Sistem Mikroprosessor Agung Prasetyo,ST. Jurusan Teknik Elektro Akademi Teknologi Warga Surakarta
Sistem yang berbasis microprosessor: Juga biasa di sebut microcomputer adalah suatu rangkaian digital yang dirancang khusus dengan cara kerja tertentu. Biasanya terdiri dari CPU (processor), Memory (ROM,RAM), dan Port input/output. Sistem microprosesor akan bekerja bila dilengkapi dengan program sesuai dengan permasalahan yang dihadapi.
Blok diagram sistem microprocessor Clock Generator Memory (ROM, RAM) Power Supply Z - 80 CPU Address Bus Data Bus Control Bus Input Output (I/O) Out In Perhatihan arah panahnya
Blok diagram microprocessor
Ilustrasi cpu menjalankan instruksi
Istilah BUS Bus sekelompok jalur / penghubung yang digunakan sebagai lalu lintas data untuk mengirim dan menerima. address bus (menghubungkan semua address bus biasanya di beri notasi A0, A1, A2, A15). data bus (menghubungkan semua data bus biasanya di beri tanda D0, D1, D2, D7) control bus (Seperti rd, wr, int, rst, dll.)
Bit (binary digit) satuan terkecil dari dari bilangan biner, dimana 1 bit mempunyai dua keadaan 0 dan 1. 1 Byte terdiri dari 8 bit bilangan biner. 1 Word terdiri dari 16 bit bilangan biner ( 2 byte). 1 nible = 4 bit bilangan biner (1 byte= 4 nible).
mikroprosesor adalah alat yang dapat diperintah untuk melakukan bermacam-macam fungsi yang bervariasi. Suatu komponen/device yang berfungsi memproses/mengolah program/data. Micro = kecil secara fisik. Prosesor = pemroses /pengolah. Micro = kecepatan proses pada orde micro second.
Melakukan 3 fungsi dasar : data transfer, arithmatic dan logic, pengambilan keputusan
Data transfer Fungsi prosesor : fetch and execute. Hampir separuh kegiatan mikroprosesor untuk data transfer; ke dari prosesor dari ke memori atau I/O Aritmatic dan Logika Add, Sub, AND, OR, XOR, NOT, Shift, Rotate Keputusan Pengambilan keputusan melihat dari flag register
Bentuk umum mikroprosesor dengan standar bus. Control Bus Address Bus (m bit) Clock VCC GND CPU Datal Bus (n bit)
Mikroprosesor CPU (Central Processing Unit) Atau disingkat prosessor saja. Ada istilah lagi MPU (Micro Processor Unit). Contoh: 8080,8086,8088,80386,80486,80586,80686 (di buat oleh Intel). Z80 (buatan Zilog). MC 6800,6502 (buatan Motorola).
Bentuk fisik cpu z80
Gambar pin out prosesor Z80 System Control Lines CPU Control Lines Bus Control Lines M1 - MREQ - IORQ - RD - WR - RFSH - HALT - WAIT - INT - NMI - RESET - BUSRQ - BUSAK - + 5V GND 27 19 20 21 22 28 18 24 16 17 26 25 23 6 11 29 Z - 80 CPU 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 1 2 3 4 5 14 15 12 8 7 9 10 13 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Address Bus Data Bus
Fungsi Pin-pin : Address Bus: Data Bus:
Memory Adalah suatu peralatan/device/ic yang dapat menyimpan program dan data. Program adalah sekumpulan instruksi yang disusun untuk memerintahkan komputer untuk mengerjakan suatu tugas tertentu. Data adalah suatu keadaan logika H/L yang nantinya digunakan untuk keperlukan program.
Ada 2 macam tipe memory: 1. ROM (Read Only Memory) memory yang hanya bisa dibaca saja, bersifat permanen (non volatile) artinya bila catu daya di lepas data tetap tersimpan. 2. RAM (Random Access Memory) memory yg menyimpan data sementara (temporary) artinya data akan hilang bila catu daya dilepas.
Beberapa type ROM: ROM murni buatan pabrik (2532, 2632). PROM (Programable ROM) dpt diprogram sendiri. OTP=On Time Programming. EPROM (Eraseable PROM) dpt dihapus dengan UV(27 16, 27 64, 27 256). EEPROM (Electric EEPROM) dihapus dgn elektrik (28 64, 28 128, 28 512). Flash ROM.
