PERKEMBANGAN DAN TEKNOLOGI MIKROPROSESOR pdf

BAB I PERKEMBANGAN DAN TEKNOLOGI MIKROPROSESOR

Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas tujuan pembelajaran, pengertian mikroprosesor (µP), mikrokontroler, dan perkembangan mikroprosesor dimulai dari mikroprosesor 4 bit sampai dengan perkembangan mikroprosesor 64 bit yang dikeluarkan oleh berbagai prodak antara lain : Intel, Zilog, Motorola, NS, AMD, Rockwell, Texas Instrument dll. Tinjauan tentang

teknologi µP PMOS, NMOS, CMOS, ECL, I 2 L, dan Teknologi Processor yang lain ”. Uraian sistem personal komputer berbasis mikroprosesor serta penggunaan mikroprosesor

(µP).

Tujuan

Setelah mempelajari bab ini, diharapkan mampu untuk :

1. Memahami pengertian mikroprosesor (µP), sistem mikroprosesor, mikrokomputer, dan mikrokontroler.

2. Mengetahui perkembangan mikroprosesor (µP), mikrokomputer dan mikrokontroler.

3. Memahami keungulan dan kelemahan berbagai teknologi mikroprosesor .

4. Menggambarkan diagram blok sistem mikroprosesor atau mikrokomputer berbasis mikroprosesor.

5. Memahami penggunaan mikroprosesor.

1.1. Perkembangan mikroprosesor

Sebelum membahas perkembangan mikroprosesor terlebih dahulu apa yang dimaksud mikroprosesor, sistem mikroprosesor, mikrokomputer dan mikrokontroler. Mikroprosesor adalah suatu komponen digital jenis LSI (Large Scale Intergation atau Very Large Scale Interation) dengan kompleksitas rangkaian sangat tinggi yang mampu melaksanakan fungsi suatu unit pemroses sentral (CPU = Central Processing Unit). Mikroprosesor sering disebut CPU, merupakan elemen kontrol pada sistem komputer. Mikroprosesor mengontrol memori dan I/O melalui sejumlah jalur koneksi yang disebut bus. Bus memilih piranti memori atau I/O, menstranfer data antara piranti I/O dan memori dengan mikroprosesor, dan mengendalikan sistem I/O dan memori. I/O dan memori dikontrol melalui instruksi yang disimpan dalam memori dan dijalankan oleh mikroprosesor.

Sistem Mikroprosesor, yaitu suatu sistem yang di dalamnya terdapat mikroproses (µP), komponen I/O, dan memori yang mana sering disebut juga Komputer. Komponen I/O antara lain : PPI 8255, SIO, PIO, ACIA, USART, Micro switch, sensor, keyboard, mouse, floppy disk drive, monitor, printer, Hard disk drive, CD-ROM drive, plotter, tape backup, Scanner, DVD, dan serial communication. Sedangkan memori antara lain: Dynamic RAM

(DRAM), SRAM (Static RAM), Cache, Read Only Memory (ROM), Flash memory, EEPROM, SDRAM, RAMBVS, dan lain-lain.

Mikrokontroler adalah mikroprosesor plus atau mikrokuputer chip tunggal di dalamnya mengandung unit mikroprosesor, memori, I/O, ADC, Timer, Clock, dan lain-lain. Fasilitas yang terkandung di dalamnya akan tergantung pada jenis dan tipe dari mikrokontroler. Contoh, misalnya mikrokontroler AT 89C51 produk dari ATMEL mempunyai fitur-fitur : CMOS 8 bit µComputer, 4 K Flash PEROM, 128 byte RAM internal, 32 Prorammable I/O line, 2 byte timer/counter, 6 sumber interupsi, programmable serial channel, low power, operasi 0 – 24 Mhz, Keluarga AVR (Seri ATMega, ATTiny, AT90S,ATXMega), Keluarga PIC.

Pada tahun 1971, Perusahaan Intel memperkenalkan mikroprosesor yang pertama yaitu mikroprosesor tipe 4004 yang berkategori 4 bit. Mikroprosesor ini mampu mengalamati 4096 lokasi memori. Mikroprosesor 4004 hanya mempunyai 45 instruksi yang dibuat dengan teknologi P channel MOSFET. Kinerja prosesor ini hanya mampu menjalankan perintah pada kecepatan rendah, yaitu 50 Kilo instruksi per detik. Kekurangan mikroprosesor ini kecepatan yang rendah, lebar word, dan ukuran memorinya. Untuk memperbaiki kecepatannya diproduksi mikroprosesor tipe 4040, tetapi lebar word dan ukuran memorinya sama. Perusahaan Texas Instrument memproduksi mikroprosesor kelas

4 bit, yaitu TSM -1000. Mikroprosesor kelas 4 bit hanya dapat mengerjakan aplikasi tingkat rendah seperti: oven microwave, control kecil, dan kalkulator yang berbasis mikroprosesor 4 bit.

Pada bulan Januari tahun 1972, lahir mikroprosesor generasi kedua, Intel mengeluarkan mikroprosesor tipe 8008 sebagai mikroprosesor 8 bit yang mampu mengalamati ukuran alamat yang lebih luas (16 K byte). Mikroprosesor inipun dianggap masih banyak kekurangan terutama ukuran memori yang masih kecil.

Pada tahun 1973, Intel memperkenalkan mikroprosesor modern yang berkategori 8 bit, yaitu tipe 8080. Keistimewaan mikroprosesor ini dapat mengalamati lebih banyak memori, dan menjalankan instruksi tambahan, demikian juga mampu melaksanakan 10 kali lebih cepat dibandingkan µP 8008 dan membutuhkan waktu 2,0 µs ( 500.000 instruksi per detik ). 8080 kompatibel dengan TTL (transistor-transistor logic) sehingga antar muka akan lebih mudah. Sedangkan pengalamatan memorinya 64 K byte, empat kali lipat dibandingkan dengan µP 8008. Perusahaan lain, yaitu Motorola memperkenalkan mikroprosesor tipe 6800, Rockwell PPS-8, Signetic 2650 dan seterusnya.

Pada tahun 1975 – 1977, muncullah mikroprosesor generasi ketiga buatan Intel tipe 8085, Zilog Inc, yaitu tipe Z 80, tipe 6809 dari Motorola, MOS Teknologi tipe 6502, Nasional Semiconductor IMP-8, dan muncul pula computer satu chip F8 dari Fairchild, dan Mostex, tipe 8048 dari Intel; TSM 1000 dan 9940 dari Texas Instrument. Keunggulan tipe 8085 dibandingkan dengan 8080 mampu menjalankan perangkat lunak pada kecepatan Pada tahun 1975 – 1977, muncullah mikroprosesor generasi ketiga buatan Intel tipe 8085, Zilog Inc, yaitu tipe Z 80, tipe 6809 dari Motorola, MOS Teknologi tipe 6502, Nasional Semiconductor IMP-8, dan muncul pula computer satu chip F8 dari Fairchild, dan Mostex, tipe 8048 dari Intel; TSM 1000 dan 9940 dari Texas Instrument. Keunggulan tipe 8085 dibandingkan dengan 8080 mampu menjalankan perangkat lunak pada kecepatan

Pada tahun 1978, Intel mengeluarkan mikroprosesor 16 bit, yaitu tipe 8086, 8088, 80186, 80286; Motorola dengan tipe 68000; Zilog dengan tipe Z 8000, dan Texas Instrument dengan tipe 9900. Mikroprosesor 16 bit ini pada umumnya untuk meningkatkan kinerja mikroprosesor sebelumnya, peningkatan antara lain pengalamatan sistem memori sampai 16 M byte, penambahan instruksi, kecepatan clock 8 M Hz, dan beberapa perubahan juga terjadi pada eksekusi instruksi internal yang akan meningkankan kecepatan sebesar 8 kali pada berbagai instruksi dibandingkan dengan instruksi pada 8086/8088.

