Mikroprosessor

1.    1.Uraikan perkembangan mikroprosessor generasi ketiga ?

Jawaban :

Mikroprosesor Intel 4004 98 (kiri) dari 1971 – mikroprosesor. Prosesor yang memiliki 2.300 transistor, logika 4 bit dan mampu. 640 byte memori Kemudian keluar versi terbaru pada tahun 1972 dengan mikroprosesor 8008 (kanan) dengan 3.500 transistor dan 8 bit logika dan mampu mengatasi memori sebesar 16 KB. Dengan tiga komponen yang hadir sebelum mikroprosesor: modul tabung hampa udara dari sekitar tahun 1950, transistor tunggal di papan sirkuit tercetak dari tahun 1964 yang diilustrasikan oleh da Cruz (2001). Panjang kata 4004 adalah 4 bit dengan kecepatan selang sekitar 100.000 Hz. Ini tidak berisi RAM internal. Dimana penyimpanan magnet diperhatikan, IBM sistemnya yang pertama kali menggunakan – RAMAC – pada tahun 1957. Berdasarkan praktik sewa IBM pada waktu dan harga yang saat ini, maka biaya $ 100.000.000 (jutaan) untuk membeli penyimpanan RAMAC sedang tersedia data gigabyte.

Pada tahun 1998, biaya penyimpanan disk sekitar $ 50 per gigabyte (Gilheany 1998). IBM meluncurkan penyimpanan disket yang bisa dilepas pada tahun 1962, dengan IBM 1311. Ini “mempercepat akhir era kartu punched”. Paket disk tunggal bisa menampung sebanyak 25.000 kartu punched (2 MB) 100. Tabel Disk / Trend menunjukkan peningkatan kapasitas penyimpanan dan ukuran media yang berkurang dari tahun 1950 sampai 2000. Apa yang tidak penting satuan satuan ini juga menjadi semakin murah.

Gilheany (1998) juga menabulasikan penurunan biaya penyimpanan tahunan untuk setiap tahun sejak tahun 1992 dan tingkat penurunan harga per unit penyimpanan sekitar 37,5 persen. Foto di atas menunjukkan operator memuat paket disk memori IBM 1311 pada komputer IBM 1440. Dalam urutan gambar, operator membawa sebuah paket disk yang berisi enam disk memori 14 inci ke IBM 1440. Dia mengalami disk pada drive disk drive spindle, hapus penutup kemasannya, dan Unit ini siap oper. Waktu yang dibutuhkan kurang dari satu menit. Paket disk bisa dilepas dengan cara yang sama dan disimpan seperti buku di rak perpustakaan sampai dibutuhkan lagi. Teknologi penyimpanan data ini agar pengguna untuk menyimpan paket disk terpisah untuk setiap pekerjaan. Paket disk yang beratnya kurang dari 10 kilogram, memiliki kapasitas penyimpanan hampir 3.000.000 karakter alfanumerik. IBM 1311 disk drive dengan removable storage. Sebuah unit menelan biaya $ 90.000 ke atas untuk tambahan pada tahun 1964.

Pada tahun 1975 muncul mikroprosesor generasi ketiga yang dikeluarkan oleh ZilogInc, yaitu dengan tipe Z80 yang mampu menutup kekurangan dari intel 8080 baik dari segi kecepatan, jumlah instruksi dan kemudahan dalam operasionalnya, dan pada saat itu pula pabrik-pabrik yang lain mulai berlomba-lomba untuk saling mengungguli antara yang satu dengan yang lain. Bahkan dikembangkan pula komputer dalam satu chip (single chip microcomputer) misalnya F8 dari Fairchild dan Mostek 8048 dari Intel dan lain-lainnya.     

2.     2.Jelaskan kerugian dan keuntungan menggunakan mikroprosessor ?

Jawaban :

Beberapa keuntungan dari penggunaan sistem mikroprosesor antara lain:

1. Sistem mikroprosesor dapat diprogram (programable), sehingga dengan perangkat keras (hardware) yang relatif sama tetapi dapat dipergunakan untuk bermacammacam sistem aplikasi yang berbeda tergantung dari program yang diberikan pada perangkat keras tersebut.

2. Sistem menjadi lebih handal baik dalam kecepatan maupun ketepatan

3. Operasional menjadi lebih mudah, bahkan dapat diatur untuk kearah otomasi

4. Jumlah komponen yang diperlukan semakin sedikit serta daya yang diperlukan semakin kecil pula.

 Disamping keuntungan yang menjanjikan, sistem mikroprosesor juga memiliki kerugian-kerugian sebagai berikut:

5. Mikroprosesor banyak jenisnya dan antara satu dengan yang lainnya tidak kompatible karena dari segi hardware maupun softwarenya berbeda, sehingga pengembangan sistemnya juga tidak sama

6. Mikroprosesor mengalami perkembangan yang sangat pesat sehingga suatu sistem mikroprosesor menjadi cepat usang (out of date).

