ARSITEKTUR MIKROPROSESOR KD 3.7

materi 3.7

1. Arsitektur mikroprosesor

Yang akan dibahas sekarang ialah mengenai Struktur dan arsitektur mikroprosesor. Yang pertama struktur pembangun mikroprosesor. Satu buah mikroprosesor terdiri lengkap atas 3 komponen, yaitu :

ALU

Ialah system yang bekerja melakukan operasi perhitungan atau aritmatika kemudian operasi logika.

Control Unit

Kerja CU ialah mengatur aliran data bus dan alamat bus, yang selanjutnya juga mengatur sinyal yang berlokasi pada bus pengatur.

Yang bagian inti selanjutnya ialah tentang arsitektur sebuah Mikroprosesor. Mengenai arsitektur sudah dapat disimpulkan bahwasanya pembahasan yang kali ini adalah mengenai design yang berhubungan dengan mikroprosesor. Rancangan atau design disini akan berkaitan dengan perangkat lunak dan keras bagian dalam sebuah mikroprosesor. Yang dimaksud dari pengertiannya tersebut adalah rancangan dari perangkat lunak beserta perangkat keras yang kemudian menggabungkan fungsinya masing-masing untuk memiliki fungsi baru yang lebih diketahui dengan mikroprosesor.

Arsitektur mikroprosesor ada dua buah. Yang pertama ialah internal software design dan internal hardware design.

1. Internal Software Design

Ditelaah dari perangkat lunaknya, terdapat 3 model arsitektur pada rancangan perangkat lunak mikroprosesor ini.

a. CISC (Set instruksi computer komplex)

CISC ialah bentuk rancangan mikroprosesor yang memanfaatkan tidak hanya satu jenis dan bentuk instruksi. CISC memiliki keahlian untuk melakukan operasi level lemah seperti memproses data dari memori, operasi perhitungan dan eksekusi yang cepat. Kelemahan dari rancangan terdapat pada pengembangan interpreter maupun kompilernya yang sulit dilakukan.

b. RISC (Reduce Instruction Set Computer)

Ialah rancangan dengan sepaket instruksi yang lebih berfokus pada kemudahan dalam memahami instruksi namun hasil yang diperoleh memiliki nilai fungsi yang tinggi. Prinsip RISC adalah sedikit instruksi tetapi banyak register yang dipakai.

RISC memiliki ciri-ciri umum yaitu :

Memiliki sifat tunggal pada ins

Memiliki ukuran instruksi 4 byte pada umumnya.

Mode pengalamatan tidak lebih dari 5.

Operasi load tidak digabungkan dengan operasi artimatika.

Setiap memori terdapat suatu instruksi dengan operand lebih dari satu.

Tidak bisa memakai asal peralatan.

Satu alamat data satu ins

Untuk dapat diminta secara eksplisit diperlukan sedikitnya 32 register integer.

Supaya dapat dilancarkan secara eksplisit diperlukan paling kurang 16 register floating point.

Mikroprosesor Superskala

Ialah rancangan degan skala yang super yang menggunakan instruksi biasa seperti pada CISC dan RISC namun bisa diinisialkan secara simultan dan dapat dieksekusi secara independen.

2. Internal Hardware design

Rancangan ini berhubungan dengan masalah jenis, banyak, dan kapasitas register juga komponen lainnya.

Sama seperti pada desain perangkat lunaknya, pada perangkat kerasnya juga terdapat 3 macam desain mikroprosesor, yaitu :

a. Arsitektur I/O terisolasi

Arsitektur ini menggunakan rancangan pemberian alamat pemetaan I/O secara terpisah dengan pemberian alamat dan pemetaan memorinya.

b. Arsitektur I/O diprogram di dalam memori

Karena menggunakan arsitektur I/O yang diprogram di dalam memori dapat menggabungkan inti sel I/O dalam member alamat dengan isi dalam memori.

c. Arsitektur Harvard

Sistemnya mendekati mirip dengan I/O terisolasi, bedanya ialah pada Harvard diantara memori programnya dan datanya dilebur atau dipisah. Pemisahan ini menggunakan perintah jalan masuk memori yang berbeda. Dilihat dari sistemnya penggunaan arsitektur Harvard lebih menguntungkan.

Itulah struktur dan arsitektur untuk lebih mengenal apa itu mikroprosesor.

BLOK DIAGRAM SISTEM MIKROPROSESOR

BLOK DIAGRAM SISTEM MIKROPROSESOR

- Microprocessor Unit (MPU)

· — MPU tersusun dari tiga bagian pokok yaitu :

1. Control Unit (CU)

2. Arithmetic Logic Unit (ALU)

3. Register Unit (RU)

· — Sebagai CPU, MPU bekerja dan melakukan fungsi dasar yaitu fungsilogika dan aritmetika.

