Kamis, 23 Januari 2014

Perkembangan Mikroprosesor


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 terdiri dari 10 juta transistor. Mikroprosesor pertama adalah intel 4004 yang dikenalkan tahun 1971, 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. 

  • 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.

Munculnya terminologi komputer sebenarnya berawal dari kebutuhan akan suatu alat yang dapat dijalankan secara otomatis, memiliki kemampuan untuk mengerjakan hal yang diinginkan. Perkembangan teknologi semikonduktor, dengan diawali penemuan transistor, telah membawa kepada kemajuan teknologi elektronika sampai saat ini Komputer
Bagian fungsional utama sebuah komputer adalah Central Processing Unit/Unit Pemroses Utama, Memori dan Sistem Input-Output. Disebut bagian fungsional karena ketiga komponen inilah yang membentuk sebuah komputer dengan fungsinya masing-masing. 

Central Processing Unit/Unit Pemroses Utama
Mikroprosesor
Mikroprosesor adalah sebuah CPU yang dibangun dalam sebuah single chip semiconductor. Mikroprosesor terdiri dari kalkulator yang terbagi dalam register dan ALU dan sebuah pengkode serta unit pengontrol.
Dalam hubungan kerja dengan pulsa pembangkit berkala, (yaitu sebagai unit terpisah atau sebagai komponen yang terpadu dalam mikroprosesor) unit pengontrol menjamin urutan yang tepat dan urutan yang logis dari siklus yang berlangsung di dalam mikroprosesor, ditinjau dari sistem keseluruhannya Dalam tinjauan praktis dan aplikasi yang umum contoh dari sebuah mikroprosesor adalah mikroprosesor 8080, 8086, prosesor intel 386, 486, pentium 100 Mhz, sampai dengan generasi terbaru, AMD, prosesor Motorola, prosesor Texas Instrument

Mikrokontroler
Sebuah mikroprosesor yang digabungkan dengan I/O dan memori (RAM/ROM) akan membentuk sebuah sistem mikrokomputer. Terilhami dengan CPU yang dapat dikonstruksi dalam sebuah single chip semiconductor, maka sebuah mikroprosesor, I/O dan memori dapat pula dibangun dalam level chip. Konstruksi ini menghasilkan Single Chip Microcomputer (SCM). SCM inilah yang disebut sebagai mikrokontroler Mungkin akan timbul pertanyaan, apakah perbedaan antara mikrokomputer dengan mikrokontroler? Selain arsitekturnya, mikrokontroler jika dibandingkan dengan mikrokomputer seperti IBM PC adalah penggunaan I/O interface dan media penyimpanan yang berbeda. Dalam  IBM PC media penyimpanan biasa menggunakan disket, maka pada mikrokontroler  menggunakan EPROM sebagai media penyimpanan.
Sedangkan perbedaan antara mikroprosesor dengan mikrokontroler sudah jelas. Dalam mikrokontroler, RAM serta I/O interface sudah masuk di dalamnya. Ini merupakan satu keuntungan lebih dari mikrokontroler.
Dalam Hal penggunaannya, sistem mikrokontroler lebih banyak dipakai pada aplikasi yang deterministik, artinya sistem ini dipakai untuk keperluan yang tertentu saja misalkan sebagai pengontrol PID pada instrumentasi industri, pengontrol komunikasi data pada sistem kontrol terdistribusi.

