Mengenal Mikroprosesor IDT WinChip C6


Mikroprosesor WinChip pertama kali diluncurkan pada pertengahan tahun 1997, dan mendapatkan sambutan yang cukup bagus dari pemakai PC, khususnya pemakai sistem operasi Microsoft Windows.

Di pasaran, WinChip ditargetkan untuk menggoyang posisi Pentium MMX karena mikroprosesor ini memiliki kinerja yang sama dengan mikroprosesor Pentium MMX pada tingkat kecepatan dan integer yang sama. Dan mikroprosesor WinChip C6 akan memasuki segmen pasar dengan harga murah. Satu segmen dengan mikroprosesor AMD K6 dan IBM/Cyrix 6x86MX.

Namun IDT sebagai perusahaan yang mengeluarkan mikroprosesor ini tidak menyangkal bahwa floatiung point WinCHip tidak lebih cepat dari Intel Pentium MMX. Beberapa kelebihan mikroprosesor WinChip C6 adalahukuran mikroprosesor ini sama kecilnya dengan mikroprosesor Intel Pentium MMX, hanya butuh sedikit energi dan telah memasang kecepatan clock sampai 400 MHz.

Secara arsitektur, mikroprosesor WinChip C6 sedikit berbeda dengan arsitektur mikroprosesor pesaing lainnya, seperti AMD K6 dan IBM/Cyrix 6x86MX. Dalam mikroprosesor ini tidak terdapat register renaming dan out of order execution, namun menyertakan cache L1 yang telah dirakit sedemikian rupa. Tujuannya adalah untuk menyaingi kinerja Intel Pentium MMX.

Prosesor WinChip C6

Hal yang mengesankan dari mikroprosesor WinChip C6 adalah konsumsi dayanya yang hanya membutuhkan daya 10 watt dengan tegangan 3,52 volt. Ini berarti lebih rendah dibanding mikroprosesor lainnya. Hal lainnya yang juga mengesankan adalah mikroprosesor WinChip tidak membutuhkan BIOS khusus, sehingga dapat menggunakan BIOS yang sudah ada.

Secara fisik, mikroprosesor WinChip C6 memiliki pin sebanyak 296 pin, dan dikemas dalam kemasan CPGA (Ceramic Package Grid Array). Mikroprosesor ini memiliki transistor sebanyal 5,4 juta buah dan dirakit menggunakan teknologi 0,35 mikron dan teknologi 4-layer metal CMOS. Dalam motherboard, mikroprosesor ini dipasang menggunakan soket 7.

Arsitektur

Mikroprosesor WinChip C6 menggunakan konsep desain yang unik yang kembali ke prinsip dasar dari RISC. Desain ini ditujukan untuk mengoptimalkan mikroprosesor untuk instruksi-instruksi sederhana yang sering digunakan dan meningkatkan frekuensi clock (MHz) secara keseluruhan. Kinerja memori juga ditingkatkan dengan menggunakan cache dalam chip mikroprosesor yang berukuran besar. Untuk mengurangi penggunaan bus, maka digunakan algoritma TL (translation look-aside buffer).

Untuk meningkatkan kinerja WinChip C6 dalam hal integer, maka ditambahkan branch prediction dan melipatgandakan unit floating point. WinChip C6 memiliki dua unit MMX termasuk 53 instruksi baru untuk meningkatkan kinerja grafik tida dimensi (3D). Fasilitas ini memungkinkan WinChip C6 untuk memiliki kinerja MMX dan grafik 3D yang lebih baik.

Pada dasarnya desain internal WinChip C6 adalah eksekusi inti pipeline lima tingkatan yang relatif sederhana dengan tambahan instruksi translation stage. Tambahan instruksi ini mengubah instruksi x86 yang datang dari fetch stage menjadi bentuk internal micro-instruction. Mengubah bentuk instruksi x86 sinkron dengan eksekusi pipeline internal.

I Cache

I-Cache memiliki ukuran 32 kByte yang disusun menjadi two-way set dan menggunakan algoritma LRU replacement. Cache ini memiliki waktu akses 1 clock dan beroperasi pada frekuensi yang tinggi sesuai dengan frekuensi mikroprosesor WinCHip C6. Sebagai tambahan, logika kontrol dari I-Cache menyertakan beberapa hal baru yang meminimalkan cache yang tidak valid dan pengambilan data dari bus yang tidak diperlukan.

Bagian Translator

I-Cache atau bus mengantarkan 16 atau 8 byte tiap clock ke buffer instruksi x86 ke bagian translator (translator unit). Bagian translator akan mengubah instruksi x86 menjadi instruksi internal. Dengan menganggap bahwa instruksi-instruksi dalam buffer instruksi ada pada awal siklus, maka translator akan mengubah seluruh instruksi x86 dalam satu siklus clock. Prefiks (awalan) dari instrukssi membutuhkan tambahan kerja dari translator untuk tiap prefiks, tambahan ini akan menyebabkan celah pada execution pipeline.

  • Keluaran yang dihasilkan dari bagian translator ini adalah
  • Instruksi mikro internal untuk melakukan instruksi x86
  • Data field dari instruksi x86
  • Berbagai informasi pelengkap untuk instruksi x86 untuk mengontrol eksekusi, seperti ukuran operand, dan sebagainya.

Bagian Eksekusi

Instruksi mikro internal yang dihasilkan bagian translator dieksekusi dengan struktur empat tingkatan pipeline yang mirip dengan dasar pipeline RISC, yaitu

  • Decode Stage. Pada tingkatan ini instruksi mikro didekodekan, register diakses, resources dievaluasi, dan semacamnya.
  • Addressing Stage. Pada tingkatan ini alamat memori dihitung dan dikirim ke unit cache. WinChip C6 mampu menghitung alamat memori sebagian besar instruksi x86 dalam satu clock.
  • Executing Stage. Operasi di ALU dan akses terhadap D-Cache dilaksanakan. Semua fungsi-fungsi di ALU memerlukan satu clock kecuali fungsi untuk mengalikan dan membagi.
  • Write-back Stage. Pada tingkatan ini hasil dari operasi dimasukkan ke dalam register dan data ditulis ke D-Cache atau buffer penulisan eksternal.

