1 Tahun kademik 2015/2016 Semester G13 Konfigurasi erangkat Keras Komputer S-1 ohamad ani (H) -mail: Hanya dipergunakan untuk kepentingan pengajaran d...
Hanya dipergunakan untuk kepentingan pengajaran di lingkungan Telkom Applied Science School
Setelah mengikuti perkuliahan ini mahasiswa dapat:
Memahami Arsitektur SAP-1. Menjelaskan cara kerja SAP-1. Menjelaskan instruksi-instruksi yang ada pada SAP-1. Membuat program sederhana untuk SAP-1. Menjelaskan proses-proses yang terjadi pada SAP-1 bila sebuah program dijalankan. Dapat menggunakan Logisim dan ISIS Proteus untuk mensimulasikan cara kerja SAP-1.
1
11/10/2015
Komputer SAP (Simple As Possible)
Perancangan komputer SAP bertujuan untuk memperkenalkan semua ide penting dibalik operasi komputer tanpa harus tenggelam dalam kerumitan yang tidak perlu. Meski sederhana, SAP sudah mengandung banyak konsep yang lanjut. SAP-1 merupakan tahap pertama dari evolusi ke arah prngembangan komputer modern.
ARSITEKTUR SAP-1 (1) Bus W Cp CLK CLR Ep
L
8
PC
4 8
A CLK
A
EA 8
4
MAR
CE
RAM
L
I CLK CLR
4
8
ADD
4
LM CLK
8
8
LB
B
CLK
O
CLK
8
IR
8
4
LO
8
4
EI
SU EU
8
CLK
CON
CLK CLR CLR
D
12
PC Bagian unit kendali yang mencacah dari 0000 – 1111 Mengirimkan ke memori alamat, instruksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan. Direset ke 0000 sebelum program dijalankan. 0000 Instruksi pertama 0001 Instruksi kedua 0010 Instruksi ketiga dst
CP EP LM CE LI EI LA EA SU EU LB LO
2
11/10/2015
ARSITEKTUR SAP-1 (2) Bus W Cp CLK CLR Ep
L
8
PC
4 8
A CLK
A
EA 8
4
MAR
CE
RAM
L
I CLK CLR
4
8
ADD
4
LM CLK
8
8
LB
B
CLK
O
CLK
8
IR
8
4
LO
8
4
EI
SU EU
8
CLK CLK
CON
D
CLR CLR
12
MAR <Memory Address Register> Register yang menyimpan sementara alamat memori untuk dikirimkan ke RAM RAM TTL statik 16 x 8 untuk menyimpan program dan data. Menerima alamat 4 bit dari MAR dan operasi membaca dilakukan.
CP EP LM CE LI EI LA EA SU EU LB LO
ARSITEKTUR SAP-1 (3) Bus W Cp CLK CLR Ep
L
8
PC
4 8
A CLK
A
EA 8
4
MAR
CE
RAM
L
I CLK CLR
4
8
ADD
4
LM CLK
8
8
LB
B
CLK
O
CLK
8
IR
8
4
LO
8
4
EI
SU EU
8
IR Bagian unit kendali untuk mengambil sebuah instruksi dari memori. Isi lokasi memori yang ditunjuk ditempatkan pada bus W dan pada tepi positif, IR mulai pengisian Isi IR dibagi 2 Nibble : Nibble Atas : ke pengendali / Pengurut Nibble Bawah : dikirim ke bus W
CLK
CON
CLK CLR CLR
D
12
CP EP LM CE LI EI LA EA SU EU LB LO
3
11/10/2015
ARSITEKTUR SAP-1 (4) Bus W Cp CLK CLR Ep
L
8
PC
A CLK
A
4 8
EA 8
4
MAR
CE
4
RAM
8
L
I CLK CLR
ADD
8
4
LM CLK
8
LB
B
CLK
O
CLK
8
IR
8
4
LO
8
4
EI
SU EU
8
