ARSITEKTUR MIKROPROSESSOR

PENDAHULUAN SEJAK INTEL PERTAMA KALI MENGELUARKAN

MIKROPROSESSOR 4004 TAHUN 1970 DIKENAL ADA 2 JENIS ARSITEKTUR.

TAHUN 1944 HOWARD AIKEN DARI HARVARD UNIVERSITY BEKERJA SAMA DENGAN ENGINEER IBM MEMBUAT MESIN ELECTROMECHANICAL MENGGUNAKAN TABUNG DAN RELAY YANG DIKENAL SEBAGAI KOMPUTER PERTAMA DI DUNIA

MESIN BUATANNYA DIBERI NAMA HARVARD MARK I

TAHUN 1941 KONRAD ZUSE DARI JERMAN MESIN YANG DAPAT DI PROGRAM DAN BEKERJA DENGAN SISTEM BINER

HARVARD MARK I MESIN KALKULATOR YANG DIKENDALIKAN OLEH PITA KERTAS YANG BERISI INSTRUKSI

TAHUN 1939 ALAN TURING AHLI MATEMATIKA

INGGRIS MENGEMUKAKAN KONSEP MESIN

UNIVERSAL

TAHUN 1945 Dr. JOHN VON NEUMANN AHLI

MATEMATIKA MEMBUAT TULISAN MENGENAI

KONSEP KOMPUTER YANG MENGGUNAKAN TEMPAT

PENYIMPANAN INSTRUKSI DAN DATA PADA MEMORI.

SAMPAI SEKARANG DIKENAL 2 JENIS ARSITEKTUR

MIKROPROSESSOR YAITU HARVARD DAN VON

NEUMANN

ARSITEKTUR VON NEUMANN

MENEMPATKAN ROM DAN RAM DALAM PETA MEMORI YANG SAMA

MEMILIKI ADDRESS DAN DATA BUS TUNGGAL

KELUARGA 68HC05 DAN 68HC11

TIDAK MEMBEDAKAN PROGRAM DAN DATA

TIDAK MEMERLUKAN CONTROL BUS TAMBAHAN (I/O KHUSUS UNTUK MEMBEDAKAN PROGRAM DAN DATA

KEUNTUNGAN FLEKSIBLE PADA PENGALAMATAN PROGRAM DAN

DATA

PROGRAM DI SIMPAN PADA ROM DAN DATA SELALU DI SIMPAN PADA RAM

PROSESSOR MEMUNGKINKAN UNTUK MENJALANKAN PROGRAM YANG ADA DALAM RAM (PADA SAAT POWER ON, PROGRAM INISIALISASI)

DATA DAPAT DISIMPAN PADA ROM (LOOK UP TABLE)

DAPAT DENGAN MUDAH MENAMBAHKAN PERIPHERAL LAIN (ADC, PWM, EEPROM DAN DEVICE LAIN)

KELEMAHAN

KELEMAHAN TERDAPAT PADA BUS TUNGGAL

INSTRUKSI UNTUK MENGAKSES PROGRAM DAN

DATA HARUS DIJALAN SECARA SEKUENSIAL

TIDAK BISA DILAKUKAN OVERLAPING UNTUK

MENJALANKAN DUA INSTRUKSI YANG BERURUTAN

BANDWIDTH PROGRAM HARUS SAMA DENGAN

BANDWIDTH DATA

MEMBUTUHKAN CPI (CLOCK PER INSTRUKSI) YANG

BANYAK RELATIF LEBIH LAMBAT

KEUNGGULAN ARSITEKTUR HARVARD

MEMILIKI DUA MEMORI YANG TERPISAH (ROM DAN RAM)

CONTOHNYA INTEL 80C51, MICROCHIP PIC16XX, PHILIPS P87CLXX DAN ATMEL AT89LSXX

OVERLAPING PADA SAAT MENJALAN INSTRUKSI BISA TERJADI PIPELINE

URUTAN INSTRUKSI TERDIARI DARI MEMBACA INSTRUKSI (FETCH), PENGALAMATAN (DECODE), MEMBACA DATA (READ), EKSEKUSI (EXECUTE) DAN MENULIS (WRITE)

LEBAR BIT MEMORI PROGRAM TIDAK HARUS SAMA DENGAN LEBAR MEMORI DATA (PICXX MEMILIKI MEMORI PROGRAM DENGAN LEBAR 12, 14 DAN 16 BIT, TAPI LEBAR DATA 8 BIT)