D-Cache

Struktur D-Cache mirip dengan struktur I-Cache, memiliki ukuran 32 kByte yang disusun menjadi two-way set dan menggunakan algoritma LRU replacement. Cache ini memiliki waktu akses 1 clock dan beroperasi pada frekuensi yang tinggi sesuai dengan frekuensi mikroprosesor WinChip C6.

Bagian Floating Point

Sebagai tambahan terhadap bagian eksekusi integer standar, WinChip C6 memiliki bagian eksekusi floating point 80-bit yang dapat menjalankan instruksi floating point paralel dengan instruksi integer. Bagian floating point didesain untuk memaksimalkan frekuensi clock dan meminimalkan ukuran chip. Beberapa instruksi floating point dibuat pipeline secara terpisah.

Mikroprosesor WinChip C6 mampu menjalankan satu instruksi per clock untuk sebagian besar instruksi integer dan sebagian besar instruksi floating point secara paralel.

Bagian Instruksi MMX

Mikroprosesor WinChip C6 memiliki bagian eksekusi yang terpisah untuk instruksi-instruksi MMX. Register MMX sama seperti register floating point, kecuali bagian eksekusi MMX memiliki adder (penjumlah), multiplier (pengali) dan shifter (penggeser) sendiri, terpisah dari floating point.

(Sumber tulisan dan gambar http://simpel.150m.com/)

Mengenal Sistem Input/Output PC/104


PC/104 (atau PC104) merupakan sebuah standar komputer embedded yang dikontrol oleh PC/104 Consortium yang mendefinisikan ukuran bentuk dan bus komputer. PC/104 dimaksudkan untuk lingkungan komputasi embedded dimana aplikasi teragntung pada akuisisi data yang dapat dipercaya meskipun seringkali dalam lingkungan yang ekstrim. Spesifikasi ukuran bentuk seringkali langsung dibeli oleh vendor COTS, yang mungkin akan menguntungkan bagi pengguna yang ingin mengkostumisasi sistem rugged, tanpa perlu merancang dan menyusun berbulan-bulan.

Tidak seperti bentuk ukuran ATX yang populer yang memanfaatkan bus PCI dan sedang digunakan kebanyakan PC, bentuk ukuran (form factor) PC/104 tidak memiliki backplane, dan sebagai penggantinya mengijinkan modul ditumpuk bersama-sama seperti blok bangunan. Penumpukan bus secara alamiah lebih rugged daripada PC biasa. Hal ini sebagai hasil dari lubang pemuatan di sudut tiap modul yang mengijinkan papan untuk lebih cepat dipasangkan.

Ukuran papan (board) standar sesuai dengan ukuran 3,55 × 3,775 inchi (90,17 × 95,89 mm), sementara tingginya tergantung batas konektor. Tinggi daerah pembatas menjamin modul-modul tidak akan bersinggungan. Vendor seringkali mengikuti pembatasan rancangan untuk menjamin penumpukan modul yang sesuai, walaupun itu bukanlah keumuman untuk menemukan papan yang mengabaikan kebutuhan ukuran bentuk.

Sementara sistem umumnya (juga diasukan sebagai tumpukan) termasuk motherboard, konverter analog ke digital, dan modul I/O (akuisisi data) digital, periferal yang lain ditemukan di pasaran seperti penerima GPS, pengontrol IEEE 802.11, dan pengontrol USB.

Sebuah komputer papan tunggal PCI-104

Ukuran Bentuk

PC/104

Bus komputer PC/104 (pertama kali dirilis pada tahun 1992) menggunakan 104 pin. Pin-pin tersebut termasuk semua jalur normal yang digunakan dalam bus ISA, dengan penambahan pin ground untuk menjamim integritas bus. Pewaktuan sinyal dan level tegangan sama dengan bus ISA, dengan kebutuhan arus yang lebih rendah.

PC/104-Plus
Ukuran bentuk PC/104-Plus menambahkan dukungan bus PCI, sebagai tambahan ke bus ISA dari standar PC/104. Namanya diturunkan dari aslinya: modul PC/104-Plus merupakan yang memiliki konektor PC/104 (ISA) ditambahn konektor PCI. Salah satu rancangan yang memperhatikan PC/104-Plus tersedia papan real estate, yang banyak digunakan oleh konektor bus.

PCI-104

Ukuran bentuk PCI-104 hanya menyertakan konektor PCI (dengan menghilangkan konektor ISA), in an effort to increase the available board real estate. The vast majority of boards still use only the ISA-based PC/104, and are thus incompatible with PCI-104.

Stack

Sistem yang tersusun dari modul PC/104, PC/104-Plus, atau PCI-104 kadang ditunjukkan sebagai “stack”. Walaupun banyak tumpukan termasuk modul yang semuanya memiliki bentuk ukuran yang sama, itu tidak umum menemukan modul PC/104 ditumpuk dengan modul PC/104-Plus.

Tiap tumpukan harus mengandung sekurangnya satu buah motherboard atau CPU, yang berperan sebagai pengontrol untuk komponen periferal. Motherboard seringkali diacukan sebagai sebuah komputer papan tunggal (single board computer (SBC)), untuknya seringkali memiliki antarmuka bagi semua komponen PC standar (seperti keyboard, mouse, port serial, dan sebagainya). Pengontrol ini harus mendukung pensinyalan bus yang digunakan dalam semua modul yang ditambahkan. Itu mungkin, bagaimanapun, bahwa sebuah kartu periferal melakukan fungsi dia sendiri tanpa memerlukan motherboard terpisah untuk mengontrolnya.

