materi kuliah Mikroprosesor
bisa di download di
BAB I
SEJARAH MIKROPROSESSOR
DAN PERKEMBANGAN MIKROPROSESSOR
1. Perkembangan Jenis Teknologi Mikroprosessor
Berbagai jenis teknologi telah dipergunakan dalam pengembangan komponen
mikroelektronika, khususnya mikroprosessor. Teknologi Rangkaian Terintegrasi yang telah
dipergunakan sampai waktu ini adalah
● Teknologi Bipolar
● Teknologi MOS (Metal Oxide Semiconductor)
● CTD (Change transfer Devis)
● Magnetic Bubbles
Dalam pembuatan mikroprosessor dikenal beberapa macam teknologi yang masing-masing
mempunyai karakteristik teknik tertentu. Pada tabel 1-1 diperlihatkan pembagian teknologi
mikroprosessor beserta beberapa contohnya.
Tabel 1-1 Pembagian teknologi mikroprosessor
JENSI TEKNOLOGI CONTOH MIRKOPROSESSOR
TEKNOLOGI MOS
PMOS INTEL 4004,4040,8008
NMOS INTEL 8080,8085,8086,8048,8748
MOTOROLA MC6800,MC6802, MC5801,
MC6805, ZILOG Z80, Z8000
CMOS MOTOROLA MC146805, MC14500
TEKNOLOGI BIPOLAR
BIPOLAR TAK-JENUH (UNSATURATED)
ECL MOTOROLA MC10800
SCHOTTKY INTEL 3001, AMD Am2901, Am2903
BIPOLAR JENUH (SATURATED)
I2L TEXAS INTRUMENTS SBP0400, SBP900
Tabel 1-2 Perbandingan Karakteristik Mikroprosessor
SPEED DAYA DENSITY KETERANGAN
TEKNOLOGI MOS
PMOS Rendah Sedang Tinggi Pemakaian menurun
NMOS Rendah-
Sedang
Sedang Tinggi Standard
CMOS Sedang Sangat Kecil Sedang –
Tinggi
Daya Terkecil
CMOS-SOS Sedang –
Tinggi
Kecil Tinggi Rendah
TEKNOLOGI BIPOLAR
TTL Sedang –
Tinggi
Sedang Sedang –
Tinggi
Tinggi
ECL Sangat Tinggi Tinggi Sedang Pemakaian
Meningkat
I2L Sedang –
Tinggi
Rendah, Dapat
diatur
Sangat Tinggi Baru, Pemakaian
meningkat
Teknologi PMOS adalah teknologi yang paling murah dan merupakan teknologi yang
dipergunakan pada mikroprosessor pertama yaitu Intel 4004 pada tahun 1971, namun
demikian banyak hal telah digantikan oleh teknologi NMOS. Pada waktu ini teknologi MOS
kanal N adalah yang paling banyak dipergunakan dalam pembuatan mikroprosessor. Dalam
hal faktor kecepatan operasi dan atau kebutuhan daya memegang peranan penting maka
perlu diperhatikan jenis teknologi lainnya.
Mikroprosessor dengan teknologi bipolar jenis ECL atau Schottky mempunyai kecepatan
paling tinggi. Untuk keperluan daya paling rendah dapat kita pilih mikroprosessor dengan
teknologi CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor). Mirkoprosessor dengan
teknologi bipolar jenis I2L dapat bekerja dengan tegangan sumber paling rendah
dibandingkan dengan mikroprosessor jenis yang lain. Mikroprosessor jenis I2L ini dapat
bekerja dengan daya rendah bila kecepatan operasi bukan merupakan faktor menentukan.
Mikroprosessor dengan teknologi CMOS yang mempergunakan sub-strat bahan isolator
saphir (yaitu jenis CMOS – SOS) dapat bekerja dengan kecepatan operasi tinggi dan
keperluan daya rendah, tetapi harnya sangat mahal.