Pada tahun 1986 – 1987, diperkenalkan mikroprosesor 32 bit. Intel mengeluarkan 80386DX/80486DX, 80486SX, dan 80486DX4; Motorola memperkenalkan tipe 68020, 68030, 68040, dan 68050; Zilog tipe Z80000; Nasional semikonduktor memperkenalkan dengan tipe 32032 dan 32132. Mikroprosesor 32 bit prodak Intel mampu meningkatkan pengalamatan memori dari 4 G byte sampai dengan 4 G + 16 K cache, dengan kecepatan clock dapat sampai 120 M Hz. Peningkatan kemampuan mikroprosesor tidak terlepas dari tuntutan kebutuhan perangkat lunak (software) seperti yang menggunakan GUI (Graphical User Interface), tampilan Vidio VGA (Variable graphics array), sistem CAD (Computer Aided Drafting/Design) seperti AUTOCAD, ORCAD, dan lain-lain.

Pada tahun 1993, Intel memperkenalkan mikroprosesor 64 bit, yaitu Pentium I mempunyai karakteristik yang hampir sama dengan mikroprosesor 80386 dan 80486. Sedangkan Motorola mengeluarkan mikroprosesor tipe 68060 dan Power PC. Pentium I bekerja dengan frekuensi Clock 100 M Hz, 120 M Hz, 133 M Hz, dan 223 M Hz dengan ukuran cache ditingkatkan dari 8 K byte menjadi 16 K byte.

Sedangkan pada tahun 1997 diperkenalkan Pentium II dan Pentium Pro dengan clock 266 M Hz, 333 M Hz, 350 M Hz, 400M Hz, dan 450 M Hz. Dengan kecepatan bus data 100 M Hz. Pentium III diperkenalkan untuk memperbaiki kinerja Pentium II, terutama frekuensi clocknya ditingkatkan menjadi 1 G Hz dengan cache 512 K versi lot 1, dan cache 256 K untuk versi flip-chip, serta kecepatan bus 100 M Hz.

Pada tahun 2000, Intel memperkenalkan Pentium 4 yang menyediakan versi kecepatan 1,3 G Hz, 1,4 G Hz, 1,5 G Hz s/d 3,2 G Hz. Dengan ukuran memori 64 G byte + 32 K L1 + cache + 256 K L 2 cache. Kecepatan bus data 200 M Hz atau lebih tinggi. Disamping mikroprosesor Pentium terdapat juga mikroprosesor produk AMD ( Advanced Micro Devices) yang populer di pasaran.

Di bawah ini diperlihatkan persaingan antara mikroprosesor Intel dan Motorola modern.

Tabel 1.1. Perkembangan Mikroprosesor Intel dan Motorola modern Pabrik

Produk

Lebar Bus Data

Ukuran Memori

8 2 K internal 8051

8 8 K internal 8085A

8 64 K byte

16 1 M byte

8 1 M byte

16 8 K internal 80186

16 1 M byte

8 1 M byte

8 16 K internal 80286

Intel 80386 SL

16 32 M

80386 SLC

16 32 M + 1 K cache 80386 SX

16 16 M

80486 DX/DX2

32 4 G + 8 K cache 80486 SX

32 4 G + 8 K cache 80486 DX4

32 4 G + 16 K cache Pentium I

64 4 G + 16 K cache PentiumOverdrive

32 4 G + 16 K cache (P24T) Prosesor Pentium Pro

64 64 G + 16 K L1 cache + 256 K L2 cache

Pentiun II

64 64 G + 32 K L1 cache + 512 L2 cache

Pentium II Xeon

64 64G + 32 K L1 Cache + 512 K /1 M cache.

Pabrik

Produk

Lebar Bus Data

Ukuran Memori

64 64 G + 32 K L1 Intel

Pentium III, Pentium 4

cache + 256 K L2 cache

8 64 K

8 2K

Pabrik

Produk

Lebar Bus Data

Ukuran Memori

32 4 G + 256 cache 68040

32 4 G + 8 K cache 68050

32 Tidak dikeluarkan 68060

64 4 G + 16 K cache Power PC

64 4 G + 32 K cache

Tabel 1.2. Perbandingan Data dan Address Bus pada Processor

Memory Kelas

Data Bus

Address Bus

Tahun maks External Internal External Internal (MB)

4096 Pro-133 Pro-166

4096 K5-75

4096 K5-100

4096 K5-133

4096 K5-166

4096 Cyrix 686

Persaingan mikroprosesor yang paling tajam, yaitu sejak generasi ke 5 dari perkembangan mikroprosesor ketika Intel mengeluarkan mikroprosesor Pentium I, II, III, dan 4; yang disaingi oleh AMD dan Cyrix. AMD mengeluarkan K5, K6, K6-2, K6-3, dan K7 bersaing dengan Pentium MMX dan Pentium II, III, dan 4. Sedangkan Cyrix mengeluarkan dengan tipe 6x86MX (MII), yaitu PR166, PR200, PR233, PR 266, PR300, PR333, PR433, dan PR466.

Pada kenyataannya persaingan yang sangat populer di masyarakat antara produksi Intel dan AMD yang saling menawarkan keunggulan dan kelemahannya dari setiap produk, babkan mereka saling meng- claim bahwa produknya yang paling unggul.

1.2. Teknologi Mikroprosesor (Teknologi Semikonduktor)

Proses yang memadukan (integration) beberapa ribuan transistor ke dalam satu serpihan silicon (silicon chip) dapat menghasilkan mikroprosesor (µP). Teknologi mikroprosesor dibuat dari teknologi rangkaian terpadu (Integreted) yang menggunakan transistor-transistor bipolar atau Metal oxide silicon (MOS).

Pada tahun 1969 tim insinyur jepang dari sebuah perusahaan BUSICOM datang ke Amerika Serikat memesan beberapa buah IC untuk membuat kalkulator. Mereka datang ke Perusahaan INTEL dan Marcian Hoff adalah orang yang dapat melayani permintaan itu. Sebab ia adalah orang yang berpengalaman bekerja di bidang komputer. Marcian Hoff memberi saran agar digunakannya IC yang bekerja berdasarkan program sehingga menjadi lebih sederhana.

