MIKROPROSESOR

 

MikroProsesor - Intel 4004

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan pada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat-Nya telah memberikan kami kesempatan untuk menyusun Makalh Mikroprosesor yang disesuaikan dengan Kurikulum Program Studi Mikroposesor tahun 2011 ini. Makalah ini mengalami cukup banyak perubahan dibandingkan dengan Makalah sebelumnya. Hal ini dilakukan sejalan dengan rencana Program Studi Mikroposesor untuk mengupayakan Akreditasi di kampus STMIK AMIKOM. Tuntutan pekerjaan mahasiswa dalam Tugas Makalah ini lebih tinggi dengan pengharagaan beban sks yang sesuai. Dalam menyusun makalah ini.

Pada kesempatan ini, kami ingin menyampaikan terima kasih yang besar-besarnya pada semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan Makalah ini. Secara khusus untuk anggota Tim Penyusun Makalah Mikroprosesor, Bapak Aris Selaku Dosen dan Pembimbing Materi Mikroposesor ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan untuk dukungan rekan-rekan kelas sore Teknik Informatika 2010

Akhir kata, semoga semua usaha yang telah kita tuliskan pada makalah ini bisa bermanfaat untuk kami dan Mahasiswa yang lain pada umumnya.

PENDAHULUAN

Sejarah Mikroprosesor Intel 4004

4004 adalah mikroprosesor pertama di dunia, ditandatangani dengan inisial FF, karena Federico Faggin desainer nya. Hal ini juga merupakan ide asli, ditiru oleh orang lain setelah dia. Faggin awalnya terukir yang F.F. di dalam desain. Kemudian ia memindahkan mereka ke perbatasan, seperti tanda tangan pada sebuah karya seni. Tanda tangan adalah kesaksian sangat pedih karena, pada saat kelahirannya, mikroprosesor pertama, jauh dari yang dianggap tonggak oleh manajemen Intel, merupakan pengalihan dari arus utama bisnis perusahaan chip memori.

                Kelahiran 4004 adalah saat yang intens disaksikan oleh Faggin saja, bekerja larut malam di laboratorium Intel sepi. Dia telah menerima 4004 wafer dari garis manufaktur di sekitar 6:00, pada Januari 1971, sebagai orang-orang meninggalkan untuk hari itu. Dengan tangan gemetar dan jantung berdebar ia dimuat dalam wafer wafer dan penyelidik terhubung ke tester. Sebuah napas lega mengangkat dari dadanya, di atas dengung dari instrumen, saat ia mengamati aktivitas listrik dalam perangkat. Sebagai pengujian berlangsung, ketegangan itu berangsur-angsur berubah menjadi kegembiraan karena semua fungsi kritis menunjukkan akan beroperasi dengan benar. Pada sekitar jam 3 pagi dengan kelelahan dan gembira, Faggin meninggalkan laboratorium.

Intel 4004 adalah sebuah CPU 4-bit yang merupakan mikroprosesor chip tunggal pertama di dunia. Pada waktu itu, desain CPU lainnya seperti F14 CADC pada tahun 1970 merupakan implementasi dari chip-chip gabungan (multi-chip)

4004 dirilis dalam kemasan CERDIP 16-kaki pada tanggal 15 November 1971. 4004 merupakan prosesor komputer pertama yang dirancang dan diproduksi oleh produsen chip Intel. Orang yang merancang chip tersebut adalah Ted Hoff dan Federico Faggin dari Intel dan Masatoshi Shima dari Busicom.

Intel C4004 microprocessor. The "gold and white with gray traces" specimen shown belongs to the initial CERDIP type series manufactured in 1971.

Rancangan aslinya berasal dari perusahaan Jepang yang bernama Busicom, untuk digunakan pada kalkulator produksinya. 4004 juga disediakan dengan sebuah chip pendukung (misal, ROM program digabung bersama untuk menggunakan alamat program 12-bit 4004, yang mengijinkan akses memori 4 kilobyte dari bus alamat 4-bit bila semua 16 ROM dipasang). Sirkuit 4004 dibuat dari 2.300 transistor.