CON Sebelum komputer bekerja, CLR dikirim ke PC dan CLR ke IR (Instruksi terakhir dihapus) CLK dikirim ke semua register buffer untuk sinkronisasi operasi komp. CLK ke PC untuk menjamin PC telah menyiapkan alamat berikutnya. Mengeluarkan 12 bit sinyal kendali
CLK CLK
CON
D
CLR CLR
12
CP EP LM CE LI EI LA EA SU EU LB LO
ARSITEKTUR SAP-1 (5) Bus W Cp CLK CLR Ep
L
8
PC
4 8
A CLK
A
EA 8
4
MAR
CE
RAM
L
I CLK CLR
4
8
ADD
4
LM CLK
8
8
LB
B
CLK
O
CLK
8
IR
8
4
LO
8
4
EI
SU EU
8
Register A (Accumulator) Buffer yang menyimpan jawaban sementara selama beroperasi. Keluaran 2-state ke ADDER Keluaran 3-state ke Bus W Bila tinggi, maka terus menerus menggerakkan ADDER
CLK
CON
CLK CLR CLR
D
12
CP EP LM CE LI EI LA EA SU EU LB LO
4
11/10/2015
ARSITEKTUR SAP-1 (6) Bus W Cp CLK CLR Ep
L
8
PC
4 8
A CLK
A
EA 8
4
MAR
CE
RAM
L
I CLK CLR
4
8
ADD
4
LM CLK
8
8
LB
B
CLK
O
CLK
8
IR
8
4
LO
8
4
EI
SU EU
8
ADD SAP-1 mempunyai sebuah ADD yang berfungsi sebagai Penjumlah dan Pengurang komplemen 2. Su rendah, keluaran: S=A+B Su tinggi, keluaran : S=A-B Rangkaian ADD bersifat Asinkron Bila tinggi, maka keluaran ADD muncul pada bus W.
CLK CLK
CON
D
CLR CLR
12
CP EP LM CE LI EI LA EA SU EU LB LO
ARSITEKTUR SAP-1 (7) Buffer untuk operasi Aritmatik.
Bila rendah, maka kata pada bus W diisikan ke register B pada tepi positif clock.
LM CLK
Keluaran 2-state menjalankan penjumlah-pengurang. CE
Memindahkan jawaban pada Acc ke keluaran
Bila tinggi dan rendah, maka akan memasukkan isi A pada register keluaran pada tepi positif clock
EA
MAR
RAM
L
I CLK CLR
4
8
ADD
8
8
LB
B
CLK
O
CLK
8
IR
8
4
EI
SU EU
LO
8
A CLK
A
4
Register O (Output)
8
CLK
CON
CLK CLR CLR
D
12
4
8
L
8
PC
8
Bus W Cp CLK CLR Ep
4
Register B (Buffer)
4
CP EP LM CE LI EI LA EA SU EU LB LO
5
11/10/2015
ARSITEKTUR SAP-1 (8) D (Display) Barisan 8 LED untuk menampilkan isi dari port keluaran. Bus W Berisi Jalur Alamat 4 Bit dan Data 8 Bit yang digunakan bersama-sama Bagian-bagian yang ada di SAP-1.
Bus W Cp CLK CLR Ep
L
8
PC
4 8
A CLK
A
EA 8
CE
RAM
L
I CLK CLR
4
8
ADD
8
8
LB
B
CLK
O
CLK
8
IR
8
4
LO
8
4
EI
SU EU
8
4
MAR 4
LM CLK
CLK CLK CLR CLR
D
12
CON
CP EP LM CE LI EI LA EA SU EU LB LO
Perangkat Instruksi (1)
Program merupakan kumpulan-kumpulan instruksi yang dieksekusi secara berurutan dengan tujuan tertentu. Operasi dasar yang dapat dilakukan dengan perintah/ program. Instruksi/perintah yang ada pada komputer dibuat dalam sebuah perangkat instruksi (Instruction Set). Setiap instruksi memiliki format instruksi yang telah ditentukan. Untuk memudahkan dalam pemograman, perangkat instruksi dibuat dalam sebuah tabel yang dilengkapi dengan keterangan instruks tersebut.