16 BITS MEMORI PROGRAM DIGUNAKAN UNTUK INSTRUKSI (OPCODE DAN OPERAND) DIJADIKAN SATU DALAM SATU WORD INSTRUKSI.

PROSESSOR YANG MENGGUNAKAN ARSITEKTUR HARVARD MENJADI LEBIH CEPAT

DIKENAL SEBAGAI PROSESSOR 1 SIKLUS MESIN, KECUALI UNTUK PERCABANGAN

MEMBERIKAN KEUNTUNGAN PADA KAPASITAS MEMORI

MEMILIKI BUS SERIAL I2C YANG PRAKTIS UNTUK PENAMBAHAN DEVICE EKSTERNAL

PERBEDAAN MACHINE CYCLE

ARSITEKTUR VON NEUMANN MEMBUTUHKAN 6

SIKUL MESIN UNTUK PERCABANGAN

ARSITEKTUR HARVARD MEMBUTUHKAN 3 SIKLUS

MENSIN UNTUK PERCABANGAN

MOTOROLA 68HC05/11

DECX

BNE LOOP

INTEL 80C31/51

DJNZ R0,LOOP

KELEMAHAN

TIDAK MUNGKIN MENEMPATKAN DATA PADA ROM

SULIT UNTUK MENAMBHAKN PERIPHERAL LAIN

MENGATASI MENGAKSES

PENEMPATAN DATA PADA ROM

ARSITEKTUR INI DISEBUT DENGAN ARSITEKTUR

MODIFIKASI HARVARD

MEMODIFIKASI INSTUKSI PENYIMPANAN DATA PADA

ROM

MOV DPTR, #4000

CLR A

MOVC A,@A+DPTR

ARSITEKTUR I/O

I/O Terisolasi

I/O terpetakan dalam memori

ARSITEKTUR I/O TERISOLASI

Menggunakan desain pengalamatan atau pemetaan I/O terpisah dari pengalamatan memori

Pengalamatan I/O menggunakan sebagaian dari Address Bus

Ada Pengendalian yang terpisah dan bergantian pada saat mikroprosessor mengakses memori maka I/O harus Off dan sebaliknya

Jika mikroprosesor dengan saluran alamat 16 bit, maka jumlah lokasi memori maksimum yang dapat dialamati adalah 1216 atau 64 Kilo byte

Jumlah lokasi I/O yang dapat dialamati adalah 28 yaitu sama dengan 256 byte

Menggunakan Accumulator untuk menerima dan pengirim data ke I/O

Instruksi yang digunakan untuk mengakses I/O hanya IN dan OUT

KEUNTUNGAN

Komputer dapat mengalihkan informasi/data ke atau dari

CPU tanpa menggunakan memori

Ruang memori sepenuhnya digunakan untuk operasi memori

bukan untuk operasi I/O

Lokasi memori tidak terkurangi oleh alokasi I/O

Instruksi I/O lebih pendek shingga dapat dengan mudah

dibedakan dari instruksi memori

Pengalamatan I/O menjadi lebih pendek dan perangkat keras

untuk pengkodean alamat lebih sederhana

KEKUKURANGAN

Lebih banyak menggunakan PIN pengendalian pada bus

control dari mikroprosesor

ARSITEKTUR I/O TERISOLASI

Menyatukan sel-sel I/O dalam pengalamatan bersama dengan

memori

Instruksi yang digunakan untuk mengakses memori dan I/O

sama

Sebuah pintu I/O diperlakukan seperti sebuah lokasi memori

KEUNTUNGAN

Instruksi yang dipakai untuk pembacaan dan penulisan

memori dapat digunakan untuk memasukkan dan

mengeluarkan data pada I/O

KERUGIAN

Tiap PIN I/O mengurangi satu lokasi ruang memori yang

tersedia

Alamat lokasi I/O memerlukan 16 bit saluran

Instruksi I/O yang diperakan dalam memori lebih lama dari

instruksi I/O terisolasi

ARSITEKTUR SOFTWARE

Complex Instruction Set Computer (CISC)

Reduce Instruction Set Computer (RISC)

COMPLEX INSTRUCTION SET COMPUTER (CISC)

Menggunakan banyak jenis dan ragam instruksi

Menyediakan kemampuan setiap instruksi dapat

mengeksekusi operasi low-level, seperti men-load data dari

memori, operasi aritmatika, dan melakukan prosedur

penyimpanan ke memori

Mikroprosesor jenis ini memiliki kemampuan eksekusi cepat.