Suatu type IC digital dapat dikenali dari seri kode depan: type TTL 74 XXX (74 00, 74 08, 74 32) Type CMOS 40 XXX (40 17, 40 47, 40 69) Type ROM 25/26 xxx (25 32) Type EPROM 27 XXX (27 16, 27 32, 27 64) Type EEPROM 28 XXX (28 64, 28 128) Type RAM 21XX, 41XX, 61XX, 62XX Type microprosessor (intel) 80 XXX (8080,8088)
Contoh IC EPROM 27 64:
Bentuk fisik EPROM
Beberapa type RAM RAM Statik (SRAM): terbuat dari transistor, butuh power lebih banyak, interface dengan prosesor mudah Contoh: 2114, 6116, 6264. RAM Dinamik(DRAM): terbuat dari kapasitor, sedikit power dan lebih kompak, butuh rangkaian refresh. Contoh: 4164,4256.
Menentukan kapasitas memory Misalkan suatu memory EPROM bertuliskan 27 C 64 Artinya memiliki 64K bit. Biasanya kapasistas memory mempunyai data 8 bit atau satuan byte. Berarti 64K / 8 = 8K x 1 byte Sehingga kapasistas IC 27 64 = 8K Byte.
Menentukan jumlah kaki address dan data. Berapakah jumlah kaki addressnya: 27 C 64 Kapasistas memory 8K Byte. 8 x 1K byte 2 3 x 2 10 = 2 13 berarti IC tersebut mempunyai jumlah Address 13 pin A0,A1,A2, A12 Dan data 8 bit D0,D1,D2, D7
Coba hitung kapasistas memory: Diketahui IC memory 27 512. Berapakah kapasistas IC tersebut dalam bit. Kbyte. Berapakah jumlah pin addressnya. dan datanya.
Input Output Port Berfungsi memasukan dan mengeluarkan data dari atau ke mikroprosesor. Dalam perancangan sistem minimum digunakan IC TTL : 74 373 ( octal lacth tri state). 74 244 ( Octal buffer tri state). Atau IC PPI (Port Paralel Interface 8255).
Skema sistem Minimum Z80
Program dapat dibuat dalam beberapa cara: Membuat langsung dengan kode-kode mesin kemudian memasukannya ke dalam memory RAM atau mengisikannya ke dalam EPROM. Cara yang lebih terprogram dengan bantuan personal komputer. Pertama membuatnya dahulu dengan bahasa assembly kemudian di compile dan di link menjadi hex (heksadesimal) kemudian kode heksa ini dimasukan ke memory RAM atau EPROM.
Memory Blok diagram suatu IC memory EPROM:
ROM Suatu komponen/ic memory yang bersifat hanya dibaca pada saat IC tersebut sudah terpasang ke dalam sistem rangkaian.
Fungsi pin ic eprom Vpp pin ini digunakan utk tegangan pemrograman misalnya utk 2764 non cmos tegangan vpp sebesar 21V, utk tipe 27C64 CMOS sebesar 12.5 volt. PGM adalah jalur kontrol untuk pemrograman. PGM harus diberi logika 0 bila dilakukan penulisan data ke eprom. Pgm dan vpp digunakan saat eprom diprogram dengan alat eprom writer atau eprom programmer.
OE Output Enable. Harus diberi logika 0 agar data yang berada dilaksi tertentu di eprom data dibaca. CE chip enable. Harus diberi logika 0 agar chip eprom aktif (dapat dihubungi). D0-D7 data bus. Dihubungkan langsung ke data bus CPU. A0-A( ) Address bus. Dihubungkan ke address bus cpu. Jumlah pin tergantung dari kapasistas memori eprom.
Timing diagram baca eprom
Pemrograman eprom
BLOK DIAGRAM RAM
RAM Suatu komponen/ic memory yang datanya dapat dibaca dan ditulis dan bersifat sementara (volatile). Artinya bila catu dayanya di lepas maka seluruh data pada ic memory tersebut akan hilang.
RAM D0-D7 data bus. Dihubungkan langsung ke data bus CPU. A0-A(..) address bus. Jumlah pin tergantung dari kapasistas memory RAM. Dihubungkan langsung ke address bus CPU sesuai dengan nomor pin.
WE Write enable. Pin ini harus diberi logika 0 agar data RAM dapat dibaca oleh CPU. CS Chip Select. Berlaku seperti pada eprom, harus diberi logika 0 agar chip RAM aktif dan dapat dihubungi oleh cpu.