Mikroprosesor sttc

Pertemuan 1
Perkembangan
Mikroprosesor 8086/8088

Pendahuluan
 Setiap komputer yang kita gunakan didalamnya pasti terdapat mikroprosesor.
Mikroprosesor, dikenal juga dengan sebutan Central Processing Unit (CPU)
artinya unit pengolahan pusat.
 CPU adalah pusat dari proses perhitungan dan pengolahan data yang terbuat
dari sebuah lempengan yang disebut "chip“.
 Chip sering disebut juga dengan "Integrated Circuit (IC)", bentuknya kecil,
terbuat dari lempengan silikon dan bisa terdiridari 10 juta transistor.
 Mikroprosesor pertama adalah intel 4004 yang dikenalkan tahun1971, tetapi
kegunaan mikroprosesor ini masih sangat terbatas, hanya dapat digunakan
untuk operasi penambahan dan pengurangan.
 Mikroprosesor pertama yang digunakan untuk komputer di rumah adalah intel
8080, merupakan komputer 8 bit dalam satu chip yang diperkenalkan pada
tahun 1974.
 Tahun 1979 diperkenalkan mikroprosesor baru yaitu 8088. Mikroprosesor
8088 mengalami perkembangan menjadi 80286, berkembang lagi menjadi
80486, kemudian menjadi Pentium, dari Pentium I sampai dengan
sekarang,Pentium IV.

KETERANGAN TABEL
 Transistor berbentuk seperti tabung yang sangat kecil,
terdapat pada Chip.
 Micron adalah ukuran dalam Micron (10 pangkat -6),
merupakan kabel terkecil dalam Chip
 Clock Speed = kecepatan maksimal sebuah prosesor
 Data width = lebar dari Arithmatic Logic Unit (ALU) / Unit
pengelola aritmatika, untuk proses pengurangan,
pembagian, perkalian dan sebagainya.
 MIPS = Millions of Instructions Per Second / Jutaan
perintah per detik.

Pertemuan 2
Spesifikasi Hardware
8086/8088

8086/88 Device Specifications
 DIP (Dual In-Line Packages).
1. 8086: 16-bit microprocessor dengan 16-bit data bus
2. 8088: 16-bit microprocessor dengan 8-bit data bus.
 Level Tegangan 5V :
1. 8086: membutuhkan arus maksimum sebesar 360mA.
2. 8088: membutuhkan arus maksimum sebesar 340mA.
3. 80C86/80C88: CMOS tipe membutuhkan 10mA dengan
temperatur -40 sampai dengan 225 °F.
 Level Arus Input/Output :

Fungsi PIN :
 AD15-AD0 Sebagia address multiplexer dimana (ALE=1) /data bus(ALE=0).
 A19/S6-A16/S3 (multiplexed) Sebagai 4 bit terakhir dengan 4 bits dari 20-
bit address A16 s/d A19 Atau status bits S6- S3.
 M/IO Sebagai indikasi apakah alamat memory atau alamat Input Output.
 RD Ketika 0, data bus menujukkan pembacaan dari memory atau dari I/O
device.
 WR Berfungsi kepada mikroproses untuk menunjuk ke memory atau I/O
device melalui data bus. Jika 0, maka data bus telah valid data.
 ALE (Address latch enable) Ketika 1, address data bus melakukan
penulisan pada memory atau I/O address.
 DT/R (Data Transmit/Receive) Data bus sebagai transmitting/receiving
data.
 DEN (Data bus Enable) mengerakkan data bus di luar buffer.
 S7: Logic 1, S6: Logic 0.
 S5: Jika tidak ada flag bits, dimana hanya untuk alamat yang sesuai dengan
kondisinya
 S4-S3: Memberikan status pada segment saat akses selama menggunakan
power.
 S2, S1, S0: Mengindikasikan fungsi bus cycle (decoded by 8288).