Tidak ada batasan jumlah kartu PC/104 yang bisa ada dalam sebuah sistem. Bagaimanapun, lebih banyak modul yang ditambahkan, semakin tinggi tumpukan, dan keperluan pensinyalan mungkin tidak terpelihara. Sebuah tumpukan PC/104 biasa akan memiliki pengontrol motherboard yang juga PC/104. Karrtu periferal PC/104 bisa tetap di salah satu sisi mikroprosesor.

Tumpukan yang memiliki modul PC/104-Plus harus dikontrol oleh pengontrol motherboard PC/104-Plus. Dengan tidak menambahkan pengontrol PC/104-Plus, jumlah kartu periferal PC/104-Plus dalam tumpukan tidak melebihi empat modul terpisah. Hal ini karena spesifikasi PCI, yang mengijinkan empat komponen PCI dalam sebuah sistem. (Lebih banyak divais PCI mungkin ditambahkan jika divais jembatan digunakan.) Aturan yang sama diterapkan ke tumpukan PCI-104.

Ketika konektor bus PCI digunakan (PC/104-Plus or PCI-104 modules), semua modul PC/104-Plus periferal harus menghubungkan secara konsekutif di satu sisi pengontrol karena kebutuhan pensinyalan bus PCI. Tiap kartu dengan bus PCI hendaknya menyertakan mekanisme untuk menandai posisi ke referensi pengontrol. Catat bahwa hal ini tidak perlu untuk backplane motherboard tradisional, karena kartu “mengetahui” dimana slotnya berada. Sebuah sistem PC/104-Plus atau PCI-104 mungkin juga memiliki kartu PC/104, yang mungkin ditempatkan di salah satu sisi CPU jauh dari kartu PC/104-Plus (sehingga bus PCI tidak jelek).

Penyimpanan populer

Sistem PC/104 yang kecil dan rugged seringkali memerlukan divais penyimpanan yang kecil. Divais penyimpanan populer termasuk  Compact Flash sebaik divais solid state disk (SSD). Media ini seringkali lebih populer daripada hard drive mekanis, yang lebih besar, dan lebih mudah rusak dalam lingkungan yang keras.

Perkembangan

 

(Sumber: http://simpel.150m.com/)

Mengenal Mikroprosesor Intel Pentium


Mikroprosesor Pentium dikeluarkan oleh Intel pada tahun 1993 menggantikan mikroprosesor 486. Pentium merupakan mikroprosesor generasi baru (generasi kelima) yang menembus batas kecepatan yang sebelumnya susah untuk dilampaui oleh mikroprosesor 486.

Mikroprosesor Pentium merupakan mikroprosesor CICS (complex instruction set computer) pertama yang menggunakan arsitektur superskalar. Pentium ini berukuran 2,16 inchi persegi dan memuat transistor sebanyak 3,1 juta, jauh berbeda dengan Intel 486 yang hanya memuat 1,2 juta transistor. Jumlah pin-nya juga meningkat dari 168 pin untuk mikroprosesor 486 menjadi 273 untuk Pentium. Pin-pin ini diatur dalam suatu matriks 21 x 21 pin.

Pentium generasi awal dibuat menggunakan teknologi BiCMOS (bipolar complementary metal-oxide semiconductor)  0,8 mikron dengan tegangan 5 volt, konsumsi daya sekitar 16 watt. Teknologi BiCMOS merupakan gabungan antara teknologi CMOS murni dengan teknologi bipolar. Pada teknologi BiCMOS, fungsi-fungsi yang memerlukan kecepatan dan harus memberikan daya diimplementasikan dengan teknologi bipolar, sementara yang lain dengan teknologi CMOS. Sirkuit-sirkuit bipolar memerlukan pasokan daya yang relatif lebih tinggi. Sehingga tidak tidak mengherankan jika konsumsi dayanya cukup tinggi. Selama beroperasi, suhu kemasan chip Pentium tidak boleh melebihi suhu 85 oC. Jika perlu harus digunakan pembuang panas (heat sink).

Untuk memperoleh distribusi daya yang merata, mikroprosesor Pentium memiliki tidak kurang dari 50 pin masukan daya Vcc untuk daya dan 49 pin Vss untuk ground. Semua pin Vcc harus dihubungkan dengan suatu bidang Vcc (Vcc plane) pada papan sirkuit, dan pin-pin Vss dengan bidang Vss. Pin-pin masukan yang aktif rendah dan tidak digunakan, harus dihubungkan dengan Vcc, dan pin-pin masukan yang aktif ringgi dan tidak digunakan harus dihubungkan dengan ground. Pin-pin NC (no connection) harus dibiarkan tidak terhubung.

Intel Pentium

Pentium menggunakan System Mangement Mode (SMM) yang sama dengan yang digunakan 486SL, yang memungkinkan penggunaan daya rendah. SMM diaktifkan pada tingkat sistem operasi oleh system management interrupt (SMI).

Peningkatan Kinerja

Pentium menggunakan bus alamat internal sama dengan 486, yaitu 32-bit. Namun untuk bus data eksternalnya menggunakan jalur yang lebih lebar yaitu 64-bit. Dengan demikian Pentium dapat menangani data antara mikroprosesor itu sendiri dengan memorii dua kali lebih banyak daripada 486.

Penyebab lain mikroprosesor Pentium dua kali lebih cepat daripada 486 adalah mikroprosesor Pentium memiliki dua pipeline dan dua jenis cache. Mikroprosesor konvensional tidak memiliki pipeline dan cache ganda.

Sebenarnya konsep pipeline di dunia komputer stasiun kerja sudah ridak asing lagi. Mikorprosesor RISC menggunakan pipeline untuk meningkatkan kinerjanya. Pipeline pada dasarnya merupakan jalur perakitan hardware yang mempercepat pengolahan instruksi lewat lima tahap: Prefetch, Instruction Decode, Address Generate, Execute, dan Write Back. Dengan menyertakan pipeline pada mikroprosesor 486 maka pengolahan satu instruksi dapat dilakukan dalam satu clock.

