Partially Decoded Addressing (Non Fully Decoded Addresing)

Transkripsi

1 MODUL KE 5 Sistem Mikroprosesor (3 sks) 5 MATERI KULIAH Perancangan peta memori, tabel saluran alamat, address decoder, dan blok diagram sistem mikroprosesor menggunakan merode partially decoded addressing (non fully decoded addressing), contoh kasus untuk mikroprosesor dengan jumlah saluran alamat yang berbeda serta menggunakan komponen beberapa sekunder yang mempunyai kapasitas berbeda. POKOK BAHASAN Perancangan Hardware Sistem Mikroprosesor Menggunakan Metode Partially Decoded Addressing (Non Fully Decoded Addresing) Oleh Ir. INDRAGUNG PRIYAMBODO, MT. 5.1 Perancangan Memory Map, Tabel Saluran Alamat, dan Rangkaian Address Decoder Menggunakan Metode Non Fully (Partially) Decoded Addressing Seperti telah dijelaskan pada modul sebelumnya bahwa dalam mendesain hardware sistem mikroprosesor menggunakan metode Non Fully Decoded Addressing atau metode Partially Decoded Addressing mempunyai beberapa keuntungan dan kerugian, yaitu Tidak menggunakan seluruh saluran alamatnya; Terjadi duplikasi alamat yang tidak mengganggu, karena duplikasi yang terjadi adalah duplikasi dengan alamat pada area/daerah kosong (daerah yang tidak dipakai/digunakan); Hardware relatif lebih sederhana; Relatif lebih mudah dalam mendesainnya Relatif lebih murah. Hampir tidak dapat diperluas/dikembangkan; Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-1

2 Untuk memudahkan pemahaman dalam perancangan memory map, tabel saluran alamat, dan rangkaian address decoder menggunakan metode Non Fully Decoded Addressing, maka akan langsung dijelaskan disini melalui berbagai contoh kasus baru. CONTOH KASUS Terdapat beberapa komponen berikut ini untuk didesain/dirancang/dirangkai menjadi sistem mikroprosesor dengan menggunakan metode fully decoded addressing, yaitu Sebuah mikroprosesor 16 bit dengan 20 saluran alamat. Sebuah RAM 128 kbyte dengan satu saluran chip select active low dan dua saluran chip select active high. Sebuah PROM 64 kbyte dengan saluran CS active high Sebuah I/O 4 kbyte dengan saluran CS0 active high, CS1 dan CS2 active low Dalam mendesain hardware sistem mikroprosesor, maka terlebih dahulu yang dilakukan adalah mendesain memory map mendesain tabel saluran alamat mendesain rangkaian address decoder Untuk contoh kasus ini solusinya seperti berikut ini. SOLUSI CONTOH KASUS Mikroprosesor yang digunakan adalah mikroprosesor 16 bit, berarti Word size-nya = 16 bit = 2 Byte 1 word = 2 Byte berarti 1 Byte = ½ word, sehingga HARUS mengkonversikan komponen lainnya ke satuan word seperti berikut ini RAM 128 kbyte = 128 kilo x ½ word = 64 kword PROM 64 kbyte = 64 kilo x ½ word = 32 kword I/O 4 kbyte = 4 kilo x ½ word = 2 kword Mikroprosesor yang digunakan mempunyai 20 saluran alamat, berarti Memory space-nya = 2 20 word = word= 1 Mega word = 1 Mword, ini berarti seluruh komponen selain mikroprosesor, masih dapat ditampung dalam memory space tersebut. Menentukan alamat awal dan alamat akhir dari memory space pangkat 20 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-2

3 Alamat awal = Alamat akhir = Biner 0 Heksa Biner F F F F F Heksa Jadi alamat awal memory space = H alamat akhir memory space = FFFFF H Sebuah RAM 64 kword 64 kilo word = word = 2 16 word pangkat 16 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut Nilai penjumlah/ Penguranganya = Biner F F F F Heksa Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk RAM = FFFF H Sebuah PROM 32 kword 32 kilo word = word = 2 15 word pangkat 15 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut Nilai penjumlah/ Penguranganya = Biner 7 F F F Heksa Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk PROM = 7FFF H Sebuah I/O 2 kword 2 kilo word = word = 2 11 word pangkat 11 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut Nilai penjumlah/ Penguranganya = Biner 7 F F Heksa Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk I/O = 7FF H Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-3

