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 4040


Intel 4040 (i4040) merupakan versi mikroprosesor penerus dari versi Intel 4004. Intel 4040 berjalan pada frekuensi yang sama dengan mikroprosesor 4004, dan memiliki kecepatan eksekusi instruksi sebesar 92.000 instruksi tiap detik untuk instruksi single-word. Dalam mikroprosesor 4040 terdapat beberapa perbaikan, yaitu:

  1. Ukuran memori program maksimum dinaikkan dari 4 KB menjadi 8 KB
  2. Ukuran stack juga dinaikkan menjadi 7 tingkat
  3. Delapan bank register ekstra 4-bit juga ditambahkan ke dalam mikroprosesor
  4. Kemampuan mikroprosesor menangani interupsi
  5. Kumpulan instruksi i4040 termasuk 14 instruksi yang baru: halt, logical, penanganan interupsi dan instruksi pemilihan bank.
Mikroprosesor Intel 4040 (Sumber foto: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/38/KL_Intel_D4040.jpg)

Mikoprosesor Intel 4040 kemudian dikenal sebagai bagian dari kumpulan chip MCS-40, yang di dalamnya terdiri atas sekumpulan chip untuk membangun sebuah komputer, yaitu mikroprosesor 4040 itu sendiri, kemudian ada divais ROM dan I/O 4001, divais RAM dan I/O 4002, Shift Register 4003, set memori standar dan antarmukan I/O 4008/4009, RAM statis 4101, pembangkit clock 4201, antarmuka memori standar 4289, divais ROM dan I/O 4308, ROM 4316 ROM, dan EPROM 4702.

Intel 4040 digunakan dalam sistem pengembangan mikrokomputer Intellec 4/40 dan dalam aplikasi embedded.

Sebagaimana disebutkan di atas, mikroprosesor Intel 4040 merupakan versi mikroprosesor Intel 4004 yang telah diperbaiki. Untuk itu, ada beberapa hal yang membedakan antara mikroprosesor Intel 4004 dengan Intel 4040. Perbedaannya adalah:

Fitur Mikroprosesor Intel 4004 Mikroprosesor Intel 4040
Memori Program 4 KB 8 KB (2 bank 4 KB)
Memori stack 3 tingkat 7 tingkat
Register 16 register indeks 24 register indeks (2 bank 16 dan 8 register)
Instruksi 16 instruksi tambahan
instruksi logic AND dan OR
Instruksi yang berhubungan Interupsi
Instruksi pemilihan bank indeks dan ROM
Dua instruksi pemuatan akumulator yang baru
Interupsi tidak ada Program bisa diinterupsi oleh sinyal eksternal
Pin/sinyal STP – mengubah prosesor ke mode STOP
STP ACK – prosesor dalam keadaan mode STOP
INT – Input interupsi
INT ACK – pemberitahuan interupsi
CM-ROM1 – Output pemilihan bank ROM
Fitur lainnya Operasi langkah tunggal
Kemasan DIP 16 pin DIP 24 pin

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