6
11/10/2015
Perangkat Instruksi (2)
Instruksi-instruksi yang ada di SAP-1
LDA ADD SUB OUT HLT
LDA
Isi Akumulator dengan isi dari lokasi memori Kata di dalam memori dapat diberikan simbol R0, R1, R2 dst. Artinya : R0 untuk alamat 0H R1 untuk alamat 1H dst
Contoh:
LDA 8H ; /* Isikan Akumulator dengan isi alamat 8H A[8H]*/ Misal: R8 =1111 0000, maka eksekusi perintah ini menghasilkan A =1111 0000
7
11/10/2015
ADD
Isi Register B dengan isi lokasi memori yang ditunjuk.
Tambahkan isi Register A dengan isi Register B dan simpan hasilnya ke A.
Contoh:
ADD 9H ; /* Tambahkan Akumulator dengan isi alamat 9H */ Misal: A = 0000 0001,
R9= 0000 1001
maka dengan mengeksekusi perintah ini, membuat isi memori 9H diisikan ke Register B
Setelah itu, Unit ADD menjumlahkan isi Register A dan B dan hasilnya disimpan di Register A. A = 0000 1010, A A + B
B = 0000 1001
(B[9H])
SUB
Isi Register B dengan isi lokasi memori yang ditunjuk.
Kurangkan isi Register A dengan isi Register B dan simpan hasilnya ke Register A.
Contoh:
SUB AH ; /* Tambahkan Akumulator dengan isi alamat AH */ Misal: A = 0000 1000, RA= 0000 0010
maka dengan mengeksekusi perintah ini, membuat isi memori AH diisikan ke Register B B = 0000 0010
(B[AH])
Setelah itu, Unit ADD mengurangkan isi Register A Reister B dan hasilnya disimpan di Register A. A = 0000 0110, A A - B
dengan isi
8
11/10/2015
OUT
Memberitahu komputer SAP-1 untuk memindahkan isi Akumulator port keluaran. Instruksi OUT tidak memerlukan alamat tertentu. Instruksi OUT tidak berhubungan dengan data dalam memori.
HLT
Memberitahu Komputer untuk menghentikan proses. Akhir dari Program.
9
11/10/2015
Instruksi Rujukan Memori
Instruksi yang memerlukan lokasi memori tertentu LDA, ADD dan SUB
MNEMONIC Instruksi singkat (Bahasa Inggris) untuk membantu ingatan. Mudah diingat dan sesuai dengan operasi yang dilakukan.
Contoh Program SAP-1 dalam bentuk Mnemonic ALAMAT MNEMONIC
0H 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 9H AH BH CH
LDA 9 H ADD AH ADD BH SUB CH OUT HLT FFH FFH FFH 01H 02H 03H 04H
10
11/10/2015
Pemrograman SAP-1 (1) Untuk memasukkan instruksi dan data ke dalam memori SAP-1 harus mmenggunakan kode tertentu yang dimengerti komputer. Kode ini memberitahu operasi yang harus dilakukan Operation Code Contoh : Alamat Instruksi Op-Code 0H LDA FH 0000 1H ADD EH 0001 2H OUT 1110 3H HLT 1111
Pemrograman SAP-1 (2) Alamat 0H 1H 2H 3H
Instruksi LDA FH ADD EH OUT HLT
Bahasa Mesin 0000 1111 0001 1110 1110 xxxx 1111 xxxx Address Field
Instruction Field
11
11/10/2015
Pemrograman SAP-1 (3)
Assembly Language Tatacara penulisan program dalam mnemonic <Source Program> Machine Language Tatacara penulisan program dalam binary