3.     3.Jelaskan perbedaan dari mikroprosessor,  mikrokomputer dan mikrokontroler ?

Jawaban :

Mikroprosesor adalah sebuah chip (keping) yang dapat melaksanakan operasi-operasi hitungan, operasi nalar, dan operasi kendali secara elektronis (digital).

1. Mikrokomputer adalah suatu sistem mikroprosesor, yang minimum terdiri dari chip mikroprosesor (CPU: Central Processing Unit), ROM (Read Only Memori) yang berisi firmeware (Program kendali sistem uP), RAM (Random Access Memori) yang berisi program atau data sementara, dan Piranti input-output (I/O device) yang berguna untuk komunikasi antara sistem mikroprosesor dengan piranti yang dikendalikan.

2. Mikrokontroler adalah gabungan dari mikroprosesor chip yang didalamnya terkandung sistem interaksi antar mikroprosesor, RAM, ROM, I/O interface dan beberapa peripheral.

4.    4. Sebutkan dan jelaskan saluran2 yang terdapat pada mikroprosessor ?

Jawaban :

a.       Bus Saluran Alamat/ Address Bus

Saluran alamat (address bus) diperlukan untuk menentukan suatu lokasi alamat memori maupun lokasi alamat dari perangkat input/output (Input Output Interface) yang selalu digunakan dalam suatu sistem mikroprosesor itu sendiri, sebab jumlah saluran yang ada langsung menentukan banyaknya alamat memori (kapasitas memori) yang dapat ditanganinya. Pada awal pengembangannya, mikroprosesor buatan Intel dengan tipe 8008 hanya meiliki empat buah saluran alamat, sehingga total alamat memori yang dapat ditanganinya sebanyak 16384 alamat. Setelah mengalami pengembangan selanjutnya sudah mencapai 16 saluran alamat sehingga mampu menangani 65536 alamat memori. Sifat saluran alamat adalah keluaran, sehingga kendali dilakukan dari mikroprosesor menuju ke perangkat-perangkat VCC + GND ingatan maupun perangkat-perangkat keluaran/masukan (input output peripheral).

b.       Bus Saluran Data/ Data Bus

Data bus (saluran data) diperlukan sebagai jalan masukan atau keluaran data yang berfungsi sebagai instruksi atau penyerta instruksi antara perangkat ingatan dan perangkat I/O dengan CPU. Untuk mikroprosesor Z80 memiliki 8 buah saluran data (D0- D7) atau 8 bit data. Sifat dari saluran data adalah dua arah (bidirectional), jadi arahnya dapat bolak-balik antara mikroprosesor dengan perangkat ingatan maupun perangkat masukan keluaran. Dalam sistem mikrokomputer, data bus dipakai bersamasama antara CPU dengan perangkat-perangkat lainnya agar pengawatan menjadi lebih praktis, sehingga cara penyambungannya secara paralel. Untuk menghindari terjadinya konflik data antara perangkat satu dengan yang lainnya maka berlaku sistem bergantian dan stanby atau kalau perlu keadaan tersebut dapat diatur melalui CPU lewat saluran kendali bus.

c.        Bus Saluran Kendali/ Control Bus

Saluran kendali (Control Bus) digunakan untuk melakukan pengendalian terhadap komponen-komponen pendukung dalam sistem mikroprosesor. Semua aktifitas lalu lintas data maupun pengambilan instruksi ke perangkat ingatan, perangkat keluaran masukan dan lain-lainnya diatur dan dikendalikan lewat saluran kendali tersebut. Pada mikroprosesor saluran-saluran kendali ada dua kelompok yaitu:

o Saluran kendali yang bersifat keluaran, artinya suatu pengendalian yang arahnya dari mikroprosesor menuju ke perangkat pendukung (perangkat ingatan, I/O, dekoder dan lain-lainnya).

o Saluran kendali yang bersifat masukan artinya suatu pengendalian yang arahnya dari perangkat luar mikroprosesor menuju ke mikroprosesor tersebut.

5.     5. Jelaskan tentang karakteristik memori ?

Jawaban :  Memori pada umumnya memiliki 8 karakteristik yaitu :

1.       Lokasi Memori

2.       Kapasitas Memori

3.       Satuan Transfer

4.        Metode Akses Memori

5.       Kinerja Memori

6.       Jenis Fisik Memori

7.       Karakteristik Fisik Memori

8.        Organisasi

1.       Lokasi Memori

Ada tiga lokasi keberadaan memori di dalam sistem komputer, yaitu:

·    Memori Local atau sering disebut dengan register. Built-in berada dalam CPU, diperlukan untuk semua kegitan CPU.

·   Memori Internal atau sering disebut dengan memory primer atau memory utama. Berada diluar CPU bersifat internal pada system computer, diperlukan oleh CPU dalam proses eksekusi (operasi) program sehingga dapat diakses secara langsung oleh CPU tanpa melalui perantara.

