Tuesday, December 15, 2009

MIKROPROSESSOR

Mikroprosessor
Mikroprosessor adalah sebuah CPU (Central Processing Unit) yang di bangun dalam sebuah single chip semikonduconductor. Mikroprosessor terdiri dari kalkulator yang terbagi dalam register dan ALU dan sebuah pengkode serta unit pengontrol. Dalam hubungan kerja dengan pulsa pembangkit berkala (yaitu sebagai unit terpisah dan sebagai komponen yang terpadu dalam mikroprosessor) unit pengontrol menjamin urutan yang logis dan tepat dari siklus yang berlangsung di dalam mikroprosessor, ditinjau dari sistem keseluruhnnya

Mikroprosessor adalah Central Processing Unit dari sebuah komputer, tanpa memori, I/O unit dan peripheral yang di butuhkan oleh suatu sistem lengkap. Dalam tinjauan praktis dan aplikasi yang umum contoh dari sebuah mikroprosessor adalah mikroprosessor 8080, 8086, prosessor intel 386, 486, pentium 100 Mhz, sampai dengan generasi terbaru, AMD, prosessor Motorola, prosessor texas instrument yang membutuhkan perangkat pendukung berupa RAM, ROM, I/O unit.

Sejarah dan perkembangan mikroprosessor

Perkembangan jenis tekhnologi mikroprosessor
Setiap komputer yang kita gunakan di dalamnya pasti terdapat mikroprosessor. miikroprosessor, di kenal juga dengan sebutan Central Prosessing Unit (CPU) artinya unit pengolahan pusat. CPU adalah pusat dari proses perhitungan dan pengolahan data yang terbuat dari sebuah lempengan di sebut chip. Chip sering di sebut juga dengan Integrated Circuit "IC" bentuknya kecil terbuat dari lempengan silikon dan bisa terdiri dari 10 juta transistor.

Perkembangan mikroprosessor di tandai dengan meningkatnya jumlah bit saluran data (bus). perbedaan jumlah bit saluran data menyebabkan perbedaan kecepatan akses data suatu sistem mikroprosessor. dengan clock yang sama mikroprosessor 64 bit mempunyai kecepatan akses 16 kali lipat mikroprosessor 4 bit.

dalam pembuatan mikroprosessor d'kenal beberapa macam tekhnologi yang masing2 mempunyai karakteristik teknik tertentu. berbagai jenis tekhnologi telah di pergunakan dalam pengembangan mikroprosessor. Tekhnologi rangkaian terintegrasi (Integrated Circuit) yang telah di pergunakan di antaranya adalah:
-Tekhnologi MOS (Metal Oxide Semiconductor)
-Tekhnologi Bipolar

Tekhnologi MOS
Metal Oxide Semiconductor (MOS) merupakan bahan semikonduktor yang di gunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan chip integrated circuit(IC) yang mempunyai intensitas tinggi dalam teknologi mikroprosessor. Tekhnologi PMOS tekhnologi yang paling murah dan yang di pergunakan untuk mikroprosessor pertama intel 4004 (th 1971), namun demikian pada tahun 1986 telah di ganti dengan tekhnologi NMOS.

Jenis Tekhnologi MOS beserta contoh mikroprosessornya

-PMOS (Metal Oxide Semoconductor kanal P)
contoh'y INTEL 4004, 4040, 8008

-NMOS (Metal Oxide Semoconductor kanal N)
contoh'y INTEL 8080, 8085, 8086, 8048, 8748, MOTOROLA MC6800, MC6802, MC5801, MC6805, ZILOG Z80, Z8000

-CMOS (Complementay Metal Oxide Semoconductor)
contoh'y MOTOROLA MC146805, MC14500

Teknologi Bipolar

Teknologi bipolar merupakan teknologi pabrikasi yang pertama kali di kembangkan untuk membuat transistor, dan sampai saat ini banyak di aplikasikan karena keunggulannya dalam hal kecepatan switching-nya yang lebih tinggi di bandingkan dengan teknologi MOS (Metal oxide Semiconductor)serta kemampuannya untuk dapat mengalirkan arus yang tinggi.