CONT.
 INTR (Interrupt Request) Ketika INTR=1 dan IF=1, maka mikroprosesor
menyediakannya service interrupt. INTA kembali aktif setelah intruksinya
lengkap.
 INTA (Interrupt Acknowledge) mikroprosesor merespon pada INTA.
Karena tabel vektor dapat tepisah dan akan menuju data bus.
 NMI (Non-maskable interrupt) Fungsi seperti INTR, Jika flag bit tidak
disetujui, dan juga berfungsi sebagai interupsi pada vektor 2.
 CLK (Clock) input mempunyai duty cycle of 33% (high for 1/3 and low for
2/3s)
 VCC/GND Power supply (5V) and GND (0V).
 MN/ MX untuk mode minimum (5V) atau mode maximum (0V) secara
operasi.
 BHE (Bus High Enable). Mengaktifkan sebagian data bus yang sangat
penting (D15 -D 8 ) selama operasi pembacaan dan penulisan.
 READY melakukan proses tunggu yang telah ditetapkan (pengontrolan
memori dan I/O pada proses pembacaan atau penulisan) oleh
mikroprosesor.

CONT.
 RESET Mikroprosesor akan melakukan reset jika pin ini mendapat high
selama 4 clock. Pelaksanaan instruksi dimulai dari alamat FFFF0H dan IF
flag berkondisi clear.
 TEST Masukan yang dicheck oleh intruksi WAIT. Umumnya terhubung
dengan coprosesor 8087.
 HOLD meminta Direct Memory Access (DMA). ketika 1, mikroprosesor
berhenti dan dan Bus address, data dan kontrol dalam kondisi high-
impedance state.
 HLDA (Hold Acknowledge) Suatu indikasi pada mikroprosesor bahwa
proses HOLD sementara berlangsung.
 RO/GT1 and RO/GT0 (Request/grant) meminta/membantu Direct
Memory Access (DMA) selama proses operasi mode maksimum.
 LOCK memberikan output berfungsi mengunci coprosesor eksternal pada
sistem.
 QS1 and QS0 (queue status) menunjukan status antrian intruksi internal.
Pin ini digunakan aritmatika coprocessor (8087).

8284A Clock Generator
Fungsi dasar
 Clock generation.
 RESET synchronization.
 READY synchronization.
 Peripheral clock signal.

8284A Clock Generator
Clock generation:
(a) Kristal dihubungkan ke pin X1 dan X2.
(b) XTAL OSC pembangkit sinyal gelombang kotak pada frekuensi
kristal diantaranya :
1. Membalikan buffer (output OSC) dimana mengunakan EFI
input pada.
2. 2-to-1 MUX, F/ C memilih XTAL atau EFI sebagai masukan
eksternal.
(c) Pengerak MUX dari divide-by-3 counter (15MHz to 5MHz),
sebagai berikut :
1. READY flipflop (READY synchronization).
2. Pada keadaan ke-2 divide-by-2 counter (2.5MHz clk for
peripheral components).
3. RESET flipflop.
4. CLK sebagai pengerak 8086 CLK input.

Clock Generator
 RESET: Negative edge-triggered flipflop
mengunakan sinyal RESET pada 8086 dalam
kondisi turun.
 Mikroprosesor 8086 pada pin RESET dalam
kondisi naik.
 Memeriksa reset timing telah melakukan
masukan RESET pada mikroprosesor berlogika
1 selama 4 pulsa pada awal diaktifkan dan 1
lebih 50us.
CONT.

Pertemuan 3
Spesifikasi Hardware
8086/8088

BUS Buffering dan
Latching
Bus Demultiplexing:
a) Sistem komputer mempunya 3 BUS, sebagai berikut :
Address
Data
Control
b) Bus Address dan Bus Data merupakan multiplexed (shared) dimana
ke-2 Bus tersebut menjadi satu pada 8086.
Pin ALE mengontrol latch (mempertahan hasil).
c) Semua sinyal harus di buffer (penyangga).
Buffer Latch untuk A0 - A15 .
Kontrol dan A16 - A19 + BHE terpisah dari buffer.
Buffer Bus Data harus bi-directional buffers (BB).
d) BHE: memilih high-order memory bank.