Gagasan Marcian Hoff ini berhasil dan mikroprosesor pertama kali lahir. Untuk mewujudkan gagasan ini Marcian Hoff dibantu oleh Frederico Faggin.Dalam waktu sembilan bulan mereka sukses dan INTEL memperoleh hak hak atas penjualan temuan IC itu. Pada tahun 1971 keluar mikroprosesor seri 4004 dengan data bus 4 bit dengan kecepatan 6000 operasi per detik. Tidak lama kemudian Perusahaan Amerika CTC meminta INTEL dan Texas Instrumen untuk membuat mikroprosesor 8 bit. Akhirnya pada tahun 1972 INTEL dan Texas Instrumen berhasil menciptakan mikroprosesor 8008 dengan memori 16 Kbyte, 45 instruksi, dan kecepatan 300000 operasi per detik. Mikroprosesor ini menjadi pendahulu bagi semua mikroprosesor masa kini. INTEL terus melakukan penelitiannya sehingga pada bulan April 1974 menghasilkan mikroprosesor 8080 dengan kemampuan memori 64 Kbyte dan 75 instruksi. Keberhasilan INTEL diikuti oleh MOTOROLA dengan ciptaannya mikroprosesor 8 bit seri 6800, 6820, dan 6850. Frederico Faggin meninggalkan INTEL membuat perusahaan sendiri diberi nama ZILOG dan pada tahun 1976 mengumumkan temuannya sebuah mikroprosesor seri Z-80. Mikroprosesor Z-

80 dikembangkan dari rancangan mikrprosesor 8080. Mikroprosesor Z-80 kompatibel dan mampu menjalankan semua perintah yang ada pada 8080 sehingga Z-80 menjadi mikroprosesor yang tangguh pada waktu itu.

Dalam pembuatan mikroprosesor dikenal beberapa macam teknologi yang masing- masing mempunyai karakteristik tertentu, antara lain: teknologi PMOS (Metal Oxide Semiconduktor saluran P); teknologi NMOS (MOS saluran N); teknologi CMOS (Complementary MOS); teknologi CMOS – SOS (CMOS – Silicon On Sapphire); teknologi bipolar jenis ECL (Emitter Coupled Logic); teknologi bipolar jenis Schottky; dan

teknologi bipolar jenis I 2 L ( Integrated Injection Logic). Mikroprosesor yang dibuat saat ini kebanyakan mempergunakan transistor MOS

(Metal Oxide Semiconductor) dari pada transistor-transistor bipolar dalam IC-nya. Keuntungan yang terpenting dari teknologi MOS dibandingkan dengan teknologi bipolar adalah kerapatan (kepadatan) yang lebih tinggi, yang memungkinkan penempatan dari fungsi yang jauh lebih banyak dalam satu serpihan dengan ukuran tertentu dibandingkan dengan menggunakan rangkaian bipolar.

Teknologi PMOS, memanfaatkan mobilitas muatan-muatan positif yang disebut lubang-lubang (holes) untuk menghantar listrik. Teknologi PMOS relative lambat bila dibandingkan dengan teknologi NMOS. Teknologi PMOS sudah tidak digunakan lagi dalam pembuatan mikroprosesor pada saat ini. Contoh mikroprosesor menggunakan teknologi PMOS, 4004, 4040, dan 8008 (dari Intel). Rockwell PPS 4, PPS4/2, dan TSM 1000.

Teknologi NMOS, memanfaatkan mobilitas electron-elektron bukan lubang sebagai pembawa muatan sehingga kerjanya lebih cepat dibandingkan dengan PMOS dan kepadatannya sangat baik. Teknologi NMOS ini sangat banyak dipergunakan untuk pembuatan mikroprosesor. Contoh mikroprosesor tipe 8080, 8085, 8086/8088, 8748; MC 6800, 6801, 6802,6805, 6809; Z 80, Z 8000, dan NS 32032. Rockwell PSP8, NS SC/MP, Signetics 2650, dan Mostek 5065.

Teknologi CMOS, memanfaatkan kombinasi transistor saluran P dan saluran N. Karakteristik teknologi CMOS terletak antara karakteristik PMON dan NMOS. Teknologi CMOS lebih cepat dari PMOS, tetapi sedikit lebih lambat dari NMOS. Keuntungan utama dari CMOS adalah komsumsi daya yang sangat rendah dan beropersi antara 2 volt – 12 Volt serta mempunyai kekebalan yang baik terhadap derau sekitar 40 %. Contohnya, mikroprosesor tipe 6100 dari Intersil dan RCA Cosmac.

Teknologi CMOS - SOS adalah teknologi CMOS yang mempergunakan substrat bahan isolator saphir, dapat bekerja dengan kecepatan tinggi dan keperluan daya rendah. Contohnya, mikroprosesor MC 14500 dan MC 1802 dari Motorola.

Mikroprosesor yang paling cepat saat ini dibuat dengan teknologi IC Bipolar. Teknologi IC bipolar, yaitu ECL (Emitter Coupled Logic) yang mempergunakan transistor unsaturated (tak jenuh), contohnya mikroprosesor MC 10800 (Motorola). Teknologi Schottky yang tergolong pada tak jenuh dengan mikroprosesornya, yaitu tipe 3001 (Intel) dan AMD 2901.

Teknologi IC bipolar (Saturated) jenuh, yaitu jenis I 2 L (Integrated Injection Logic) yang dapat bekerja dengan tegangan sumber paling rendah dibandingkan dengan teknologi

yang lain. Contohnya mikroprosesor SBP 0400 dan SBP 90 dari Texas Instrument. Teknologi yang lain, ialah “Change Transfer Devices” atau transfer muatan yang terdiri dari dua macam yaitu CCD ( Charge Coupled Devices) dan BBD ( Bucket Brigade Devices).

Intel pada tahun 2005 mengeluarkan teknologi Centrino prosesor, yaitu teknologi mikroprosesor “mobile” dengan front side bus 533 Mhz. Teknologi ini banyak dipergunakan pada komputer Notebook.

Dalam mendisain mikroprosesor yang perlu dipertimbangkan selain harga, yaitu karakteristik teknik yang paling penting, yaitu kecepatan operasi, daya yang diperlukan, kepadatan komponen, dan instruksi yang lengkap.

1.3. Sistem Mikroprosesor (µP)

Mikroprosesor bila dilengkapi oleh komponen memori dan input output menjadi sistem mikroprosesor atau sering disebut mikrokomputer. Sistem mikroprosesor adalah suatu sistem yang menggunakan mikroprosesor sebagai komponen utama. Pada umumnya sistem mikroprosesor terdiri dari: Unit mikroprosesor, memori yang terbagi dua yaitu, Random Access Memory (memori baca tulis) dan Read Only Memory (memori baca saja), dan komponen input/output. Secara diagram blok diperlihatkan dibawah ini pada gambar 1.

Bus-bus

Sistem Memori :

Sistem I/O : RAM, ROM,

Mikroprosesor

Keyboard,Mouse, SDRAM,DRAM,

( µP) :

Floppy Disk Driv Flash Memory,

8085/Z80/6800/8

Monitor,Printer, cache, dll.

/Pentium I,II,III,4

Scanner,USART,

ACIA,dll. Gambar 1.1. Diagram Blok Sistem Mikroprosesor

dan lain-lain.

