Percobaan 7 REGISTER (PENCATAT) Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY

Transkripsi

1 Percobaan 7 REGISTER (PENCATAT) Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY sumarna@uny.ac.id Tujuan : 1. Mengenal beberapa jenis register. 2. Menyusun rangkaian register. 3. Mempelajari cara kerja register. Alat-alat Percobaan : Catu daya (+ 5 volt), sumber detak (clock), LED, IC-7476, IC-7404, IC-7408, IC-7474, IC-7400, IC-7495) breadboard, kabel penghubung, dan pembentuk bit (saklar anti debouncing). Dasar Teori : Register Register merupakan suatu piranti yang digunakan untuk menyimpan (sementara) data digit. Data di dalam register itu dapat digeser, dibaca ataupun dihapus. Register dapat disusun secara langsung dengan flip-flop. Sebuah flip-flop (FF) dapat menyimpan (store) atau mengingat (memory) atau mencatat (register) data 1 bit. Jika ada n buah FF tentu saja dapat menyimpan data n bit. Dengan kata lain sederet FF dalam konfigurasi tertentu merupakan register yang kepadanya dapat dituliskan (write) suatu data atau dari register itu dapat dibaca (read) data yang tersimpan sebelumnya. Pekerjaan menulis, mengingat, dan menggeser data dapat dipikirkan pada kalkulator. Untuk memasukkan bilangan 45, pertama menekan tombol (tut) 4 dan segera dilepaskan. Angka 4 muncul pada tampilan kalkulator. Berikutnya menekan tombol 5 dan segera dilepaskan. Tampak bahwa angka 4 tidak hilang (memory) tetapi tergeser ke kiri satu posisi dan bilangan 45 segera muncul pada tampilan. Dalam proses operasi bilangan yang angka-angkanya dimasukkan menurut urutan tertentu, maka sebelum dioperasikan angka itu harus dicatat (disimpan) lebih dahulu. Misalnya dilakukan operasi penjumlahan 2 dan 7. Mula-mula dimasukkan 2, kemudian tekan tombol operasi penjumlahan (+). Angka 2 ini harus 103

2 disimpan (dicatat) agar nantinya dapat diproses bersama angka 7 yang dimasukkan kemudian. Kedua ilustrasi tersebut menunjukkan bahwa register memiliki ingatan (angka atau angka-angka muncul meskipun penekanan tombol dilepaskan), dapat dikenakan pergeseran (shift), dan dapat mencatat atau menyimpan data. Data tersebut ditampung atau disimpan dalam sekelompok flip-flop yang disebut register. Operasi yang paling sering dilakukan kepada data yang disimpan di dalam register adalah operasi pergeseran (shift) atau pemindahan (transfer). Hal ini mencakup pemindahan data dari satu FF ke FF lain maupun dari satu register ke register lain. Gambar menunjukkan pemindahan data dari satu register (misal register X) ke register lain (misal register Y) yang masing-masing register tersusun dari FF-D. X 0 X 1 X 2 Register X Pulsa transfer X D Y 0 X D Y 1 X D Y 2 Register Y Y Y Y Gambar : Pemindahan data antar register. Dengan mengenakan pulsa transfer, nilai yang tersimpan paxa X 0 dipindahkan ke Y 0, X 1 ke Y 1, dan X 2 ke Y 2. Pemindahan data dari register X ke register Y tersebut merupakan pemindahan secara sinkron, karena nilai dari X 0, X 1 dan X 2 dipindahkan secara bersamaan (paralel) berturut-turut ke dalam Y 0, Y 1 dan Y 2. Jika isi register X dipindahkan ke register Y bit demi bit, maka pemindahan semacam ini disebut sebagai pemindahan secara serial. Gambar berikut menunjukkan dua register masingmasing 3 bit yang dihubungkan sedemikian hingga isi register X dipindahkan (digeser) secara serial ke dalam register Y. Jenis FF yang digunakan adalah FF-D karena memerlukan persambungan yang lebih sedikit dari pada FF-JK. 104