Gambar BUS Buffering
dan Latching

BUS Timing
Writing:
 Memberikan address pada Bus address.
 Memberikan data pada Bus data.
 Melakukan penulisan (WR=0) dan mengaktikan M/ IO dengan
kondisi 1.

Cont.
Reading:
 Memberikan address pada Bus address.
 Melakukan pembacaan (RD=0) dan mengaktifkan M/ IO dengan
kondisi 1.
 Menunggu proses pembacaan data dari memory selesai.

Mode Maksimum &
Minimum
Perbedaan Mode Min / Max
 Mode Minimum adalah mode dimana seluruh sinyal kontrol untuk
memori dan I/O merupakan pembangkit mikroprosesor.
 Mode Maximum adalah yang dirancang dalam pengunaannya serba
guna, dimana mengunakan coprosesor pada seluruh sistemnya.
Beberapa sinyal kontrol sebagai pembangkit eksternal, diantaranya
pin kontrol adalah sebagai berikut :
 ALE
 WR
 IO/ M
 DT/ R
 DEN
 INTA

8288 Bus Controller
 Sinyal yang digunakan untuk I/O (IORC dan IOWC), sedangkan
untuk memori (MRDC dan MWTC).
 Untuk penulisan memori (AIOWC) dan I/O (AIOWC) secara strobe
pada INTA.

Pertemuan 4 & 5
Memori Interface

Address Mapping /
Address Decoding
 Isolated I/O

Pertemuan 6 & 7
Interface Input Output

 Programable Periperal Interface 8255 Adalah keluarga IC Intel yang
digunakan untuk banyak aplikasi industri. IC ini dapat diprogram
(programmable) untuk komunikasi antara mikroprosesor dengan
perangkat luar (periperal).
 contoh aplikasi yang dapat dibuat dengan PII 8255 antara lain :
1. Aplikasi peraga LED
2. Aplikasi pengendali lampu lalu lintas
3. Aplikasi motor stepper yang diprogram untuk menggerakkan
lengan (rigid body) robot
4. Aplikasi detektor suhu (thermostat) dan cahaya (light).
5. Aplikasi intelligent home controller
PPI 8255

Set / Reset Bit
 Pada PPI 8255 terdapat port untuk set dan reset sebuah bit, dimana
jika terjadi Set atau Reset hanya salah satu port pada Port C.
 Contoh :
1. Jika Port C saat ini datanya adalah FFH (1111 1111), jika kita
akan me-reset Port C 5
(PC5) maka Port C hasilnya adalah BFH (1011 1111).
2. Jika Port C saat ini datanya adalah 1FH (0001 1111), jika kita
akan me-set Port C 7 (PC7) maka Port C hasilnya adalah 9FH (1001
1111).

 Gambar dibawah ini merupakan sebuah IC yang
berfungsi sebagai down counter yang dapat
diprogram. Terdapat sinyal perantara
mikroprosesor, sinyal ini memungkinkan
mikroprosesor
 mengatur konfigurasi mode operasi timer,
seperti :
1. Mengisi nilai counter
2. Membaca nilai counter
3. Memprogram mode yang diinginkan
PIT 8254

CONT.
 Beberapa fungsi dari counter/timer pada mikrokomputer
yang dapat di implemetasikan oleh 8254 sebagai
berikut :
1.Real time clock
2. Even counter
3. Digital one-shot
4. Programmable rate generator
5. Square wave generator
6. Binary rate multiplier
7. Complex waveform generator
8. Complex motor controller

 Keunggulan:
1. Interupsi terdapat 8 tingkatan
2. Dapat di cascaded pada konfigurasi master-slave dengan 64
level interupsi.
3. Terdapat prioritas internal.
4. Mode perbaikan prioritas dan rotasi.
5. Mempunyai masing-masing intrupsi maskable.
6. Mode dan Mask dapat dirubah-rubah.
7. Persetujuan IRQ, menetukan prioritas, mengecek apakah
masukan prioritas > level arus, menghasilkan sinyal interupsi.
8. Pada mode 8085, memberikan 3 byte panggilan Intruksi. Pada
Mode 8086, memberikan 8 byte nomor vektor.
9. Mode Polling dan vektor.
10. Alamat awal dari ISR atau nomor vektor program.
11. Tidak membutuhkan clock.
PIC 8259