Mikroprosesor menerima data dalam bentuk digital dari sejumlah saluran input kemudian memprosesnya berdasarkan urutan instruksi tertentu dan mengeluarkan sinyal ouput sebagai hasil pemrosesan. Bagian memori berfungsi untuk menyimpan program dan data. Ada 2 macam memori, yaitu RAM dan ROM. Memori baca tulis biasanya digunakan untuk menyimpan data yang bersifat sementara, sedangkan memori baca berisi program dan atau data yang mengatur kerja sistem. Bagian I/O berfungsi untuk melakukan alih data antara sistem mikroprosesor dengan alat luar, agar mikroprosesor tersebut dapat berhubungan dengan peralatan luar.

Sistem komputer personal yang berbasis mikroprosesor pada dewasa ini sudah menggunakan mikroprosesor yang mempunyai lebar bus data sebesar 64 bit dengan ukuran memori diatas 64 Giga byte dan dilengkapi cache memori yang besar. Demikian juga dilengkapi dengan sistem input/ouput seperti, printer, serial komunikasi, floppy disk drive, hard disk drive, mouse, CD-ROM drive, plotter, Keyboard, monitor, tape backup, scanner, DVD, dan lain-lain.

Peningkatan kemampuan kapasitas mikroprosesor tidak terlepas dari pengembangan software dan tuntutan kebutuhan di lapangan, baik di masyarakat ataupun di Industri.

1.4. Penggunaan Mikroprosesor

Penggunaan mikroprosesor sangat luas, bahkan dapat dikatakan hampir tak terbatas. Sistem mikroprosesor dapat dipergunakan pada berbagai jenis peralatan dalam banyak bidang, misalnya bidang komunikasi, informatika, industri, instrumentasi, militer, pendidikan, peralatan perkantoran, hiburan, ruang angkasa, rumah tangga, mainan anak, peralatan perbangkan, kedokteran, otomotif, dan lain-lain. Salah satu contoh di industri Textile, sistem mikroprosesor dipergunakan untuk mengendalikan sistem proses, khususnya pada mesin Deying bahwa proses pengisian uap, pengisian air, pengaturan tekanan, pengaturan temperatur, pengisian bahan kimia, dan kecepatan motor. Pengatur sistem peralatan tersebut menggunakan mikrokompuer berbasis mikroprosesor dengan berbagai rangkaian antarmukanya (Interface).

Otomotif yang berteknologi VVT-i (Variable Valve Timing Intelegent) bahwa pengaturan buka tutup valve dikontrol menggunakan sistem mikropkomputer yang berbasis mikroprosesor, yaitu dengan ECU (Electronic Control Unit) yang berfungsi pengaturan bahan bakar, udara, dan terperatur yang disesuaikan dengan kecepatan.

Keunggulan menggunakan mikroprosesor antara lain :

1. Sistem mikroprosesor dapat diprogram (programmable). Maksudnya dengan menggunakan perangkat keras (hardware) yang hampir sama atau sama dapat diperoleh berbagai macam penggunaan yang berbeda dengan hanya mengubah program atau mengganti program.

2. Ukuran dan jumlah komponen yang diperlukan serta kebutuhan daya secara keseluruhan semakin sedikit, hal ini menjadi hemat. Kerugian menggunakan mikroprosesor antara lain :

1. Jenis dan macam mikroprosesor sangat banyak dengan hardware dan software yang berbeda-beda dan pada umumnya tidak kompatibel (compatible) antara yang satu dengan yang lain.

2. Untuk jenis mikroprosesor tertentu dari suatu produk tertentu dibutuhkan suatu sistem pengembangan yang tertentu pula.

3. Perkembangan teknologi mikroprosesor yang sangat cepat dan terus berkembang yang menyebabkan suatu jenis mikroprosesor cepat menjadi usang, sehinngga tidak dipergunakan lagi.

1.5. Ringkasan

1. Mikroprosesor adalah suatu komponen digital jenis LSI (Large Scale Intergation atau Very Large Scale Interation) dengan kompleksitas rangkaian sangat tinggi yang mampu melaksanakan fungsi suatu unit pemroses sentral (CPU = Central Processing Unit).

2. Sistem Mikroprosesor, yaitu suatu sistem yang di dalamnya terdapat mikroproses

(µP), komponen I/O, dan memori yang mana sering disebut juga Komputer.

3. Komponen sistem I/O antara lain : PPI 8255, SIO, PIO, ACIA, USART, Micro switch, Sensor, Keyboard, Mouse, Floppy disk drive, Monitor, Printer, Hard disk drive, CD-ROM drive, Plotter, Tape backup, Scanner, DVD, dan Serial communication.

4. Sistem Memori antara lain: Dynamic RAM (DRAM), SRAM (Static RAM) , Cache, Read Only Memory (ROM), Flash memory, EEPROM, SDRAM, RAMBVS dan lain-lain.

5. Mikrokontroler adalah mikroprosesor plus atau mikrokuputer chip tunggal di dalamnya mengandung unit mikroprosesor, memori, I/O, ADC, Timer, Clock, dan lain-lain.

6. Mikroprosesor pertama di dunia adalah Intel 4004 merupakan mikroprosesor 4 bit. Sebuah kontroler yang dapat diprogram dalam sebuah chip-sangat kecil. Mikroprosesor tersebut hanya mampu mengalamati 4096 lokasi memori selebar 4 bit.

7. Mikroprosesor generasi kedua adalah tipe 8008 dan 8080 dari Intel. Motorola tipe 6800, Rockwell PPS-8, dan Signetic 2650; yang berkategori 8 bit.

8. Mikroprosesor generasi ketiga buatan Intel tipe 8085, Zilog Inc, yaitu tipe Z 80, tipe 6809 dari Motorola, MOS Teknologi tipe 6502, Nasional Semiconductor IMP-8, dan muncul pula computer satu chip F8 dari Fairchild dan Mostex; tipe 8048 dari Intel, TSM 1000 dan 9940 dari Texas Instrument.

9. Mikroprosesor yang umum pada saat ini adalah 8086/8088 dari Intel yang merupakan mikroprosesor 16 bit pertama. Setelah itu muncul mengikutinya mikroprosesor 80286, 80386, 80486, Pentium I, II, III, dan 4. Z8000, MC68010, MC68040, K5, K6, K7, dan 68060. Setiap versi yang baru diikuti dengan peningkatan berupa kecepatan prosesor.

10. Teknologi mikroprosesor, yaitu PMOS (Metal Oxide Semiconduktor saluran P); teknologi NMOS (MOS saluran N); teknologi CMOS (Complementary MOS); teknologi CMOS – SOS (CMOS – Silicon On Sapphire); teknologi bipolar jenis

ECL (Emitter Coupled Logic); teknologi bipolar jenis Schottky; dan teknologi bipolar jenis I 2 L (Integrated Injection Logic).

11. Teknologi Bipolar lebih cepat operasinya dibandingkan dengan teknologi Unipolar, tetapi kepadatannya kurang.

12. Pada umumnya sistem mikroprosesor minimum terdiri dari: Unit mikroprosesor, memori yang terbagi dua yaitu: random access memory (memori baca tulis) dan read only memory (memori baca saja), dan komponen input/output.

