Tugas Mikrokomputer I

*PERAN MIKROKOMPUTER DALAM SISTEM KOMPUTER

Mikrokomputer adalah sebuah kelas komputer yang menggunakan mikroprosesor sebagai CPU utamanya. Komputer mikro juga dikenal sebagai Personal Computer (PC), Home Computer atau Small-business Computer. Komputer mikro yang diletakkan di atas meja kerja dinamakan dengan desktop, sedangkan yang dapat dijinjing (portabel) dinamakan dengan Laptop, karena sering diletakkan di atas paha. Ketika komputer mikro pertama kali muncul ke pasaran, komputer jenis ini dianggap sebagai perangkat yang hanya digunakan oleh satu orang saja, yang mampu menangani informasi yang berukuran 4-bit, 8-bit atau 16-bit (dibandingkan dengan minicomputer atau mainframe yang mampu menangani informasi lebih dari 32-bit) pada satu waktunya.

Mikrokomputer dapat dikatakan pula sebagai sebuah mikroprosesor (CPU) dengan ditambahkannya unit memori serta sistem I/O.
Ciri utama sistem mikrokomputer adalah hubungan yang berbentuk “bus”. (Istilah bus diambil dari bahasa latin omnibus yang berarti kepada/untuk semua). Bus menunjukkan hubungan antara komponen-komponen secara elektris. Bus meneruskan data, alamat-alamat (address) atau sinyal pengontrol.

Ada beberapa bagian utama dalam mikrokomputer, yaitu:

1. CPU/Mikroprosesor

Mikroprosesor berfungsi sebagai unit pengolah utama (CPU). Unit ini terdiri dari sebuah kalkulator dan unit pengontrol (CU). Unit kalkulator dari mikroprosesor terdiri dari register atau daftar (sebuah memori sementara yang cepat dan kecil), ALU, register status (menunjukkan keadaan sesaat dari perhitungan) dan sebuah pengkode.

2. Memori Utama (Main Memory)

Memory utama pada mikrokomputer terdiri dari dua macam.

a. RAM (Random Access Memory)

RAM adalah unit memori yang dapat dibaca dan/atau ditulisi. Data dalam RAM bersifat volatile (akan hilang bila power mati). RAM hanya digunakan untuk menyimpan data sementara, yaitu data yang tidak begitu penting (tidak masalah bila hilang akibat aliran daya listrik terputus). Ada dua macam RAM yaitu RAM statik dan RAM dinamik. RAM statik adalah flipflop yang terdiri dari komponen seperti resistor, transistor, dioda dan sebagainya. Setiap 1 bit informasi tersimpan hingga sel “dialamatkan” dan “ditulis-hapuskan”. Keuntungan dari RAM statik adalah akses atau jalan masuk yang bebas ke setiap tempat penyimpanan yang diinginkan, dan karena itu kecepatan masuk ke dalam memori terhitung relatif tinggi. RAM dinamik menyimpan bit informasi sebagai muatan. Sel memori elementer dibuat dari kapasistansi gerbang-substrat transistor MOS. Keuntungan RAM dinamik adalah sel-sel memori yang lebih kecil sehingga memerlukan tempat yang sempit, sehingga kapasistas RAM dinamik menjadi lebih besar dibanding RAM statik. Kerugiannya adalah bertambahnya kerumitan pada papan memori, karena diperlukannya rangkaian untuk proses penyegaran (refresh). Proses penyegaran untuk kapasitor ini dilakukan setiap 1 atau 2 mili detik.>>>

b. ROM (Read Only Memory)

ROM merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data tidak akan terhapus meskipun aliran listrik terputus (non-volatile). Karena sifatnya, program-program disimpan dalam ROM. Beberapa tipe ROM:
– ROM Murni : yaitu ROM yang sudah diprogram oleh pabrik atau dapat juga program yang diminta untuk diprogramkan ke ROM oleh pabrik.
– PROM (Programmable Random Access Memory) : ROM jenis ini dapat diprogram sendiri akan tetapi hanya sekali pakai (tidak dapat diprogram ulang).
– EPROM (Erasable Programmable Random Access Memory) : yaitu jenis ROM yang dapat diprogram dan diprogram ulang.

c. Input/Output (I/O) Devices

Piranti Input/Output (I/O interface) dibutuhkan untuk menghubungkan piranti di luar sistem. I/O dapat menerima/memberi data dari/ke mikroprosesor. Untuk menghubungkan antara I/O interface dengan mikroprosesor dibutuhkan piranti address. Dua macam I/O interface yang dipakai yaitu: serial dan paralel. Piranti serial (UART/universal asynchronous receiver-transmitter) merupakan pengirim-penerima tunggal (tak serempak). UART mengubah masukan serial menjadi keluaran paralel dan mengubah masukan paralel menjadi keluaran serial. PIO (paralel input output) merupakan pengirim-penerima serempak. PIO dapat diprogram dan menyediakan perantara masukan dan keluaran dasar untuk data paralel 8 bit.