Spesifikasi Perangkat Keras 8086/8088

Spesifikasi Perangkat Keras 8086/8088

Pin-out dan Fungsi Pin.
    Secara virtual tak ada perbedaan antara mikroprosesor 8086 dan 8088-keduanya terkemas dalam dual in-line package (DIP) 40-pin. Mikroprosesor 8086 merupakan mikroprosesor 16-bit dengan bus data 16-bit, sementara mikroprosesor 8088 merupakan mikroprosesor 16-bit dengan bus data 8-bit.
    Bagaimanapun terdapat perbedaan kecil antara keduanya, yakni pada sinyal kontrol. 8086 memiliki pin M/IO, dan 8088 memiliki pin IO/M. Perbedaan lainnya adalah pada pin 34 chip 8088 terdapat pin SSO sementara pada chip 8086 terdapat pin BHE/S7.
    Baik 8086 maupun 8088, keduanya membutuhkan catu daya sebesar +5,0 volt dengan toleransi sebesar 10 persen. 8086 menggunakan arus catu maksimum 360 mA, sementara 8088 menggunakan arus catu maksimum 340 mA.
    Mikroprosesor 8086 dan 8088 akan kompatibel TTL jika kekebalan terhadap noise disesuaikan menjadi 350 mV dari nilai 400 mV yang biasa.

Hubungan Pin8086 dan 8088


AD7-AD0
    Jalur bus alamat/data 8088 yang di-multipleks pada 8088 dan berisi 8-bit LSB dari alamat memory atau nomor port I/O. Pin-pin ini berada pada status impedansi tinggi selama hold acknowledge.

A15-A8
    Bus alamat 8088 menyediakan bit-bit alamat memory paruh atas MSB selama siklus bus.

A19-A16
    Bit-bit alamat status di-multipleks untuk memberi sinyal (S6-S3) alamat A19-A16 dan juga bit-bit status S6-S3. Status impedansi tinggi selama hold acknowledge.

RD
    Jika sinyal logika 0 bus data bisa menerima data dari memory atau alat I/O.

READY   
    Input ini dikendalikan untuk mrnyisipkan status tunggu ke timing prosesor.

INTR
    Interrupt request digunakan untuk meminta interupt perangkat keras.

TEST   
    Pin input yang dites oleh instruksi WAIT.

NMI
     Input non-maskable interrupt sama dengan INTR kecuali NMI tidak memeriksa bit flag IF logika 1.

RESET
    Input mereset mikroprosesor saat logika 1.

CLK   
    Pin clock menyediakan sinyal timing dasar ke mikroprosesor.

Vcc
    Input catu daya menyediakan sinyal +5,0 volt toleransi 10 persen ke mikroprosesor.

GND    
    Hubungan ground jalur kembali catu daya.

MN/MX
    Pin mode minimum atau maksimum.

BHE/S7   
    Pin bus high enable pada 8086 untuk enable data MSB (D15-D8).

Pin-pin Mode Minimum.
    Operasi mode minimum 8086/8088 didapat dengan menghubungkan pin MN/MX langsung ke +5,0 volt. Jangan hubungkan pin ini ke +5,0 volt melalui register pull-up karena tidak akan berfungsi dengan benar.

IO/M    
    Pin IO/M (8088) atau pin M/IO (8086) akan memilih memory (M/IO) atau I/O.

WR       
    Jalur write merupakan strobe yang menunjukkan bahwa 8086/8088 sedang mengeluarkan data ke memory atau I/O.

INTA   
    Sinyal interrupt acknowledge merupakan tanggapan terhadap pin INTR.

ALE
    Address latch enable menunjukkan bahwa bus alamat/data 8086/8088berisi informasi alamat.

DT/R
    Sinyal data transmit/recive.

DEN
    Data bus enable mengaktifkan buffer bus data eksternal.

HOLD
    Input hold meminta direct memory access (DMA).

HLDA       
    Hold acknowledge menunjukkan bahwa 8086/8088 memasuki status hold.

SS0       
    Jalur SS0 ekuivalen dengan pin S0 pada operasi mode maksimum. Sinyal ini digabungkan dengan IO/M dan DT/R untuk mendekode fungsi siklus bus saat itu.
Pin-pin Mode Maksimum.
    Untuk mencapai mode maksimum untuk penggunaan dengan co-processor external, hubungkan pin MN/MX ke ground.

S0, S1, dan S0
    Bit-bit status ini menunjukkan fungsi siklus bus saat itu. Sinyal-sinyal ini biasanya didekode oleh bus controller 8288.

RO/GT1   
    Pin-pin request/grant ini meminta DMA selama operasi mode dan maksimum. Jalur-jalur ini bidireksional dan digunakan RO/GT1 untuk meminta dan memberi hak operasi DMA.