4 Menentukan alamat awal masing-masing komponen Dari hasil perhitungan nilai penjumlah/pengurang masing-masing komponen tersebut yang menghasilkan - untuk RAM = FFFF H = 0FFFF H - untuk PROM = 7FFF H = 07FFF H - untuk I/O = 7FF H = 007FF H Terdapat 3 komponen (di luar mikroprosesor), maka salah satu alternatifnya yang paling mudah adalah menentukan terlebih dahulu kombinasi biner yang dibutuhkan seperti berikut ini (disini cukup diberikan satu alternatif termudahnya, nanti di kelas pada saat kuliah akan dijelaskan berbagai altentif lainnya) No. Nama Komponen Salah Satu Kombinasi Binernya 1. RAM PROM I/O 1 0 Berdasarkan kombinasi biner tersebut serta hasil perhitungan nilai penjumlah/ pengurang masing-masing komponen, maka prediksi alamat awal masingmasing komponen tersebut dapat dibuat tiga alternatif ALTERNATIF 1 ( ) - alamat awal RAM = H - alamat awal PROM = H - alamat awal I/O = H ALTERNATIF 2 ( ) - alamat awal RAM = H - alamat awal PROM = H - alamat awal I/O = H ALTERNATIF 3 ( ) - alamat awal RAM = H - alamat awal PROM = H - alamat awal I/O = H Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-4

5 Menentukan alamat akhir masing-masing komponen Berdasarkan nilai penjumlah/pengurang tersebut serta berdasarkan prediksi alamat awal tersebut, kemudian menentukan alamat akhir masing-masing komponen pada masing-masing alternatif tersebut. ALTERNATIF 1 ( ) - alamat akhir RAM = H + 0FFFF H = 0FFFF H - alamat akhir PROM = H + 07FFF H = 17FFF H - alamat akhir I/O = H + 007FF H = 207FF H ALTERNATIF 2 ( ) - alamat akhir RAM = H + 0FFFF H = 0FFFF H - alamat akhir PROM = H + 07FFF H = 27FFF H - alamat akhir I/O = H + 007FF H = 407FF H ALTERNATIF 3 ( ) - alamat akhir RAM = H + 0FFFF H = 0FFFF H - alamat akhir PROM = H + 07FFF H = 47FFF H - alamat akhir I/O = H + 007FF H = 807FF H Desain memory map dan tabel saluran alamat sekaligus Berdasarkan hasil prediksi alamat awal serta hasil perhitungan mudah untuk alamat akhir masing-masing komponen pada masing-masing alternatif tersebut, maka dapat didesain memory map dan tabel saluran alamatnya sekaligus, seperti berikut ini. Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-5

6 ALTERNATIF 1 ( ) Memory Map Tabel Saluran Alamat A 19 A 18 A 17 A 16 A 15 A 14 A 13 A 12 A 11 A 10 A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 RAM H 0FFFF H PROM H 17FFF H I/O H 207FF H ALTERNATIF 2 ( ) Memory Map Tabel Saluran Alamat A 19 A 18 A 17 A 16 A 15 A 14 A 13 A 12 A 11 A 10 A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 RAM H 0FFFF H PROM H 27FFF H I/O H 407FF H Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-6