13. Penggunaan mikroprosesor sangat luas, bahkan dapat dikatakan hampir tak terbatas. Sistem Mikroprosesor dapat dipergunakan pada berbagai jenis peralatan dalam banyak bidang, misalnya bidang komunikasi, informatika, industri, instrumentasi, militer, pendidikan, peralatan perkantoran, hiburan, ruang angkasa, rumah tangga, mainan anak, peralatan perbangkan, kedokteran, otomotif, dan lain-lain.

1.6. Soal Latihan

1. Jelaskan pengetian dari Mikroprosesor?

2. Jelaskan perbedaan antara mikroprosesor dengan sistem mikroprosesor?

3. Jelaskan yang dimaksud mikrokontroler?

4. Jelaskan perbedaan mikroprosesor Plus dengan mikrokomputer?

5. Uraikan perkembangan mikroprosesor generasi ke tiga?

6. Sebutkan jenis mikrokontroler yang saudara ketahui pada saat ini?

7. Personal komputer yang berbasis mikroprosesor pada saat sekarang menggunakan mikroprosesor tipe apa?

8. Jelaskan keunggulan dan kerugian menggunakan sistem mikroprosesor?

9. Jelaskan keunggulan dan kekurangan antara teknologi NMOS dan CMOS untuk mikroprosesor?

10. Jelaskan keuntungan dan kerugian antara teknologi Bipolar dan unipolar untuk teknologi mikroprosesor?

11. Teknologi I 2 L untuk mikroprosesor paling cepat dibandingkan dengan ECL jelaskan alasannya?

12. Jelaskan yang dimaksud dengan teknologi CMOS – SOS ?

13. Sebutkan macam-macam sistem memori ?

14. Gambarkan dan jelaskan cara kerja sistem mikroprosesor minimum, hubungan dan fungsi antara mikroprosesor, memori, dan input/ouput?

15. Jelaskan salah satu contoh penggunaan sistem mikroprosesor atau mikrokomputer?

BAB II DASAR-DASAR MIKROPROSESOR

Pendahuluan

Pada bab ini akan dijelaskan tentang model mikroprosesor, saluran alamat (addrress bus), saluran data (data bus), saluran kontrol (Control bus), dan catu daya.

Tujuan

Setelah mempelajari bab ini, diharapkan mampu untuk:

1. Memahami model mikroprosesor

2. Menjelaskan fungsi saluran data dan ukuran lebar data

3. Menjelaskan fungsi saluran alamat dan ukuran lokasi memori

4. Menjelaskan fungsi dari setiap saluran control

5. Menjelaskan fungsi dari catu daya (power supply)

2.1. Model Mikroprossor

Mikroprosesor adalah IC digital yang berbentuk kotak (black box) yang mempunyai sejumlah saluran data (data bus), sejumlah saluran alamat (address bus), sejumlah saluran kontrol (Control bus), dan saluran sumber daya (power supply), seperti diperlihatkan di bawah ini.

Data bus

Address bus

µP

Control bus

Power supply

Gambar 2.1. Model Mikroprosesor Suatu mikroprosesor ideal mempunyai N saluran masukan dan M saluran keluaran.

Mikroprosesor suatu alat digital, maka hanya ada dua tingkatan tegangan yang dapat diterapkan pada saluran masukan. Demikian pula hanya ada dua tingkatan tegangan yang mungkin muncul pada setiap saluran keluaran. Kedua tegangan tersebut disebut logika nol dan logika satu, yang dinyatakan dengan angka-angka digit (bit), yaitu 0 dan 1.

Sinyal - sinyal pada saluran - saluran masukan adalah data masukan ke mikroprosesor. Data tersebut dapat berasal dari switch-switch, sensor-sensor, keyboard, pengubah analog ke digital (ADC), mouse, scanner, floppy disk drive atau peralatan yang lainnya. Di dalam mikroprosesor yang ideal disimpan program mikroprosesor. Program tersebut adalah suatu kumpulan dari serangkaian instruksi (perintah) yang berurutan yang menentukan bagaimana data masukan diproses dan informasi apa yang harus dikirimkan ke saluran- Sinyal - sinyal pada saluran - saluran masukan adalah data masukan ke mikroprosesor. Data tersebut dapat berasal dari switch-switch, sensor-sensor, keyboard, pengubah analog ke digital (ADC), mouse, scanner, floppy disk drive atau peralatan yang lainnya. Di dalam mikroprosesor yang ideal disimpan program mikroprosesor. Program tersebut adalah suatu kumpulan dari serangkaian instruksi (perintah) yang berurutan yang menentukan bagaimana data masukan diproses dan informasi apa yang harus dikirimkan ke saluran-

Gambar 2.2. Mikroprosesor Ideal

2.2. Bus data

Pada mikroprosesor yang riil, jumlah saluran masukan tidak sama atau terbatas, umumnya jumlah saluran data masukan N sama dengan jumlah saluran data keluaran M. Jumlah saluran data dinamakan lebar jalur data (data path width) atau word size suatu mikroprosesor. Bus data digunakan untuk mengirim/menerima data antara komponen - komponen sistem dengan mikroprosesor. Di bawah ini diperlihatkan pada gambar 4, mikroprosesor yang mempunyai saluran data masukan sama dengan saluran data keluaran sebanyak 8 bit. Mikroprosesor ini disebut mikroprosesor 8 bit yang mana saluran data diberi simbol dengan huruf D.

Gambar 2.3. Diagram Blok Mikroprosesor dgn 8 saluran data masuk dan 8 saluran data keluar

D 0 digunakan untuk bit yang mempunyai bobot yang paling kecil (Least Significant Bit = LSB) dan D 7 untuk bit yang mempunyai bobot yang paling besar (Most Significant Bit = MSB). Pada kenyataannya, karena alasan ekonomis maka dilakukan penghematan D 0 digunakan untuk bit yang mempunyai bobot yang paling kecil (Least Significant Bit = LSB) dan D 7 untuk bit yang mempunyai bobot yang paling besar (Most Significant Bit = MSB). Pada kenyataannya, karena alasan ekonomis maka dilakukan penghematan

µP

Gambar 2.4. Bus data dua arah dari mikroprosesor 8 bit Saluran data tersebut agar dapat berfungsi sebagai bus data input atau output dapat

digunakan “tri state buffer”. Pada gambar 6 diperlihatkan prinsip penggunaan tri state buffer untuk menghasilkan saluran data dua arah.

Gambar 2.5. Prinsip penggunaan tri state buffer pada saluran data

Data word sebanyak 8 bit dise but “byte”, sedangkan data word sebanyak 4 bit disebut “nibble”. Data word pada bus data pada umumnya dinyatakan dengan angka Hexadesimal, biner, dan octal, tetapi yang paling banyak menggunakan hexadecimal. Jika bilangan tersebut dinyatakan dengan bilangan hexadecimal dapat diberi awalan dengan tanda $ atau

diberi akhiran H atau indeks 16, contohnya $ 8A atau 8A H atau 8A 16 . Jika dinyatakan dengan bilangan biner diberi akhiran huruf B atau indeks 2, contohnya 11100B atau 11100 2 . Jika dinyatakan dengan bilangan octal dapat diberi akhiran huruf Q atau indeks 8,

contohnya 345Q atau 345 8 .