·   Memori Eksternal atau sering disebut dengan memori sekunder. Bersifat eksternal dan berada di luar CPU, diperlukan dlam menyimpan data atau instruksi secara permanen, terdiri atas perangkat storage seperti: disk, pita magnetik, dll

2.       Kapasitas Memori

·  Kapasitas register dinyatakan dalam bit.

·  Kapasitas memory internal dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.

·  Kapasitas memori eksternal dinyatakan dalam byte.

3.       Satuan Transfer

Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori.

• Bagi memori internal, satuan transfer merupakan jumlah Bit yg dibaca atau yg dituliskan ke dlm memori pd suatu saat.. Jumlah saluran ini sering kali sama dengan panjang word, tapi dimungkinkan juga tidak sama

• Bagi memori eksternal, data ditransfer dlm juml yg jauh lebih besar dari word (block).

Konsep Satuan Transfer

• Word, merupakan satuan “alami”organisasi memori. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.

• Addressable units, pada sejumlah system, addressable unit adalah word. Namun terdapat system dengan pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara panjang suatu alamat (A) dan jumlah (N) addressable unit adalah 2A =N.

• Unit of Transfer adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan, kedalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, transfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebut dengan block

4.       Metode Akses Memori

Terdapat 4 jenis pengaksesan satuan data, sbb:

a. Sequential Access

• Memori diorganisasikan menjadi unit –unit data yang disebut record

• Akses harus dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik

• Informasi pengalamatan yang disimpan dipakai untuk memisahkan record –record dan untuk membantu proses pencarian.

• Terdapat shared read/write mechanisme untuk penulisan/pembacaan memorinya.

• Pita magnetic merupakan memori yang menggunakan metode sequential access

b. Direct Access

• Menggunakan shared R/W mechanism, tetapi setiap blok & record memiliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik

• Akses dilakukan langsung pada alamat memori

• Waktu aksesnya bervariasi

• Contohnya adalah akses pada disk

c. Random Access

• Setiap lokasi dpt dipilih secara random & diakses serta dialamati secara langsung.

• Waktu mengakses lokasi tertentu tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya & bersifat konstan.

• Contohnya adalah sistem main memori

d. Associative Access

• Jenis random akses yang memungkinkan pembandingan lokasi bit yang diinginkan untuk pencocokan

• Data dicari berdasarkan isinya bukan alamatnya dalam memori

• Contoh memori ini adalah cache memori

5.       Kinerja Memori

Ada 3 buah parameter untuk kinerja sistem memori, yaitu

1. Waktu Aksess (seek time)

• Bagi RAM, waktu akses : waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi W/R

• Bagi non RAM, waktu akses : waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme W/R pada lokasi tertentu.

2. Waktu siklus (Cycle Time)

• Waktu akses ditambah dengan waktu transien hingga sinyal hilang dari saluran atau untuk menghasilkan kembali data ini dibaca secara destruktif.

• Konsep ini digunakan pada RAM

3. Laju Pemindahan (Transfer Rate)

• Transfer rate : kecepatan pemindahan data ke unit memori/ditransfer dari unit memori.

• Bagi RAM, transer rate = 1/siklus waktu

• Non-random access memory dengan perumusan sbb :

TN = TA + (N/R)

Dimana : TN = Waktu Rata-rata untuk membaca atau menulis N bit

TA = Waktu Akses Rata-rata

N = Jumlah Bit

R = kecepatan transfer dalam bit per detik (bps)

6.       Jenis Fisik Memori

Ada dua tipe fisk memory, yaitu:

·     Memory Semikonduktor. Memory ini memakai teknologi LSI atau VLI, memory ini banyak digunakan untuk memory internal misalnya RAM.

·     Memory Permukaan Magnetik. Banyak digunakan untuk memory eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetic.

7.       Karakteristik Fisik Memori

Memory Volatile

    Memory volatile adalah memori yang datanya dapat ditulis atau dihapus, dan data akan hilang ketika tidak mendapat power / daya. Memory jenis ini hanya untuk penyimpanan data sementara saja, bukan untuk jangka waktu yang lama. Contoh dari memory volatile adalah RAM (Random Access Memory)digunakan sebagai

memori utama untuk menyimpan program‐program atau data‐data yang sedang digunakan atau diperlukan oleh CPU saat dibutuhkan saja (sementara).

Memory Non-Volatile

      Memory Non‐Volatile adalah memory yang datanya dapat ditulis dan dihapus, akan tetapi datanya tidak hilang ketika tidak mendapat daya. Memory jenis ini banyak digunakan untuk menyimpan data dalam jangka waktu yang lama. Contoh memory non‐volatile adalah Hardisk, Flashdisk,dll.

8.       Organisasi

Organisasi dalah pengaturan bit dalam menyusun word secara fisik.

·    Hirarki Memory : Semakin kecil waktu access, semakin besar harga per bit. Semakin besar kapasitas, semakin kecil harga per bit. Semakin besar kapasitas, semakin besar waktu access

Share: