Cara kerja sebuah Mikroprosesor diarahkan oleh suatu program
dalam kode-kode bahasa mesin yang telah dimasukkan terlebih dahulu ke dalam
sebuah memori. Di dalam Mikroprosesor minimal terdiri dari rangkaian digital,
register, pengolah logika aritmatika, rangkaian sekuensial.
Sejarah Mikroprosesor.
Th. 1946 : Komputer modern pertama dibuat di University of
Pennsylvania USA yang disebut ENIAC (Electronics Numerical Integrator and
Calculator.
ENIAC terdiri dari 17.000 tabung hampa, 500 mil kabel, berat
> 30 ton, dapat menjalankan 100.000 operasi per detik, diprogram dengan
mengatur jalur kabel pada rangkaiannya.
Th. 1948 : Transistor pertama dibuat di Bell Labs, USA.
Th. 1958 : IC (Integrated Circuit) pertama dibuat oleh Jack
Kilby dari Texas Instrument, USA.
Penemuan IC ini mendorong pengembangan IC Digital (1960),
dan mikroprosesor pertama oleh Intel (1971).
Mikroprosesor pertama di dunia adalah Intel 4004 merupakan
prosesor 4-bit, Kebanyakan Kalkulator masih berbasis mikroprosesor 4-bit.
Th. 1971 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 8-bit yaitu
Intel 8008.
Th. 1973 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 8-bit modern
pertama Intel 8080 (10x lebih cepat dari 8008), dan diikuti Motorola MC6800.
Th. 1977 : Intel memperkenalkan 8085 yang merupakan
mikroprosesor 8-bit terakhir yang dibuat Intel dengan frek.clock dan kecepatan
lebih tinggi.
Perusahaan lain yang mampu menyaingi Intel 8085 adalah Zilog
Corporation dengan Z80.
Th. 1978 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 16-bit yaitu
8086, setahun kemudian mengeluarkan 8088 dengan kecepatan eksekusi dan memori
lebih besar dari 8085, serta mulai digunakannya cache memori (sistem antrian
yang mengatur pemberian instruksi sebelum menjalankannya).
Intel 8086/8088 disebut juga CISC (Complex Instruction Set
Computer) karena jumlah dan kompleksitas instruksinya.
Th. 1981 : IBM membuat PC menggunakan mikroprosesor 8088
untuk menjalankan aplikasi seperti spreadsheet dan pengolah kata.
Th. 1983 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 16-bit 80286,
dengan kemampuan memori 16 MB.
Th. 1986 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 32-bit pertama
80386, dengan kemampuan memori 4 GB.
Th. 1989 : Intel mengeluarkan mikroprosesor 32-bit 80486,
dengan kemampuan memori 4 GB + 8K Cache.
Th. 1993 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 32-bit Pentium
I, Th. 1997 Pentium II,kemudian berturut-turut Pentium III dan Pentium 4 pada
Th. 2000, dimana mulai digunakan teknologi memori RAMBUS menggantikan teknologi
SDRAM.
Arsitektur Microprosessor
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 mengakses alat-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 sistim 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.
Pada
mikroprosesor yang berarsitektur Harvard, overlaping pada saat menjalankan
instruksi bisa terjadi. Satu instruksi biasanya dieksekusi dengan urutan fetch
(membaca instruksi ), decode (pengalamatan), read (membaca data), execute
(eksekusi) dan write (penulisan data) jika perlu. Secara garis besar ada dua
hal yang dilakukan prosesor yaitu fetching atau membaca perintah yang ada di
memori program (ROM) dan kemudian diikuti oleh executing berupa read/write
dari/ke memori data (RAM). Karena
pengalamatan ROM dan RAM yang terpisah, ini memungkinkan CPU untuk melakukan
overlaping pada saat menjalankan instruksi.
Dengan cara ini dua instruksi yang beurutan dapat dijalankan pada saat yang
hampir bersamaan. Yaitu, pada saat CPU melakukan tahap executing instruksi yang
pertama, CPU sudah dapat menjalankan fetching instruksi yang ke-dua dan
seterusnya. Ini yang disebut dengan sistem pipeline, sehingga program
keseluruhan dapat dijalankan relatif lebih cepat.
4. Arsitektur Von Neumann
Keuntungan lain dengan arsitektur Von Neumann adalah pada
fleksibilitas pengalamatan program dan data. Biasanya program selalu ada di ROM
dan data selalu ada di RAM. Arsitektur Von Neumann memungkinkan prosesor untuk
menjalankan program yang ada didalam memori data (RAM). Misalnya pada saat power
on, dibuat program inisialisasi yang mengisi byte di dalam RAM. Data di dalam
RAM ini pada gilirannya nanti akan dijalankan sebagai program. Sebaliknya data
juga dapat disimpan di dalam memori program (ROM). Contohnya adalah data
look-up-table yang ditaruh di ROM. Data ini ditempatkan di ROM agar tidak
hilang pada saat catu daya mati. Pada mikroprosesor Von Neumann, instruksi yang membaca data
look-up-table atau program pengambilan data di ROM, adalah instruksi pengalamatan biasa. Sebagai
contoh, pada mikrokontroler 8bit Motorola 68HC11 program itu ditulis dengan :
LDAA $4000 ; A <– $4000
Program ini adalah instruksi untuk mengisi accumulator A
dengan data yang ada di alamat 4000 (ROM).
Instruksi tersebut singkat hanya perlu satu baris saja. Pada
prinsipnya, kode biner yang ada di ROM atau di RAM bisa berupa program dan bisa
juga berupa data.
Arsitektur Von Neumann bukan tidak punya kelemahan,
diantaranya adalah bus tunggalnya itu sendiri. Sehingga instruksi untuk
mengakses program dan data harus dijalankan secara sekuensial dan tidak bisa dilakukan overlaping untuk
menjalankan dua isntruksi yang berurutan. Selain itu bandwidth program harus
sama dengan banwitdh data. Jika memori data adalah 8 bits maka program juga
harus 8 bits. Satu instruksi biasanya terdiri dari opcode (instruksinya
sendiri) dan diikuti dengan operand (alamat atau data). Karena memori program
terbatas hanya 8 bits, maka instruksi yang panjang harus dilakukan dengan 2
atau 3 bytes. Misalnya byte pertama adalah opcode dan byte berikutnya adalah
operand. Secara umum prosesor Von
Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif lebih
banyak dan walhasil eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama.
Dikutip dari berbagai sumber.
0 komentar:
Posting Komentar