4-Bit Central Proccessor Unit (CPU) – 4004

A.      Deskripsi

Blok diagram dari cpu 4004 ditunjukan pada “Figure 3”  bersisi sebagai berikut :

1.       Addres register (program pencacah/counter dan pengorganisasi tumpukan/stack sebagai 4 Word dengan mesing masing 12-bit) dan address  increment. (penambah addres).

2.       Index register (64 bit terstruktur dari 16 word dari tiap word 4 bit).

3.       4-bit Adder.

4.       Instruction register (lebar 8-bit), decoder dan counter.

5.       Peripheral circuit.

Blok fungsi berkomunikasi secara internal melalui 4-line bus dan ditunjukan pada “Figure 3” :

Fungsi-Fungisi dari tiap tiap blok adalah :

1.       Address register (Program Counter & Stack) dan address Increment(penambah).

Address register adalah suatu sell array RAM dinamis  dari 4 x 12 bit. Ini berisi satu tingkat untuk menyimpan Address/alamat intruksi(program counter). Dan 3 level digunakan sebagai tumpukan untuk pemanggilan sub rutin. Alamat tumpukan disediakan oleh pengefektif alamat counter dan penyegar counter.

Ketika Addres membaca yaitu disimpan di Buffer Address dan demultiplex ke bux internal selama A1, A2 dan A3 dalam tiga 4-bit irisan. (lihat figure 2 untuk intruksi dasar). Address bertambah dari membawa 4-bit setelah 4-bit irisan dikeluarkan di data bus. Alamat penambah di kirim kembali ke alamat buffer dan kemudian ditulis kembali ke address register.

 

2.       Index Register

Index register adalah Address register adalah suatu sell array RAM dinamis  dari 16 x 4 bit dan mempunyai 2 mode operasi. Pada mode pertama operasi index register menghasilkan 16 penyimpanan address secara langsung untuk perhitungan menengah dan kontrol. Pada mode kedua, index register menghasilkan 8 pasang dari lokasi address.

Alamat Index register dihasilkan dari internal bus dan oleh refres counter dan dimultiplex menuju dekoder register. Isi dari index register  dikirim menuuju internal bus.

3.       4-Bit Adder

Suatu istilah penambahan datang dari “ADB” register yang mana berkomunikasi dengan internal bus pada satu sisi dan dapat mentransfer data ke adder. Istilah lain dari Adder datang dari accumulator dan Carry Flip-Flop. Kedua data dapat ditransfer. Output dari adder ditransmisikan ke akumulator dan pembawa /carry FF. Accumulator juga berkomunikasi dengan coontrol perintah register, special ROM’s, flip flop dan internal bus.

4.       Instruksi Register Dekoder dan Control

Registri intruksi tediri dari OPR registerdan OPA register yang masing masing lebarnya 4-Bit, intruksi didekode di dekoder intruksi dan dengan tepat disesuaikan dengan sinyal waktu untuk menghasilkan control signal dari berbagai blok Fungsional.

B.      Peripheral Circuitry

Ini Termasuk :

a.       Data penyanga bus input/output berkomunikasi antara Data Pads dan Internal Bus.

b.      Timing dan SYNC generator.

c.       1 ROM command Control (CM-ROM) dan 4 RAM command control (CM-RAM) output Buffer.

d.      Reset Flip Flop.

Selama Reset (reset pin “low”),  semua RAM dan statis FF clear, dan bus data di set ke “0” langkah dan CM-RAM dipilih. Untuk Clear semua register dan RAM di CPU, reset signal harus digunakan setidaknya 8 intruksi penuh untuk mengizinkan index registr me-refresh counter untuk memindai semua lokasi kosong.

C.      Instruksi repertoire

Terdiri dari :

a.       16 intruksi mesin (yang mana 5 diantaranya panjangnya double).

b.      14 accumulator group intructions.

c.       15 input/output dan RAM intruksi.

