2012. Eko Didik Widianto

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Sistem Digital Lisensi

Pendahuluan Sistem Digital Kuliah#1 TSK205 Sistem Digital - TA 2011/2012

Eko Didik Widianto Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

Tentang Kuliah

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Sistem Digital Lisensi

I

Pembahasan tentang deskripsi, tujuan, sasaran dan materi kuliah TSK205 Sistem Digital. Selain itu, juga dibahas tentang tata tertib kuliah dan sistem evaluasi

I

Pengantar sistem digital

I

Link I

Website: http://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/

kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/

I

Email: [email protected]

Bahasan

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Sistem Digital

Pengantar Perkuliahan Deskripsi Kuliah Buku Acuan Rencana Perkuliahan dan Kompetensi Dasar Pendekatan dan Motivasi

Sistem Digital Sistem dan Perangkat Digital Rangkaian Terintegrasi Metodologi Desain Sistem Digital IC Digital

Lisensi

Lisensi

Bahasan

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Deskripsi Kuliah

Pengantar Perkuliahan Deskripsi Kuliah Buku Acuan Rencana Perkuliahan dan Kompetensi Dasar Pendekatan dan Motivasi Sistem Digital Sistem dan Perangkat Digital Rangkaian Terintegrasi Metodologi Desain Sistem Digital IC Digital Lisensi

Buku Acuan Rencana Perkuliahan Pendekatan dan Motivasi

Sistem Digital Lisensi

Deskripsi Kuliah Dasar-dasar Sistem Digital Kredit: 2 SKS Kuliah, 1 SKS Praktikum Metode pengajaran: tatap muka (2 x 50 menit), presentasi materi dan diskusi, UTS, UAS, Tugas, Quiz Waktu: ±14 Minggu

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Deskripsi Kuliah Buku Acuan Rencana Perkuliahan Pendekatan dan Motivasi

1. Sistem digital dan metodologi desain; 2. Rangkaian logika: konsep, aljabar Boolean, gerbang logika, analisis, sintesis, minimisasi rangkaian menggunakan peta Karnaugh dan metode Quine-McKluskey, serta rangkaian multilevel;

3. Teknologi implementasi: CMOS dan tinjauan praktis, teknologi chip;

4. Representasi bilangan dan rangkaian aritmetika: unsigned, signed, fixed-point, floating point, operasi aritmetika dan desain rangkaian;

5. Blok rangkaian kombinasional; 6. Rangkaian sekuensial: elemen dasar latch dan flip-flop, register, pencacah, SRAM;

7. Desain rangkaian sekuensial sinkron: finite state machine/FSM, model Moore dan Mealy;


Standar Kompetensi

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Deskripsi Kuliah Buku Acuan

Mahasiswa akan mampu: 1. memahami secara komprehensif tentang konsep sistem digital; 2. merancang dan menganalisis, mengimplementasikan, mengaplikasikan rangkaian digital (menggunakan teknologi TTL/CMOS) dan mengkomunikasikan solusi desain sistem digital dengan jelas, runut dan tepat baik tertulis maupun lisan 3. melakukan simulasi rangkaian logika dengan menggunakan program simulator, misalnya Qucs atau program lainnya

Rencana Perkuliahan Pendekatan dan Motivasi


Tata Tertib Kuliah


Berlaku bagi Dosen dan Mahasiswa

Buku Acuan Rencana Perkuliahan

I

Dosen dan mahasiswa diharapkan hadir pada waktunya I I

I

Kehadiran minimal 75% (11 / 14 pertemuan) sebagai syarat minimal mengikuti UTS dan/atau UAS I

I

Batas wajar 15 menit dari jadwal yang telah ditentukan Namun, tidak ada sangsi keterlambatan bagi mahasiswa

Sesuai keputusan jurusan Teknik Sistem Komputer

Kuliah yang batal diadakan karena hari libur, kegiatan insidental jurusan ataupun dosen berhalangan, akan digantikan di hari lain sesuai kesepakatan dosen-mahasiswa I

Akan diberitahukan lewat blog/facebook

Pendekatan dan Motivasi


Bahasan





Buku Acuan/Referensi


1. Peter J. Ashenden, Digital Design: An Embedded Systems Approach Using Verilog/VHDL, Morgan Kaufmann, 2008 2. Stephen Brown and Zvonko Vranesic, Fundamentals of Digital Logic with Verilog/VHDL, 2nd Edition, McGraw-Hill, 2005 3. Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, Gregory L. Moss, “Digital Systems: Principles and Applications”, Edisi 11, Pearson, 2011 Buku ini bisa dipinjam di perpustakaan jurusan 4. Sumber lain: paper ilmiah, website project 5. Buku Ajar/Handout: Eko didik widianto (2011): Sintesis rangkaian logika



Bahasan





Rencana Acara Perkuliahan Tentative 14 minggu/tatap muka Detail: http://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/

kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/

1. 2. 3. 4. 5.