Pertemuan 8
DIRECT MEMORY
ADDRESS

Direct Memory Access
Definisi :
DMA adalah sebuah
prosesor khusus (special
purpose processor) yang
berguna untuk menghindari
pembebanan CPU utama
oleh program I/O (PIO).

OPERATION DMA
Operation of a DMA transfer

TRANSFER DMA
 Untuk memulai sebuah transfer DMA, host akan menuliskan
sebuah DMA command block yang berisi pointer yang
menunjuk ke sumber transfer, pointer yang menunjuk ke
tujuan/ destinasi transfer, dan jumlah byte yang ditransfer, ke
memori. CPU kemudian menuliskan alamat command block
ini ke DMA controller, sehingga DMA controller dapat
kemudian mengoperasikan bus memori secara langsung
dengan menempatkan alamat-alamat pada bus tersebut
untuk melakukan transfer tanpa bantuan CPU. Tiga langkah
dalam transfer DMA:
 Prosesor menyiapkan DMA transfer dengan menyedia kan
data-data dari device, operasi yang akan ditampilkan, alamat
memori yang menjadi sumber dan tujuan data, dan
banyaknya byte yang di transfer.
 DMA controller memulai operasi (menyiapkan bus,
menyediakan alamat, menulis dan membaca data), sampai
seluruh blok sudah di transfer.
 DMA controller meng-interupsi prosesor, dimana selanjutnya
akan ditentukan tindakan berikutnya.

METODE DMA
 Pada dasarnya, DMA mempunyai dua metode yang
berbeda dalam mentransfer data. Metode yang pertama
adalah metode yang sangat baku dan simple disebut
HALT, atau Burst Mode DMA, karena DMA controller
memegang kontrol dari sistem bus dan mentransfer semua
blok data ke atau dari memori pada single burst. Selagi
transfer masih dalam progres, sistem mikroprosessor di-set
idle, tidak melakukan instruksi operasi untuk menjaga
internal register. Tipe operasi DMA seperti ini ada pada
kebanyakan komputer.
 Metode yang kedua, mengikut-sertakan DMA controller
untuk memegang kontrol dari sistem bus untuk jangka
waktu yang lebih pendek pada periode dimana
mikroprosessor sibuk dengan operasi internal dan tidak
membutuhkan akses ke sistem bus. Metode DMA ini
disebut cycle stealing mode. Cycle stealing DMA lebih
kompleks untuk diimplementasikan dibandingkan HALT
DMA, karena DMA controller harus mempunyai kepintaran
untuk merasakan waktu pada saat sistem bus terbuka.

Handshaking DMA
 Proses handshaking antara DMA controller dan device
controller dilakukan melalui sepasang kabel yang disebut
DMA-request dan DMA-acknowledge. Device controller
mengirimkan sinyal melalui DMA-request ketika akan
mentransfer data sebanyak satu word. Hal ini kemudian
akan mengakibatkan DMA controller memasukkan
alamat-alamat yang dinginkan ke kabel alamat memori,
dan mengirimkan sinyal melalui kabel DMA-acknowledge.
Setelah sinyal melalui kabel DMA-acknowledge diterima,
device controller mengirimkan data yang dimaksud dan
mematikan sinyal pada DMA-request.
 Hal ini berlangsung berulang-ulang sehingga disebut
handshaking. Pada saat DMA controller mengambil alih
memori, CPU sementara tidak dapat mengakses memori
(dihalangi), walau pun masih dapat mengaksees data
pada cache primer dan sekunder. Hal ini disebut cycle
stealing, yang walau pun memperlambat komputasi CPU,
tidak menurunkan kinerja karena memindahkan pekerjaan
data transfer ke DMA controller meningkatkan performa
sistem secara keseluruhan.

