Dasar Sistem Mikroprosesor

DASAR-DASAR SISTEM MIKROPROSESOR

          Sobat blogger yang berbahagia, pokok bahasan tentang kontrol elektro pneumatik sementara kita akhiri dulu dan kita lanjutkan dengan pokok bahasan tentang sistem mikroprosesor. Pada pertemuan yang pertama untuk sesi sistem mikroprosesor kali ini kita akan membahas tentang dasar-dasar sistem mikroprosesor. Untuk mengetahui apa itu sistem mikroprosesor, silahkan sobat blogger menyimak penjelasan berikut ini.

1.      Sistem Mikroprosesor

          Sistem Mikroprosesor dapat dipahami dari susunan dua kata menamainya yaitu :

- Sistem adalah gabungan dari beberapa elemen atau komponen yang membangun suatu fungsi tertentu.

- Mikroprosesor adalah sebuah komponen rangkaian terintegrasi (IC) mikroelektronika dalam paduan skala yang sangat kecil dan kompleks (lihat gambar 1) yang di desain bekerja sebagai pusat pengolah data digital yang lebih dikenal dengan sebutan Central Processing Unit (CPU).

          Jadi Sistem Mikroprosesor adalah gabungan dari beberapa komponen dalam hal ini Memory Unit, Input, Output Unit, dan CPU yang bekerja sebagai pengolah data elektronik digital. Sebuah mikroprosesor agar dapat berfungsi memerlukan sebuah sistem yang disebut sistem mikroprosesor (lihat gambar 2).

Gambar 1. Sebuah IC

Gambar 2. Sistem Mikroprosesor

          Komponen utama sebuah sistem mikroprosesor tersusun dari lima unit pokok : unit mikroprosesor atau Microprocessor Unit ( MPU) atau CPU, unit memori baca atau Read Only Memory (ROM), unit memori baca tulis atau Read Write Memory (RWM), unit masukan keluaran terprogram atau Programmable Input Output(PIO) dan unit detak/Clock.

Gambar 3. Blok Diagram Sistem Mikroprosesor 

MPU adalah sebuah CPU yang tersusun dari tiga bagian pokok yaitu :

- Control Unit (CU)

- Arithmetic Logic Unit (ALU)

- Register Unit (RU)

            Sebagai CPU, MPU bekerja dan melakukan fungsi dasar yaitu fungsi logika dan aritmetika. Fungsi logika antara lain fungsi AND, OR, XOR, CPL, dan NEG. Sedangkan fungsi Aritmetika antara lain : ADD, SUB, ADC, SBC, INC, dan DEC.

               Disamping fungsi pengolahan aritmetika dan logika MPU juga melakukan fungsi pengalihan data dengan menggunakan perintah MOV, atau LOAD, EXCHANGE, PUSH, dan POP. Untuk menyimpan program dan data yang digunakan pada sistem mikroprosesor harus dilengkapi dengan Memori. Jadi memori mutlak diperlukan dalam sistem mikroprosesor. Tanpa ada memori sistem mikroprosesor tidak dapat bekerja terutama memori program dalam ROM.

           I/O unit dipersiapkan untuk menghubungkan MPU dengan alat-alat input-output luar seperti keyboard. Monitor, Printer, Mouse, dan sebagainya.

2.      Sistem Bus

          Mikroprosesor berkomunikasi dengan unit memori, unit I/O menggunakan saluran yang disebut dengan BUSS. Setiap mikroprosesor dilengkapi dengan tiga bus sebagai berikut :

Tabel 1. Sistem Bus

Nama Buss	Sifat	Arah Data dari CPU	Jumlah Saluran
Bus Data	Dua arah	Masuk dan Keluar	8 bit
Bus Alamat	Satu arah	Keluar	16 bit
Bus Kendali	Satu arah	Masuk dan Keluar	10 – 12 bit

          Alih data diantara MPU dengan komponen luar berlangsung pada Bus Data. Mikroprosesor standar memiliki saluran bus data 8 bit dua arah artinya alih data atau informasi berlangsung pada 8 saluran paralel dari MPU ke unit lain diluar MPU atau dari unit lain di luar ke MPU.