Contoh Mikroprosesor dengan arsitektur CISC Intel

8088, 8085, 8086, Zilog Z-80, NS 32016, MC6800

Sulit mengembangkan interpreter dan kompiler

REDUCE INSTRUCTION SET COMPUTER (RISC)

Arsitektur mikroprosesor yang menekankan kepada kesederhanaan

instruksi, tetapi memberikan hasil performansi yang tinggi

Proses eksekusi instruksi sangat cepat

Lebih baru di bandingkan dengan arsitektur CISC

Arsitektu RISC memiliki sedikit Instruksi banyak register

Instruksi bersifat tunggal

Ukuran instruksi umumnya 4 byte

Minimal memiliki 32 Register

Menimal 16 Register floating point direferensikan secara eksplisit

Contoh mikroporsesor AMD 2900, MIPS R2000, SUN SPARC, MC

8800, ATMET 90S1200, 90S2313, 90S2323

OPERASI LOW-LEVEL

MOV 0025H,#25H

MOV P1,FF1AH

MOV 1C13H,P0

MOV R2,#1FH

MOV 250AH,R2

MUL AB

DIV AB

CJNE A,#23H,delay

DJNZ R1, ulang

Ld r26,X+

Ld r1,X

Ldi r30,$63

Mov r16,r0

Cp r4,r19 ‘compare

Brne noteq

…….

Noteq : nop

MIKROPROSESSOR 8088

MULTIPURPOSE MIKROPROSESSOR IMPLEMENTASIKAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI N-CHANEL, DEPLETION LOAD DAN SILICON GATE

TERMASUK KELUARGA MIKROPROSESSOR 8 BIT DAN 16 BIT

KOMPATIBEL BAIK HARDWARE/SOFTWARE YANG DIDESAIN UNTUK 8086 DAN 8080/8085

MEMILIKI 8BIT JALUR DATA DAN 20BIT JALUR ALAMAT.

MAMPU MENGALAMATI MEMORI SAMPAI 1 MB

KETERANGAN PIN 8088 BUS ADDRESS (AD0 – AD7, A8 –A15 DAN A16/S3-A19/S6)

BUS DATA (AD0 – AD7)

PIN CONTROL (RD, CLK, READY, RESET, INTR, TEST, WR, IO/M)

CLK SINYAL INPUT DARI LUAR UNTUK MENSINKRONKAN SEGALA KEGIATAN Up 4,77 MHz ATAU 8 MHz UNTUK VERSI TURBO

IO/M (SINYAL KONTROL MEMORI) = 0 SEDANG BERLANGSUNG OPERASI INPUT/OUTPUT, IO/M = 1 SEDANG BERLANGSUNG OPERASI MEMORI

STATUS (A16/S3 – A19/S6) MENDETEKSI SUATU KEADAAN ATAU OPERASI YANG SEDANG BERLANGSUNG (PENGAMBILAN INSTRUKSI, MEMBACA MEMORI, MENULIS DAN OPERASI LAIN)

CATU DAYA (VCC DAN GND)

ADDRESS LATCH ENABLE (ALE) SEBAGAI PENAHAN ALAMAT YANG BARU MASUK DALAM SAUATU PROSES SIKLUS MESIN

DT/R (PENGIRIMAN DAN PENERIMAAN DATA) LOGIK 1 = ARAH DATA DARI uP MENUJU KELUAR. JIKA 0 DARI LUAR MENUJU uP

DATA ENABLE (DEN) MENG “ON” KAN BUFFER (LATCH) YANG DIHUBUNGKAN KE BUS DATA

INTA (INTERRUPT ACKNOWLEDGE ) SECARA KHUSUS DIGUNAKAN SEBAGAI TANGGAPAN TERHADAP INSTRUKSI INTR

HOLD REQUEST (HOLD) JIKA 1 MAKA uP AKAN MENGHINTIKAN KEGIATAN DAN MELEPAS BUS YANG BERHUBUNGAN DENGAN UNIT MEMORI DAN I/O, SEHINGGA HAL INI MEMBERIKAN KESEMPATAN BAGI PROSES LAIN UNTUK MENGAMBIL ALISH SISTEM

