UNIT MIKROPROSESOR

Arsitektur Mikroprosesor

Gambaran atau features dari sebuah mikroprosesor dapat dipelajari dengan baik melalui pemahaman dan pengkajian Internal Hardware Design, yang disebut juga dengan istilah Architecture. Internal hardware design berkaitan dengan masalah-masalah Jenis, Jumlah, dan Ukuran Register serta komponen lainnya .
Sedangkan untuk dapat menginstalasikan sebuah mikroprosesor dengan komponen lainnya seperti RAM, ROM, dan I/O sebagai komponen utama dan rangkaian Clock, Reset, Buffer, dan lain-lain sebagai komponen pendukung diperlukan pemahaman sistem bus yang dimiliki oleh setiap mikroprosesor.
Ada tiga jenis arsitektur mikroprosesor :
•Arsitektur I/O terisolasi
•Arsitektur I/O terpetakan dalam Memori
•Arsitektur Harvard

1. Arsitektur I/O Terisolasi
Mikroprosesor dengan arsitektur I/O terisolasi menggunakan disain pengalamatan atau pemetaan I/O terpisah atau terisolasi dengan pengalamatan atau pemetaan memori. Pengalamatan I/O menggunakan sebagian dari jumlah saluran alamat (address buss) sedangkan pengalamatan memori menggunakan semua saluran alamat (address buss).
Metode I/O terisolasi menggunakan akumulator pada CPU untuk menerima informasi dari I/O atau mengeluarkan informasi ke bus I/O selama operasi input output. Tidak ada register lain selain akumulator yang terpakai untuk akses I/O. Metode I/O terisolasi disebut juga dengan I/O akumulator. Konsep ini memiliki pengaruh penting pada program komputer yaitu :
•Instruksi yang digunakan hanya dua kode operasi yaitu IN dan OUT.
•Informasi/data yang ada pada akumulator harus dialihkan pada suatu lokasi penyimpanan sementara sebelum ada operasi I/O berikutnya.
•Perlu ada tambahan instruksi pada program pengalihan data/informasi pada akumulator.
Keuntungan metode I/O terisolasi :
•Komputer dapat mengalihkan informasi/data ke atau dari CPU tanpa menggunakan memori. Alamat atau lokasi memori untuk rangkaian memori bukan untuk operasi I/O.
•Lokasi memori tidak terkurangi oleh sel-sel I/O Instruksi I/O lebih pendek sehingga dapat dengan mudah dibedakan dari instruksi memori.
•Pengalamatan I/O menjadi lebih pendek dan perangkat keras untuk pengkodean alamat lebih sederhana.
Kerugian metode I/O terisolasi :
Lebih banyak menggunakan penyemat pengendalian pada mikroprosesornya. Mikroprosesor buatan Intel dan mikroprosesor buatan Zilog menggunakan arsitektur I/O terisolasi..

2.Arsitektur I/O Terpetakan dalam Memori
Mikroprosesor dengan arsitektur I/O terpetakan dalam memori menyatukan sel-sel I/O dalam pengalamatan yang bersama dengan sel-sel memori. I/O yang terpetakan dalam memori menunjukkan penggunaan instruksi tipe memori untuk mengaksesalat-alat I/O.
I/O yang dipetakan dalam memori memungkinkan CPU menggunakan instruksi yang sama untuk alih memori seperti yang digunakan untuk alih I/O. Sebuah pintu I/O diperlakukan seperti sebuah lokasi memori. Keuntungan sistem ini adalah instruksi yang dipakai untuk pembacaan dan penulisan memori dapat digunakan untuk memasukkan dan mengeluarkan data pada I/O.
Kerugiannya pertama tiap satu pintu I/O mengurangi satu lokasi memori yang tersedia. Kedua alamat lokasi I/O memerlukan 16 bit saluran. Ketiga instruksi I/O yang dipetakan dalam memori lebih lama dari instruksi I/O terisolasi.

3.Arsitektur Harvard
Arsitektur Harvard menggunakan disain yang hampir sama dengan arsitektur I/O terisolasi. Perbedaannya pada arsitektur harvard antara memori program dan memori data dipisahkan atau diisolasi.
Pemisahan antara memori program dan memori data menggunakan perintah akses memori yang berbeda. Harvard arsitektur ditinjau dari kemampuan jumlah memori lebih menguntungkan.

Kemasan Mikroprosesor
Ada empat jenis bentuk kemasan mikroprosesor :
•PDIP : Pastic Dual Inline Package
•PLCC : Plastic J-Lieded Chip Carrier
•TQFP : Plastic Gull Wing Quad Flat Package
•SOIC : Plastic Gull-wing Small Outline.

Berikut adalah keterangan konfigurasi mikroprosesor Z-80
•Mikroprosesor 8 bit dengan arsitektur I/O terisolasi
•16 bit address bus dengan kemampuan : pengalamatan memori 64 Kbyte, Pengalamatan I/O 256 byte.
•148 instruksi.
•8 buah register 8 bit sebagai regiter utama, buah register 8 bit sebagai register alternatif, 4 buah register 16 bit, 2 buah register 8 bit fungsi khusus.
•Frekuensi Clock 2,5 MHz - 4 Mhz
•Komsumsi Daya : Aktif 150 mA
•Kemasan PDIP
Kendali CPU menjalankan fungsi-fungsi sebagai berikut :
•M1* (Machin Cycle One = satu siklus mesin) merupakan pin keluaran aktif rendah jika CPU sedang mengambil sandi operasi instruksi dari memori. Pada saat ini bus alamat berisi alamat memori seperti data yang ada pada register PC, dan data bus mengarah masuk.
•MREQ* (Memori Request = pesan memori) merupakan pin Keluaran aktif rendah pada waktu saluran alamat berisi alamat memori.
•IORQ* (Input Output Request =pesan Input Output) Keluaran aktif rendah pada waktu saluran alamat A0 s/d A7 berisi alamat I/O.
•RD* (Read = Baca) Keluaran aktif rendah pada waktu CPU melakukan operasi baca/memasukkan data.
•WR* (Write = Tulis) Keluaran aktif rendah pada waktu CPU melakukan operasi tulis/mengeluarkan data.
•RFSH* (Refresh = Penyegaran) Keluaran aktif rendah jika CPU mengeluarkan alamat memori untuk menyegarkan memori mekanik.
•HALT* Keluaran aktif rendah pada saat CPU melaksanakan instruksi halt/berhenti.
•WAIT* Masukan dibuat aktif rendah oleh alat luar yang menyela kerja CPU.
•INT* (Interrupt = interupsi) Masukan aktif rendah jika ada luar yang meminta layanan interupsi
•NMI* (Non Mascable Interrupt = interupsi yang tidak bisa dihalang) Masukan aktif rendah jika ada selaan yang yang tak dapat dihalangi.
•RESET* Masukan dibuat aktif rendah oleh alat luar untuk membuat CPU ada dalam keadaan awal.
•BUSRQ* (Buss Request = pesan bus) Sinyal masukan yang dibuat aktif rendah jika ada alat luar yang meminjam bus sistem.
•BUSAK* (Bus Akcnowledge) Keluaran aktif rendah yang menandakana CPU mengijinkan peminjaman bus sistem.

Z-80 CPU dalam menggendalikan sistem menggunakan enam pin kendali dan empat diantaranya digunakan untuk berkomunikasi dengan Memori dan I/O. Cara berkomunikasinya menggunakan status bit seperti tabel berikut :