Disamping harga, tiga macam karakteristik teknik yang paling penting adalah Kecepatan
operasi (Speed), Daya yang diperlukan (Power Consumption) Kepadatan komponen
perbandingan karakteristik beberapa jenis mikroprosessor dengan teknologi yang berbeda.
2. Perkembangan Jenis Mikroprosessor
Mikroprosessor dapat dikelompokkan menurut teknologi yang dipergunakan, menurut
jumlah bit data, menurut struktur atau menurut kemampuan/karakteristik mikroprosessor dan
menurut fungsi dari mikroprosessor itu sendiri. Berdasarkan jumlah bit data (Word Size)
pada waktu ini telah terdapat banyak macam mirkoprosessor, mulai dari mikroprosessor 1
bit, 4bit, 8 bit. 16 bit, 32 bit dan 64 bit. Selain itu mirkoprosessor dapat pula dikelompokan
menurut fungsi dan integrasisnya adalah sebagai berikut :
● Mikroprosessor Monolotik (Chip Tunggal)
● Mikrokomputer chip tunggal (One – chip Mircocomputer)
● Mikroprosessor (atau Prosessor) Bit – Slice
2.1 Mikroprosessor 4 bit
Mikroprosessor intel 4004 merupakan mirkroprosessor pertama yang diperkenalkan
pada tahun 1971. Mikroprosessor tersebut memperguanakan teknologi PMOS. Selain itu
telah dikembangkan pula beberapa buah mirkoprosessor 4 dengan teknologi yang sama dan
dengan teknologi yang lain. Alasan disebut mikroprosessor 4 bit adalah karena
mikroprosessor ini hanya mampuh mengolah data 4 bit.
2.2 Mikroprosessor 8 bit
Mikroprosessor 8 bit merupaka mikroprosessor standard yang memperguanakan
teknologi PMOS atau NMOS dan umumnya berupa mikroprosessor monolitik.
Mikroprosessor ini diperkenalkan pada tahun 1975. sifat khusus mirkoprosessor ini adalah :
Harga Murah, dengan kepadatan komponen sangat tinggi, daya yang cukup rendah tetapi
dengan kecepatan yang relatif rendah pula. Beberapa contoh diantaranya adalah : Motorola
6800, 6809, Intel 8080, 8085 dan Zilog Z-80 yang semuanya mempergunakan Teknologi
NMOS.
2.3 Prosessor Bipolar Jenis Bit – Slice
Dengan menpergunakan teknologi bipolar *Schottky TTL, ECL atau I2L) prosessor jenis
ini mempunyai kecepatan tinggi meskipun dengan kepadatan yang agak kurang. Dengan
menghubungkan paralel m buah prosessor bit slice dari n bit. Maka dapat diperoleh suatu
mikroprosessor dengan bit data (word length) = m x n bits. Contoh AMD 2903, Motorola
10800. keuntungan mikroprosessor ini adalah bersifat microprogrammable, mikroprogram
dapat dibuat oleh user.
2.4 Mikroprosessor CMOS
Dengan teknologi CMOS, maka mikroprosessor ini memerlukan daya paling kecil
dibandingkan dengan mikroprosessor yang mempergunakan teknologi lain. Kelemahan
mikroprosessor CMOS dibandingkan dengan jenis bipolar adalah dalam ini kecepatan. Untuk
mengatasi kekurangan ini telah dikembangkan mikroprosessor jenis CMOS-SOS dan HSCMOS
yang mempunyai kecepatan kira-kira sama dengan jenis TTL Schottku tetapi dengan
kebutuhan daya jauh lebih rendah. Contoh MC 14500, 1802 dan 8085. MC14500B
merupakan suatu mikroprosessor 1 bit yang dikenal dengan nama Industial Control Unit
(ICU).
2.5 Mikroprosessor Plus
Komponen ini merupakan jembatan antara mikroprosessor monolitik dan one – chip
microcomputer, suatu mikroprosessor plus umumnya mengandung sebuah MPU + RAM
atau Komponen lain, Misalnya MC6802 (Terdiri atas MPU + RAM + Clock) dan Intel 8035.
