Materi 2 Model Dan Bus Mikroprosesor

Model Dan Bus Mikroprosesor

DASAR MIKROPROSESOR

Siswo WardoyoJurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNTIRTA2011/2012- Genap 1

Model/Arsitektur Mikroprosesor






Organisasi Internal suatu CPU sering disebut arsitektur mikroprosesor. CPU terdiri atas beberapa unit yaitu; ALU, CU, Register-register, Buffer (penyangga), dan sistem bus internal.

Organisasi MPU/CPU


ALU (Arithmetic Logic Unit)ALU membentuk Operasi-operasi hitungan dan nalar terhadap operand-operand. Operand-operand tersebut disimpan sementara dalam register-register. Setelah operasi, ALU juga menempatkan hasilnya dalam register. Pada beberapa mikroprosesor hasil ditempatkan pada suatu register khusus yang disebut akumulator (Accumulator). Jenis Operasi ditentukan oleh CU yang me decode (memecah sandi) suatu instruksi yang dipungut dan selanjutnya membangkitkan sinyal-sinyal kendali yang sesuai kepada ALU.

Organisasi MPU/CPU


CU (Control Unit)CU adalah suatu unit yang berfungsi untuk membangkitkan sinyal-sinyal kendali secara sekuensial yang pulsanya diperoleh dari clock(detak). Jenis-jenis sinyal kendali yang dibangkitkan tergantung pada kode operasi (OPCODE) dan sinyal masukan yang berasal dari luar CPU. (Seperti instruksi interupsi dan permintaan bus /bus request) . CU membangkitkan dua buah kelompok sinyal yaitu:

1. Sinyal-sinyal kendali internal untuk mengaktifkan ALU dan membuka/menutup lintasan data di antara register-register,

2. Sinyal-sinyal kendali eksternal ditujukan untuk memori dan I/O. Sinyal-sinyal tersebut dikirimkan untuk mengaktifkan operasi transfer data atau menanggapi interupsi dan permintaan bus.

Organisasi MPU/CPU


Register-register1. (PC) Program Counter (Pencacah Program)

Mempunyai peranan penting dalam mengeksekusi suatu program, PC berisi alamat awal suatu program. Isi PC selalu menunjuk alamat instruksi berikutnya (Isi PC = PC+1), bila instruksi yang dipungut dari memori sudah berada pada bus data). Apabila suatu saat CPU mengeksekusi suatu instruksi lompat (JUMP), maka PC akan berisi alamat yang seperti yang ditunjukkan oleh instruksi tersebut.

Organisasi MPU/CPU


2. (IR) Instruction Register (Register Instruksi)Instruksi-instruksi suatu program terdiri atas kode operasi (OPCODE) dan medan alamat (address field). IR menguraikan bagian OPCODE nya saja suatu instruksi yang diterima dari "register buffer data". Selanjutnya CU akan men- decode isi IR dan membangkitkan sinyal-sinyal kendali tertentu sesuai dengan instruksi yang di-decode tersebut.

3. Buffer Register (Register Penyangga)Yaitu register penyangga alamat (Address Buffer Register) dan register penyangga data (Data Buffer Register), fungsi dari register-register ini adalah untuk mengisolasi sistem bus internal dengan sistem bus eksternal.

Organisasi MPU/CPU


4. Status Register / Flag Register (Register Bendera)Register status ini berisi kata status program (program status word), yang terdiri atas bit-bit bendera (flag bits) dan bit-bit kendali(control bits). Bendera akan di"set" secara otomatis selama CPU melaksanakan operasi-operasi hitungan dan logika.

5. Stack Pointer Register (Register Penunjuk Stack)SP ini berisi suatu alamat (penunjuk) puncak dari tumpukan (stack) pada RAM. Operasi stack ini mengikuti kaidah FILO (First In Last Out) atau LIFO (Last In First Out). Kaidah tersebut berarti data yang pertama kali disimpan akan dikeluarkan dari tumpukan (stack) paling akhir atau data yang paling akhir disimpan akan dikeluarkan paling awal.

Organisasi MPU/CPU


6. General Purpose RegisterBiasanya CPU memiliki beberapa register serbaguna, yang berfungsi untuk data sementara selama operasi hitungan, logika, dan input/output.