Dengan cara yang sama, mikroprosesor Pentium yang memiliki pipeline ganda dapat melakukan pengolahan dua instruksi sekaligus per clock. Hasil dari struktur pipeline ganda ini adalah desain superskalar. Namun pipeline tidak dapat bekerja sendirian. Pipeline memerlukan cache internal yang secara konstan dapat menyediakan data. Mikroprosesor Pentium menyediakan dua buah cache, yaitu cache untuk data 8K dan untuk instruksi 8K. Setiap cache dapat berkomunikasi ke dua pipeline pada satu saat pada satu siklus clock.

Komponen lainnya yang penting pada sebuah mikroprosesor adalah FPU (Floating Point Unit) FPU ini merupakan sebuah hardware dalam mikroprosesor yang dengan cepat melaksanakan perhitungan bilangan non-integer. Antara lain perhitungan ini digunakan untuk menggambarkan letak posisi sebuah titik pada gambar CAD 3D. Aplikasi lain yang membutuhkan FPU adalah grafik vektor, analisa statistik, multimedia dan sebagainya.

Intel mengambil FPU yang ada pada 486 dan kemudian merancang ulang. Peningkatan FPU yang menonjol pada mikroprosesor Pentium adalah pipeline yang berhubungan dengan FPU tersebut. Pipeline FPU membuat mikroprosesor Pentium 5 – 10 kali lebih cepat daripada FPU 486.

Perbandingan mikroprosesor Intel 486 dengan Intel Pentium

Dengan kinerja dan kecepatan yang lebih tinggi, pada saat beroperasi mikroprosesor Pentium menimbulkan panas yang tinggi. Sehingga dengan demikian pada mikroprosesor harus dipasang pendingin.

(Sumber: http://simpel.150m.com/)

Mengenal Mikroprosesor Intel 8085


Intel 8085 merupakan mikroprosesor kelanjutan dari mikroprosesor sebelumnya yang sangat sukses di pasaran, yaitu mikroprosesor Intel 8080A. Diberikan nama 8085 karena mikroprosesor ini merupakan mikroprosesor pertama Intel yang hanya memerlukan tegangan 5 volt. Mikroprosesor 8085 100% sesuai secara software dengan mikroprosesor 8080A dengan peningkatan kinerja sistem. Mikroprosesor 8085 awal dibuat berdasarkan teknologi NMOS dan kemudian versi “H” yang berdasarkan pada teknologi HMOS.

Mikroprosesor 8085 menyertakan semua fitur chip 8224 sebagai pembangkit clock dan chip 8228 sebagai pengontrol sistem sehingga meningkatkan level penyatuan sistem. Mikroprosesor 8085 jika disatukan dengan chip RAM 8156 dan ROM/PROM 8355/8755 akan menjadikannya sebuah sistem yang lengkap. Mikroprosesor 8085 menggunakanBus Data termultipleks dan membutuhkan dukungan chip 825X-5. Alamat terbagi dua menjadi bus alamat 8-bit dan bus data 8-bit. Pengunci alamat dalam chip dari chip memori 8155/8355/8755 menjadikannya dapat langsung berhubungan dngan mikroprosesor 8085.

Keluarga mikroprosesor 8085 juga dikenal sebagai MCS-85.

Dengan demikian ada beberapa poin yang menjadi mikroprosesor Intel 8085 lebih baik dari mikroprosesor Intel 8080, yaitu sebagai berikut:

  • Intel 8085 hanya mengharuskan diberi pasokan daya tunggal 5V.
  • Dalam prosesor sudah terintegrasi oscillator dan pengontrol sistem clock.
  • Port I/O serial.
  • Instruksi baru, kebanyakan instruksi tersebut tidak terdokumentasikan.
  • Jumlah tansistor menjadi 6.500 dengan proses 3 mikron.
  • Kecepatan clock meningkat mnenjadi 3 MHz.

Ada berbagai versi mikroprosesor 8085. Versi mikroprosesor 8085 yang asli tanpa penambahan huruf  “A” yang hanya dibuat/difabrikasi oleh Intel, dan dengan cepat digantikan oleh 8085A yang mengandung bug tetap. Beberapa tahun kemudian, sekitar tahun 1980, Intel memperkenalkan 8085AH – versi 8085A dengan proses produksi HMOS. Versi ini tidak terlalu jelas jika dengan versi 80C85, versi CMOS dari 8085A, yang tidak pernah difabrikasi oleh Intel, tapi versi CMOS itu diproduksi setidaknya oleh dua pabrikan lainnya, yaitu OKI dan Tundra Semiconductor. Tundra Semiconductor juga membuat mikroprosesor 8085 tercepat yang berjalan pada 8 MHz.

Mikroprosesor Intel 8085

Pabrik pembuat tiruan Intel 8085 diantaranya: AMD, Mitsubishi, NEC, OKI, Siemens, Toshiba. Pabrikan di Uni Soviet juga membuat tiruan CPU Intel 8085.

Mikroprosesor Intel 8085 digunakan pada komputer Radio Shack TRS-80 Model 100 dan 200 serta pada CompuPro 8/16.

Arsitektur Intel 8085

Memori

Memori program, data dan stack menempati ruang memori yang sama. Ukuran memori keseluruhan yang dapat dialamati adalah 64 KB.

  • Memori program – program bisa berlokasi dimanapun dalam memori. Instruksi lompatan, pencabangan dan pemanggilan menggunakan alamat 16-bit, dimana instruksi-instruksi tersebut dapat digunakan untuk melompat/bercabang ke manapun dalam lokasi memori 64 KB. Semua instruksi lompatan/pencabangan menggunakan pengalamatan absulot.
  • Memori data – prosesor selalu menggunakan alamat 16-bit sehingga data dapat ditempatkan dimana saja.
  • Memori stack hanya dibatasi oleh ukuran memori.Stack tumbuh ke arah bawah.

