Pengantar Sistem Mikroprosesor

Saturday, July 21, 2001

Pengantar Sistem Mikroprosesor © 2001, Arry Akhmad Arman Laboratory for Signal & Systems Electrical Engineering Department Bandung Institute of Technology email : [email protected]

Ù

Pengertian Mikroprosesor l Mikroprosesor adalah suatu pemroses mikro yang dapat

menjalankan suatu urutan instruksi (program) untuk mencapai suatu tujuan/fungsi tertentu.

l Untuk menjalankan fungsinya, suatu mikroprosesor biasanya memerlukan dukungan

n ROM (Read Only Memory), untuk menyimpan program n RAM (Random Access Memory), untuk menyimpan data n I/O unit, sebagai interface untuk mengambil data dari luar dan mengeluarkan data hasil proses

© 2001, ARRY AKHMAD ARMAN - Electrical Engineering Dept. of ITB

2

1


Saluran Standar Mikroprosesor l Bus adalah kumpulan Bus Alamat

Clock

Bus Data Sumber Tegangan

Mikroprosesor

Bus Kontrol

saluran yang memiliki fungsi sejenis l Bus alamat menentukan kapasitas memori yang dapat diakses l Bus data menentukan lebar saluran untuk transfer data dari/ke mikroprosesor l Bus Kontrol terdiri dari saluran untuk mengatur komunikasi dengan device pendukung mikroprosesor


3

Faktor Penentu Kinerja Mikroprosesor l l l l l

Clock Speed (mis : Pentium 100 MHz, Pentium 1.3 GHz) Lebar Bus Data Lebar Bus Alamat Bus Speed Arsitektur (cache memory, pipeline, dll)


4

2


Evolusi Mikroprosesor l Intel : 4004, 8008, 8086, 80286, 80486, Pentium, Pentium Pro l Motorola : l Zilog : Z80, Z8000

5


Konfigurasi Standar Sistem Mikroprosesor OL AT TR AM ATA N D KO S S S BU BU BU AL

RAM

Mikroprosesor

ROM

Keyboard

I/O Display


6

3


Saluran-Saluran Pada Bus Alamat Bus Alamat A0 A1 Clock

A2 ...

Sumber Tegangan

Mikroprosesor

A(N-1)

l Bus alamat terdiri dari N buah saluran alamat

l Bus alamat yang terdiri

dari N buah saluran dapat mengakses (2 pangkat N) lokasi alamat yang berlainan.

l Bus alamat digunakan Bus Data

untuk menentukan alamat memori atau I/O yang ingin diakses.

Bus Kontrol


7

Saluran-Saluran Pada Bus Data Bus Data D0 D1 Clock

D2 ...

Sumber Tegangan

Mikroprosesor

l Bus data biasanya terdiri

dari 8 bit (1 byte) atau kelipatan dari 8 bit l Bus data digunakan untuk lalu lintas data dari/ke mikroprosesor

D8

Bus Alamat

Bus Kontrol


8

4


Saluran-Saluran Penting Pada Bus Kontrol Bus Alamat Bus Data

Clock

Bus Kontrol Sumber Tegangan

l Berikut ini adalah

Mikroprosesor

l

MEMRQ IORQ

l

READ WRITE

l l l

INTR

beberapa contoh saluran penting yang selalu ada dalam bus kontrol suatu mikroprosesor MEMRQ = Memory Request, menyatakan adanya instruksi akses memory IORQ = IO Request, menyatakan adanya instruksi input atau output READ = operasi baca WRITE = operasi tulis INTR = Interupsi 9


Baca Tulis Memori dan I/O WRITE Aktif

READ Aktif

MEMRQ aktif

Operasi tulis Ke memori

Operasi baca Ke memori

IORQ aktif

Operasi tulis Ke I/O

Operasi tulis Ke I/O

Bus Alamat Bus Data

Bus Kontrol

Mikroprosesor

MEMRQ IORQ READ WRITE INTR

l Pada saat membaca atau

menulis, bus alamat akan memberikan informasi mengenai lokasi alamat yang ingin ditulis atau dibaca. l Data akan ditransfer melalui bus data


10

5


Contoh Instruksi dan Status Saluran Kode Instruksi

Penjelasan

IN $0A

Baca data dari saluran I/O dengan IORQ dan READ aktif alamat $0A (data disimpan dalam Saluran alamat = 0000 1010 ACC) Saluran data siap menerima data Data yang dibaca disimpan di ACC Keluarkan data dengan nilai $FF di IORQ dan WRITE aktif saluran I/O alamat $15 Saluran alamat = 0001 0101 Saluran data = 1111 1111

OUT $15, $FF

Kondisi Saluran-Saluran Mikroprosesor

READ $2000

Baca data dari lokasi memori dengan alamat $2000

WRITE $200F,$3E

Tulis data $3E ke lokasi memori dengan alamat $200F

MEMRQ dan READ aktif Sal alamat = 0010 0000 0000 0000 Sal data siap menerima data Data yang dibaca disimpan di ACC MEMRQ dan WRITE aktif Sal alamat = 0010 0000 0000 0010 Sal data = 0011 1110


11

RAM Bus Alamat

l RAM adalah memori yang biasanya bersifat volatile (hanya berfungsi sebagai memori pada saat ada tegangan kerja)

Bus Data

ENABLE

Random Access Memory

l RAM digunakan untuk

menyimpan data selama sistem mikroprosesor dioperasikan.