Pada sistem personal komputer atau sistem mikroprosesor, umumnya menggunakan bilangan Hexadesimal hal ini tentu dengan berbagai pertimbangan terutama untuk menghemat digit yang digunakan.

2.3. Bus Alamat

Suatu mikroprosesor ideal dianggap mempunyai memori dalam (Internal Memory) yang tidak terbatas, tetapi kenyataannya mikroprosesor mempunyai jumlah memori yang terbatas untuk menyimpan data dan program. Proses penyimpanan informasi dalam memori disebut penulisan memori dan proses pengambilan informasi dari memori disebut pembacaan memori.

Informasi (data) dapat disimpan dalam memori pada sejumlah lokasi memori. Setiap lokasi memori mengandung sebuah kata memori (memory word). Ukuran dari kata memori ditentukan oleh lebar jalur data mikroprosesor. Ukuran kata memori harus dibuat sama dengan lebar jalur data mikroprosesor. Setiap lokasi memori mempunyai suatu alamat memori yang tertentu. Alamat dinyatakan dengan bilangan hexadecimal. Mikroprosesor harus memilih alamat yang diinginkan sebelum mikroprosesor melakukan penulisan atau pembacaan pada suatu lokasi memori. Hubungan antara mikroprosesor dengan memori melalui saluran data dan saluran alamat, seperti diperlihatkan pada gambar 7.

Setiap saluran alamat mempunyai logika 1 dan 0. Jadi untuk N buah sluran alamat berarti diperoleh 2 N alamat memori yang berbeda.

Contoh, mikroprosesor 8085 mempunyai 16 saluran alamat. Berapa banyak memori yang dapat secara langsung dihubungi oleh mikroprosesor 8085 tersebut ? Jawab, banyaknya memori yang dapat dihubungi secara langsung oleh mikroprosesor 8085

adalah 2 16 atau sebesar 65536 byte.

Memori

4 R I/O

µP .

SS

Bus data dua arah

Gambar 2.6. Hubungan µP dan memori melalui bus data dan bus almat

2.4. Bus Kontrol ( Control Bus)

Mikroprosesor selain mempunyai saluran data dan saluran alamat dilengkapi pula dengan saluran control (Control Bus). Saluran control dipergunakan untuk mensinkronkan cara kerja mikroprosesor dengan cara kerja komponen-komponen di luar mikroprosesor. Kumpulan dari saluran control tersebut disebut saluran control (Control Bus), yang dapat dibagi atas : - Sejumlah saluran control input (masukan) yang mempunyai arah panah dari luar ke

dalam mikroprosesor. Contohnya: VMA (valid memory address), Hold, Int, reset, wait, NMI, BUSRQ, ready, dan lain-lain.

- Sejumlah saluran control output (keluaran) yang mempunyai arah panah dari mikroprosesor ke luar, contohnya : DBIN, WR, HLDA, MREQ, IORQ,RD, dan lain-lain. Saluran- saluran control dapat aktif “High” atau aktif “Low”tergantung pada tipe dan jenis mikroprosesor yang mengandung sistem saluran kontrolnya. Contoh, VMA (Valid Memory Address) salah satu saluran output pada mikroprosesor Mc 6802. Saluran control ini bersifat aktif High, artinya saluran akan aktif pada nilai logika 1 untuk memberitahukan kepada komponen di luar mikroprosesor bahwa informasi alamat yang terdapat pada saluran alamat adalah benar (valid).

Saluran control dari setiap mikroprosesor akan berbeda-beda notasinya artinya tidak sama, hal ini akan tegantung pada tipe dan jenis mikroprosesor. Misalnya, saluran control untuk mikroprosesor MC 6800 berdeda dengan mikroprosesor Z 80. Demikian juga untuk mikroprosesor yang lainnya.

2.5. Saluran Catu daya (Power Supply)

Suatu mikroprosesor secara mutlak harus mempunyai power supply sebab tanpa power supply mikroprosesor tersebut tidak akan dapat bekerja. Power supply untuk setiap mikroprosesor berbeda, tetapi hal paling penting yang harus diperhatikan yaitu efisiensi daya yang dipergunakan sehingga pabrik-pabrik yang membuat mikroprosesor saling bersaing menawarkan penggunaan daya yang hemat. Contoh, mikroprosesor 8 bit tipe 8080 produk Intel memerlukan daya – 5 V; + 5 V, dan GND, sedangkan mikroprosesor Z 80 memerlukan daya + 5 V dan GND. Oleh sebab itu masalah penggunaan daya tergantung pada pengguna mikroprosesor.

2.6. Ringkasan

1. Suatu mikroprosesor ideal mempunyai N saluran masukan dan M saluran keluaran. Di dalam mikroprosesor yang ideal disimpan program mikroprosesor. Program tersebut adalah suatu kumpulan dari serangkaian instruksi (perintah) yang berurutan yang menentukan bagaimana data masukan diproses dan informasi apa yang harus dikirimkan ke saluran-saluran keluaran.

2. Saluran-saluran keluaran (output) dapat dihubungkan dengan penggerak (actuation), digital display, pengubah digital ke analoh (DAC), printer, monitor, alarm, atau peralatan keluaran yang lainnya.

3. Pada mikroprosesor yang riil, jumlah saluran masukan tidak sama atau terbatas, umumnya jumlah saluran data masukan N sama dengan jumlah saluran data keluaran M. Jumlah saluran data dinamakan lebar jalur data (data path width) atau word size suatu mikroprosesor.

4. Bus data digunakan untuk mengirim/menerima data antara komponen-komponen sistem dengan mikroprosesor.

5. Saluran data dapat berfungsi sebagai saluran data input atau output. Oleh karena itu setiap saluran data bus bersifat dua arah (bidirectional).

6. Data word sebanyak 8 bit disebut “byte”, sedangkan data word sebanyak 4 bit disebut “nibble”. Data word pada bus data pada umumnya dinyatakan dengan angka hexadesimal, biner, dan octal.

7. Mikroprosesor pada kenyataanya mempunyai jumlah memori yang terbatas untuk menyimpan data dan program. Proses penyimpanan informasi dalam memori disebut penulisan memori dan proses pengambilan informasi dari memori disebut pembacaan memori.

8. Ukuran dari kata memori ditentukan oleh lebar jalur data mikroprosesor. Ukuran kata memori harus dibuat sama dengan lebar jalur data mikroprosesor.

9. Saluran kontrol dipergunakan untuk mensinkronkan cara kerja mikroprosesor dengan cara kerja komponen-komponen di luar mikroprosesor.

10. Saluran kontrol dari setiap mikroprosesor akan berbeda-beda notasinya artinya tidak sama, hal ini akan tegantung pada tipe dan jenis mikroprosesor.

11. Mikroprosesor tanpa catu daya (power supply) tidak dapat bekerja akan tetapi catu daya sangat berperan akan menentukan penghematan energi.

