soal latihan microprocessor 2

Bab 2 DASAR-DASAR MIKROPROSESOR

Soal Latihan

1. Jelaskan perbedaan dari mikroprosesor, mikrokomputer dan
    mikrokontroler ?

          Jawab

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

Ø 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.

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

2. Sebutkan dan jelaskan saluran-saluran yang terdapat pada mikroprosesor ?

          Jawab

Ø 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).

                                                                              

Ø 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.

Ø 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.

3. Jelaskan sifat dari masing-masing saluran pada mikroprosesor tersebut ?

          Jawab

Untuk memperoleh unjuk kerja yang optimal serta dapat dihubungkan dengan perangkat-perangkat digital yang lain, maka saluran-saluran yang terdapat pada mikroprosesor harus memiliki sifat-sifat atau karakteristik tertentu yang cocok dengan perangkat-perangkat pendukung lainnya. Adapun sifat-sifat saluran sebagai berikut:

o Kompatibel dengan sistem TTL, yaitu menyangkut level

tegangan maupun arus pada kondisi logik 0 dan 1 adalah sesuai dengan sistem TTL. Dengan demikian dapat langsung dihubungkan dengan gerbang-gerbang TTL baik sebagai keluaran maupun sebagai masukan dalam batasan unit loadnya (diperhitungkan kemampuan Fan In dan Fan Out nya).

o Bersifat three state yaitu dalam keadaan menunggu (sifat saluran selain dalam keadaan logik 0 atau logik 1) akan memiliki nilai impedansi yang tinggi terutama pada saluran yang bersifat dua arah, sehingga akan sangat

menghemat serta menyederhanakan sistem pengawatan dengan komponen-komponen yang lainkarena lalu lintas data tidak diperlukan pergantian saluran sehingga penyambungannya dapat diparalelkan.

4. Pada address bus terdapat memori address dan I/O address, jelaskan
    prinsip kerja hal tersebut ?

          Jawab

Ø Prinsip Kerja Memori Adsress

Untuk  enentukkan jumlah total/kapasitas memori yang dapat ditangani oleh suatu mikroprosesor adalah dengan cara menggunakan rumus :

          Jumlah total alamat = 20

Dimana n = jumlah saluran alamat. Misal suatu mikroprosesor memiliki jumlah penyemat 16 saluran maka kapasitas total adalah 2^16= 65536 byte, untuk mencari jumlah saluran dapat dihitung dengan rumus:

          Jumlah saluran alamat = 2 log jumlah total memori

Ø Prinsip Kerja I/O Address

Selain terdapat alamat-alamat yang dapat digunakan untuk menghubungi perangkat ingatan, pada CPU Z80 juga memiliki alamat-alamat yang digunakan untuk keperluan penanganan perangkat-perangkat I/O sebanyak 256 alamat. Sebagaimana pengaturan alamat pada sistem ingatan, maka alamat I/O ditangani oleh address bus bagian bawah (A0 sampai A7) sebanyak 8 saluran. Dalam kode heksadesimal alamat I/O adalah 00-FF. Sedangkan address bus bagian atas (A8-A15) digunakan untuk buffer (penyangga) data. Jadi pada address bus memiliki fungsi ganda sebagai alamat ingatan dan alamat masukan atau keluaran.

5. Dari arsitektur mikroprosesor Z80 terdapat fungsi penting yaitu blok ALU,
    berikan penjelasan dari blok tersebut ?

          Jawab

ALU merupakan singkatan dari Arithmetic Logic Unit yaitu bagian yang berfungsi untuk memproses pengolahan intruksi yang berhubungan dengan proses aritmatika dan logika. Dan juga pada bagian ini merupakan jantung dari CPU serta didalamnya terdapat register A yang berfungsi sebagai accumulator untuk menyimpan hasil akhir dari proses-proses tersebut.

6. Jelaskan fungsi masing-masing kelompok kaki atau pin dari mikroprosesor
    z80 ?

          Jawab

   Fungsi masing-masing kelompok kaki atau pin dari mikroprosesor z80 yaitu:

Ø Address bus Address Bus terdiri dari 16 saluran yang diberikan notasi dari A0-A15 yang merupakan saluran keluaran untuk pengalamatan memori dengan kasitas sebanyak 65536 bytes atau 64 kb.