LOCK   
    Output lock digunakan untuk mengunci periferal dari sistem. Pin ini diaktifkan dengan menggunakan awalan LOCK untuk semua instruksi.

QS1 dan  QS0
    Bit queue status menunjukkan status antrian instruksi internal.

Generator Clock (8284A)
    8284A merupakan komponen tambahan mikroprosesor 8086/8088. Tanpa generator clock banyak rangkaian tambahan yang dibutuhkan untuk membangkitkan clock (CLK) pada sistem yang berbasis 8086/8088. 8284A menyediakan fungsi-fungsi atau sinyal-sinyal dasar sebagai pembangkit clock, sinkronisasi RESET, sinkronisasi READY, dan sinyal clock periferal level TTL.
    Frekuensi operasi standar 5 Mhz untuk 8086/8088 didapat dengan memasang kristal 15 Mhz ke generator clock 8284A. Output PCLK terdiri dari sinyal yang kompatibel TTL pada setengah frekuensi CLK.
    Bagian reset 8284A sangat sederhana hanya terdiri dari satu buffer Schmitt Trigger dan satu rangkaian flip-flop tipe-D. Jika mikroprosesor 8086/8088 direset, mikroprosesor ini mulai mengeksekusi perangkat lunak pada lokasi memory FFFF0H (FFFF:0000) dengan pin interrupt request disable.

Demultipleks Bus
    Bus alamat/data pada 8086/8088 di-multipleks (dipakai bersama) untuk memperkecil jumlah pin yang dibutuhkan untuk IC mikroprosesor 8086/8088.
    Karena bus-bus mikroprosesor 8086/8088 di-multipleks dan kebanyakan memory dan peralatan I/O tidak, maka sistem haruslah di-demultipleks sebelum pengantarmukaan dengan memory atau dengan I/O. Demultipleks dilakukan oleh latch 8-bit yang pulsaclocknya berasal dari sinyal ALE.

Sistem yang Di-buffer
    Jika lebih dari 10 satuan beban terhubung ke pin bus manapun, seluruh sistem 8086 atau 8088 harus di-buffer. Pin yang ter-multipleks telah di-buffer oleh latch 74LS373, yang dirancang untuk mengendalikan bus kapasitas tinggi yang ditemukan pada sistem mikroprosesor.
    Arus output buffer telah dinaikkan sehingga lebih banyak stuan beban TTL yang dapat dikendalikan. Output logika 0 menyediakan sampai 32 mA arus sink, dan output logika 1 menyediakan arus sumber hingga 5,2 mA.

Operasi Mode Minimum
    Operasi mode minimum merupakan cara yang paling mudah untuk mengoperasikan mikroprosesor 8086/8088. Biayanya lebih murah karena semua sinyal kontrol untuk memory dan I/O dibangkitkan oleh mikroprosesor. Sinyal-sinyal kontrol ini sama dengan Intel 8085A, periferal 8-bit untuk digunakan dengan 8086/8088 tanpa pertimbangan khusus.

Operasi Mode Maksimum
    Operasi mode maksimum berbeda dengan operasi mode minimum dalam hal beberapa sinyal kontrol harus dibangkitkan secara eksternal. Hal ini membutuhkan bus controller 8288. Tidak ada cukup pin pada 8086/8088 untuk kendali bus selama mode maksimum karena pin-pin baru dan fitur-fitur baru telah menggantikan beberapa diantaranya. Mode maksimum biasanya hanya digunakan ketika sistem berisi co-processor eksternal seperti co-processor  8087 (untuk aritmatik).  
   
Bus Controller 8288
    Sistem 8086/8088 yang dioperasikan pada mode maksimum harus memiliki bus controller 8288 untuk menyediakan sinyal-sinyal yang dihilangkan dari 8086/8088 oleh operasi mode maksimum, ke memory dan I/O. Dengan kata lain 8288 merancang kembali sinyal kendali yang ditiadakan tersebut.