2.7. Soal Latihan

1. Jelaskan yang dimaksud mikroprosesor ideal?

2. Jelaskan yang dimaksud mikroprosesor 8 bit?

3. Apa yang saudara ketahui tentang byte dan nybble?

4. Apa yang dimasud dengan bit atau digit?

5. Jelaskan prinsip kerja “tri state buffer “?

6. Berikan salah satu contoh penulisan data dengan bilangan hexadecimal?

7. Suatu mikroprosesor mempunyai 12 saluran alamat, Berapa banyak memori yang dapat secara langsung dihubungi oleh mikroprosesor tersebut?

8. Mengapa sebuah sistem mikroprosesor memerlukan memori ?

9. Jelaskan fungsi dari saluran control pada mikroprosesor?

10. Jelaskan alasanya, kenapa bahwa saluran control pada setiap mikroprosesor tidak sama?

11. Berapa saluran control yang dimiliki oleh mikroprosesor Z 80 ?

12. Jelaskan bila salah satu saluran control bekerja dengan aktif high ?

13. Jelaskan keunggulan dan kelemahan antara sistem catu daya pada mikroprosesor Z

80 dengan 8080?

14. Gambarkan diagram blok hubungan antara mikroprosesor dengan komponen memori dan I/O yang dilengkapi dengan saluran data dan saluran address ?.

BAB III MEMORI

Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas tentang tujuan pembelajaran, dan memori (pengingat) yang meliputi : sifat memori, Randon Acces Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), PROM, EPROM, EEPROM, SRAM, DRAM, UV EPROM, dan EAROM. Dijelaskan pula peta memori dan sistem pengalamatan.

Tujuan

Setelah mempelajari bab ini, diharapkan mampu untuk:

1. Memahami pengertian dan fungsi memori?

2. Menjelaskan sifat jenis memori ?

3. Menjelaskan cara kerja sistem memori?

4. Memahami peta memori?

5. Menjelaskan sistem pengalamatan?

3.1. Pengertian Memori

Memori adalah suatu alat atau medium yang mana informasi (data) atau instruksi (perintah) dapat disimpan dan dapat dikeluarkan kembali. Fungsi memori untuk menyimpan informasi (data) sementara waktu atau untuk waktu yang lama, dimana informasi tersebut sewaktu-waktu dapat diambil kembali.

Flip-flop termasuk tipe memori statik. Flip-flop dapat digunakan sebagai rangkaian pengingat (memori) yang mana dapat menyimpan informasi dalam bentuk digit- digit bilangan biner, yaitu “ 0” dan “1”.

Memori yang dipergunakan pada sistem mikroprosesor ada dua jenis yaitu :

1. Memori mudah menguap (volatile), yaitu suatu memori yang hanya dapat menyimpan informasi selama sumber catu daya masih ada (tidak diputus), bila sumber catu dayanya diputus maka informasi tersebut akan hilang atau tidak disimpan lagi. Contohnya RAM (Random Access Memory).

2. Memori tidak mudah menguap (Non Volatile), yaitu suatu memori yang dapat menyimpan informasi dalam waktu yang lama, bahkan bila sumber catu daya diputuskan informasi ini masih tersimpan dengan baik. Yang termasuk memori ini antara lain: Magnetic tapes, magnetic disk, magnetic core, hard disk, magnetic bubble, optical device, dan ROM (Read Only Memory).

3.2. RAM ( Randon Access Memory)

Random Access Memori adalah memori yang dapat diakses secara acak yang mana lokasi-lokasi memori dapat diakses secara acak dengan menempatkan alamat dari lokasi Random Access Memori adalah memori yang dapat diakses secara acak yang mana lokasi-lokasi memori dapat diakses secara acak dengan menempatkan alamat dari lokasi

RAM dapat dikelompokan ke dalam dua jenis :

1. RAM statik, pada RAM ini informasi disimpan pada sebuah flip-flop. Jenis RAM ini tidak sinkron dan tak memerlukan detak (Clock). Informasi akan tetap stabil selama daya tetap tersedia dan tidak memerlukan “refreshing” (penyegaran).

2. RAM Dinamik, pada RAM ini informasi disimpan dalam bentuk muatan di dalam kapasitor. RAM dinamik menggunakan kapasitansi gerbang substrat sebuah transistor MOS sebagai sel memori elementer. Keunggulannya lebih kecil daripada RAM statik dan kepadatannya lebih tinggi. Kerugiannya memerlukan rangkaian penyegar (refresh) di luar memori karena tiap muatan yang disimpan dalam kapasitor akan bocor sehingga dalam beberapa milidetik sebagian muatan akan hilang. Proses penyegaran terdiri atas pembacaan informasi dari memori dan kemudian ditulis kembali ke memori untuk menyimpan kembali muatan penuh. Di bawah ini diperlihatkan gambar sel-sel RAM static bipolar dan NMOS.

Gambar 8. Sel-sel RAM bipolar dan NMOS. RAM terdiri dari beberapa register yang masing-masing mempunyai sebuah data word dan alamat yang unik. RAM mempunyai kapasitas word yang berbeda-beda, antara lain 1K,

4 K, 8, K, 16 K, 32 k, 64 K, 256 K, 1024 K, dan yamg lebih besar lagi. Untuk memperluas kapasitas word-nya dapat dikombinasikan beberapa chip memori. Salah satu contoh yaitu RAM 6116 merupakan RAM jenis statik yang bersifat Volatile (mudah menguap). RAM ini mempunyai kapasitas sebanyak 2 K byte dalam kemasan 24 pin. Saluran alamat 11 saluran, yaitu A 0 –A 10 dan 8 saluran data (D 0 –D 7 ), tegangan 5 Volt, serta dilengkapi dengan chip select (CS). Mode pembacaan dalam memori dapat dilakukan bila pin OE (output Enable) diberi tegangan “0” (Level low) dan pin WE (Write Enable) diberi logika “1” (level tegangan tinggi). Sedangkan mode penulisan data pada memori terjadi bila pada pin WE diberi logika “0” (level tegangan rendah) dan pin OE diberi logika “1” (level tegangan tinggi).

DRAM (Dynamic Random Access Memory) yang mempunyai keunggulan pada kapasitas yang tinggi dan komsumsi daya yang rendak . Untuk prinsip kerja dasarnya diperlihatkan pada gambar 9.

(a)

(b)

Gambar 9. Suatu sel dinamis 4 MOSFET. Pada gambar 9, informasi disimpan di dalam kapasitas C 1 dan C 2 antar gerbang dan sumber dari Q 1 dan Q 2 secara berturut-turut (gbr 9 a ). Kalau “1” disimpan, maka C 2 (C 1 ) diisi sampai V DD (0), dan kalau “0”, ditulis akan sebaliknya. Misalkan bahwa sesudah data disimpan dalam sel, dan tidak disegarkan dalam waktu tertentu (T), maka muatan dalam kapasitor akan berkurang selama waktu tersebut karena adanya kebocoran arus yang tak dapat dihinda rkan. Kalau waktu (T) terlalu lama, tegangan keadaan “1” (5 V) menjadi kecil dan informasi akan hilang oleh karena itu dalam register dinamis tidak boleh beropersai di bawah frekuensi minimum.