Jenis Teknologi Bipolar beserta contoh Mikroprosessornya

Teknologi Bipolar Tak Jenuh (Unsaturated) diantaranya:

-ECL (Emitter Coupled Logic)
contohnya MOTOROLA MC10800
-SCHOTTKY
contohnya INTEL 3001, AMD AM2901, AM2903

Teknologi Bipolar Jenuh (Saturated) diantaranya:
-I2L(Integrated Injection Logic)
contohnya TEXAS INSTRUMENTS SBP0400, SBP900

Mikroprosessor dengan teknologi bipolar jenis ECL dan SCHOTTKY mempunyai kecepatan paling tinggi , untuk keperluan daya paling rendah dapat kita pilih mikroprosessor dengan teknologi CMOS , mikroprosessor dengan teknologi bipolar jenis I2L dapat bekerja dengan tegangan sumber paling rendah di bandingkan dengan mikroprosessor jenis yang lain, mikroprosessor I2L ini dapat bekerja dengan daya rendah bila kecepatan operasi bukan merupakan faktor penentu.

Mikroprosessor dengan teknologi CMOS yang mempergunakan sub-start bahan isolator saphir(yaitu jenis CMOS-SOS) dapat bekerja dengan kecepatan operasi tinggi dan keperluan daya rendah tetapi harganya sangat mahal.
disamping harga, tiga macam karakteristik teknik yang paling penting adalah kecepatan operasi(Speed), daya yang di perlukan(Power consumtion) serta kepadatan (density) merupakan komponen perbandingan karakteristikbeberapa jenis mikroprosessordengan teknologi yang berbeda.

*Perkembangan Mikroprosessor INTEL
mikroprosessor pertama adalah intel 4004 yang di kenalkan tahun 1971, tetapi kegunaan mikroprosessor ini masih sangat terbatas, hanya dapat digunakan untuk operasi penambahan dan pengurangan. mikroprosessor pertama yang di gunakan untukkomputer di rumah adalah intel 8080, merupakan komputer 8 bit dalam satu chip yang di perkenalkan pada dahun 1974. tahun 1979 di perkenalkan mikroprosessor baru yaitu 8088, mikroprosessor 8088 mengalami perkembangan menjadi 80286 berkembang lagi menjadi 80486, kemudian menjadi Pentium, dari Pentium 1 sampai dengan sekarang, pentium IV.

*Perkembangan jenis mikroprosessor

mikroprosessor dapat di kelompokan menurut teknologi yang di gunakan, menurut jumlah bit data, menurut struktur atau menurut memampuan/karakteristik mikroprosessor dan menurut fungsi dari mikroprosessor itu sendiri.

Berdasarkan jumlah bit data (word size) pada waktu ini telah terdapat banyak macam mikroprosessor, mulai dari mikroprosessor 1 bit, 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit dan 64 bit. selain itu mikroprosessor dapat pula di kelompokann menurut fungsi dan integrasinya adalah sebagai berikut:

- Mikroprosessor monolitik chip tunggal
- Mikrokomputer chip tunggal(one-chip microcomputer)
- Microprosessor (prosessor) Bit-Slice

~~Mikroprosessor 4 bit
Mikroprosessor intel 4004 merupakan mikroprosessor pertama yang di perkenalkan pada tahun 1971. mikroprosessor tersebut menggunakan teknologi PMOS. selain itu telah di kembangkan pula beberapa buah mikroprosessor 4 bit dengan teknologi yang sama dan dengan teknologi yang lain. alasan di sebut miikroprosessor 4 bit adalah karena mikroprosessor ini hanya mampu mengolah data 4 bit.

