MODUL KE 2
Sistem Mikroprosesor (3 sks)
2
MATERI KULIAH : Pengantar perancangan mikroprosesor. Sistem mikroprosesor tunggal, sistem multiprosesor. Beberapa contoh sistem mikroprosesor minimum. Review basis bilangan biner dan heksa desimal, operasi penjumlahan dan pengurangannya. Pengertian Memory space (ruang memori) disertai dengan contoh kasus. Pengertian memory map (peta memori). Perbedaan memory mapped I/O dan isolated I/O. POKOK BAHASAN :
Pengantar Desain Sistem Mikroprosesor,
Memory Space, Memory Map, Review Basis Bilangan dan Operasinya Oleh Ir. INDRAGUNG PRIYAMBODO, MT.
2.1. Beberapa Jenis Desain Sistem Mikroprosesor Pengelompokan sistem mikroprosesor dibuat berdasarkan pembentukan/desain sistem mikroprosesornya secara hardware, yang terbagi seperti berikut ini.
Sistem mikroprosesor tunggal : Sistem mikroprosesor minimum; Sistem mikroprosesor yang dapat diperluas Sistem multiprosesor.
Berikut ini dibahas secara singkat pengertian pengelompokan tersebut.
2.1.1 SISTEM MIKROPROSESOR TUNGGAL Sistem mikroprosesor tunggal merupakan sistem mikroprosesor yang hanya mempunyai sebuah mikroprosesor dalam sistem tersebut.
2.1.1.1 SISTEM MIKROPROSESOR MINIMUM Sistem mikroprosesor minimum merupakan sistem mikroprosesor yang mempunyai konfigurasi hardware minimum, atau dengan kata lain jumlah komponen dalam sistem mikroprosesor tersebut adalah seminimum mungkin, sehingga masalah Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 2/ Hal 2-1
pembebanan menjadi tidak perlu diperhatikan. Beberapa hal yang merupakan ciri atau terkait dengan sistem mikroprosesor minimum seperti berikut ini. Hardware sederhana; Hampir tidak dapat diperluas/dikembangkan lagi; Tidak menggunakan seluruh saluran alamatnya; Terjadi duplikasi alamat yang tidak mengganggu. Khusus masalah pembebanan pada saluran (data, alamat) mikroprosesor dapat ditinjau dari : - pembebana arus listrik, dan - pembebanan kapasitansi. Untuk sistem mikroprosesor minimum, satu atau kedua pembebanan tersebut tidak boleh melampaui batas-batasnya. Sebagai contoh berikut ini. Suatu mikroprosesor (menurut data sheet-nya) mampu dibebanisebesar 100 A dan 100 pF. Diketahui bahwa komponen yang akan dibebankan (dihubungkan ke mikroprosesor tersebut) secara rata-rata membutuhkan 10 A dan 15 pF. Komponen Lain (Beban)
μP 100 A 100 pF
10 A 15 pF
Berapakah Jumlah komponen maksimal yang boleh dipasang/dihubungkan pada mikroprosesor tersebut untuk membentuk sistem mikroprosesor minimum ? - jumlah komponen berdasarkan pembebanan arus listrik = 100 A/10 A = 10 komponen - jumlah komponen berdasarkan pembebanan kapasitansi = 100 pF/15 pF = 6,67 dibulatkan ke bawah menjadi 6 komponen Jadi jumlah maksimal komponen yang dapat dibebankan agar membentuk sistem mikroprosesor minimum adalah 6 komponen (diambil yang kecil).
2.1.1.2 SISTEM MIKROPROSESOR YANG DAPAT DIPERLUAS Beberapa hal yang merupakan ciri atau terkait dengan sistem mikroprosesor yang dapat diperluas seperti berikut ini. Hardware tidak sederhana; Relatif mudah diperluas/dikembangkan; Menggunakan seluruh saluran alamatnya; Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 2/ Hal 2-2
Terjadi duplikasi alamat, tetapi tidak mengganggu; Memerlukan bus buffer; Memerlukan sistem bus standar. Secara umum, jika jumlah pembebanan arus listrik dan/atau pembebanan kapasitansi melebihi batas maksimum kemampuan pembebanan dari mikroprosesor, maka dibutuhkan bus buffer yang sesuai. Oleh karena itu agar sistem mikroprosesor dapat diperluas yang berarti peluang pembebanannya melebihi batas maksimumnya, maka dibutuhkan bus buffer yang sesuai tersebut. Selain itu juga membutuhkan sistem bus standard agar memudahkan perluasannya. Yang dimaksud dengan “bus buffer yang sesuai” misalnya : - Bus data membutuhkan bus buffer dua arah; - Bus alamat membutuhkan bus buffer satu arah; - Bus kendali/kontrol membutuhkan bus buffer satu arah. Gambar 2.1. menunjukkan contoh blok diagram sederhana dari sistem mikroprosesor yang dapat diperluas/dikembangkan sekaligus dengan perluasan/ pengembangannya.
Bus Buffer
RAM μP
ROM
1
1 ROM
RAM
I/O
2
2
3
3
Sistem Mikroprosesor Utama (Yang Dapat Diperluas)
I/O I/O Perluasannya
Sistem Bus Standard Gambar 2.1 Diagram blok sederhana sistem mikroprosesor yang dapat diperluas (sistem mikroprosesor utama) sekaligus dengan perluasan/pengembangannya.
Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 2/ Hal 2-3
Pada gambar 2.1. tersebut misalnya : Bus buffer nomor 1, digunakan untuk saluran data (dua arah); Bus buffer nomor 2, digunakan untuk saluran alamat (satu arah); Bus buffer nomor 3, digunakan untuk saluran kendali/kontrol (satu arah); Sedangkan sistem alamatnya menggunakan pengalamatan penuh (seluruh saluran alamat digunakan).
2.1.2 SISTEM MULTIPROSESOR Sistem multiprosesor merupakan sistem mikroprosesor yang mempunyai lebih dari satu mikroprosesor. Tujuan dengan digunakan lebih dari satu mikroprosesor antara lain : Peningkatan kecepatan operasi sistem, yang otomatis memerlukan hardware dan software khusus. Misalnya sistem multiprosesor yang menggunakan dua (2) buah
mikroprosesor
seperti
pada
gambar
2.2.
Dengan
adanya
dua
mikroprosesor maka untuk memproses suatu perhitungan, setiap mikroprosesor dapat bekerja sekitar ½
(setengah) bagian proses tadi. Ini tentunya akan
meningkatkan kecepatannya sekitar dua kali lipat untuk contoh tersebut.
μP
RAM
μP
ROM
I/O
Gambar 2.2 Diagram blok sederhana sistem multiprosesor yang menggunakan dua buah mikroprosesor. Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 2/ Hal 2-4
Peningkatan keandalan (reliability) sistem. Misalnya sistem multiprosesor yang menggunakan dua (2) buah mikroprosesor seperti pada gambar 1.8. tersebut. Bila masing-masing mikroprosesor bekerja penuh pada saat yang bersamaan, dan kemudian hasinya dibandingkan. Bila berbeda, salah satunya dianggap/diasumsikan salah, maka keandalan sistem akan semakin baik. Penambahan fungsi khusus, misalnya untuk pengujian sistem mikroprosesor utama seperti ditunjukkan gambar 2.3. Pada gambar tersebut sistem mikroprosesor sekunder/tambahan tersebut digunakan khusus untuk menguji keabsahan sistem mikroprosesor utama.
μP
ROM
μP
ROM
RAM
I/O
RAM
I/O
Sistem Mikroprosesor Utama
Sistem Mikroprosesor Sekunder
Gambar 2.3 Diagram blok sederhana sistem multiprosesor yang menggunakan sistem mikroprosesor sekunder/tambahan untuk menguji keabsahan sistem mikroprosesor utama.
Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 2/ Hal 2-5
2.2. Pengantar Desain Sistem Mikroprosesor Persiapan Perancangan - Syarat - Definisi - pembagian software & hardware Desain/Pengem-bangan Software
kerjasama
Desain/Pengembangan Hardware
Integrasi software + hardware & debugging
tidak
Sistem memenuhi syarat ?
tidak
ya
Program
Sistem definitif
PROM
Tes Akhir
DAFTAR PUSTAKA [1] Charles M.Gilmore , Microprocessors:Principles and Applications, Glencoe/McGraw-Hill, 2nd International Ed. , 1995 [2] Lance A. Leventhal, Introduction to Microprocessors : Software, Hardware, Programming, Prentice Hall,1978. [3] Tom Shanly, Pentium Pro and Pentium II System Architecture, 2nd, MindShare, Inc., Addison – Wesley, 1998. [4] Pasahow, Edward, J. , Microprocessor and Microcomputer Interfacing for Electronics Technicians, McGraw-Hill, New York, 1981. Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 2/ Hal 2-6
[5] Chris H. Pappas dan Willian H. Murray III, 80386 Mikroprocessor Handbook, Osborne McGraw-Hill, 1988 [6] Avtar Singh dan Walter A. Triebel, The 8088 Microprocessor : Programmnig, Interfacing, Software, Hardware, and Applications, Prentice Hall, International Editions, 1989 [7] Rodnay Azks (alih bahasa : S.H. Nasution), From Chips to Systems : An Introduction to Microprocessors ( Dari Chip ke Sistem : Pengantar Mikroprosesor), Sybec Inc., 1981 (Penerbit Erlangga, 1986). [8] Harry Garland (alih bahasa : M. Barmawi dan M.O. Tjia), Introduction to Microprocessor System Design ( Pengantar Desain Sistem Mikroprosesor), McGraw-Hill Inc., 1979 (Penerbit Erlangga, 1984). [9] Barry B. Brey , Microprocessors and Peripherals : Hardware,Software,Interfacing, and Applications, Merrill Publishing Company, 1988. Lampiran acuan bilangan yang WAJIB dibiasakan (refleks) mahasiswa Sistem Mikroprosesor. Desimal Biner (B) Heksadesimal (H) (Basis 10)
(Basis 2)
(Basis 16)
0
0000
0
1
0001
1
2
0010
2
3
0011
3
4
0100
4
5
0101
5
6
0110
6
7
0111
7
8
1000
8
9
1001
9
10
1010
A
11
1011
B
12
1100
C
13
1101
D
14
1110
E
15
1111
F
16
1 0000
10
Sistem Mikroprosesor/Teknik Elektro/FTI/Universitas Jayabaya/Modul ke 2/ Hal 2-7