3 D X 2 D X 1 D X 0 D Y 2 D Y 1 D Y 0 Gambar : Pemindahan data antar register secara serial. Tampak bahwa FF terakhir (X 0 ) dari register X dihubungkan dengan masukan FF pertama dari register Y. Ketika pulsa geser dikenakan, maka akan terjadi pemindahan data dengan arah sebagai berikut : X 2 X 1 X 0 Y 2 Y 1 Y 0. Keadaan X 2 akan ditentukan oleh masukan D-nya. Sebagai gambaran sebelum dikenakan satu pulsa geser misalkan register X berisi 101, yakni X 2 = 1, X 1 = 0, X 0 = 1 dan register Y dalam keadaan 000. Tabel berikut menunjukkan cara perubahan setiap FF ketika dikenakan tiga pulsa geser. X 2 X 1 X 0 Y 2 Y 1 Y sebelum dikenakan pulsa sesudah pulsa pertama sesudah pulsa ke dua sesudah pulsa ke tiga Hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa sebelum pulsa geser dikenakan setiap masukan FF (D) mengambil harga yang telah tersimpan dalam keluaran FF di sebelah kirinya. Dari tabel di atas dapat dikemukakan secara umum bahwa untuk memindahkan 105

4 semua bit (data) dari register X yang terdiri dari N bit seluruhnya ke register Y secara serial memerlukan N pulsa geser. Pada pemindahan data secara paralel, semua bit (data) dipindahkan secara bersamaan mengikuti satu pulsa geser, tidak bergantung banyak bit yang dipindahkan. Dengan membandingkan kedua cara pemindahan data tersebut tampak bahwa pemindahan data secara paralel lebih cepat dari pada pemindahan data yang sama apabila dilakukan secara serial. Namun demikian, pemindahan secara paralel memelukan lebih banyak persambungan dari pada cara serial. Kedua perbedaan tersebut akan lebih nyata untuk sejumlah besar bit data dan untuk pemindahan jarak jauh yang memerlukan persambungan yang lebih panjang. Jadi pemindahan secara paralel lebih cepat dan pemindahan secara serial lebih sederhana. Jenis register dapat pula diklasifikasikan berdasarkan cara data masuk ke dalam suatu register untuk disimpan dan cara data dikeluarkan dari register tersebut. Untuk memasukkan dan mengeluarkan data masing-masing dapat dilakukan secara serial atau paralel. Cara serial berarti data dimasukkan atau dikeluarkan ke atau dari register secara beruntun bit demi bit. Sedangkan cara paralel berarti data yang terdiri dari beberapa bit dimasukkan atau dikeluarkan ke atau dari register secara serempak. Berdasarkan hal itu maka dikenal 4 jenis register, yaitu (1) Serial In Serial Out (SISO), (2) Serial In Paralel Out (SIPO), (3) Paralel In Serial Out (PISO), dan (4) Paralel In Paralel Out (PIPO). Salah satu rangkaian sederhana dari setiap jenis register itu tampak pada gambar berikut. (1). Serial In Serial Out (SISO) Gambar : Register Serial In Serial Out (SISO). 106

5 (2). Serial In Paralel Out (SIPO) Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 OE Gambar : Register Serial In Paralel Out (SIPO). (3). Paralel In Serial Out (PISO) P 3 P 2 P 1 P 0 IE Reset Keluaran serial Gambar : Register Paralel In Serial Out (PISO) 107

6 (4). Paralel In Paralel Out (PIPO) D 3 Q 3 D 2 Q 2 D 1 Q 1 D 0 Q 0 OE Gambar : Register Paralel In Paralel Out (PIPO). Langkah-langkah Percobaan : A. Paralel In - Paralel Out (PIPO) 1. Susunlah rangkaian register seperti gambar berikut pada breadboard. Putuskan lebih dahulu hubungan dengan catu daya. Rangkaian berikut terdiri dari 2 buah IC (Flip-flop D), sebuah IC-7408 (gerbang AND), 4 buah LED dan sumber detak. 108

7 2. Hubungkan keluaran Q 0, Q 1, Q 2, dan Q 3 masing-masing dengan LED. Setelah rangkaian diyakini benar, hubungkan dengan catu daya dan hidupkan! Saluran OE (Output Enable) mula-mula dihubungkan ke gnd (keadaan logik 0). Catat keadaan logik awal dari keluaran Q 0, Q 1, Q 2, dan Q 3 ketika OE dikenai keadaan 1 sesaat. Masukkan sembarang data 4 bit (misal D 3 D 2 D 1 D 0 = 1011) pada saluran D 0, D 1, D 2, dan D 3. Kemudian masukkan pulsa detak saluran pulsa geser dengan mengubah sebentar keadaan yang semula 0 menjadi 1 dan kembalikan ke 0 lagi. 3. Keluarkan data dengan mengatur OE pada keadaan logik 1. Nilai data yang keluar dapat diamati pada LED keluaran dan catatlah keadaan tersebut dengan urutan Q 3 Q 2 Q 1 Q 0. D 3 Q 3 D 2 Q 2 D 1 Q 1 D 0 Q 0 OE Gambar : Register Paralel In Paralel Out (PIPO). 109

8 4. Ulangi percobaan di atas (langkah 2 dan 3) dengan data lain sebanyak 4 kali lagi, dan tuliskan hasil pengamatan tersebut pada tabel berikut! No. Masukan Keluaran D 3 D 2 D 1 D 0 Q 3 Q 2 Q 1 Q B. Serial In - Paralel Out (SIPO) 1. Susunlah rangkaian register seperti gambar berikut pada breadboard. Putuskan lebih dahulu hubungan dengan catu daya. Rangkaian berikut terdiri dari 2 buah IC (Flip-flop D), sebuah IC-7408 (gerbang AND), 4 buah LED dan sumber detak. Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 OE Serial In Gambar : Register Serial In Paralel Out (SIPO). 2. Hubungkan keluaran Q 0, Q 1, Q 2, dan Q 3 masing-masing dengan LED. Setelah rangkaian diyakini benar, hubungkan dengan catu daya dan hidupkan! Saluran OE (Output Enable) mula-mula dihubungkan ke gnd (keadaan logik 0). Catat keadaan logik awal dari keluaran Q 0, Q 1, Q 2, dan Q 3 ketika OE dikenai keadaan 1 sesaat. Masukkan sembarang data 4 bit secara serial (misal 1011) pada saluran 110

9 masukan. Kemudian masukkan pulsa detak pada saluran pulsa geser dengan mengubah sebentar keadaan yang semula 0 menjadi 1 dan kembalikan ke 0 lagi. 3. Keluarkan data dengan mengatur OE pada keadaan logik 1. Nilai data yang keluar dapat diamati pada LED keluaran dan catatlah keadaan tersebut dengan urutan Q 3 Q 2 Q 1 Q Ulangi percobaan di atas (langkah 2 dan 3) dengan data lain sebanyak 4 kali lagi, dan tuliskan hasil pengamatan tersebut pada tabel berikut! No Masukan pada detak Keluaran Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 C. Serial In - Serial Out (SISO) 1. Susunlah rangkaian register seperti gambar berikut pada breadboard. Putuskan lebih dahulu hubungan dengan catu daya. Rangkaian berikut terdiri dari 2 buah IC (Flip-flop D), sebuah IC-7408 (gerbang AND), sebuah LED dan sumber detak. Serial In Serial Out OE Gambar : Register Serial In Serial Out (SISO). 2. Hubungkan saluran keluaran dengan LED. Setelah rangkaian diyakini benar, hubungkan dengan catu daya dan hidupkan! Saluran OE (Output Enable) mulamula dihubungkan ke gnd (keadaan logik 0). Catat keadaan logik awal dari keluaran ketika OE dikenai keadaan 1 sesaat. Masukkan sembarang data 4 bit secara serial (misal 1011) pada saluran masukan. Kemudian masukkan pulsa 111