Ø Data Bus Data bus terdiri dari 8 saluran yang diberikan notasi D0-D7, berfungsi untuk saluran lalu lintas data maupun data instruksi dari mikroprosesor dan sebaliknya.

Ø M1 Merupakan saluran sinyal kontrol keluaran yang apabila berlogika 0 menunjukkan bahwa siklus yang sedang berlangsung adalah siklus pengambilan kode operasi dalam pelaksanaan suatu instruksi.

Ø MREG Singkatan dari memori request, merupakan saluran sinyal kontrol keluaran yang apabila berlogika 0 menunjukkan bahwa bus alamat berisi alamat memori untuk pembacaan ataupun penulisan memori.

Ø IORQ Singkatan dari input output request, merupakan saluran keluaran yang apabila berlogika 0 menunjukkan bahwa bus alamat rendah (A0-A7) berisi alamat I/O untuk pembacaan atau penulisan. Sedangkan bus alamat tinggi (A8-A15) berisi data yang akan dikeluarkan dari akumulator (register A).

Ø RD Singkatan dari read (membaca) sebagai saluran sinyal keluaran yang berfungsi untuk melakukan kendali pada pembacaan memori ataupun perangkat I/O.

Ø WR Singkatan dari write (menulis) sebagai saluran sinyal keluaran yang berfungsi untuk melakukan kendali pada penulisan memori ataupun perangkat I/O.

Ø RFSH Singkatan dari refresh (penyegaran) sebagai sinyal keluaran yang berfungsi untuk memberikan sinyal penyegaran pada memori RAM jenis dinamik.

Ø HALT Merupakan sinyal kontrol keluaran yang akan memberikan level 0 jika instruksi HALT dilaksanakan. pada saat halt CPU akan dilaksanakan instruksi NOP (no operation).

Ø WAIT Merupakan sinyal kontrol masukan. Jika pada saluran ini diberikan logik 0, akan memberitahukan pada CPU bahwa data dari memori ataupun perangkat I/O belum siap untuk ditransfer ke saluran bus data.

Ø INT Merupakan sinyal kontrol masukan. Jika pada saluran ini diberikan logik 0, CPU akan diberitahu bahwa peralatan luar meminta suatu interupsi (sela). Permintaan sela akan ditahan hingga akhir siklus instruksi yang sedang berjalan, dengan syarat bahwa IFF (interupt flip-flop register diset) dan saluran BUSRQ sedang tidak diaktifkan.

Ø NMI Merupakan saluran kontrol masukan. Jika diberi logik 0 akan menyebabkan CPU melaksanakan routin dari NMI pada alamat memori 0066H. Interupsi ini tidak dapat dihalangi baik secara hardware maupun software.

Ø RESET Merupakan sinyal kontrol masukan. Jika diberikan logik 0 akan mereset CPU untuk mengisi register PC dengan 0000H dan semua IFF akan diseble, Register I dan R diisi 0000H. Semua bus dalam keadaan floating. Setelah saluran ini dinonaktifkan kembali maka berarti CPU akan melaksanakan instruksi awal memori seperti ketika sistem dihidupkan pertama kali.

Ø BUSRQ Merupakan sinyal kontrol masukan. Jika diberikan logik 0, berarti merupakan permintaan untuk saluran-saluran bus data, bus saluran alamat dan saluran kontrol untuk menjadi floating (dalam keadaan impedansi tinggi). Kondisi ini biasanya digunakan untuk trasfer data secara langsung antara perangkat-perangkat pendukung mikroprosesor, tanpa melalui CPU (DMA = Direct Memori Acses).

Ø BUSAK Merupakan sinyal kontrol keluaran yang akan memberikan logik 0 sebagai tanda bahwa saluran bus alamat, saluran bus data dan saluran bus kontrol dalam keadaan floating. Jadi saluran ini dapat dijadikan indikator dari aktifitas yang diberikan kepada saluran BUSRQ.

Ø CLK Merupakan saluran masukan untuk clock sistem yang digunakan oleh mikroprosesor dalam melaksanakan proses pengolahan instruksi. Jadi secara total kecepatan kerja akan ditentukan oleh frekuensi clock ini. Besaranya frekuensi untuk mikroprosesor Z 80 adalah 2,5 MHz dan Z80A adalah 4 MHz.