64 byte pertama dari halaman memori nol hendaknya dicadangkan sebagai vektor yang akan digunakan oleh instruksi RST.

Interupsi

Prosesor memiliki 5 interupsi. Interupsi-interupsi tersebut dijelaskan di bawah ini sesuai dengan prioritasnya (dari prioritas terendah ke prioritas tertinggi):

INTR adalah jenis interupsi yang sesuai dengan interupsi maskable 8080A. Ketika terjadi interupsi, prosesor mengambil satu buah instruksi dari bus yang biasanya merupakan salah satu dari instruksi berikut ini:

  • Sebuah instruksi 8 RST (RST0 – RST7). Prosesor menyimpan pencacah program yang sedang dijalankan ke dalan stack dan mengambil lokasi memori N * 8 (dimana N adalah nomor 3-bit dari 0 sampai 7 yang diisi dengan instruksi RST).
  • Instruksi CALL (instruksi 3 byte). Prosesor memanggil subrutin yang memiliki alamat yang disebutkan pada byte kedua dan ketiga instruksi.

RST5.5 adalah interupsi maskable. Ketika interupsi diterima prosesor menyimpan isi register PC ke dalam stack dan mengambil alamat 2Ch (hexadecimal).

RST6.5 adalah interupsi maskable. Ketika interupsi diterima prosesor menyimpan isi register PC ke dalam stack dan berpindah ke alamat 34h (hexadecimal).

RST7.5 adalah interupsi maskable. Ketika interupsi diterima prosesor menyimpan isi register PC ke dalam stack dan berpindah ke alamat 3Ch (hexadecimal).

Trap adalah interupsi non-maskable. Ketika interupsi diterima prosesor menyimpan isi register PC ke dalam stack dan berpindah ke alamat 24h (hexadecimal).

Semua interupsi bis diaktifkan atau dinonaktifkan menggunakan instruksi EI dan DI. Interupsi RST 5.5, RST6.5 dan RST7.5 bisa diaktifkan atau dinonaktifkan masing-masing menggunakan instruksi SIM.

Port I/O

  • 256 port input
  • 256 port output

Register

Akumulator atau register A merupakan sebuah register 8-bit yang digunakan dalam operasi aritmatika, logka, I/O dan operasi muat/simpan (load/store).

Flag adalah sebuah register 8-bit yang terdiri atas 5 flag 1-bit:

  • Tanda (Sign) – di-set jika bit tertinggi hasil di-set.
  • Nol (Zero) – di-set jika hasilnya nol.
  • Auxiliary carry – di-set jika ada pengambilan dari bit 3 sampai bit 4 dari hasil.
  • Parity – di-set jika paritas (jumlah set bit dalam hasil) genap.
  • Carry – di-set jika terjadi pengambilan selama penambahan atau peminjaman selama pengurangan/perbandingan.

Register Umum

Register B 8-bit dan C 8-bit bisa digunakan sebagai pasangan register BC 16-bit. Ketika digunakan sebagai pasangan register C berisi byte rendah. Beberapa instruksi menggunakan register BC sebagai penunjuk data.

Register D 8-bit dan E 8-bit bisa digunakan sebagai pasangan register DE bit. Ketika digunakan sebagai pasangan register E berisi byte orde rendah. Beberapa instruksi menggunakan pasangan register DE sebagai penunjuk data.

Register H 8-bit dan L 8-bit bisa digunakan sebagai pasangan register HL 16-bit. Ketika digunakan sebagai pasangan register L berisi byte orrde rendah. Register HL biasanya berisi penunjuk data ke alamat memori referensi.

Stack pointer adalah register 16 bit. Register ini selalu ditambah atau dikurangi dengan 2.

Pencacah Program merupakan register 16-bit.

Kumpulan Instruksi

Kumpulan instruksi mikroprosesor Intel 8085 terdiri atas instruksi-instruksi berikut ini:

  • Instruksi pemindahan data.
  • Aritmatika – tambah, kurangi, naikkan 1 dan turunkan 1.
  • Logika – AND, OR, XOR dan putar.
  • Transfer kontrol – conditional, unconditional, pemanggilan subrutin, kembali dari subroutine dan restart.
  • Instruksi Input/Output.
  • Lainnya – pengesetsan/penghapusan bit flag, pengaktifan/penonaktifan interupsi, operasi stack, dan lain sebagainya.

Mode Pengalamatan

  • Register – menunjukkan data di dalam register atau pasangan register.
  • Register tidak langsung – instruksi menyebutkan pasangan register yang berisi alamat dimana data ditempatkan.
  • Langsung.
  • Cepat – 8 atau 16-bit data.

Chip Pendukung

Selain mengeluarkan chip mikroprosesor, Intel juga membuat chip-chip pendukung yang digunakan untuk membangun sistem mikrokomputer yang lengkap. Chip-chip pendukung tersebut adalah:

  • 8155 (2048-bit MOS RAM statis dengan I/O Port dan Timer, CE aktif rendah),
  • 8156 (sama dengan 8155, tapi memiliki CE dengan aktif tinggi),
  • 8355 (16.384-bit ROM dengan I/O),
  • 8755 (16.384-bit EPROM dengan I/O),
  • 8251A (Programmable Communications Interface),
  • 8253-5 (Programmable Interval Timer),
  • 8255-5 (Programmable Peripheral Interface),
  • 8257-5 (DMA Controller),
  • 8259-5 (Interrupt Controller),
  • 8279-5 (Keyboard/Display Interface)

(Disadur dari simpel)

Mengenal Sejarah Mikroprosesor


Mikroprosesor merupakan komponen utama dalam setiap mesin komputasi saat ini. Mikroprosesor banyak digunakan terutama dalam komputer, mulai dari komputer pribadi (PC) sampai mainframe.