10 detak pada saluran pulsa geser dengan mengubah sebentar keadaan yang semula 0 menjadi 1 dan kembalikan ke keadaan 0 lagi. 3. Keluarkan data dengan mengatur OE pada keadaan logik 1. Nilai data yang keluar dapat diamati pada LED keluaran secara serial dan catatlah keadaan tersebut secara serial. 4. Ulangi percobaan di atas (langkah 2 dan 3) dengan data lain sebanyak 4 kali lagi, dan tuliskan hasil pengamatan tersebut pada tabel berikut! No Masukan pada detak Keluaran pada detak D. Paralel In - Serial Out (PISO) 1. Susunlah rangkaian register seperti gambar berikut pada breadboard. Putuskan lebih dahulu hubungan dengan catu daya. Rangkaian berikut terdiri dari 2 buah IC (Flip-flop D), sebuah IC-7400 (gerbang NAND), sebuah LED dan sumber detak. P 3 P 2 P 1 P 0 IE Serial Out Reset Gambar : Register Paralel In Serial Out (PISO) 112

11 2. Hubungkan saluran keluaran dengan LED. Setelah rangkaian diyakini benar, hubungkan dengan catu daya dan hidupkan! Saluran IE (Input Enable) mulamula dihubungkan ke gnd (keadaan logik 0). Catat keadaan logik awal dari keluaran ketika Reset dikenai keadaan 0 sesaat. Masukkan sembarang data 4 bit (misal P 3 P 2 P 1 P 0 = 1011) pada saluran P 0, P 1, P 2, dan P 3. Kemudian ubah IE sebentar ke keadaan Selanjutnya masukkan pulsa detak ke saluran pulsa geser secara serial dengan mengubah sebentar keadaan yang semula 0 menjadi 1 sebanyak 3 kali. Amati dan catat nilai/keadaan LED pada keadaan awal dan pada setiap kali pulsa detak dimasukkan. 4. Ulangi percobaan di atas (langkah 2 dan 3) dengan data lain sebanyak 4 kali lagi, dan tuliskan hasil pengamatan tersebut pada tabel berikut! No. Masukan Keluaran pada detak P 3 P 2 P 1 P Catatan : IC-7474 (Flip-flop D) dapat digantikan dengan IC-7476 (Flip-flop JK) dan IC-7404 (gerbang NOT) dengan konfigurasi sebagai berikut : D Q J Q Q K Q 113

12 E. IC- Register Dengan sejumlah informasi berikut, selidikilah rangkaian register di dalam IC-7495 (4 bit right/left shift register). Penyelidikannya meliputi transfer data baik secara serial maupun paralel dan geser data baik ke kiri maupun ke kanan. Susunlah tabel untuk mencatat hasil penyelidikan tersebut PE P 0 P 1 P 2 P 3 Vcc CP 1 CP Ds Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Gnd CP 1 CP 2 Ds P 0 P 3 PE Q 0 Q 3 : Masukan detak serial : Masukan detak paralel : Masukan data serial : Masukan data paralel : Masukan Paralel Enable (aktif HIGH) : Keluaran paralel Ketika PE HIGH, CP2 enable dan memungkinkan terjadinya transfer data paralel dari masukan P 0 - P 3 ke keluaran Q 0 Q 3. Ketika PE LOW, CP 1 enable dan memungkinkan transfer data dari masukan serial (Ds) ke Q 0 dan menggeser data berturut-turut dari Q 0 ke Q 1, dari Q 1 ke Q 2 dan dan dari Q 2 ke Q 3. Geser kiri dilakukan dengan cara menghubungkan Q 3 ke P 2, Q 2 ke P 1, dan Q 1 ke P 0, serta mengoperasikan IC tersebut dalam mode paralel (PE dalam keadaan HIGH). 114