal ? untuk memulai konversi. Dan jika konversi telah dilakukan maka akan diberikan sinyal ? yang aktif low. Sinyal ini akan tetap low, sampai diberikan sinyal ? sebagai pertanda bahwa komputer hendak membaca hasil konversi tersebut. Setelah pembacaan dilakukan, maka sinyal ? dapat dikembalikan menjadi high dan ? akan segera menjadi high kembali, sehingga data menjadi invalid untuk dibaca. Diagram waktu untuk A/D Converter 0804

Digital to Analog (DAC)

Untuk D/A Converter ini tidak diperlukan sinyal latch sehingga outputanalog-nya langsung mengikuti perubahan input digital, contoh rangkaiannya seperti pada gambar 20. Rangkaian DAC dapat diaplikasikan untuk mengatur kecepatan motor DC.

Untuk D/A Converter ini tidak diperlukan sinyal latch sehingga output analog-nya langsung mengikuti perubahan input digital.

Sensor Suhu LM 35

LM 35 adalah sensor temperatur sederhana yang banyak digunakan untuk aplikasi kontrol suhu karena selain harganya cukup murah, linearitasnya cukup bagus. LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ±¼°C pada temperatur ruangan dan ±¾°C pada kisaran -55 to +150°C. LM35 dioperasikan pada -55° hingga +150°C, sedangkan LM35C pada -40°C hingga +110°C, dan LM35D pada kisaran 0-100°C. Sensor LM35 bekerja secara linear dimana kenaikan tegangan sebesar 10mV untuk setiap kenaikansuhu 1°C (300mV pada 30 °C). Untuk menggunakan LM35, cukup menhubungkan keluaran dari pin Vout untuk dapat dihubungkan langsung ke ADC(misal ADC 0804 8 bit) seperti gambar :

Dot Matrik

Dot matrik 5 x7 adalahsatu dot matrik yang berukuran 5 kolom x 7 baris susunan LED. Jadi 1 dot matrik terdapat 35 buah LED seperti gambar 22.Dengan dot matrik 5 x 7 dapat ditampilkan berbagai macam karakter angka, husuf maupun simbol. Prinsip kerja dot matrik disini menggunakan proses scanning kolom. Scanning kolom adalah mengaktifkansetiap kolom secara bergantian. Proses pergantianpengaktifan kolom dari kolom 1 sampai kolom 5 begitu cepat dan berulang-ulang sehinggamisalkan huruf "A" yang terdiri dari 5 kolom tampak nyala secara bersamaan. Apabila proses scanning kolom dipelankan maka akan terlihat pergeseran penyalaan kolom perkolom.

LCD (Liquid Crystal Display)

Untuk aplikasi display selain 7-segment dapat menggunakan LCD. LCD mempunyai RAM sehingga data yang sudah dikirim pada suatu address baris dan kolom tertentu maka dapat dibaca kembali data yang dikirim pada address tersebut dengan mengirim sinyal kontrol RW (pin R/-W) untuk address tersebut. LCD yang digunakan disini adalah display 2 baris 16 kolom karakter yang contoh rangkaiannya adalah seperti gambar :

LCD adalah display 2 baris 16 kolom karakter yang contoh rangkaiannya adalah seperti gambar :

Keypad

Proses pembacaan input dari keypad adalah dengan melakukan proses scanning pada setiap kolom. Cara scanning adalah memberikan logika 0 pada satu kolom dan kolom yang lain berlogika 1 seperti gambar :

Jika keadaan keypad seperti gambar 9 diatas maka akan dapat diketahui apakah tombol 1, 4, 7 atau tombol * yang ditekan dengan mengetahui keluaran dari logika baris. Misalkan, jika tombol 1 ditekan maka baris pertama yang berlogika 0 karena secara rangkaian tombol akan membuat hubungan kolom dan baris dihubung singkat. Kemudian untuk proses scanning yang kedua sama seperti proses scan yang pertama hanya saja dilakukan pada kolom dua. dengan kondisi seperti diatas maka dapat diketahui apakah tombol 2, 5, 8 atau tombol 0 yang sedang ditekan. Dan selanjutnya untuk proses scanning yang ketiga sama seperti proses scan yang pertama dan kedua hanya saja dilakukan pada kolom ketiga. Dalam kondisi ini maka dapat diketahui apakah tombol 3, 6, 9 atau tombol # yang ditekan. Ketiga proses scanning tersebut harus dilakukan secara cepat dengan proses looping atau dengan mempertimbangkan kecepatan menekan tombol oleh tangan.

Read More

Komponen Utama Mikroprosesor

Komponen Utama Mikroprosesor

 A. Pengertian Mikroprosesor

     Mikroprosesor atau CPU adalah “otak” yang merupakan pengendali utama semua operasi dalam sistem komputer. 

     Secara umum, mikroprosesor terdiri dari bebrapa komponen utama. Antara lain :

1. Alu ( Aritmetic and Logic Unit)

2. Register

3. Control Unit

4. Bus

Penjelasan :

1. Arithmatic Logical Unit (ALU)

     salah satu bagian / komponen dalam sistem di dalam sistem komputer yang berfungsi melakukan operasi/perhitungan aritmatika dan logika contoh operasi aritmatika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan. 

2. Register 

     Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di dalam memori utama.

3. Control Unit

    Unit kendali (Control Unit ) adalah salah satu bagian dari CPU yang bertugas untuk memberikan arahan/kendali/ kontrol terhadap operasi yang dilakukan di bagian ALU (Arithmetic Logical Unit) di dalam CPU tersebut. 

4. Bus

     Bus adalah kumpulan jalur yang menghubungkan ketiga komponen di atas. Bus dalam sistem komputer dibagi menjadi 3 kelompok:

1. Bus alamat (address bus) 

  Digunakan oleh mikroprosesor untuk mengirim informasi alamat memori atau port I/O yang akan dihubungi olehnya

2. Bus data (data bus)

   Digunakan untuk lewatnya data dari dan ke masing- masing komponen di atas.

 

3. Bus Kendali (control bus)

   Berisi jalur-jalur untuk keperluan pengiriman sinyal kendali antar komponen

Rangkaian Komponen Utama Mikroprosesor

1. Rangkaian Mikroprocessor 

   Rangkaian mikroprosesor akan meng-output-kan address sesuai address memori atau I-O yang ingin dituju.

2.  Rangkaian Lacth Dan Buffer

Untuk menghubungkan address ke memori atau I-O maka diperlukan pemisahan address rendah yang multiplek dengan data dengan memakai rangkaian latch dan buffer.

3.Rangkaian Decoder Sinyal Kontrol RD Dan WR

Rangkaian decoder ini berfungsi memisahkan sinyal RD dan WR untuk Memori yaituMEMR dan MEMW serta untuk I-O yaitu IOR dan IOW. Dengan input IO/-M ke kaki Cdari IC 74LS138 maka output-nya langsung menghasilkan sinyal kontrol RD dan WRterpisah untuk memori atau I-O. 

4. Rangkaian Memori Dan Decoder Memori

5.  Rangkaian I-O Dan Decoder I-O

Read More