2.6 Single-Chip Microcomputer
Unit mirkokomputer (MCU = Mircocomputer Unit) ini telah mengandung unit
mirkoprosessor (MPU = Microprocessing Unit), Memori dan unit input output. Dengan
mempergunakan MCU ini, maka jumlah komponen yang diperlukan untuk membuat suatu
sistem menjadi makin kecil. Beberapa contoh one-chip microcomputer yang
mempergunakan teknologi NMOS adalah Motorola 6801 dan 6805, Intel 8041 dan 8049,
sedangkan yang mempergunakan teknologi CMOS yaitu : 87C41 dan 87C48 (Intersil) dan
Motorola 1468056.
2.7 Mikroprosessor 16
Pada mikroprosesor 16 bit, bagian ALU (Arithmetic Logic Unit), register dalam dan
sebagian besar intruksinya dirancang untuk dapat berkeja dengan binary words sebesar 16.
mikroprosessor ini makin populer dan terlihat mulai menggeser mikroprosessor 8 bit dalam
kedudukannya sebagai mikroprosessor standard. Beberapa jenis mikroprosessor 16 bit yang
cukup dikenal adalah : 8086, 8088, 80186, 80188, 80286, 80288 (intel), Motorola MC68000,
Zilog Z8000 dan Texas Instruments 9900. Mikroprosessor 8086 mempunyai bus data 16 bit,
sehingga dapat menulis atau membaca data ke/dari memori atau port input/output sebesar
16 bit atau 8 bit setiap saat, mikroprosessor ini mempunyai bus alamat 20 bit, sehingga
dapat mengalamati sebanyak 220 = 1,048,57626 lokasi memori.
2.8 Mikroprosessor 32 bit
Dengan Perkembangan yang pesat dalam teknologi rangkaian terintegrasi jenis VLSI,
maka teknologi mikroprosessor berkembang pula dalam arah jumlah bit data yang makin
meningkat disamping peningkatan dalam segi kemampuan lainya. Pada sekitar tahun
1984/1985 telah diperkenalkan mikroprosessor 32 bit, yang dapar bekerja dengan memori
dalam orde Mega byte. Contohnya NS32032, Motorola 68020, Western Electric WE32000.
2.9 Mikroprosessor 64 bit
Mikroprosessor ini diperkenalkan pada tahun 2002 pertamakali Oleh AMD. Dengan
menggunakan mikroprosessor 64 bit dapat bekerja dengan memori dalam orde giga byte
bahkan sampai tera byte. Mikroprosessor ini dikenal dengan sebutan prosessor64.
Kemampuan mikroprosessor 64 bit dapat mengolah gambar dalam bentuk tiga dimensi.
BAB IITerbitkan Entri
PENGERTIAN UMUM
1. Mikroprosessor
Mikroprosessor adalah Central Processing Unit dari sebuah computer, tanpa memori,
I/O unit, dan peripheral yang dibutuhkan oleh suatu system lengkap. Sebagai contoh
8088 dan 80x86 adalah suatu mikroprosessor yang membutuhkan perangkat
pendukung berupa RAM, ROM dan I/O unit.
Bila sebuah mikroprosessor dikombinasikan (CPU) dengan memori dan I/O unit dapat
juga dilakukan dalam level chip yang menghasilkan single chip mikrokomputer (SCM)
untuk membedakannya dengan mikrokomputer. Untuk selanjutnya karena fungsinya
SCM dapat disebut mikrokontroller.
2. CPU (Central Prossesing Unit)
Unit Pengelola pusat (CPU) terdiri atas dua bagian, yaitu unit pengendali (Control
Unit) serta aritmatika dan logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali adalah
mengambil, mengkode, dan melaksanakan urutan intruksi sebuah program yang
tersimpan dalam memori. Unit pengendali mengatur urutan operasi seluruh system.
Unit juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang diperlukan untuk
menyerempakkan operasi, juga aliran dan intruksi program.
