SISTEM BERDASAR MIKROPROSESOR
A. Mikroprosesor
Mikroproseor adalah merupakan piranti VLSI yang dapat diprogram untuk melaksanakan sejumlah fungsi dan instruksi. Dalam sebuah sistem mikroprosesor
chip ini disebut unit pengolah pusat CPUMPU. CPU terdiri dari tiga bagian : 1. Arithmatic and Logic Unit ALU
2. Control Unit CU 3. Register
ALU berfungsi melakukan operasi–operasi yang sesuai dengan instruksi yang diberikan, sedang CU berfungsi dan bertangguang jawab untuk melakukan
penyesuaian pada operasi sejumlah unit di dalam sistem, termasuk mikroprosesornya dan mengatur pewaktuan instruksi serta aliran data di dalam CPU, juga antara CPU
dengan unit lainnya di dalam sistem. Mikroperosesor ada yang dikemas dalam bentuk DIL Dual In-Line 40 pin. Kapasitas atau ukuran bit, dari suatu mikroprosesor
chip ditentukan oleh jumlah cacah bit data yang dapat ditanganinya. Chip 4 bit memiliki kapasitas data 4 bit sedang chip 8 bit memiliki kapasitas data 8 bit dan
seterusnya. Jenis yang paling paling banyak digunakan adalah mikroprosesor 8 bit untuk PC yaitu prosesor Z-80 dari Zilog, 6502 dari Intel dan 6800 dari Motorola.
6
Mikroprosesor 16 bit seperti Z-80 dari Zilog, 8086 dari Intel dan 6800 dari Motorola, juga banyak digunakan dalam PC atau komputer pribadi serta piranti-piranti
pengendali mini. Organisasi dasar sistem berdasar mikroprosesor 8 bit dapat pada Gambar 1 di bawah ini :
Gambar : system berdasar mikroprosesor 8-bit
Gambar 1. Organisasi dasar sistem berdasar mikroprosesor 8 bit Gambar 1. Menunjukan hubungan antar elemen yang satu dengan elemen yang
lain, dalam sebuah sistem yang umum. Sistem tersebut terdiri dari : 1. CPU Central Processing Unit
2. Memory Chip RAM ROM 3. Address Decoder Chip
4. Input-Output Interface Chip PIO UART 5. Struktur Bus
CPU adalah chip tunggal yang berisi semua rangkaian yang diperlukan untuk
mengartikan dan melaksanakan instruksi program dalam bentuk manipulasi data, operasi logika dan aritmatika, pewaktuan dan pengendalian sistem.
RAM ROM adalah berisi sejumlah lokasi memori dimana data dalam bentuk bit
tersimpan. Secara normal setiap lokasi memori akan menyimpan karakter sebanyak 8-bit 1 byte. Setiap lokasi memori mempunyai alamat unik 16-bit
sehingga memiliki kawasan alamat antara 0000 sampai FFFF atau 2
16
= 65536 = 64K alamat. Dengan jumlah halaman memori 2
8
= 256, dan setiap halaman memori berisi 2
8
= 256 lokasi memori.
Input-Output Interface Chip, akan menghubungkan sistem ke piranti eksternal, dalam Gambar 1. diperlihatkan dua tipe piranti IO yaitu PIO Parallel Input-Output
atau sering disebut PIA Parallel Interface adapter yang berfungsi sebagai antar- muka IO yang dapat diprogram dan bertindak sebagai antar-muka paralel. UART
Universal Asynchronous Receiver-Transmitter yang menyediakan antar-muka seri. Unit IO interface bersifat bi-directional, yang menyediakan sambungan dari dan
ke sistem dengan piranti-piranti pheriperal seperti untuk keyboard, VDU Visual Display Unit dan transducer atau unit penggerak motor stepper, LED dan relay.
Address Decoder Chip, akan memilih chip yang sesuai untuk dialamati CPU.