Pengenalan sistem digital Rangkaian logika Aljabar Boolean dan sintesis rangkaian logika Rangkaian logika optimal: peta Karnaugh dan rangkaian multi-keluaran Penyederhanaan fungsi logika dengan metode tabular Quine-McKluskey, rangkaian multilevel

6. Implementasi gerbang dan rangkaian logika: teknologi CMOS dan tinjauan praktikal

7. Teknologi rangkaian terintegrasi 8. Representasi bilangan digital dan operasi bilangan (penjumlahan dan pengurangan)

9. 10. 11. 12. 13. 14.

Desain rangkaian aritmatika Rangkaian kombinasional Elemen dasar rangkaian sekuensial Rangkaian sekuensial: register, counter dan SRAM Desain Rangkaian Sekuensial Sinkron Model Mealy, Minimisasi State



Kompetensi Dasar


Sistem Digital

I

menjadi dasar evaluasi pembelajaran

I

33 kompetensi dasar yang harus dimiliki mahasiswa setelah mengikuti kuliah ini I

mengenal (C1, cognitive level-1, understand) sampai mampu berkreasi (C6, cognitive level-6, creating)

Lihat: http://didik.blog.undip.ac.id/files/2012/03/ Kontrak-Perkuliahan-V120305.pdf

Lisensi

Pendahuluan Sistem Digital

Sistem Evaluasi

@2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Deskripsi Kuliah

Evaluasi: No 1 2 3 4

Buku Acuan Rencana Perkuliahan

Evaluasi Tugas Mandiri/Kelompok Quiz Ujian Tengah Semester Ujian Akhir Semester

Bobot 20% 20% 30% 30%

Penilaian Akhir: AA > 80 65 < AA ≤ 80 50 < AA ≤ 65 35 < AA ≤ 50 AA ≤ 35

A B C D E

4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 (Tidak Lulus)

Pendekatan dan Motivasi


Bahasan





Pendekatan Kuliah Bagaimana Kaitan TSK-205 dengan Mata Kuliah Lainnya

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Deskripsi Kuliah Buku Acuan

Aplikasi rancangan digital:

1. Menggunakan komponen chip standar TTL/CMOS 2. Menggunakan mikroprosesor/mikrokontroler 3. Menggunakan PLD

Rencana Perkuliahan Pendekatan dan Motivasi


Komputer Operasional


Sistem Digital

Homebrew Computer: hanya menggunakan TTL, tanpa mikroprosesor 1. Yunten Labs: http://www.yuntenlabs.com/csalab.htm 2. Andrew: Mark 1 FORTH Computer (http://www.holmea.demon.co.uk/Mk1/Architecture.htm)

3. Magic 1

Lisensi

Komputer TTL



Yunten Labs: http://www.yuntenlabs.com/csalab.htm

Mark 1 Computer



Andrew: Mark 1 FORTH Computer (http://www.holmea.demon.co.uk/Mk1/Architecture.htm)

Magic 1 Clone



Line Tracer Analog



Bahasan

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah



Lisensi

Sistem Digital

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto

I

Sistem digital mengacu pada rangkaian elektronik yang menghadirkan informasi dalam bentuk diskrit I I I I

informasi diwujudkan hanya menggunakan 2 level tegangan level tegangan mewakili nilai kebenaran (benar/salah) analisis dalam bentuk rangkaian logika menambah kehandalan dan akurasi

Representasi diskrit sinyal audio analog

Pengantar Kuliah Sistem Digital Sistem dan Perangkat Digital Rangkaian Terintegrasi Metodologi Desain Sistem Digital IC Digital

Lisensi

Perangkat Digital

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Sistem Digital Sistem dan Perangkat Digital

I

I

Rangkaian logika digunakan untuk membangun komputer dan perangkat digital lainnya Revolusi digital dimulai awal tahun 1970-an: I I I

I

Rangkaian terintegrasi (IC, Integrated Circuit) Transistor lebih kecil Densitas chip lebih besar (LSI, Large Scale Integration: puluhan ribu transistor)

Baca lebih lanjut: http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuit

Rangkaian Terintegrasi Metodologi Desain Sistem Digital IC Digital

Lisensi

Bahasan




Lisensi

Rangkaian Terintegrasi / IC


I

Rangkaian terintegrasi difabrikasi di atas wafer silikon

I

Wafer dipotong dan dikemas untuk membuat satu chip

I

Chip tersusun atas puluhan hingga milyaran transistor

Sistem dan Perangkat Digital Rangkaian Terintegrasi Metodologi Desain Sistem Digital IC Digital

Lisensi

Atmel SoC: Diopsis 740

Kompleksitas Rangkaian Digital Hukum Moore: Jumlah Transistor Dua Kali Lipat Setiap 2 Tahun

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Sistem Digital Sistem dan Perangkat Digital Rangkaian Terintegrasi Metodologi Desain Sistem Digital IC Digital

Lisensi

I I

Moore, Gordon E. (1965). "Cramming more components onto integrated circuits" (PDF). Electronics Magazine. p. 4 Gambar: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Transistor_Count_and_Moore%27s_Law_-_2008.svg)