HOLD ACKNOWLEDGE (HLDA) DIGUNAKAN SEBAGAI PENGAKUAN DARI UP BAHWA SINYAL HOLD TELAH DITERIMA

ELEMEN DALAM MIKROPROSESSOR

CU (CONTROL UNIT) MANAJER DARI SEMUA UNIT

MENGATUR KESELARASAN KERJA SETIAP UNIT

(APA YANG HARUS DILAKUKAN OLEH SUATU UNIT

PASTI DI KETEHUI OLEH CU)

INSTRUCTION DECODER MENERJEMAHKAN

SUATU INSTRUKSI DENGANCARA

MEMBANDINGKANNYA DENGAN TABLE INSTRUKSI

YANG DIMILIKINYA HASIL DIBERIKAN KE CU

REGISTER MEMORI KHUSUS DALAM uP

REGISTER DATA

ACCUMULATOR (AX) = AH DAN AL MENYIMPAN

HASIL OPERASI

BASE REGISTER (BX) = BH DAN BL OFFSET DARI

ALAMAT DATA DI MEMORI

COUNTER REGISTER (CX) = CXH DAN CL BERAPA

KALI LOOPING AKAN TERJADI

DATA REGSITER DX = DH DAN DL UNTUK

MENAMPUNG HASIL SISA PEMBAGIAN

INDEX DAN POINTER REGISTER STACK POINTER (SP) OPERASI STACK (PENYIMPANAN

ALAMAT RETURN SEWAKTU MEMANGGIL SUBROUTIN) REGISTER INI MENGGUNAKAN SISTEM LIFO (LAST IN FIST OUT) DATA YANG TERAKHIR MASUK DATA YANG PERTAMA AKAN DIAMBIL

BASE POINTER (BP) PENUNJUKAN BASE DALAM STACK YANG DISEDIAKAN SEBAGAI DAERAH PENYIMPANAN DATA (MENGGUNAKAN SI DAN DI REGISTER)

SOURCE INDEX (SI)

DISTINATION INDEX (DI)

INDEK POINTER REGISTER REGISTER PENUNJUK INTRUKSI 16BIT MENUNJUKAN LOKASI INSTRUKSI BERIKUTNYA YANG AKAN DIJALANKAN. DI TULIS DALAM FORMAT CS:IP

DATA SEGMENT (DS) TEMPAT PENDEFINISIAN

VARIABEL

STACK SEGMENT (SS) UNTUK MENYIMPAN

ALAMAT KEMBALINYA INTRUPSI DAN SUBROUTIN

REGISTER STATUS

CARRY FLAG (CF) AKAN DISET = 1 JIKA SEBUAH OPERASI MENGHASILKAN CARRY (MELEBIHI JUMLAH DATA YANG TERSEDIA)

PARITY FLAG (PF) JIKA DATA YANG TERDAPAT DALAM ACCUMOLATOR GENAP MAKA DI SET 0 DAN JIKA GANJIL DI SET 1

AUXILARY CARRY FLAG (AF ) OPERASI BCD

ZERRO FLAG (ZF) BERLOGI 1 JIKA OPERASI ARITMATIKA MENGHASILKAN SISA 0, BERLOGIK 0 JIKA OPERASI ARITMATIKA MENGHASIL 1

SIGN FLAG (SF) 1 JIKA HASIL OPERASI BERTANDA NEGATIF DAN 0 JIKA HASIL OPERASI BERTANDA POSITIF

SINGLE STEP (TF) 1 MAKA uP AKAN BEKERJA STEP BY STEP

INTERUPT FLAG ( IF ) APAKAH SUATU OPERASI DAPAT DI INTERUPT ATAU TIDAK

STRING DIRECTION (DF) ARAH OPERASI STRING

OVER FLOW FLAG (OF) JIKA TERJADI OVER FLOW PADA OPERASI ARITMATIKA, BIT INI AKAN BERNILAI 1. DAN JIKA TIDAK TERJADI OVER FLOW PADA OPERASI ARITMATIKA, BIT INI AKAN BERNILAI 0

SEKIAN DAN TERIMAKASIH

ABSTRAK

A B A

APA YANG AKAN DILAKUKAN

BAGAIMANA MELAKUKANNYA

APA HASILNYA

ABSTRAK TIDAK BOLEH LEBIH DARI 250 KATA DAN

DILENGKAPAI DENGAN KATA KUNCI