CARA KERJA
MIKROPROCESSOR
Mikroprosesor adalah suatu rangkaian digital yang
terpadu yang memiliki dimensi ukuran sangat kecil. Mikroprosesor merupakan komponen
sentral pada system mikrokomputer. Sistem mikroprosesor terbagi menjadi dua
bagian perangkat, perangkat keras dan perangkat lunak. Secara mudahnya dapat
dikatakan bahwa sistem mikroprosesor merupakan rangkaian digital kompleks yang
terintegrasi dalam suatu sistem. Perubahan fungsi sistem mikroprosesor
tergantung dari program pada sistem perangkat lunak yang mendukung kerja sistem
mikroprosesor.
Perkembangan kemajuan teknik pembuatan IC mendukung
perkembangan mikroprosesor. Kemajuan teknik pembuatan IC tersebut membuat
kemasan IC menjadi lebih kecil dengan kemampuan yang lebih besar serta
pemakaian daya yang relatif lebih kecil dibandingkan IC sebelumnya. Untuk
aplikasi pengontrolan yang sederhana system mikroprosesor dikemas dalam satu
keping tunggal yang lazim disebut mikrokontroler.
Sistem minimum adalah penerapan mikroprosesor pada
suatu rangkaian digital, dengan komponen minimal sehingga sistem mikroprosesor
dapat bekerja. Sistem minimum Intel 8031 merupakan rangkaian digital dengan
konfigurasi minimal (menggunakan komponen paling sedikit), yang dapat membuat
IC mikrokontroler Intel 8031 dapat digunakan sebagai sistem mikroprosesor.
Dalam sistem minimum diperlukan perangkat-perangkat seperti
: mikroprosesor, unit memori, unit masukan dan keluaran, dan rangkaian
pendukung lain. Diagram blok rangkaian sistem minimum mikroprosesor
diperlihatkan pada gambar berikut.
Gambar 2. Konfigurasi sistem mikroprosesor
2. Konfigurasi Dasar Sistem Mikroprosesor
Pada sistem mikroprosesor prinsip kerjanya adalah
mengolah suatu data masukan, yang kemudian hasil olahan tersebut akan
menghasilkan keluaran yang dikehendaki. Proses pengolahan datanya dapat
difungsikan sesuai dengan instruksi yang diprogramkan . Masing – masing
mikroprosesor memiliki bahasa pemrograman yang berbeda-beda. Namun secara
prinsip, dasar dari tiap mikroprosesor adalah sama. Tiap Mikroprosesor memiliki
satu bus data, satu bus alamat dan satu bus kendali. Dalam mikroprosesor
terdapat suatu unit untuk mengerjakan fungsi – fungsi logika dan aritmetika,
register – register untuk menyimpan data sementara dan unit pengendalian .
Bus data terdiri biasanya 4, 8, 16 atau 32 jalur
(bit), 64 bit, tergantung dari jenis mikroprosesornya. Bus data berfungsi
memuat data dari dan ke mikroprosesor. Arah panah menunjukkan arah data
dikirim/diterima.
Bus alamat merupakan bus yang berisi alamat – alamat
yang datanya akan dikirim / diterima oleh mikroprosesor.
Bus kendali digunakan untuk mensinkronkan kerja antara
mikroprosesor dengan dunia luar sistem. Pada beberapa aplikasi ada yang disebut
dengan istilah jabat tangan, seperti misalnya pada penerapan hubungan dengan
pencetak (printer).
Dalam sistem kerjanya mikroprosesor didukung oleh unit
memori (untuk menyimpan program tetap/sementara dan menyimpan data), unit
masukan dan keluaran yang berfungsi sebagai antar muka dengan dunia luar. Catu
daya, rangkaian pembangkit detak (clock), rangkaian pengawasandi (address
decoder), penyangga (buffer) dan penahan (latch) juga
diperlukan mikroprosesor untuk mendukung operasi kerja sebagai satu rangkaian
yang solid.
3. Unit Pemroses Pusat (CPU : Central Processing Unit)
Mikroprosesor berfungsi sebagai unit yang
mengendalikan seluruh kerja system mikroprosesor. Fungsi – fungsi mikroprosesor
adalah sebagai berikut :
1. Mengambil instruksi dan data dari memori.
2. Memindah data dari dan ke memori.
3. Mengirim sinyal kendali dan melayani sinyal
interupsi.
4. menyediakan pewaktuan untuk siklus kerja sistem
mikroprosesor.
5. Mengerjakan fungsi – fungsi operasi logika dan
aritmetika.
Dalam pelaksanaan fungsi – fungsi tersebut, bagian –
bagian mikroprosesor yang mengerjakan adalah : Pengendalian dan Pewaktuan (control
and Timing), ALU (Arithmetic and Logical Unit) dan Register.