Struktur Bus, bus adalah sekelompok kawat penghubung yang digunakan
sebagai jalur informasi digital yang memiliki fungsi umum. Terdapat tiga jenis bus dalam sistem berdasar mikroprosesor :
a. Bus Data Data Bus berfungsi untuk mentransfer data antara CPU
dan elemen-elemen lain di dalam sistem. Oleh sebab itu, data harus
7
dimasukkan dan dikeluarkan dari mikroprosesor maka bus data harus bersifat bi-directional.
b. Bus Alamat Address Bus berfungsi untuk membawa data alamat
dari lokasi memori, untuk mengambil data agar dapat dibaca, atau untuk menyimpan agar dapat ditulis ke lokasi memori. Bus alamat juga difungsikan
untuk mengalamati elemen-elemen lain di dalam sistem seperti unit IO interface. Bus alamat adalah uni-directional yaitu mampu membawa informasi
digital 16 bit secara serentak . c.
Bus Control Control Bus, berfungsi membawa semua isyarat kontrol dari CPU. Jumlah jalur kontrol bergantung pada mikroprosesor yang digunakan dan juga
rancangan sistemnya. Bus kontrol melakukan 4 fungsi utama:
1. Penyesuai memori 2. Penyesuai IO
3. Penjadwalan CPU, misalnya : interupsi 4. Tugas lain seperti untuk reset dan detak.
Interupsi
Pada piranti pheriperal seperti printer perlu didahulukan maka program utama dapat di interupsi secara sementara oleh isyarat kontrol interupsi. Setelah selesai
melayani piranti pheriperal tersebut CPU akan kembali ke program semula yang dimulai dari titik setelah interupsi. Interupsi ada dua yaitu :
1. Interupsi
IRQ Interrupt Request yaitu CPU akan menyelesaikan instruksi yang sedang
dikerjakan sebelum menanggapi instruksi tersebut.
Halt, merupakan jenis lain dari isyarat yang terinterupsi yang akan menghentikan
program utama untuk sementara sehingga sumber luar atau piranti lain dapat menjalankan program yang berbeda.
2. Reset
Reset merupakan jenis interupsi yang menolak semua masukan dan
menghentikan pelaksanaan program di dalam CPU serta mengawali kembali mikroprosesor. Gambar 2 menunjukkan rangkaian reset untuk sebuah
mikroprosesor. Jika, tombol Reset ditekan, maka C
1
akan dilucuti muatannya dan pin reset akan bernilaiberlogika 0, sehingga operasi baca dan tulis akan
dihentikan. Jika tombol reset dilepas maka C
1
akan terisi muatan lagi melalui R
1
sehingga pin reset akan bernilai 1, dan mikroprosesor akan melakukan urutan awal sehingga CPU akan ke awal program.
Baca dan Tulis
CPU akan menentukan arah transfer data dari dan ke mikroprosesor. Fungsi ini dilakukan dengan cara membaca dan menulis ke jalur kontrol. Pada operasi baca yaitu
pada saat CPU menerima data dari memori, jalur baca akan aktif sehingga memungkinkan data dapat ditransfer ke CPU. Pada operasi tulis yaitu pada saat CPU
mengirim data ke memori, jalur tulis akan aktif sehingga data dapat dikirim dari CPU ke memori.
8
Gambar 2. Rangkaian reset CPU
Isyarat Pulsa Detak
Crystal-controlled oscillator digunakan untuk pulsa detak pewaktuan dari sistem mikroprosesor. Isyarat kontrol detak menyesuaikan gerakan data dan menentukan
kecepatan operasinya.
Gambar 3. Rangkaian Osilator Detak Frekuensi detak bervariasi dari kecepatan yang relatif rendah 1 MHz pada
mikroprosesor 6502 sampai yang lebih tinggi 12MHz untuk chip 16 bit 6800.
B. Arsitektur CPU
Kategori