7 ALTERNATIF 3 ( ) Memory Map Tabel Saluran Alamat A 19 A 18 A 17 A 16 A 15 A 14 A 13 A 12 A 11 A 10 A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 RAM H 0FFFF H PROM H 47FFF H I/O H 807FF H Desain Rangkaian Address Decoder Dapat disimpulkan bahwa saluran alamat yang digunakan sebagai Input Rangkaian Address Decoder untuk masing-masing komponen adalah sama untuk setiap alternatifnya, yaitu Untuk Alternatif 1 adalah saluran alamat A 17 A 16 Untuk Alternatif 2 adalah saluran alamat A 18 A 17 Untuk Alternatif 3 adalah saluran alamat A 19 A 18 Sedangkan nilai biner masing-masing saluran alamat tersebut untuk masingmasing komponen adalah sebagaimana kombinasi biner yang telah ditetapkan dari awal yaitu Untuk RAM adalah 0 0 Untuk PROM adalah 0 1 Untuk I/O adalah 1 0 Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-7

8 Berdasarkan hal tersebut maka cukup dipilih salah satu alternatif saja untuk desain rangkaian address decoder masing-masing komponen tersebut (dalam hal ini dipilih alternatif 1 yang termudah). Output dari rangkaian address decoder berdasarkan chip select masing-masing komponen sebagaimana telah diketahui dalam kasus ini seperti berikut Output untuk RAM CS 0, CS 1, CS Output untuk PROM CS 1 Output untuk I/O CS 0, CS 1, CS Sehingga desain rangkaian address decoder-nya seperti berikut ini. AD-1 Rangkaian Address Decoder untuk RAM 6 = 0 7 = 0 0 = CS0 1 = CS1 1 = CS2 AD-2 Rangkaian Address Decoder untuk PROM 6 = 1 7 = 0 1 = CS AD-3 Rangkaian Address Decoder untuk I/O (diberikan 2 alternatif) 6 = 0 1 = CS0 7 = 1 1 = CS0 7 = 1 0 = CS1 6 = 0 0 = CS1 0 = CS2 0 = CS2 Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-8

9 CONTOH KASUS Terdapat beberapa komponen berikut ini untuk didesain/dirancang/dirangkai menjadi sistem mikroprosesor dengan menggunakan metode non fully decoded addressing, yaitu Sebuah mikroprosesor 32 bit dengan memory space sebesar ½ Mega word atau 512 kilo word. Dua RAM (sebut saja RAM1 dan RAM2) yang masing-masing 64 kbyte dengan masing-masing mempunyai satu saluran chip select active low dan satu saluran chip select active high. Sebuah EPROM 8 kbyte dengan saluran CS active low Sebuah ROM 32 kbyte dengan saluran CS active high Sebuah PIA 1 kbyte dengan saluran CS0 active high, CS1 dan CS2 active low Kemudian desainlah hardware sistem mikroprosesor dengan urutan mendesain memory map mendesain tabel saluran alamat mendesain rangkaian address decoder Untuk contoh kasus ini solusinya seperti berikut ini. SOLUSI CONTOH KASUS Mikroprosesor yang digunakan adalah mikroprosesor 32 bit, berarti Word size-nya = 32 bit = 4 Byte 1 word = 4 Byte berarti 1 Byte = 1/4 word, sehingga HARUS mengkonversikan komponen lainnya ke satuan word seperti berikut ini RAM1 64 kbyte = 64 kilo x (1/4) word = 16 kword RAM2 64 kbyte = 64 kilo x (1/4) word = 16 kword ROM 32 kbyte = 32 kilo x (1/4) word = 8 kword EPROM 8 kbyte = 8 kilo x (1/4) word = 2 kword PIA 1 kbyte = 1 kilo x (1/4) word = 1/4 kword = 256 word Mikroprosesor yang digunakan mempunyai memory space 512 kword, berarti Memory space-nya = 512 kword = 2 19 word, ini berarti mikroprosesor tersebut hanya mempunyai 19 saluran alamat. Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-9