3.1. Pewaktuan dan Pengendalian
Bagian pewaktuan dan pengendalian memiliki fungsi
utama untuk mengambil dan mendekodekan instruksi dari memori program dan
membangkitkan sinyal kendali yang diperlukan oleh bagian lain dari
mikroprosesor untuk melaksanakan instruksi tersebut. Pada bagian pengendalian
mengirimkan sinyal kendali eksternal untuk dikirim ke elemen system
mikroprosesor yang lain. Bagian pengendalian juga berfungsi untuk menerima
sinyal kendali dari elemen lain dalam sistem mikroprosesor.
3.2. ALU (Arithmetic Logical Unit)
Bagian mikroprosesor yang berfungsi mengerjakan
perintah – perintah logika dan operasi aritmetika adalah ALU. Instruksi dalam
operasi ini melibatkan satu atau dua operand. Operasi ALU menghasilkan juga
sinyal status yang dikirim ke register, yaitu sinyal untuk mengubah status bit
– bit flag sesuai hasil operasi suatu instruksi.
3.3. Register
Fungsi register digunakan untuk menyimpan data,
alamat, kode instruksi dan bit status berbagai operasi mikroprosesor. Prinsip
dari register – register pada berbagai mikroprosesor adalah sama, namun
memiliki perbedaan dalam struktur registernya.
4 Memori
Setiap sistem mikroprosesor memiliki memori, guna
menyimpan program dan datanya. Mikrokontroler memiliki memori internal baik
dari jenis memori ROM maupun RAM. Namun beberapa jenis
mikrokontroler tidak memiliki internal ROM, seperti mikrokontroler yang dipakai
pada perancangan alat ini.
4.1. Jenis – Jenis Memori
Memori dalam sistem mikroprosesor digunakan dua jenis
memori :
- Memori Tak Mudah Terhapus (non volatile)
- Memori Mudah Terhapus (volatile)
Memori tidak mudah terhapus memiliki karakteristik
menyimpan informasi / data dan selamanya informasi tersebut tidak akan hilang
walaupun catu daya sistem mikroprosesor dimatikan contoh memori tak mudah
terhapus adalah ROM dengan jenis 27256. ROM hanya dapat dibaca. Pengisian
informasi dalam ROM dilakukan sekali untuk selamanya. Namun ada jenis ROM yang
dapat dihapus dengan menggunakan sinar ultra violet, dan dapat diisi kembali.
Jenis ROM itu seperti yang dipakai pada perancangan alat ini. Dua jenis memori
ROM yang dapat dihapus dan diprogram kembali oleh pemakai yaitu UV EPROM dan
EEPROM. UV PROM dihapus dengan ultra violet dan EEPROM dengan memberikan level
tegangan tertentu. Memori mudah terhapus memiliki karakteristik yang terbalik
dengan memori tak mudah terhapus.
Memori mudah terhapus dapat menyimpan informasi selama
catu daya sistem mikroprosesor belum dimatikan. Informasi akan hilang apabila
catu daya memori dimatikan. Memori jenis ini contohnya adalah RAM, yang dapat
ditulisi dan dibaca berulang – ulang. Memori RAM digolongkan menjadi dua yaitu
: memori statik dan memori dinamik. Pada memori dinamik, informasi disimpan
dalam muatan dan muatan akan hilang bila tidak disegarkan, untuk itu diperlukan
suatu rangkaian penyegar di luar memori. Memori static tidak memerlukan
rangkaian penyegar, sebab informasi pada memori statik disimpan dalam penahan
flip-flop.
4.2. Sistem Kerja Memori
Sistem operasi kerja memori, prinsipnya terdiri dari
dua yaitu operasi baca dan operasi tulis. Bila prosesor melakukan perintah baca
ke memori maka prosesor mengirimkan alamat data yang akan diakses, kemudian
mengirimkan sinyal kendali read (baca) yang memerintahkan pada memori
untuk mengeluarkan data pada alamat yang ditunjukkan pada bus data. Operasi
tulis yaitu bila prosesor akan menyimpan data, informasi, instruksi atau kode
operasi ke memori.
Dalam operasi tulis data, mikroprosesor terlebih
dahulu mengirimkan alamat melalui bus alamat ke memori, yang menunjukkan lokasi
alamat data pada memori yang akan ditulis. Selanjutnya sinyal write (tulis)
dikirimkan yang memberikan perintah kepada memori untuk menyediakan tempat pada
memori untuk data yang ada pada bus data dengan alamat sesuai yang ditunjukkan
pada bus alamat. Siklus kerja memori diperlihatkan pada gambar berikut,
mau nanya nih, kalo sistem minimum mikroprosesor yang dianalogikan dengan transistor itu apaya?? mohon cepet di balesnya
BalasHapusKalo cara kerja microprocessor 64 bit gmna?
BalasHapusiys
BalasHapus