READ WRITE

l Kapasitas RAM ditentukan oleh jumlah saluran alamat RAM


12

6


Saluran Penting RAM l Bus alamat menentukan

Bus Alamat

lokasi memori yang akan diakses l Bus data digunakan untuk transfer data l Bus Kontrol

Bus Data

n ENABLE untuk menentukan terjadi tidaknya akses memori n READ untuk operasi baca daa n WRITE untuk operasi penulisan data


ENABLE

READ WRITE

l Pada saat ENABLE tidak

aktif, bus data akan Hi-Z, sehingga tidak mengganggu status bus. 13


Hubungan RAM dengan Mikroprosesor Bus Alamat Bus Data

Bus Kontrol

Mikroprosesor

MEMRQ

ENABLE

IORQ READ

READ

WRITE

WRITE


INTR


14

7


ROM Bus Alamat

l ROM adalah memori yang

Bus Data

ENABLE

Read Only Memory

READ

hanya dapat dibaca saja, tidak dapat ditulis atau diubah isinya. l ROM bersifat non-volatile l ROM biasanya digunakan untuk menyimpan program l ROM diisi dengan cara tertentu sebelum dipasang pada sistem mikroprosesor, selanjutnya isinya tidak pernah berubah.


15

Saluran Penting Memori (ROM) Bus Alamat

l Bus alamat menentukan

Bus Data

ENABLE

READ

Read Only Memory

lokasi memori yang akan diakses l Bus data digunakan untuk transfer data l Bus Kontrol n ENABLE untuk menentukan terjadi tidaknya akses memori n READ untuk operasi baca data


16

8


Hubungan ROM dengan Mikroprosesor Bus Alamat Bus Data

Bus Kontrol

Mikroprosesor

MEMRQ

Read Only Memory

ENABLE

IORQ READ

READ

WRITE INTR

17


Hubungan RAM, ROM dengan Mikroprosesor l Jika lebih dari satu unit

memori dihubungkan pada suatu mikroprosesor, hubungannya menjadi tidak sederhana. l Untuk menghindari “tabrakan akses”, harus ada pemisahan lokasi alamat untuk setiap unit memori (peta memori). l Misalkan ada ROM dengan kapasitas 4 byte dan RAM dengan kapasitas 4 byte.

0000 ROM 0003 0004 RAM 0007


18

9


Penentuan address decoder Device

0000 ROM 0003

ROM

0004 RAM 0007

RAM

Alamat 0000H

A15 A3 A2 A1 A0 0000 0000 0000 0000

0001H 0002H 0003H 0004H 0005H

0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0010 0000 0000 0000 0011 0000 0000 0000 0100 0000 0000 0000 0101

0006H 0007H

0000 0000 0000 0110 0000 0000 0000 0111

A3 A2

I0-I1

Y0

untuk mengaktifkan ROM

DECODER

EN 2 ke 4 Y1

untuk mengaktifkan RAM

Y2 Y3 19


Rangkaian Lengkap I0-I1

Y0

0000

DECODER 2 ke 4

EN

ROM 0003

Y1

0004 A2-A3

MEMRQ

RAM A0-A1

DATA

A0-A1 EN ROM 4 byte DATA

READ

READ

Mikroprosesor

A0-A1

0007

EN

RAM 4 byte READ DATA WRITE

WRITE


20

10


Kapasitas RAM dan ROM l Pada kenyataannya, kapasitas RAM dan ROM tidak sekecil seperti contoh yang sudah kita bahas (4 byte) l RAM dan ROM biasanya berkisar mulai ratusan byte sampai dengan ratusan kilobyte atau bahkan mega byte.


21

Hubungan dengan unit I/O l Hubungan mikroprosesor dengan unit I/O dilakukan dengan cara yang sama seperti penentuan hubungan memori

l Kapasitas alamat I/O biasanya jauh lebih kecil daripada memori, berkisar antara beberapa lokasi (kurang dari 10) sampai dengan puluhan atau ratusan lokasi alamat.

l Beberapa informasi penting : n Untuk besaran digital, pada prinsipnya dapat dihubungkan langsung dengan unit I/O n Untuk besaran analog, harus ditambahkan unit A/D atau D/A converter n Untuk tegangan/arus tinggi biasanya dilakukan isolasi supaya tidak merusak mikroprosesor © 2001, ARRY AKHMAD ARMAN - Electrical Engineering Dept. of ITB

22

11


Pemrograman l Dalam sistem mikroprosesor, semua bagian sistem dikendalikan oleh mikroprosesor. l Mikroprosesor harus dilengkapi dengan program untuk menentukan “bagaimana sistem harus bekerja” l Program biasanya dibuat dalam bahasa mesin atau asembler, disimpan dalam ROM


23

Mikrokontroler l Untuk bekerja, mikroprosesor perlu dukungan RAM, ROM dan unit I/O, sehingga jumlah chip yang dibutuhkan tidak “satu” dan perlu interkoneksi eksternal yang tidak sederhana.

l Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang sudah dilengkapi

dengan RAM, ROM dan I/O yang dikemas dalam kemasan “single chip”. l Mikrokontroler digunakan secara luas pada berbagai aplikasi.


24

12


Contoh Aplikasi BU

S

A AL

M

BU

S

AT TA DA BU

S

K

T ON

RO

L

A/D konverter

Sensor Tempr

RAM Biner ke 7-segmen Mikroprosesor

ROM

I/O

Driver

FAN

Driver

Alarm


25

13

Pengantar Sistem Mikroprosesor

Recommend Documents