10 Menentukan alamat awal dan alamat akhir dari memory space pangkat 19 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut Alamat awal = Alamat akhir = Biner 0 Heksa Biner 7 F F F F Heksa Jadi alamat awal memory space = H alamat akhir memory space = 7FFFF H Sebuah RAM1 16 kword 16 kilo word = word = 2 14 word pangkat 14 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut Nilai penjumlah/ Penguranganya = Biner 3 F F F Heksa Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk RAM1 = 3FFF H Sebuah RAM2 16 kword Seperti hanya RAM1, nilai penjumlah/pengurang untuk RAM2 = 3FFF H Sebuah ROM 8 kword 8 kilo word = word = 2 13 word pangkat 13 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut Nilai penjumlah/ Penguranganya = Biner 1 F F F Heksa Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk ROM = 1FFF H Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-10

11 Sebuah EPROM 2 kword 2 kilo word = word = 2 11 word pangkat 11 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut Nilai penjumlah/ Penguranganya = Biner 7 F F Heksa Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk EPROM = 7FF H Sebuah PIA 256 word 256 word = 2 8 word pangkat 8 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut Nilai penjumlah/ Penguranganya = Biner F F Heksa Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk PIA = FF H Menentukan alamat awal masing-masing komponen Dari hasil perhitungan nilai penjumlah/pengurang masing-masing komponen tersebut yang menghasilkan - untuk RAM1 = 3FFF H = 03FFF H - untuk RAM1 = 3FFF H = 03FFF H - untuk ROM = 1FFF H = 01FFF H - untuk EPROM = 7FF H = 007FF H - untuk PIA = FF H = 000FF H Terdapat 5 komponen (di luar mikroprosesor), maka salah satu alternatifnya yang paling mudah adalah menentukan terlebih dahulu kombinasi biner yang dibutuhkan seperti berikut ini (disini cukup diberikan satu alternatif termudahnya, nanti di kelas pada saat kuliah akan dijelaskan berbagai altentif lainnya) Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-11

12 No. Nama Komponen Salah Satu Kombinasi Binernya 1. RAM RAM ROM EPROM PIA Berdasarkan kombinasi biner tersebut serta hasil perhitungan nilai penjumlah/ pengurang masing-masing komponen, maka prediksi alamat awal masingmasing komponen tersebut dapat dibuat tiga alternatif - alamat awal RAM1 = H - alamat awal RAM2 = H - alamat awal ROM = H - alamat awal EPROM = H - alamat awal PIA = H Menentukan alamat akhir masing-masing komponen Berdasarkan nilai penjumlah/pengurang tersebut serta berdasarkan prediksi alamat awal tersebut, kemudian menentukan alamat akhir masing-masing komponen pada masing-masing alternatif tersebut. - alamat akhir RAM1 = H + 03FFF H = 03FFF H - alamat akhir RAM2 = H + 03FFF H = 13FFF H - alamat akhir ROM = H + 01FFF H = 21FFF H - alamat akhir EPROM = H + 007FF H = 307FF H - alamat akhir PIA = H + 000FF H = 400FF H Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-12

13 Desain memory map dan tabel saluran alamat sekaligus Berdasarkan hasil prediksi alamat awal serta hasil perhitungan mudah untuk alamat akhir masing-masing komponen tersebut, maka dapat didesain memory map dan tabel saluran alamatnya sekaligus, seperti berikut ini. Memory Map Tabel Saluran Alamat A 18 A 17 A 16 A 15 A 14 A 13 A 12 A 11 A 10 A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 RAM H 03FFF H RAM H 13FFF H ROM H 21FFF H EPROM H 307FF H PIA H 400FF H Desain Rangkaian Address Decoder Dapat disimpulkan bahwa Input Rangkaian Address Decoder untuk masingmasing komponen adalah Untuk RAM1 saluran alamat A 18 s/d A 16 dengan input 000 Untuk RAM2 saluran alamat A 18 s/d A 16 dengan input 001 Untuk ROM saluran alamat A 18 s/d A 16 dengan input 010 Untuk EPROM saluran alamat A 18 s/d A 16 dengan input 011 Untuk PIA saluran alamat A 18 s/d A 16 dengan input 100 Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-13