Unit Pengontrol mengendalikan aliran informasi pada bus data dan bus alamat,
dilanjutkan dengan menafsirkan dan mengatur sinyal yang terdapat pada bus
pengendali. Unit aritmatika dan logika melaksanakan pengelohan data secara
aritmatika (aljabar) dan secara logika (fungsi OR, NOT, AND, dan XOR).
3. Bus Alamat
Apabila suatu alat dihubungkan dengan mikrokontroller tersebut, maka harus
ditetapkan terlebih dahulu alamat (address) dari alat tersebut. Hal ini bertujuan untuk
menghindari terjadinya dua lata yang berkerja bersamaan yang mungkin dapat
menyebabkan kesalahan/keruskan.
Alat penyimpan data (memori), baik RAM maupun ROM, juga mempunyai alamat
tersendiri, RAM 8 Kbyte memiliki 8 x 1024 alamat, dimana setiap alamat dapat di isi
data 1byte.
4. Bus Data
CPU mikrokontroller AT89S51 adalah prosesor 8 bit, lebar Bus data AT89S51
adalah 8 bit sehingga memerlukan 8 pin (D0…D7). Akan tetapi, karena jumlah pin
mikrokontroller terbatas, pin data ini tidak dapat dikeluarkan, hanya didalam chip.
Bus data internal terhubung ke alat (dunia luar) melalui port I/O.
Pin untuk bus data dimultipleks dengan alamat A0…A7 pada port 0. karena itu
port 0 seringkali ditulis sebagai AD0…AD7. setiap bit data memiliki bobot masingmasing,
tergantung pada letaknya. Sebagai contoh untuk data 8 bit adalah :
Data D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Bobot Hexa 80 40 20 10 08 04 02 01
Karena menggunakan bus data yang lebarnya 8 bit, lebar bus data 8 bit juga
digunakan oleh alat-alat lain seperti EPROM, RAM, ADC, PIO dan lain-lain.
5. Bus Kontrol
Selain bus alamat dan bus data, mikroprossesor/mikrontroller dilengkapi juga
dengan bus pengendali (bus control). Guna pengendali ini adalah untuk
menyerempakkan operasi mikroprossesor/mikrokontroller dengan operasi
rangkain luar.
Pada mikrokontroller MCS`51 terdapat beberapa pin yang berguna untuk
mengendalikan system, diantaranya adalah ALE, PSEN, WR, RD, Interupt dan
lain-lain. Setelah mikrokontroller mengirim alamat (A0…A7) ke penahan alamat
(latch 74LS373), penahan pengendali ALE akan dibuat tinggi agar alamat
tersebut ditahan. Setelah itu pin PSEN akan rendah untuk dapat membaca
EPROM, karena alamat (A0…A7) sudah ditahan oleh latch, port 0 sekarang
dapat digunakan untuk memasukan data dari EPROM ke mirkokontroller
6. Memori
Suatu sistem mikroprossesor/mikrokontroller maupun komputer memerlukan
memori untuk tempat menyimpan program/data. Pada
mikroprossesor/mikrokontroller, tempat menyimpan program/data adalah pada
ROM/EPROM. Sedangkan pada PC (computer) program disimpan dalam disket
atau hardisk.
Ada beberapa tingkatan memori, diantaranya adalah register internal, memori
utama, dan memori massal, register internal adalah memori di dalam ALU. Waktu
akses register sangat cepat umumnya kurang dari 100ns. Memori utama adalah
memori suatu system. Ukurannya berkisar antara 4 Kbyte sampai 64Kbyte.
Waktu akses lebih lambat dibandingkan register internal, yaitu antara 200 sampai
1000ns. Memori massal dipakai untuk menyimpan berkapasitas tinggi, biasanya
berbentuk disket, pita magnetic, atauk kaset.
7. RAM
RAM (Random Acces Memory) adalah memori yang dapat dibaca atau ditulis.