*KONSEP DASAR MIKROKOMPUTER

Operasi yang dilaksanakan pada data dilakukan oleh logika yang didalam unit pemroses pusat (CPU). Operasi ini ditetapkan oleh suatu nsuatu urutan instruksi yang secara bersama membentuk satu program. Program ini disimpan dalam memori. Central processing unit (CPU) terdiri atas 2 bagian utama, yaitu : control unit, dan arithmetic and logic unit (ALU). Semua operasi aritmetika seperti penjumlahan, perkalian, pengurangan, serta pembagian, dan operasi logika AND, OR, XOR dan NOT dikerjaklan oleh ALU, baik dikerjakan secara langsung ataupun melalui perangkat lunak.

Control unit menginterpretasikan perintah komputer dan mangubah sinyal – sinyal yang menyebakan komputer mengerjakan tugas – tugas tertentu yang diperintahkan. Memory unit berfungsi untuk menyimpan program dan perhitungan – perhitungan beserta hasilnya, baik yang tetap maupun sementara. Memori program dapat berupa memori yang hanya dibaca saja, atau berupa memori yang hanya dibaca saja karena instruksi dikirim dari program ke unit pemroses sinyal (CPU). Pada banyak aplikasi mikro-komputer industri, program disimpan dalam memori yang hanya dibaca saja untuk memastikan abahwa program tersebut tidak akan pernah berubah atau hilang secara tidak sengaja. Dengan adanya unit I/O, dimungkinkan untuk memasukkan data, misalnya keyboard (papan tombol).

Output unit adalah piranti yang mengeluarkan hasil yang telah diproses CPU, misalnya printer dan monitor. Untuk menjalankan fungsi mikro-komputer,bagian–bagian diatas dihubungkan dengan jalur penghubung yang disebut bus. Bus terbagi menjadi tiga, yaitu data bus, address bus dan control bus. Data bus berfungsi untuk menentukan lokasi tempat data harus diambil atau diletakkan. Control bus berfungsi untuk mengatur bagian – bagian mikro-komputer yang harus aktif untuk setiap perintah yang dikehendaki, seperti perintah menyimpan, membaca atau perintah lainnya. Logika diluar mikro-komputer digunakan untuk memasukkan informasi, menerima hasilnya dan menyimpan data dalam jumlah yang besar. Data yang sedang dalam proses untuk dioperasikan disimpan dalam memori data, yang berupa memori baca/tulis yang dapat diakses dengan cepat.

*SEJARAH PERKEMBANGAN KOMPUTER

Asal-usul sejarah perkembangan komputer tak dapat lepas dari kebutuhan manusia untuk dapat mengetahui berapa hasil dari suatu perhitungan, mulai dari perhitungan yang sangat sederhana sampai dengan yang sangat rumit. Agar dapat memperoleh suatu informasi dengan tepat dan cepat, manusia selalu berusaha mencari dan menemukan suatu alat bantu hitung dan pengolah data yang lebih baik. Pada mulanya seluruh alat bantu hitung digerakkan secara manual dengan tenaga manusia (Periode Manual Tahun 1000 SM - 1641 M), kemudian alat bantu hitung berkembang menggunakan tenaga penggerak mekanik menggunakan roda bergigi yang digerakkan tangan (Periode Mekanis 1642-1885). Pada perkembangan selanjutnya, alat bantu hitung, mesin mekaniknya mulai menggunakan tenaga listrik (Periode Elektromekanis 1886 - 1945), dan pada perkembangan terakhir menggunakan sirkuit elektronik (Periode Elektronik 1946 - sekarang).

Komputer Generasi I

Pada generasi ini komputer memekai banyak sekali tabung hampa dengan ukuran yang sangat besar hingga memenuhi satu ruangan, dan komputer ini dinamakan ENIAC (Electronic Numerikal Itegrator and Computer). Karena ukurannya yang cukup besar namun hanya bisa menyimpan data yang sedikit, maka lahirlah komputer generasi 2.