14 Output dari rangkaian address decoder berdasarkan chip select masing-masing komponen sebagaimana telah diketahui dalam kasus ini seperti berikut Output untuk RAM1 CS 0, CS Output untuk RAM2 CS 0, CS Output untuk ROM CS 1 Output untuk EPROM CS 0 Output untuk PIA CS 0, CS 1, CS Sehingga desain rangkaian address decoder-nya seperti berikut ini. AD-1 Rangkaian Address Decoder untuk RAM1 6 = 0 7 = 0 8 = 0 0 = CS0 1 = CS1 AD-2 Rangkaian Address Decoder untuk RAM2 6 = 1 7 = 0 8 = 0 0 = CS0 1 = CS1 AD-3 Rangkaian Address Decoder untuk ROM 6 = 0 7 = 1 1 = CS 8 = 0 Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-14

15 AD-4 Rangkaian Address Decoder untuk EPROM 6 = 1 7 = 1 0 = CS 8 = 0 AD-5 Rangkaian Address Decoder untuk PIA (dibuat dua alternatif) 6 = 0 1 = CS0 8 = 1 1 = CS0 7 = 0 0 = CS1 7 = 0 0 = CS1 8 = 1 0 = CS2 6 = 0 0 = CS2 5.2 Perancangan Blok Diagram Sistem Mikroprosesor Menggunakan Metode Non Fully (Partially) Decoded Addressing Perancangan diagram blok hardware sistem mikroprosesor menggunakan metode Non Fully Decoded Addressing mirip dengan metode Fully Decoded Addressing. Hanya saja disini TIDAK SELURUH SALURAN ALAMAT DIGUNAKAN, sehingga lebih mudah. CONTOH KASUS Berdasarkan hasil yang diperoleh pada contoh kasus , dapat didesain diagram blok sistem mikroprosesornya sebagaimana pada SOLUSI CONTOH KASUS CONTOH KASUS Berdasarkan hasil yang diperoleh pada contoh kasus , dapat didesain diagram blok sistem mikroprosesornya sebagaimana pada SOLUSI CONTOH KASUS Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-15

16 SOLUSI CONTOH KASUS Diagram blok sistem mikroprosesor untuk contoh kasus seperti berikut ini 5 5 up PROM CS AD RAM I/O 5 5 CS 0 CS 1 CS 2 CS0 CS1 CS2 AD AD-3 Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-16

17 SOLUSI CONTOH KASUS Diagram blok sistem mikroprosesor untuk contoh kasus seperti berikut ini up AD-3 2 ROM CS RAM EPROM CS CS 0 CS 1 AD AD-4 8 RAM2 3 3 A7 A7 PIA CS 0 CS 1 CS0 CS1 CS2 AD AD Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-17

18 DAFTAR PUSTAKA [1] Lance A. Leventhal, Introduction to Microprocessors Software, Hardware, Programming, Prentice Hall,1978. [2] Pasahow, Edward, J., Microprocessor and Microcomputer Interfacing for Electronics Technicians, McGraw-Hill, New York, [3] Chris H. Pappas dan Willian H. Murray III, Mikroprocessor Handbook, Osborne McGraw-Hill, 1988 [4] Avtar Singh dan Walter A. Triebel, The 8088 Microprocessor Programmnig, Interfacing, Software, Hardware, and Applications, Prentice Hall, International Editions, 1989 [5] Charles M.Gilmore, MicroprocessorsPrinciples and Applications, Glencoe/McGraw-Hill, 2 nd International Ed., 1995 [6] Rodnay Azks (alih bahasa S.H. Nasution), From Chips to Systems An Introduction to Microprocessors ( Dari Chip ke Sistem Pengantar Mikroprosesor), Sybec Inc., 1981 (Penerbit Erlangga, 1986). [7] Harry Garland (alih bahasa M. Barmawi dan M.O. Tjia), Introduction to Microprocessor System Design ( Pengantar Desain Sistem Mikroprosesor), McGraw-Hill Inc., 1979 (Penerbit Erlangga, 1984). [8] Barry B. Brey, Microprocessors and Peripherals Hardware,Software,Interfacing, and Applications, Merrill Publishing Company, Modul Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 5/Hal 5-18