Untuk mengatasi kebocoran arus tersebut diperlukan rangkaian penyegar (refresh) untuk membaharui informasi dimana dipasang dua transistor yaitu Q dan Q’ (gbr 9 b ). Semua sel dalam lajur yang diketahui diperbaharui secara simultan dengan mengalamatkan jalur yang bersangkutan pada saat v tinggi. Perhatikan selama waktu pembaharuan, Q 3 yang seri dengan Q membentuk beban untuk Q 1 , dan Q’ yang seri dengan Q 4 berperan sebagai beban untuk Q 2 . Kalau pada permulaan siklus pembaharuan tegangan lewat C 2 melaupaui yang melewati C 1 , maka Q 1 off dan C 2 mengisi menuju V DD oleh arus dalam Q dan Q 3 . Arus yang mengisi C 1 lewat Q’ dan Q 4 lebih kecil dari pada yang mengisi C 2 karena Q 2 bekerja. Sehingga C 2 naik dengan cepat menuju V DD dan tegangan lewat Q 2 turun sampai nol sambil mempertahankan tegangan lewat C 1 pada 0 V. Dengan kata lain karena adanya unpan balik regeneratif dalam flip-flop, sel tersebut dikembalikan pada keadaan semula (ke logika “1”).

Penggunaan statik RAM dilakukan untuk kapasitas memori yang kecil, tetapi kecepatan tinggi. Sedangkan Penggunaan DRAM pada memori internal dari Personal Komputer yang membutuhkan komsumsi daya rendah. Namun komputer pun menggunakan SRAM untuk fungsi-fungsi yang membutuhkan kecepatan yang tinggi, seperti Video Grafiks, dan lain-lain.

Karakteristik yang paling penting dari RAM adalah kapasitas menyimpan informasi, harga tiap bit, ukuran fisik, komsumsi daya, keandalan (reabilitas), waktu akses, dan waktu siklus baca/tulis. Pada gambar dibawah ini diperlihatkan arsitektur DRAM tipe 4116.

Gambar 10. Arsitektur DRAM tipe 4116.

( Sumber dari data book Memori, tahun1986).

3.3. Read Only Memory (ROM)

ROM adalah suatu memori yang hanya dapat dibaca informasinya atau memori yang isinya sekali ditulis dan hanya dapat dibaca. Penulisan ke dalam ROM disebut pemograman. Pemograman ROM dapat dilakukan oleh perusahaan atau diprogram di pabrik ataupun diprogram oleh pemakai itu sendiri.

Keuntungan ROM yang diprogram di pabrik antara lain, kerapatan tinggi, tidak dapat dihapus, dan dalam jumlah yang besar harganya akan murah. Kelemahannya harus diproduksi dalam jumlah yang banyak, keterlambatan dalam memproduksi ROM, dan bila terjadi kesalahan dalam program tidak dapat dilakukan perubahan tetapi ROM-nya harus diganti.

PROM (Programmable Read Only Memory) adalah ROM yang dapat diprogram oleh pemakai, yang mana terbagi dua :

1. PROM (Programmable Read Only Memory) adalah ROM yang hanya dapat diprogram sekali oleh pemakai, setelah itu tidak dapat diubah kembali.

2. EPROM (Erasable Prorammable Read Only Memory) adalah ROM yang dapat diprogram lebih dari sekali, artinya ROM tersebut dapat diprogram beberapa kali dengan cara dihapus.

Untuk memprogram PROM dipergunakan peralatan khusus yang disebut PROM Programmer atau sering juga disebut PROM pelelehan karena menggunakan “fuse Link”. Di dalam PROM tiap sel memori dibuat dengan sebuah pelelehan (fuse) yang mana pelelehan dapat dibuat dari nikhrone atau polisilikon. PROM mempunyai kerapatan yang tinggi, kecepatan yang tinggi, dan harga yang relative murah.

Erasable Programmable Read Only Memory terbagi dua macam, yaitu :

1. UV EPROM, yaitu memori yang dihapus dengan menggunakan sinar Ultra Violet. EPROM ini dapat dihapus dengan disinari oleh sinar ultra violet dengan frekuensi tinggi selama waktu tertentu (dalam 5-10 menit). Penghapusan ini dengan cara mengembalikan isi semua sel-sel memori menjadi nol dengan jalan membuang muatannya atau muatannya dikosongkan. Pada sebuah EPROM bagian atasnya dilengkapi dengan sebuah jendela kuarsa yang dapat melewatkan sinar ultra violet.

2. EAROM (Electrically Alterable Read Only Memory), yaitu ROM yang hanya dapat diubah atau dihapus dengan elektrik, baik untuk membaca atau menulis. Akan tetapi untuk menulis dan membaca jauh berbeda maka EAROM sering disebut memori yang sebagian besar dibaca. Operasi penulisan untuk EAROM memerlukan waktu 1 mili detik, sedangkan untuk pembacaan memerlukan waktu sekitar 1 mikro detik, sehingga EAROM tidak dapat dipergunakan sebagai memori baca/tulis yang serba guna. Keuntungan EAROM, yaitu tidak mudah terhapus dan tidak memerlukan catu daya tambahan seperti batrai.

ROM terdapat dalam berbagai bentuk diantaranya, bentuk TTL (Transistor-Transistor Logic), CMOS, dan ECL (Emitter Coupled Logic). Sedangkan penggunaan ROM dapat dipergunakan seperti: Look Up Table (table pencaraian) untuk fungsi kalkulasi trigonometri, logaritma, eksponensial, akar kuadrat dan sebagainya. Demikian pula pembangkit berurutan (Sequence Generator), waveform generator, peragaan visual seven segmen, logika kombinasi, pembangkit karakter, penyimpanan program, dan lain sebagainya.

3.4. Peta Memori

Ruang memori dari suatu mikroprosesor adalah suatu kumpulan dari seluruh lokasi memori yang dapat dihubungi oleh mikroprosesor. Sedangkan lokasi memori adalah suatu lokasi pada memori yang digunakan untuk menyimpan informasi yang berisi satu kata memori disebut juga “memory word “. Setiap lokasi memori mempunyai suatu alamat memori tertentu, biasanya ditulis dalam notasi hexadecimal. Sebagai contoh, suatu mikroprosesor yang mempunyai 12 saluran alamat maka alamat lokasi memori yang terendah berada pada $000 dan alamat yang

tertinggi pada $ FFF (P = 12, 2 12 = 4096 = FFF H). Ukuran dari memori dinyatakan dalam satuan “Kilowords”, dimana 1 Kiloword = 2 10

= 1024 words. Untuk satu “word“ yang terdiri dari 8 bit, maka satuannya adalah “kilobyte” = 1024 bytes. Pada contoh diatas, mikroprosesor yang mempunyai saluran alamat 12 buah “memory space” nya adalah sebesar 4 K byte.

Bila mikroprosesor mempunyai saluran alamat 16 buah, maka “memory space”-nya adalah sebesar 64 K byte = 65536 = FFFF H . Batas-batas ruang memori dari yang pertama hingga yang akhir, pertama dari $0000 sampai dengan 0FFF H adalah 4 K byte; yang kedua dari $1000 sampai dengan 1FFF H ; yang ketiga dari alamat $2000 sampai dengan alamat $2FFF H; dan seterusnya dari $F000 sampai dengan $ FFFF H.

$FFFF $F000

Gambar 11. Ruang Memori 4 K.