Cara-cara Implementasi DMA
 Dalam pelaksanaannya, beberapa komputer
menggunakan memori fisik untuk proses DMA ,
sedangkan jenis komputer lain menggunakan
alamat virtual dengan melalui tahap
"penerjemahan" dari alamat memori virtual
menjadi alamat memori fisik, hal ini disebut
direct virtual-memory address atau DVMA.
 Keuntungan dari DVMA adalah dapat
mendukung transfer antara dua memory
mapped device tanpa intervensi CPU.

Pertemuan 9
Mikroprosesor 16 Bit tipe
80186/80188 dan 80286

 Intel 80186/80188 merupakan versi perkembangan
mikroprosesor 8086/8088. Dari bentuk arsitektur dari
perkembangan sebelumnya hampir sama, perbedaan
yang jelas antar 80186 dan 80188 adalah lebar data
bus.
 Lebar data bus diantarnya sebagai berikut :
1. Mikroprosesor 80186 mempunyai bus data 16 bit
2. Mikroprosesor 80188 mempunyai bus data 18 bit
 Struktur Register Internal dari 80186/80188 dan
8086/8088 secara virtual adalah sama.
 Vektor Interupsi tambahan yang tidak digunakan dalam
mikroprosesor 8086/8088 dan beberapa Built-In I/O
yang sangat handal.
ARSITEKTUR MP
80186/80188

 Mikroprosesor 80286 adalah versi
mikroprosesor 8086 tingkat tinggi yang
dirancang untuk multiuser dan lingkungan
multitasking.
 Mikroprosesor ini dapat mengalamatkan 16
Mbyte memori fisik dan 1 Gbyte virtual memori
dengan menggunakan unit manajemen memori
yang ditempatkan dalam mikroprosesor.
 Mikroprosesor 80286 dioptimalkan untuk
melaksanakan instruksi dengan putaran jam
yang lebih sedikit dibandingkan dengan 8086.
ARSITEKTUR MP 80286

Pertemuan 10
Universitas Gunadarma
Mikroprosesor 32 Bit tipe
80386 & 80486

 Mikroprosesor 80386 merupakan versi 32 bit penuh dari
mikroprosesor 16 bit 8086/80286 atau yang terdahulu dan
merepresentasikan perkembangan besar pada aritektur
peralihan dari arsitektur 16 bit ke arsitektur 32 bit. Bersamaan
dengan ukuran word yang lebih besar ini adalah banyaknya
perbaikan dan fitur – fitur tambahan.
 80386 juga mencakup register ekstended 32 bit bus alamat
dan data 32 bit.
 Feature 80386 adalah : multitasking, manajemen memori,
memori virtual dengan atau tanpa paging (pemberian nomor),
perlindungan software, dan sistem memori yang besar.
 Versi 80386 umum tersedia 80386DX dan 80386SX, yang
merupakan versi dengan bus diperkecil dari 80386.
Sedangkan versi 80386EX memakai sistem bus AT, kontroler
RAM dinamik, logika seleksi chip yang dapat diprogram, 26
pin alamat, 6 pin data dan 24 pin I/O.
Arsitektur MP 80386

 ARSITEKTUR :
1. Memiliki peralatan yang terintegrasi tinggi yang berisi
± 1.2 Juta transistor
2. Dialokasikan dalam sirkuit Memori Manajemen Unit
3. Koprosesor numerik yang lengkap dan kompetibel
dengan 80x87
4. Memori cache dengan kecepatan tinggi yang berisi 8
Kbyte memori
 Arsitektur 80486 identik dengan 80386, oleh karena itu
ilustrasi register – register pada 80486 tidak ada
perbedaan dengan mikroprosesor 80386.
Arsitektur MP 80486