Kompleksitas Rangkaian Digital

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Sistem Digital Sistem dan Perangkat Digital Rangkaian Terintegrasi

I

Lebih banyak transistor memberikan fungsional yang lebih besar, namun membuat proses desain lebih kompleks I

I

I

Intel memproduksi mikroprosesor 22nm di tahun 2011 (proses nano) Mikroprosesor mencapai 15 milyar transistor di tahun 2015

Teknik desain berbasis komputer (CAD, computer-aided design) diperlukan

Metodologi Desain Sistem Digital IC Digital

Lisensi

Bahasan




Lisensi

Metodologi Pengembangan Sistem


I

Desain didefinisikan sebagai proses sistematik untuk membangun rangkaian yang memenuhi kebutuhan yang ditentukan dan tetap memperhatikan batasan (constraint) dalam hal biaya, performansi, konsumsi daya, ukuran, berat dan sifat lainnya


Lisensi

I

Bagaimana membangun sistem yang kompleks? dengan abstraksi I

I

Mengidentifikasi aspek yang penting untuk dikerjakan, dan menyembunyikan detail dari aspek lain Dengan membuat asumsi dan mengikuti disiplin agar asumsi valid I

I I

Abstraksi digital hanya mengijinkan 2 level tegangan dalam rangkaian: transistor on (tersambung sempurna) atau transistor off (terputus) Asumsi: transistor tersambung atau terputus seketika Disiplin: meregulasi switching (on/off) agar terjadi dalam interval waktu yang telah didefinisikan (periode clock)

Metodologi Top-Down


I

Metodologi pengembangan tipikal: pendekatan top-down


Lisensi


Pendekatan Desain

@2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Sistem Digital

Tradisional

CAD

I

Mendasarkan pada model matematik

I

Menggunakan perangkat bantu software CAD/EDA

I

Pendekatan analitis

I

I

Menyediakan pendalaman dan pemahaman terhadap masalah desain

Software mengguankan model matematik dan pendekatan analitis

I

Transparan terhadap pengguna, banyak detail diabstrakkan

I

Diperlukan untuk menyelesaikan problem real

I

Bisa dilakukan untuk problem yang kecil. I

Problem besar (real)?


Lisensi

Tradisional vs CAD

Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto Pengantar Kuliah Sistem Digital Sistem dan Perangkat Digital Rangkaian Terintegrasi

I

I

Sebagian besar pekerjaan rekayasa digital dilakukan dengan menggunakan CAD Namun, pemahaman dasar dengan pendekatan tradisional masih diperlukan I I

I

Konseptual masih tradisional Penggunaan CAD yang efektif memerlukan pemahaman tentang kerja perangkat tersebut Penggunaan opsi desain memerlukan pendalaman konsep

Metodologi Desain Sistem Digital IC Digital

Lisensi

Bahasan




Lisensi

Chip Digital: Standar, PLD, Custom-designed


I Chip standar I I I

Berisi sejumlah kecil rangkaian (<100 transistor) Melakukan fungsi logika sederhana Contoh: IC seri 7400

I Programmable logic devices (PLD) I I I

Berisi kumpulan gerbang dengan interkoneksi terprogram Fungsi dikonfigurasi oleh desainer/pengguna Desain dilakukan dengan perangkat CAD: Xilinx, Altera

I Custom-designed (ASIC, Application Specific Integrated Circuit) I I I I

Dioptimasi untuk keperlukan/tugas tertentu Performansi lebih baik Terdiri atas rangkaian logika dalam jumlah besar Biaya produksi tinggi: memerlukan produksi dalam jumlah besar untuk menekan biaya


Lisensi

IC Seri 7400: Teknologi BJT vs CMOS


I

I

BJT (Bipolar Junction Transistor), disebut juga TTL (transistor-transistor logic) -> kecepatan lebih tinggi CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) -> daya lebih rendah


I

BiCMOS (Bipolar-CMOS)

Implementasi fungsi NAND dengan CMOS dan BJT Source: http://en.wikipedia.org/wiki/NAND_gate

Lisensi


Lisensi

@2012,Eko Didik Widianto

Creative Common Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (CC BY-SA 3.0) I

Anda bebas: I

I

I

Di bawah persyaratan berikut: I

I

I

untuk Membagikan — untuk menyalin, mendistribusikan, dan menyebarkan karya, dan untuk Remix — untuk mengadaptasikan karya

Atribusi — Anda harus memberikan atribusi karya sesuai dengan cara-cara yang diminta oleh pembuat karya tersebut atau pihak yang mengeluarkan lisensi. Pembagian Serupa — Jika Anda mengubah, menambah, atau membuat karya lain menggunakan karya ini, Anda hanya boleh menyebarkan karya tersebut hanya dengan lisensi yang sama, serupa, atau kompatibel.

Lihat: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License

Pengantar Kuliah Sistem Digital Lisensi

2012. Eko Didik Widianto

Recommend Documents