Mikroprosesor pertama lahir tahun 1970-an. Peristiwa ini telah menimbulkan suatu revolusi yang masih terus berlangsung dalam cara merancang dan membuat sistem-sistem digital yang kompleks. Ukurannya yang kecil, harganya yang murah, dan kemampuannya untuk dapat diprogram, membuat mikroprosesor sangat cocok untuk sejumlah besar aplikasi dalam banyak bidang, mulai dari permainan elektronik (electronics games) sampai pengontrolan robot untuk industri dan pengontrolan pesawat ruang angkasa.

Akhir tahun 1960-an banyak perusahaan penghasil semikonduktor berupaya untuk memanfaatkan teknologi LSI/VLSI (Large Scale Integration/Very Large Scale Integration) yang masih relatif baru guna merancang sistem-sistem digital yang kompleks, misalnya untuk pembuatan kalkulator yang dapat diprogram dan untuk pembuatan komputer-komputer kecil. Salah satu perusahaan yang berusaha keras tersebut adalah Intel Corporation. Pada tahun 1969 perusahaan ini mengembangkan suatu set IC jenis LSI untuk digunakan dalam kalkulator seri baru sesuai pesanan perusahaan Jepang, Busicom. Chip Intel ini diorganisasikan sebagai suatu komputer serba-guna (general-purpose computer) dan diprogram selama proses pembuatannya agar berfungsi sebagai sebuah kalkulator.

Pada tahun 1971 Intel mulai memasarkan IC-IC tersebut sebagai seri MCS-4 (microcomputer set four). Seri MCS-4 ini asalnya terdiri atas empat IC PMOS (P-channel metal-oxide semiconductor), yaitu sebuah chip ROM (Read Only Memory) 4001, sebuah chip RAM (Random Access Memory) 4002 sebagai memori baca-tulis, sebuah chip antarmuka I/O (input/output) 4003, dan sebuah chip CPU (Central Processing Unit) 4004. Chip 4004 inilah yang sekarang dianggap sebagai mikroprosesor pertama yang diproduksi secara komersial.

IC 4004 memiliki 2.300 transistor PMOS dan dapat memproses 4-bit sekaligus. IC 4004 memiliki 16 register sementara serba-guna, sebuah ALU (Aritmatic and Logic Unit) yang terutama terdiri atas sebuah penjumlah (adder) 4-bit, dan rangkaian logika lainnya yang diperlukan untuk memproses 45 tipe instruksi yang dimiliki mikroprosesor ini.

Intel 4004 dapat melakukan operasi-operasi aritmatik dan logika sederhana seperti penjumlahan, pengurangan, perbandingan dan operasi-operasi logika AND dan OR. CPU ini juga dapat melakukan berbagai fungsi kontrol seperti mengambil instruksi dari memori (fetch), menerjemahkannya (decode) dan kemudian melaksanakan instruksi tersebut (execute).

Mikroprosesor pertama ini merupakan suatu sukses dan digunakan untuk berbagai aplikasi dalam industri. Karena kegunaannya, mikroprosesor ini menarik banyak perhatian dari kalangan teknisi maupun dari kalangan industri semikonduktor. IC 4004 semula dimaksudkan untuk digunakan dalam sebuah kalkulator. Tetapi beberapa perancang rangkaian logika menyadari bahwa chip ini dapat menggantikan satu PCB (Printed Circuit Board) penuh dengan rangkaian-rangkaian logika kombinasi dan sekuensial. Selain itu, kemampuannya untuk mengubah fungsi suatu sistem hanya dengan mengubah programnya tanpa perlu mengubah desain perangkat kerasnya, sangat menarik. Faktor-faktor inilah antara lain yang mendorong perkembangan mikroprosesor.

Intel 4004 dengan cepat diikuti oleh seri-seri mikroprosesor lainnya dari berbagai perusahaan penghasil semikonduktor. Intel sendiri tidak lama kemudian mengeluarkan suatu versi IC 4004 yang diperbaiki, yaitu Intel 4040 yang juga sama-sama 4-bit.

Kemudian pada tahun 1972, Intel mengeluarkan mikroprosesor baru yang merupakan peningkatan dari IC 4040, yaitu IC 8008. Perubahan yang paling nyata dari IC Intel 8008 ini adalah lebar data yang digunakan menjadi selebar 8-bit. IC 8008 ini memerlukan sekitar 20 IC tambahan untuk bisa membentuk CPU yang berfungsi dengan baik. Dan pada tahun 1973, Intel mengeluarkan lagi IC terbarunya yaitu 8080 yang merupakan peningkatan dari IC 8008. Lebar data yang digunakan masih sama 8-bit. Namun peningkatan yang sangat berarti adalah IC 8080 ini hanya memerlukan dua IC tambahan untuk bisa membangun sebuah CPU yang berfungsi dengan baik yaitu IC 8224 (pembangkit clock) dan IC 8228 (pengontrol sistem dan driver bus), serta peningkatan jumlah instruksi. Selain itu juga teknologi pembuatan IC-nya diperbarui dengan menggunakan teknologi NMOS (N-channel Metal-Oxide Silicon)
Perusahaan semikonduktornya lainnya tak mau ketinggalan mengeluarkan mikroprosesor produknya, baik yang serumpun dengan keluarga mikroprosesor yang dikeluarkan oleh Intel maupun yang berbeda. Pada tahun 1975, MOS Technology mengeluarkan mikroprosesor dengan seri 6500 yang berbeda dengan mikroprosesor keluaran Intel.