7. Sistem Bus Internal (Bus data, Bus memori/register, dan Bus kontrol)

Organisasi MPU/CPU


Perlengkapan Dasar Mikroprosesor


Bus Alamat : 16 bitBus Data : 8 bitBus Kendali : tergantung fungsi

CPU

8 bit

Bus data

16 bit

Bus alamat

Bus kendali

Bus Mikroprosesor


Diagram Format Saluran atau Bus


Untuk kebanyakan mikroprosesor, jumlah saluran keluaran sama banyaknya dengan jumlah saluran masukan. Jumlah saluran tersebut didefinisikan sebagai lebar jejak data atau ukuran kata dari mikroprosesor yang bersangkutan. Saluran-saluran yang digunakan tersebut digunakan untuk mengangkut dari mikroprosesor dan ke mikroproseor itu sendiri secara kolektif, inilah yang disebut dengan BUS Data.

Sebagai contoh, terdapat sebuah mikroprosesor dengan 8 buah saluran masukan dan 8 buah saluran keluaran. Mikroprosesor ini hanya dapat beroperasi pada data yang bernilai 8 bit atau 1 byte setiap saat. Tingkatan-tingkatan logika pada saluran data, setiap saat memberikan tanda dari suatu kata data tertentu.

Data BUS


Dalam mikroprosesor yang dicontohkan tadi, kata data tersebut dibangun oleh 8 angka biner mulai dari PIN/PORT 0 hingga PIN/POTR 7. Data masukan atau keluaran dapat dinyatakan secara numerik. Misalnya 00010111 pada bilangan biner atau 23 pada bilangan desimal. Namun cara dengan angka biner lebih dianjurkan karena lebih memudahkan kita dalam mengoperasikannya. Untuk lebih memudahkan dalam pemahaman bilangan biner, maka diakhir bilangan biner tersebut diberikan tanda “B” sebagai isyarat bahwa bilangan tersebut adalah bilangan biner (00010111B).

Selain bilangan biner dan desimal, pengoperasian angka-angka dalam mikroprosesor juga dapat dinyakataka secara oktal (bilangan berbasis 8, 0 – 7) dan hexadesimal (bilangan berbasis 16, 0 – F). Misalnya 00010111B adalah ekivalen dengan bilangan oktal 27 dan 17 untuk hexadesimal. Untuk membedakannya hanyalah tinggal memberikan tanda “Q” untuk bilangan oktal dan “H” untuk bilangan hexadesimal.

Data BUS


• Untuk mikroprosesor ideal, data keluaran dapat merupakan fungsi dari seluruh sejarah dari data masukan. Fungsinya tersendiri ditentukan oleh program mikroprosesro. Apabila mikroprosesor idela dianggapa memiliki memori internal yang tak terbatas, dan mikroprosesor ril memiliki kapasitas memori internal yang terbatas. Akibatnya, sering kali mikroprosesor harus mampu mencapai memori diluar. Pada umumnya mikroprosesor harus mampu menyimpan informasi dalam memori ini dan mengambil daripadanya.

• Informasi disimpan dalam dalam memori pada suatu kumpulan lokasi memori. Masing-masing lokasi memori mengandung kata memori. Ukuran kata memori ditentukan oleh lebar lintasan data dari mikroprosesor. Suatu mikroprosesor 8 bit misalnya, memerlukan setiap lokasi satu kata data 8 bit atau 1 byte. Akan tetapi organisasi komputer yang berbeda akan digunakan untuk mikropsosesor 4 bit, sedemikian sehingga setiap lokasi memori mengandung kata 4 bit atau satu nible.

• Kata alamat (Address Word), dari suatu mikroprosesor dapat dinyatakan dalam notasi seperti pada data BUS.

Address BUS


• Control BUS ini digunakan sebagai pengendali kedua sistem BUS yang telah dibicarakan sebelumnya (Address BUS dan Data BUS). Dalam banyak mikroprosesor disediakan suatu pengendali masukan khusus yang digunakan untuk memungkinkan operasi DMA (Direct Memory Access).

• DMA adalah sebuah prosesor khusus (special purpose processor) yang berguna untuk menghindari pembebanan CPU utama oleh program I/O (PIO).

Control BUS


Catu Daya 8086 dan 8088


• Mikroprosesor memerlukan catu daya DC 5 Volt dengan toleransi ± 10 %.

• Mikroprosesor beroperasi pada suhu 32˚ F sampai 180˚ F.• Karakteristik input

Catu Daya 8086 dan 8088


• Karakteristik Output

Materi 2 Model Dan Bus Mikroprosesor

Documents