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

Mengenal Mikroprosesor Intel 4004


Pada tahun 1969, Nippon Calculating Machine Corporation meminta Intel untuk merancang 12 chip yang bisa dikostumisasi yang akan digunakan dalam membangun kalkulator printing yang baru, Busicom 141-PF. Daripada merancang selusin chip yang khusus untuk kalkulator, insinyur Intel mengajukan penawaran untuk merancang sesuatu yang baru: sekumpulan chip yang jumlahnya empat buah yang di dalamnya termasuk chip yang bisa diprogram untuk berbagai kebutuhan.

Sekelompok chip yang berjumlah empat buah tersebut dikenal dengan nama MCS-4. Di dalamnya termasuk chip CPU (Central Processing Unit) 4004, chip pendukung Read-Onlny Memory (ROM) yang digunakan untuk menyimpan program aplikasi, sebuah chip Random-Access Memory (RAM) untuk menyimpan data yang diproses, dan sebuah chip Shift-Register sebagai port Input/Output. Intel mengirimkan keempat chip tersebut dan Busicom berhasil menjual 100000 kalkulator tersebut.

Intel menawarkan kepada Busicom harga yang murah untuk chip tersebut agar mendapatkan hak rancangan mikroprosesor dan mendapatkan hak untuk memasarkan mikroprosesor ini dalam aplikasi di luar kalkulator. Sehingga Intel bisa mengiklankan mikroprosesor ini sebagai Intel 4004, dan menjadikannya mikroprosesor multi guna yang ada di pasaran. Mikroprosesor ini bisa dibeli oleh para ahli teknik dan kemudian dikostumisasi dengan menggunakan software untuk melakukan fungsi-fungsi yang berbeda dari berbagai jenis divais elektronik.

Mikroprosesor Intel 4004 (Sumber foto: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/27/C4004.JPG.jpg)

Intel 4004 merupakan mikroprosesor chip tunggal yang memiliki lebar data 4-bit. Mikroprosesor ini dikemas dalam kemasan CERDIP (Ceramic Dual Inline Package) dengan jumlah kaki sebanyak 16-pin. Mikroprosesor ini dirancang oleh Ted Hoff dan Federico Faggin. Mikroprosesor ini dihuni sekitar 2.300 transistor.

Sebagaimana disebutkan di atas, mikroprosesor Intel 4004 ini dalam aplikasinya didukung oleh chip pendukungnya yang berjumlah 3 buah chip pendukung. Sehingga dalam membentuk Set Komputer lengkap ini dibutuhkan empat buah chip yaitu:

  • 4004, sebagai mikroprosesor itu sendiri.
  • 4001, sebagai ROM dengan kapasitas 256-byte (256 8-bit) untuk menyimpan instruksi program. Di dalamnya juga terdapat port I/O 4-bit.
  • 4002, sebagai RAM dengan kapasitas 40-byte (80 4-bit) untuk menyimpan data dan ditambah dengan port output 4-bit.
  • 4003, Shift-Register output paralel 10-bit untuk dihubungkan dengan keyboard, display, printer, dan lain-lain.

Sementara spesifikasi teknis dari mikroprosesor Intel 4004 adalah:

  1. Kecepatan clock maksimumnya adalah 740 kHz
  2. Menggunakan arsitektur Harvard, yaitu penyimpanan program dan data dipisahkan. Sementara bus yang digunakan untuk program dan data menggunakan bus tunggal yang dimultipleks. Hal ini untuk mengurangi jumlah pin mikroprosesor. Bus yang digunakan untuk mentransfer:
    • Alamat 12-bit
    • Instruksi 8-bit, tidak ditempatkan pada memori yang sama dengan data
    • Data word 4-bit
  3. Jumlah instruksi sebanyak 46 instruksi, dimana 41 instruksi memiliki lebar 8-bit dan siisanya memiliki lebar 16-bit
  4. Register yang dimasukkan sebanyak 16 register 4-bit
  5. Stack untuk sub-rutin memiliki kedalaman 3 tingkat