Pertemuan 11
Universitas Gunadarma
PENTIUM

 Perubahan – perubahan meliputi :
1. Struktur cache yang lebih kompleks untuk cache data dan
intruksi lain
2. Prosesor integer dual lebih akurat yang dapat melakukan dua
instruksi per clock (secara bersamaan)
3. Bus data yang lebih lebar, dimana ditambah dari 32 bit menjadi
64 bit. Sehingga instruksi akan lebih besar kemungkinan untuk
melakukan dalam waktu yang bersamaan.
4. Koprosesor numerik yang lebih cepat yang beroperasi sekitar
lima kali lipat lebih cepat dari koprosesor numerik 80486 atau
mikroprosesor versi sebelumnya.
5. Logika prediksi percabangan yang dapat memungkinkan
program bercabang dieksekusi dengan lebih efisien.
6. Tehnologi MMX (Multimedia Extention) yang dirancang untuk
mengeksekusi instruksi dengan kecepatan tinggi dan hanya di
khususkan untuk device (peralatan) multimedia.
Arsitektur Pentium

 Arsitektur internal yang dapat menjadwalkan
sampai lima instruksi untuk eksekusi dan unit
floting point yang masih lebih cepat lagi. Cache
untuk tingkat 2 adalah 256 Kbyte / 512 Kbyte.
Dan cache tingkat satu adalah 16 Kbyte.
 Perbedaan dengan pentium sebelumnya adalah
adanya bus alamat 36 bit, yang memungkinkan
akses ke memori sampai dengan 64 Gbyte.
 Catu daya +3,3 Volt dengan arus maksimum
adalah 9,9 mA untuk 150 MHz Pentium Pro
untuk masukan sedangkan untuk keluaran
(output) pada pentium pro adalah Arus 48 mA
pada tingkat logika 0.
Arsitektur Pentium Pro

 PENTIUM II
Cache pada Pentium pro tidak ditemukan lagi, karena
mikroprosesor pentium II di kemas dalam bentuk papan
rangkaian yang tercetak yang berbeda dari bentuk
sebelumnya.
 PENTIUM III
1. Sistem bus antara 133 MHz atau 100 MHz.
2. Terdapatnya Advanced Tranfer Cache sebesar 256 Kbyte
dalam kemasan Level 2 (L2) dengan Error Correcting Code
(ECC).
3. Terdapat Data Prefetch Logic (DPL) sebagai antisipasi jika
membutuhkan data.
 PENTIUM IV
1. Terdapat mPGA-487.
2. Support pada intel 850 dan 845 family.
3. Terdapat cache 12 K micro-op trace cache dan 8 Kbyte L1
data cache pada addition ke L2 cache memori.
Arsitektur Pentium II,
III, IV

Pertemuan 12 & 13
MIKROKONTROLLER
MCS51

DEFINISI :
suatu IC dengan kepadatan yang sangat tinggi,
dimana semua bagian yang diperlukan untuk
suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping,
biasanya terdiri dari:
1. CPU (Central Processing Unit)
2. RAM (Random Access Memory)
3. EEPROM/EPROM/PROM/ROM
4. I/O, Serial & Parallel
5. Timer
6. Interupt Controller
Mikrokontroller

Mikrokontroler Vs Mikroprosesor
C P U
M e m o r y
I / O
C P U
M i k r o k o n t r o l e r
M i k r o p r o s e s o r

Rangkaian XTAL dengan
On-Chip Oscillator
XTAL2XTAL1
Quartz CrystalMCS-51
clock
generator
output
Rf
PDVCC
VSS
+ +

Terdapat beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam
menentukan jenis mana yang akan dipergunakan dalam
disain kita yaitu seperti berikut:
1. Ketersediaan dan harga dari suatu development
tools (Programmer, Emulator dan Simulator)
2. Ketersediaan dokumentasi (Ref. Manual, Application
notes, dan buku lainnya).
3. Ketersediaan tempat bertanya.
4. Ketersediaan komponen OTP, Mask,Programmable.
Memilih Mikrokontroler

Mikroprosesor sttc

More Related Content

What's hot (20)

Similar to Mikroprosesor sttc (20)

Mikroprosesor sttc