Spesifikasi Teknis

·         Maximum clock speed - nya adalah 740 kHz

·         Program dan penyimpanan data yang terpisah (yaitu, sebuah arsitektur Harvard). Berlainan dengan rancangan arsitektur Harvard lainnya yang menggunakan bus yang terpisah, 4004, karena ingin mengurangi jumlah pin, menggunakan sebuah bus 4-bit tunggal dimultiplex untuk mentransfer:

·         Alamat 12-bit

·         instruksi 8-bit, tidak ditaruh di memori yang sama dengan data word 4-bit

·         Set instruksi yang terdiri dari 46 instruksi (di mana 41 diantaranya memiliki lebar 8 bit dan 5 lebar 16 bit)

·         Set register terdiri dari 16 register masing-masing 4 bit

·         tumpukan subroutine internal memiliki kedalaman 3 tingkat

Deskripsi Pin

·         Pin 1 – 4 = Data Bus I/O(D0,D1,D2,D3) : semua Address/alamat  dan komunikasi data antara Prosesor , Chip RAM dan ROM, terjadi melalui Ke empat pin ini.

·         Pin 5 – 6 = Clock Phase 1,Clock Phase 2 : Dua fasa Clock Input.

·         Pin 8 = SYNC : Sinkronisasi Input, Sinyal sinkronisasi dibuat oleh prossesor kemudian di sesuaikan dengan Chip Ram dan ROM.

·         Pin 9 = RESET : Reset Input,  logic “1” yang dimasukan pada pin ini menghapus semua Flag dan status register dan memaksa program Counter/Pencacah ke 0 (Cacah ke 0/pertama), agar benar benar menghapus semua Address/alamat dan Index Register, reset harus di pasang pada 64 HZ.

·         Pin 10 = TEST : TEST Input : Nilai logika pada input ini dapat di coba dengan Intruksi  JCN.

·         Pin 11 = CM-ROM : Memory Control , ini adalah pilihan ROM sinyal yang dikirim oleh proccessor saat data dibutuhkan dari memori program.

·         Pin 12 = VDD : Sumber Arus Utama

·         Pin 13 -16 = CM-RAM 0-3 : Ke 4 pin ini adalah tempat untuk Sinyal Terpilih pada Chip 4002 dalam Sistem.

Format set Intruksi

A.      Intruksi Mesin

Tiap intruksi dibagi menjadi dua bagian sebesar 4-bit. 4-bit bagian teratas adalah bagian OPR yang berisi kode Operation Code(kode operan). Dan yang terbawah adalah bagian OPA yang berisi Modifier(pengubah). Untuk intruksi 2 Word(kata), kata kedua berisi alamat/address dari data.

4-Bit teratas atau (OPR) akan selalu diambil sebelum 4-Bit terbawah (OPA) selama waktu M1 dan M2

berurutan.

B.      Input / output dan intruksi RAM

Pada intruksi ini (yang mana semuanya Word tunggal) OPR berisi 4-bit code yang mana identifier tiap intruksi I/O atau intruksi Kumpulan Akumulator dan OPA berisi 4-bit code yang mana identifier dari operasi akan dilakukan. Tabel II mengilustrasikan isi dari tiap bagian 4-bit.

D.C dan Karasteristik Operasi

A.C karasteristik

DAFTAR PUSTAKA

1.    Belajar Mikroprosesor - Mikrokontroler Melalui Komputer PC, oleh : Arianto Widyatmo, Haryono Eduard,

2.    Fendy, 1994, Elex Media Komputindo From Hardware to Software - An Introduction to Computers, by : Graham Lee, 1982, MacMillan Press Ltd.

3.    Handbook of Sensors and Actuators, Volume 3 : Intelligent Sensors, Series Editor S. Middlehoek, Delf University of Technology The Netherlands, by : Hiro Yamasaki,

4.    Yokogawa Research Institute Corp., 1996, Elsevier Malvino, Albert Paul, “Prinsip-Prinsip Elektronika”, Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1995.

5.    Memanfaatkan Serial RS-232-C, oleh : Ganiadi Gunawan, 1991, Elex Media Komputindo

6.    Microprocessors & Interfacing, Programming & Hardware, by : Douglass V. Hall, 1986, Mc Graw Hill