          Untuk menetapkan kemana data itu dikirim atau dari mana data itu diambil digunakan bus alamat. Bus alamat bertugas menetapkan dan memilih satu lokasi memori atau satu lokasi I/O yang hendak diakses.

          Bus Kendali adalah seperangkat bit pengendali yang berfungsi mengatur: (1) Penyerempakan memori, (2) Penyerempakan I/O, (3) Penjadualan MPU, Interupsi, DMA , (4) Pembentuk clock, dan reset.

Gambar 4. Blok Diagram Sistem Bus 

3.      Perkembangan Mikroprosesor

          Mikroprosesor sebagai komponen utama dalam sistem mikroprosesor dapat dikelompokan menurut : (a) Teknologi yang digunakan ; (b) Jumlah Bit Data ; (c) Kemampuan atau Karakteristik Mikroprosesor. Tabel 2 di bawah ini menunjukkan pengelompokan perkembangan mikroprosesor.

Tabel 2. Pengelompokan Mikroprosesor

          Disamping teknologi PMOS (Metal-Oxide Semiconductor kanal P) dan teknologi NMOS (Metal-Oxide Semiconductor kanal N) yang paling banyak digunakan sebagai teknologi pembuatan mikroprosesor masih ada teknologi lain yaitu :

- Teknologi CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)

- Teknologi CMOS-SOS (teknologi CMOS menggunakan subtrat Sphir- Silicon – On – Sapphire)

- Teknologi bipolar jenis ECL (Emitter – Coupled – Logic)

- Teknologi Bipolar jenis Schottky

- Teknologi Bipolar jenis I2L (Integrated – Injection – Logic)

          Mengingat makin banyaknya macam dan jenis mikroprosesor yang ada sampai saat ini, maka sebagai pemakai kita perlu menentukan macam komponen yang paling sesuai dengan keperluan kita. Dalam memilih komponen mikroprosesor beberapa hal pertimbangan perlu dikaji misalnya :

- Pertimbangan Sistem meliputi karakteristik sistem, jumlah supplier, harga, dan ketersediaan.

- Pertimbangan hardware meliputi jumlah bit data, macam, kemampuan dan waktu instruksi dan macam bahasa.

4.      Clock

          Merupakan bagian dari sistem mikroprosesor yang mengatur denyut kerja MPU. Sehingga frekuensi clock berkaitan dengan kecepatan kerja komputer. Beberapa jenis MPU ada yang menggunakan detak sistem tunggal dan ada juga sistem ganda (dua fase). Detak dapat dibangkitkan menggunakan sistem diskrit atau IC khusus. Intel memperkenalkan IC 8224 untuk penggerak detak..

5.      Pengendalian Sistem Mikroprosesor

          MPU dalam suatu sistem mikroprosesor dalam fungsinya sebagai pengendali sistem bekerja sebagai : - Pengendali sistem

- Pengendali bus/saluran

- Dikendalikan oleh alat luar.

          Pada Tabel 3 di bawah ini digambarkan ekivalensi sinyal-sinyal kendali beberapa jenis mikroprosesor.

Tabel 3. Sinyal Kendali Mikroprosesor

*) untuk memperbesar gambar silahkan klik gambar

          Penyerempakan memori dan penyerempakan I/O pada pokoknya analogis, digunakan prosedur jabat tangan. Dalam operasi “baca” suatu status sinyal “siap’ (ready) akan menunjukkan tersedianya data. Kemudian data dialihkan ke bus data. Pada beberapa alat I/O dibangkitkan suatu sinyal “pengakuan” (ackowledge) untuk memberitahukan penerimaan data. Pembangkitan sinyal pengakuan ini menggunakan sistem tak serempak (Asinkron). Pada sistem sinkron tidak diperlukan adanya pembangkitan sinyal pengakuan. Ciri dari sistem sinkron adalah :

-  Kecepatan yang lebih tinggi

-  Jumlah saluran bus pengendali lebih sedikit

- Pembatasan kecepatan pada alat-alat I/O.

Sedang pada sistem asinkron bercirikan adanya :

-  Jumlah saluran bus pengendali lebih banyak

- Memungkinkan penggunaan piranti berkecepatan berbeda dalam satu sistem yang sama.