Pada tahun berikutnya, perusahaan pembuat semikonduktor Zilog Inc. mengeluarkan mikroprosesor yang serumpun dengan Intel 8080. Perusahaan ini mengeluarkan mikroprosesor 8-bit yang dimaksudkan untuk menggantikan Intel 8080. mikroprosesor ini dinamakan dengan Zilog Z80. Mikroprosesor ini merupakan pukulan telak bagi Intel. Bagaimana tidak, mikroprosesor ini tidak seperti Intel 8080, dimana tidak memerlukan IC tambahan untuk membangun sebuah CPU yang berfungsi dengan baik. Selain itu juga instruksi yang digunakannya hampir sama dengan Intel 8080.

Di tahun-tahun selanjutnya bermunculan mikroprosesor-mikroprosesor dari berbagai pabrikan. Motorola mengeluarkan mikroprosesor seri 6800, AMD dengan mikroprosesor seri Am2900, Texas Instruments dengan mikroprosesor TMS1000, Fairchild dengan F8, dan lain sebagainya.

Berikut ini adalah daftar mikroprosesor yang dikeluarkan berbagai pabrikan antara tahun 1971 sampai 1979 yang dikeluarkan oleh situs http://www.antiquetech.com.

 

Perkembangan Selanjutnya

Sejalan dengan perkembangan teknologi, mikroprosesor mengalami evolusi. Baik dalam teknologi pembuatannya, maupun dalam teknologi yang ditanam dalam mikroprosesor itu sendiri. Ketika awal perkembangannya, mikroprosesor hanya memiliki lebar data 4-bit, maka untuk saat ini ada yang sudah mencapai 128-bit.

Perkembangan mikroprosesor dapat dikelompokkan menjadi beberapa tahap berdasarkan teknologi pembuatannya:

  • LSI (Large Scale Integration)
  • VLSI (Very Large Scale Integration)
  • ULSI (Ultra Large Scale Integration)

Berdasarkan teknologi kapasitas mikroprosesor dalam melakukan komputasi, mikroprosesor terbagi ke dalam beberapa kelompok, yaitu:

  • Mikroprosesor 4-bit
  • Mikroprosesor 8-bit
  • Mikroprosesor 16-bit
  • Mikroprosesor 32-bit
  • Mikroprosesor 64-bit

Berdasarkan jumlah instruksinya, mikroprosesor tergolong ke dalam beberapa kelompok, yaitu:

  • CISC (Complex Instruction Set Computer)
  • RISC (Reduced Instruction Set Computer)
  • ZISC (Zero Instruction Set Computer)

Referensi

Wikipedia, the free encyclopedia, http://www.wikipedia.org

Instruksi dan Chip Pendukung Mikroprosesor Zilog Z80


Mikroprosesor Z80 memiliki sekumpulan instruksi yang sangat berdaya guna dan dan serba guna yang tersedia di beberapa mikroprosesor 8-bit. Itu termasuk operasi yang khas (unik) seperti pemindahan blok untuk transfer data yang cepat dan efisien dalam memori atau antara memori dan I/O. Itu juga mengijinkan operasi beberapa bit di dalam beberapa lokasi di memori.

Instruksi-instruksi mikroprosesor Zilog Z80 dibagi ke dalam kategori berikut ini:

  • Pemuatan 8-bit
  • Pemuatan 16-bit
  • Pertukaran, transfer blok dan pencarian
  • Operasi logika dan aritmatika 8-bit
  • Aritmatika serba-guna dan kontrol CPU
  • Perputaran (rotasi) dan pergeseran (shift)
  • Operasi set, reset dan tes bit
  • Lompatan
  • Pemanggilan (call), kembali (return) dan restart
  • Operasi masukan dan keluaran

Sejumlah mode pengalamatan yang beragam diimplementasikan untuk mengijinkan transfer data yang cepat dan efisien antara berbagai register, lokasi memori dan divais masukan/keluaran. Mode pengalamatan yang disertakan:

  • Cepat (immediate)
  • Perluasan cepat (immediate extended)
  • Halaman nol termodifikasi (modified page zero)
  • Relatif (relative)
  • Perluasan (Extended)
  • Terindeks (Indexed)
  • Register
  • Register tak langsung
  • Tersirat (Implied)
  • Bit

Chip Pendukung

Mikroprosesor datang berserta seperangkat periferal pendukungnya yang dikenal dengan periferal keluarga Z80. Periferal-periferal yang mendukung mikroprosesor Z80 di antaranya, yaitu:

  • Pengontrol Masukan/Keluaran Paralel (Z80 PIO: Parallel Input/Output)
  • Pengontrol Masukan/Keluaran Serial (Z80 SIO: Serial Input/Output)
  • Sirkuit Pewaktuan/Pencacah (Z80 CTC: Counter/Timer Circuit)
  • Pengontrol Akses Memori Langsung (Z80 DMA: Direct Memory Access)
  • Pengirim/Penerima Tak-sinkron ganda (Z80 DART: Dual Asynchronous Receiver/Trasmitter)
Chip pendukung: Z8420 PIO

Mikroprosesor Z80 tidak hanya dapat berantarmuka dengan periferal keluarga Z80 saja, namun bisa dihubungkan dengan periferal dari keluarga mikroprosesor yang lain seperti periferal keluaran Intel. Karena kedua mikroprosesor ini masih satu rumpun (keturunan).

 

Baca juga:

  1. Mengenal Mikroprosesor Zilog Z80
  2. Arsitektur Mikroprosesor Zilog Z80
  3. Daftar Register Mikroprosesor Zilog Z80
  4. Interupsi Mikroprosesor Zilog Z80
  5. Pengkakian Mikroprosesor Zilog Z80

(Tulisan diambil dari http://simpel.150m.com/)

Pengkakian Mikroprosesor Zilog Z80


Konfigurasi pin mikroprosesor Z80 diperlihatkan pada Gambar di bawah ini.