Intel 4004 adalah sebuah CPU 4 bit yang merupakan mikroprosessor chip tunggal pertama di dunia. pada waktu itu, desain CPU lainnya seperti F14 CADC pada tahun 1970 merupakan implementasi dari chip2 gabungan(multi-chip) 4004 di rilis dalam kemasan CERDIP16 kaki pada tanggal 15 november 1971. 4004 merupakan prosessor komputer pertama yang di rancang dan di produksi oleh produsen chip intel. orang yang merancang chip tersebut adalah Ted Hoff danFedericoFaggindari intel dan Masatoshi shima dari busicom.


~~Mikroprosessor 8 bit
mikroprosessor 8 bit merupakan mikroprosessor standard yang mempergunakan teknologi PMOS dan NMOS adalam umumnya berupa mikroprosessor monolitik. mikroprosessor ini di perkenalkan pada tahun 1975. sifat khusus mikroprosessor ini adalah harga murah dengan kepadatan komponen sangat tinggi, daya yang cukup rendah tetapi dengan kecepatan yang relatif rendah pula. beberapa contoh di antaranya adalah MOTOROLA 6800, 6809, INTEL 8080, 8085 dan Zilog Z80 yang semuanya mempergunakan teknologi NMOS.


~~Prosessor Bipolar jenis Bit-Slice
dengan mempergunakan teknologi bipalar, skhottky, TTl, ECL atau I2L prosessor jenis ini mempunyai kecepatan tinggi meskipun dengan kepadatan yang agak kurang, dengan menghubungkan paralel m buah prosessor bit-slice dari n bit. maka dapat di peroleh suatu mikroprosessor dengan bit data (word length)= m x n bits. contoh AMD 2903, Motorola 10800. keuntungan mikroprosessor ini adalah bersipat mikroprogramable, mikroprogram dapat di ubah oleh user.


~~Mikroprosessor CMOS
dengan teknologi CMOS , maka mikroprosessor ini memerlukan daya paling kecil dibandingkan dengan mikroprosessor yang mempergunakan teknologi lain. kelemahan mikroprosessor CMOS di bandingkan dengan jenis bipolar adalah kecepatan. untuk mengatasi kekurangan ini telah di kembangkan mikroprosessor jenis CMOS-SOS dan HSCMOS yang mempunyai kecepatan kira-kira sama dengan jenis TTL, Schottky tetapi dengan kebutuhan daya jauh lebih rendah. contoh MC14500, 1802 dan 8085. MC14500B merupakan suatu mikroprosessor 1 bityang di kenal dengan nama Industrial Control Unit(ICU).


~~Mikroprosessor Plus
komponen ini merupakan jembatan antara mikroprosessor monolitik dan one-chip microcomputer , suatu mikroprosessor plus umumnya mengandung sebuah MPU + RAM atau komponen lain, misalnya MC6802(terdiri atas MPU+ RAM+ CLOCK) dan intel 8035.

~~Single Chip microcomputer
unit komputer (MCU= Microcomputer Unit) ini telah mengandung unit microprosessor (MPU=Microprosessing Unit), memory dan unit Input/Output. dengan mempergunakan MCU ini, maka jumlah komponen yang dai perlukan untuk membuat suatu sistem menjadi makin kecil. beberapa contoh one-chip microcomputer yang mempergunakan teknologi NMOS adalah Motorola 6801 dan 6805, intel 8041 dan 8049, sedangkan yang mempergunakan teknologi CMOS adalah 87C41 dan 87C48(intersil) dan Motorola 1468056.

~~Mikroprosessor 16 bit
pada Mikroprosessor 16 bit, Bagian ALU(Aritmatik Logic Unit), Register dalam dan sebagian besar instruksinya di rancang untuk dapat bekerja dengan binary words sebesar 16 bit, Mikroprosessor ini makin populer dan terlihat mulai menggeser mikroprosessor 8 bit dalam kedudukannya sebagai mikroprosessor standard. beberapa jenis mikroprosessor 16 bit yang cukup di kenal adalah INTEL 8086, 8088, 80186,80188, 80286, 80288, Motorola MC68000, Zilog Z8000 dan Texas Instrument 9900. mikroprosessor 8086 mempunyai bus data 16 bit, sehingga dapat menulis atau membaca data dari/ke memory atau port Input/Output sebesar 16 bit atau 8 bit setiap saat, mikroprosessor ini mempunyai bus alamat 20 bit, sehingga dapat mengalamati sebanyak 220=1,048,57626 lokasi memori.