Data dalam RAM akan terhapus (bersifat Volatile) bila catu daya dimatikan. Oleh
karena sifat RAM yang volalite ini, maka program mikroprossesor/mikrokontroller
tidak tersimpan dalam RAM. RAM hanya digunakan untuk menyimpan data
sementara, yaitu data yang tidak begitu vital bila hilang akibat aliran daya
terputus.
Ada dua teknologi yang dipakai untuk membuat RAM, yaitu RAM static dan RAM
dinamik. Dalam RAM static, satu bit infromasi disimpan dalam sebuah flip-flop.
RAM static tidak memerlukan penyegar dan penangannanya tidak terlalu rumit. Isi
dari RAM tetap tersimpan selama daya diberikan. Dua contoh RAM static adalah
6116 dan 6264 yang masing-masing berkapasitas 2 kb dan 8 kb.
RAM dinamik menyimpan bit informasi sebagai muatan. Sel memori elemeter
dibuat dari kapasitansi gerbang substrat transistor MOS. Keuntungan RAM
dinamik adalah sel-sel memori lebih kecil sehingga memerlukan tempat yang
lebih sempit, sehingga RAM dinamik menjadi lebih kecil dibandingkan dengan
RAM static. Contoh RAM dinamik adalah 4116 yang berkapasitas 16384 x 1 bit.
Kerugian menggunakan RAM dinamik adalah bertambahnya kerumitan pada
papan memori, karena diperlukan rangkaian untuk proses penyegaran (refresh).
Proses penyegaran untuk kapasitor ini dilakukan setiap 1 atau 2 mili detik.
8. ROM
ROM (Read Only Memory) merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data
dalam ROM tidak akan terhapus meskipun catu daya diputuskan (bersifat
nonvolalite) karena sifatnya yang demikian, ROM digunakan untuk menyimpan
program.
Ada beberapa tipe ROM, diantaranya adalah ROM, PROM, EPROM, dan
EEPROM, ROM adalah memori yang sudah deprogram oleh pabrik, PROM
(Programable Read Only Memori) dapat diprogram oleh pemakai, tetapi hanya
sekali program saja atau yang disebut OTP (One Time Programmable),
alternative lain adalah menggunakan EPROM (Eraseable Programmable Read
Only Memory), yaitu PROM yang dapat diprogram ulang. Isi EPROM dihapus
dengan menggunakan sinar Ultra Violer. Isi EPROM setelah dihapus akan
berlogika 1. pemograman EPROM adalah mengubah logika 1 menjadi 0.
EEPROM (Electrical Eraseable Programmable Read Only Memory) yaitu PROM
yang dapat diprogram ulang. Isi program dihapus menggunakan suatu tegangan
listrik.
9. Input/Output
Untuk melakukan hubungan dengan peranti diluar sistem, dibutuhkan alat I/O
(input/output). Sesuai dengan namanya, alat I/O dapat menerima data dari
mikroprosessor/mikrokontroller.
Ada dua macam perantara I/O yang dipakai, yaitu peranti untuk hubungan serial
(UART) dan piranti untuk hubungan parallel (PIO). Pada mikrokontroller MCS`51
kedua macam I/O tersebut sudah tersedia didalamnya.
UART adalah perantara serial universal. UART (Universal Asynchronous receiver
transmitter) yang merupakan pengirim penerima tak serempak universal. Kerja
UART adalah mengubah masukan parallel menjadi keluaran serial. UART adalah
mengubah masukan serial menjadi keluaran parallel dan mengubah masukan
parallel menjadi serial.
PIO (Paralel Input Output) merupakan perantara untuk hubungan data dalam
format parallel. PIO adalah alat yang dapat deprogram dan menyediakan
perantara masukan dan keluaran dasar untuk data parallel 8 bit.
Tugas
Mencari Data sheet IC sbb:
8088, 8086, 8284, 244, 245, 373,
374, 2704, 2708, 2716,2732, 2764,
27128, 27256, 27215, 271024,
4016, 62256, 138, 139, 168, 7400,
7404, 7408, 7410, 7430, 636, 2142,
8279, 8288, 8085, 8254, 8255
Komentar
Posting Komentar