Pengkakian mikroprosesor Zilog Z80

A0 – A15. Bus Alamat (keluaran, aktif High, 3-state). A0 – A15 membentuk bus alamat 16-bit. Bus Alamat menyediakan alamat bagi pertukaran bus data memori (sampai 64Kbyte) dan bagi pertukaran divais I/O.

BUSACK#. Pemberitahuan Bus (keluaran, aktif Low). Pemberitahuan Bus menunjukkan pada divais yang meminta bahwa bus alamat CPU, dan sinyal kontrol MREQ#, IORQ#, RD#, dan  WR# telah memasuki keadaan impedansi tinggi (high-impedance). Sirkuit eksternal sekarang bisa mengontrol jalur-jalur tersebut.

BUSREQ#. Permintaan Bus (masukan, aktif Low). Permintaan Bus memiliki prioritas lebih tinggi dibandingkan dengan NMI# dan selalu dikenali di akhir siklus mesin yang sedang berjalan. BUSREQ# memaksa bus alamat CPU, bus data dan sinyal kontrol MREQ#, IORQ#, RD# dan WR# menuju keadaan impedansi tinggi sehingga divais lain bisa mengontrol jalur-jalur tersebut. BUSREQ# normalnya terhubung OR (wired-OR) dan memerlukan satu resistor pullup eksternal bagi aplikasi tersebut. Perluasan periode BUSREQ# karena operasi DMA yang luas bisa menjaga CPU dari penyegaran (refreshing) RAM dinamis yang benar.

D0 – D7. Bus Data (masukan/keluaran, aktif High, 3-state). D0 – D7 membuat sebuah bus data dua arah (bidirectional) 8-bit, yang digunakan untuk pertukaran data dengan memori dan I/O.

HALT#. Keadaan Berhenti (Halt) (output, aktif Low). HALT# menunjukkan bahwa CPU telah mengeksekusi perintah Halt dan sedang menunggu sebuah interupsi non-maskable atau maskable (dengan mask aktif) sebelum operasi bisa dilanjutkan kembali. Ketika terhenti, CPU mengeksekusi NOP untuk menjaga refresh memori.

INT#. Permintaan Interupsi (masukan, aktif Low). Permintaan Interupsi dihasilkan oleh divais I/O. CPU menerima sebuah interupsi di akhir instruksi yang sedang berjalan jika flip-flop pengaktif interupsi terkontrol software internal (IFF) diaktifkan. INT# normalnya dihubung OR dan memerlukan resistor pullup eksternal bagi aplikasi-aplikasi tersebut.

IORQ#. Permintaan Masukan/Keluaran (keluaran, aktif Low, 3-state). IORQ# menunjukkan bahwa setengah bus alamat rendah memegang sebuah alamat I/O yang sah bagi sebuah operasi penulisan atau pembacaan I/O. IORQ# juga dihasilkan secara bersamaan dengan M1# selama sebuah siklus pemberitahuan interupsi untuk menunjukkan bahwa sebuah vektor tanggapan interupsi bisa ditempatkan pada bus data.

M1#. Siklus Mesin (keluaran, aktif Low). M1#, bersama-sama dengan MREQ#, menunjukkan bahwa siklus mesin yang sedang berjalan adalah siklus pengambilan opcode dari sebuah eksekusi instruksi. M1#, bersama-sama dengan IORQ# menunjukkan bahwa siklus pemberitahuan interupsi.

MREQ#. Permintaan Memori (keluaran, aktif Low, 3-state). MREQ# menunjukkan bahwa bus alamat memegang alamat yang sah bagi operasi pembacaan memori atau penulisan memori.

NMI#. Interupsi Non-Maskable (masukan, terpicu ujung negatif). NMI# memiliki prioritas lebih tinggi dibandingkan dengan INT#. NMI# selalu dikenali di akhir instruksi yang sedang berjalan, tak tergantung dari status flipf-flop pengaktif interupsi (interrupt enable flip-flop), dan secara otomatis memaksa CPU untuk memulai kembali pada alamat 0066H.

RD#. Baca (keluaran, aktif Low, 3-state). RD# menunjukkan bahwa CPU ingin membaca data dari memori atau divais I/O. Divais I/O atau memori yang dialamati akan menggunakan sinyal ini untuk menempatkan data ke dalam bus data CPU.

RESET#. Reset (masukan, aktif Low). RESET# mengawali CPU sebagai berikut: me-reset flip-flop pengaktif interupsi, menghapus PC dan register I dan R, men-set status interupsi ke Mode 0. Selama waktu reset, bus alamat dan data berkondisi impendansi tinggi, dan semua sinyal keluaran kontrol menjadi tidak aktif. Catat bahwa RESET# harus aktif minimal selama tiga siklus clock penuh sebelum operasi reset lengkap.

RFSH#. Refresh (keluaran, aktif Low). RFSH#, bersama-sama dengan MREQ# menunjukkan tujuh bit bus alamat sistem terendah bisa digunakan sebagai alamat penyegaran ke memori dinamis sistem.

WAIT#. Tunggu (masukan, aktif Low). WAIT# menunjukkan pada CPU bahwa memori atau divais I/O yang dialamati tidak siap untuk sebuah pengiriman data. CPU selanjutnya memasuki sebuah keadaan tunggu selama sinyal tersebut aktif. Perluasan periode WAIT# bisa menjaga CPU dari penyegaran memori dinamis yang benar.

WR#. Tulis (keluaran, aktif Low, 3-state). WR# menunjukkan bahwa bus data CPU memegang data yang sah untuk disimpan pada lokasi memori atau I/O yang dialamati.

 

Baca juga:

  1. Mengenal Mikroprosesor Zilog Z80
  2. Arsitektur Mikroprosesor Zilog Z80
  3. Daftar Register Mikroprosesor Zilog Z80
  4. Interupsi Mikroprosesor Zilog Z80
  5. Instruksi dan Chip Pendukung Mikroprosesor Zilog Z80

(Tulisan diambil dari http://simpel.150m.com/)