~~Mikroprosessor 32 bit
Dengan perkembangan yang pesat dalam teknologi rangkaian terintegrasi jenis VLSI, maka teknologi mikroprosessor berkembang pula dalam arah jumlah bit data yang makin meningkatdi samping peningkatan dalam segi kemampuan lainnya. pada sekitar tahun 1984/1985 telah di perkenalkan mikroprosessor 32 bit, yang dapat bekerja dengan memory dalam orde Mega Byte. contohnya NS32032, Motorola 68020, Western Electric WE32000.

~~Mikroprosessor 64 bit
Prosessor ini di perkenalkan pada tahun 2002 pertama kali oleh AMD. dengan mempergunakan mikroprosessor 64 bit dapat bekerja dengan memori dalam orde Giga Byte bahkan sampai Tera Byte. mikroprosessor ini di sebut dengan prosessor64. kemampuan mikroprosessor 64 bit dapat mengolah gambar dalam bentuk 3 dimensi. contohnya adalah Intel Pentium 4 D, Intel Pentium Core Duo, Core 2 Duo, AMD Athlon 64.
Prosessor AMD athlon 64 adalah sebuah mikroprosessor 64-bit yang di buat oleh Advanced Mikro Devices. Prosessor ini di manufaktur dengan menggunakan prosess manupaktur 130 nanometer atau 90 nanometer dan tekhnologi Silicon-On-Isolator(SOI). prosessor ini adalah prosessor 64 bit dengan set instruksi AMD64, yang merupakan sebuah ekstensi terhadap set instruksi x86 yang berupa set instruksi 32 bit. Dengan menggunakan set instruksi AMD64, athlon 64 dapat menjalankan aplikasi 32 bit secara native, selain tentunya dapat menangani aplikasi 64 bit. ini berbeda dengan prosessor Intel IA-64(Itanium-Itanium2) yang benar2 menggunakan set instruksi yang 64 bit(bukan ekstensi terhadap x86), sehingga prosessor IA-64 tidak dapat menangani aplikasi 32 bit secara native (di butuhkan prosess emulasi untuk mengeksekusi aplikasi 32-bit).

Central Prosessing Unit(CPU)
Unit Pengolah Pusat (CPU) terdiri atas dua bagian, yaitu : Unit pengendali(Control Unit) serta Aritmatika dan Logica (ALU). fungsi utama unit pengendali adalah mengambil, mengkode dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program ysng tersimpan dalam memori. Unit pengendali mengatur urutan operasi seluruh system.
Unit juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang di perlukan untuk menyerempakan operasi, juga aliran dan instruksi program. unit pengontrol mengendalikan aliran informasi pada bus data dan bus alamat, dilanjutkan dengan menafsirkan dan mengatur sinyal yang terdapat pada bus pengendali. Unit Aritmatika dan Logica berfungsi melaksanakan pengolahan data secara aritmatika (aljabar)dan secara logica (fungsi OR, NOT, AND dan XOR).


Sistem Bus Mikroprosessor
Sistem bus atau bus system adalah bus yang di gunakan oleh sistem komputer/mikroprosessor agar dapat berjalan. sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer/mikroprosessor. jalur-jalur ini di gunakanuntuk komunikasi dan dapat di buat antara dua element atau lebih yang saling terkait atau terintegrasi di dalam sirkuit.
Secara umum sistem bus mikroprosessor terbagi atas 3 bagian utama yaitu : Adress Bus (Bus Alamat), Data Bus(Bus Data), dan Control Bus(Bus Control).

