ARSITEKTUR MIKROPROSESSOR

Transkripsi

1 ARSITEKTUR MIKROPROSESSOR

2 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

3 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

4 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

5 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)

6 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

7 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)

8 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

9 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

10 KELEMAHAN TIDAK MUNGKIN MENEMPATKAN DATA PADA ROM SULIT UNTUK MENAMBHAKN PERIPHERAL LAIN

11 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

12 ARSITEKTUR I/O I/O Terisolasi I/O terpetakan dalam memori

13 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 atau 64 Kilo byte Jumlah lokasi I/O yang dapat dialamati adalah 2 8 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

14 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

15 KEKUKURANGAN Lebih banyak menggunakan PIN pengendalian pada bus control dari mikroprosesor

16 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

17 KEUNTUNGAN Instruksi yang dipakai untuk pembacaan dan penulisan memori dapat digunakan untuk memasukkan dan mengeluarkan data pada I/O

18 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

19 ARSITEKTUR SOFTWARE Complex Instruction Set Computer (CISC) Reduce Instruction Set Computer (RISC)

20 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

21 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

22 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

23 Ld r26,x+ Ld r1,x Ldi r30,$63 Mov r16,r0 Cp r4,r19 compare Brne noteq. Noteq : nop

24 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

25 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)

26 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

27

28 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

29 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

30 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

31 DATA SEGMENT (DS) TEMPAT PENDEFINISIAN VARIABEL STACK SEGMENT (SS) UNTUK MENYIMPAN ALAMAT KEMBALINYA INTRUPSI DAN SUBROUTIN

32 REGISTER STATUS

33 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

34 SEKIAN DAN TERIMAKASIH

35 ABSTRAK A B A APA YANG AKAN DILAKUKAN BAGAIMANA MELAKUKANNYA APA HASILNYA ABSTRAK TIDAK BOLEH LEBIH DARI 250 KATA DAN DILENGKAPAI DENGAN KATA KUNCI