· MPU juga melakukan fungsi pengalihan data dengan menggunakan perintah MOV, atau LOAD, EXCHANGE, PUSH, dan POP.

· Penyimpan program dan data memerlukan MEMORI terutama memori program dalam ROM.

- Sistim Bus

· — Mikroprosesor berkomunikasi dengan unit memori, unit I/O menggunakan saluran yang disebut dengan BUS.

· Setiap mikroprosesor dilengkapi dengan tiga bus sebagai berikut:

- Bus Data

· — Data bus terdiri dari 8, 16, 32, 64 atau lebih saluran paralel.

· — CPU membaca/menulis data ® lokasi memori,Port. (melalui saluran Bus Data)

· Setiap piranti yang terhubung ke data bus harus menggunakan tri state buffer sehingga dapat berkeadaan floating/berimpedansi tinggi jika tidak sedang digunakan.

· Mikroprosesor standar memiliki saluran bus data 8 bit dua arah artinya alih data atau informasi berlangsung pada 8 saluran paralel dari MPU ke unit lain diluar MPU atau dari unit lain di luar ke MPU.

- Address Bus

· — Untuk menetapkan kemana data itu dikirim atau dari mana data itu diambil digunakan bus alamat.

· Bus alamat bertugas menetapkan dan memilih satu lokasi memori atau satu lokasi I/O yang hendak diakses.

· Bus alamat terdiri dari 16, 20, 24, atau lebih saluran sinyal paralel.

· Pada saluran CPU mengirim alamat lokasi memori yang akan ditulisi atau lokasi memori yang akan dibaca.

- Control Bus

· — CPU mengirim keluar atau menerima sinyal kendali melalui saluran bus kendali.

· Bentuk-bentuk bus kendali adalah: Pembacaan memori, Penulisan ke memori, Pembacaan Port I/O, Penulisan Port I/O, Reset, Interrupt, Memori Request,I/O Request, dan sebagainya tergantung jenis CPU-nya.

· Bus Kendali adalah seperangkat bit pengendali yang berfungsi mengatur:

1. Penyerempakan memori,

2. Penyerempakan I/O,

3. Penjadwalan MPU, Interupsi, DMA,

4. Pembentuk clock, dan reset.

- Memori

· — Bagian memori merupakan gabungan dari memori elektronik RWM danROM.

· Disamping juga magnetik floppy disk, magnetik hard disk, atau laser optical disk/CD/DVD/BlueRay, dll.

· Pemakaian memori memiliki dua tujuan :

1. Menyimpan kode biner untuk urutan instruksi yang disebut dengan program,

2. Menyimpan kode biner data selama komputer bekerja.

- Input/Output (I/O)

· —Merupakan bagian yang memungkinkan komputer untuk mengambil data dari luar atau mengirim data ke luar.

· Peripheral semacam keyboard, terminal: video/monitor, printer dan modem dihubungkan ke bagian I/O.

· Piranti yang digunakan untuk interface bus komputer ke peralatan luar disebutPort.

- Central Processing Unit (CPU)

· — CPU bekerja mengendalikan operasi komputer.

· CPU mengambil kode biner instruksi dari memori, kemudian mendekode instruksi tersebut dalam urutan aksi yang sangat sederhana.

· Sebuah CPU terdiri dari Aritmetic Logic Unit (ALU) yang dapat membangun fungsi penjumlahan (Add), Pengurangan (Subtract), Logika OR, AND, Invert, atau XOR.

· CPU juga memiliki register-register. Salah satu register dari CPU berfungsisebagai pencacah alamat (Program Counter= PCI yang digunakan untukmemegang alamat sebuah instruksi atau data berikutnya yang akan diambildari memori, register umum, atau alamat I/O.

· CPU juga memiliki bagian penting yang disebut dengan Control Unit yangbekerja membangkitkan sinyal kendali.

1. RAM

RAM adalah berasal dari singkatan Random Access Memory, RAM yaitu suatu memori tempat penyimpanan data sementara, ketika saat komputer dijalankan dan dapat diakses secara acak (random).

2. ROM

Read-Only Memory (ROM) merupakan chip yang ada pada komponen komputer atau perangkat elektronik lainnya yang beguna untuk menyimpan informasi firmware. Informasi firmware ini berisi tentang kode-kode program yang diperlukan komputer untuk bisa dijalankan, sehingga ROM ini mempunyai peranan yang sangat penting untuk keperluan booting.

3 i/o