-Bus Alamat(Adress Bus)
Apabila suatu alat di hubungkan dengan mikrokontroler tersebut maka harus di tetapkan terlebih dahulu alamat(adress) dari alat tersebut. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya dua data/instruksi yang bekerja bersamaan yang mungkin dapat menyebabkan kesalahan atau kerusakan.
Alat penyimpanan data(Memori), baik RAM maupun ROM, juga mempunyai alamat tersendiri, RAM Kbyte memiliki 8 x 1024 alamat, di mana setiap alamat dapat di isi data 1 byte.

-Bus Data
CPU mikrokontroler AT89S51 adalah prosessor 8 bit, lebar bus data AT89S51 adalah 8 bit sehingga memerlukan pin (D0...D7). akan tetapi, karena pin mikrokontroler terbatas, pin data ini tidak dapat di keluarkan, hanya di dalam chip. bus data internal terhubung ke alat(dunia luar) melaui port I/O.
Pin untuk bus data di multipleks dengan alamat A0...A7 pada port 0. karena itu port 0 sering kali di tulis sebagai AD0...AD7. setiap bit data memiliki bobot masing-masing , tergantung pada letaknya.

-Bus Kontrol
Selain bus alamat dan bus data, mikroprosessor/mikrokontroler di lengkapi juga dengan bus pengendali ( Bus Control). guna pengendali ini adalah untuk menyerempakan operasi mikroprosessor/mikrokontroler dengan operasi rangkaian luar.
Pada mikrokontroler MCS51 terdapat beberapa pin yang berguna untuk mengendalikan sistem, di antaranya adalah ALE, PSEN, WR, RD, interupt dan lain-lain. setelah mikrokontroler mengirim alamat (A0...A7)ke penahan alamat (latch 74LS373), penahan pengendali ALE akan di buat tinggi agar alamat tersebut di tahan. setelah itu pin PSEN akan rendah untuk dapat membaca EPROM, karena alamat(A0...A7) sudah di tahan oleh latch, port 0 sekarang dapat di gunakan untuk memasukan data dari EPROM ke mikrokontroler.

Memory

Suatu sistem mikroprosessor/mikrokontroler maupun komputer memerlukan memori untuk tempat penyimpanan program atau data. pada mikroprosessor/mikrokontroler, tempat penyimpanan program atau data adalah pada ROM/EPROM. sedangkan pada PC (komputer) program di simpan dalam disker atau hardisc.
Ada beberapa tingkatan memori, di antaranya adalah register internal, memori utama, dan memori masal. Register internal adalah memori di dalam ALU . waktu akses register umumnya sangat cepat umumnya kurang dari 100ns. Memori utama adalah memori suatu sistem, ukurannya berkisar antara 4 Kbyte sampai 64 Kbyte, waktu akses lebih lambat dibandingkan register internal, yaitu antara 200 sampai 1000ns. Memori massal dipakai untuk menyimpan berkapasitas tinggi, biasanya berbentuk disket, pita magnetic atau kaset.

Input/Output

Untuk melakukan hubungan dengan piranti di luar, di butuhkan alat I/O (Input/Output). sesuai dengan namanya. alat Input/Output dapat menerima data dari mikroprosessor/mikrokontroler.
Ada dua macam perantara I/O yang di gunakan, yaitu piranti untuk hubungan serial (UART) dan piranti untuk hubungan parallel(PIO). pada mikrokontroler MCS51 kedua macam I/O tersebut sudah tersedia di dalamnya.
UART adalah perantara Serial Universal. UART(Universal Asynchronouns Receiver Transmitter) yang merupakan pengirim penerima tak serempak universal. kerja UART adalah mengubah masukan serial menjadi keluaran parallel dan mengubah masukan parallel menjadi keluaran serial.
PIO (Parallel Input Output) merupakan perantara untuk hubungan data dalam format parallel , PIO adalah alat yang dapat deprogram dan menyediakan perantara masukan dan keluaran dasar untuk data parallel 8 bit.

0 comments:

Post a Comment