Komputer Generasi II
Penggunakan tabung hampa digantikan dengan transistor sehingga lebih menghemat tempat dan juga daya. Sejak generasi ini juga mulai bermunculan berbagai bahasa pemrograman seperti COBOL, ALGOL, dan FOTRAN. Dari segi ukuran komputer generasi II lebih kecil hanya sebejar ukuran meja kerja dan mampu menyimpan data lebih banyak. Komputer ini lebih dikenal dengan nama UNIVAV (Universal Aotomatic Computer).

Komputer Generasi III
Seiring dengan sejarah perkembangan komputer, keberadaan transistor pada generasi sebelumnya telah digantikan dengan IC, dimana IC sendiri ditemukan oleh insinyur asala Texas yang bernama Jack Kilby pada tahun 1958. Pada generasi ini juga lahir microprocessor pertama yaitu interl 4004 pada tahun 1971.

Komputer Generasi IV
Pada 1980 an muncul komputer generasi baru ditandai dengan munculnya LSI (Large Scale integration). Dimana ini merupakan peadatan ribuan IC menjadi sebuah chip. Kemudian LSI terus dikembagkan hingga lahirlah VLSI (Very Large Scale Integration).

Komputer Generasi V
Komputer masa depan saat ini sedang terus dikembangkan dan inilah generasi yang sedang kita lalui. Meskipun belum ada proyek nyata, konsep komputer generasi ke-5 memiliki kecerdasan buatan sehingga komputer akan memiliki nalar seperti manusia, dan bisa terus belajar dari pengalaman. Dan itulah sejarah perkembangan komputer dari waktu ke waktu.

*SEJARAH PERKEMBANGAN MIKROPROSESOR

Mikroprosesor adalah sebuah chip (IC) yang bekerja dengan program. Fungsi Mikroprosesor adalah sebagai pengontrol atau pengolah utama dalam suatu rangkaian elektronik. Mikroprosesor biasa disebut juga CPU (Central Processing Unit).

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.

*TERMINOLOGI DASAR MIKROKOMPUTER

Munculnya terminologi komputer sebenarnya berawal dari kebutuhan akan

suatu alat yang dapat dijalankan secara otomatis, memiliki kemampuan

untuk mengerjakan hal yang diinginkan. Perkembangan teknologi

semikonduktor, dengan diawali penemuan transistor, telah membawa

kepada kemajuan teknologi elektronika sampai saat ini Komputer Bagian

fungsional utama sebuah komputer adalah Central Processing Unit/Unit

Pemroses Utama, Memori dan Sistem Input-Output. Disebut bagian

fungsional karena ketiga komponen inilah yang membentuk sebuah

komputer dengan fungsinya masing-masing.

-Central Processing Unit (CPU)

Mikroprosesor adalah sebuah CPU yang dibangun dalam sebuah single chip

semiconductor. Mikroprosesor terdiri dari kalkulator yang terbagi dalam

register dan ALU dan sebuah pengkode serta unit pengontrol. Dalam

hubungan kerja dengan pulsa pembangkit berkala, (yaitu sebagai unit

terpisah atau sebagai komponen yang terpadu dalam mikroprosesor) unit

pengontrol menjamin urutan yang tepat dan urutan yang logis dari siklus

yang berlangsung di dalam mikroprosesor, ditinjau dari sistem

keseluruhannya. Dalam tinjauan praktis dan aplikasi yang umum contoh

dari sebuah mikroprosesor adalah mikroprosesor 8080, 8086, prosesor intel

386, 486, pentium 100 Mhz, sampai dengan generasi terbaru, AMD,

prosesor Motorola, prosesor Texas Instrument.

-Memori

RAM (Random Access Memory) adalah unit memori yang dapat dibaca

dan/atau ditulisi. Data dalam RAM bersifat volatile (akan hilang bila

power mati). RAM hanya digunakan untuk menyimpan data sementara,

yaitu data yang tidak begitu penting (tidak masalah bila hilang akibat

aliran daya listrik terputus). Ada dua macam RAM yaitu RAM statik dan

RAM dinamik. RAM statik adalah ipop yang terdiri dari komponen

seperti resistor, transistor, dioda dan sebagainya. Setiap 1 bit informasi

tersimpan hingga sel dialamatkan dan ditulis-hapuskan. Keuntungan dari

RAM statik adalah akses atau jalan masuk yang bebas ke setiap tempat

penyimpanan yang diinginkan, dan karena itu kecepatan masuk ke dalam

memori terhitung relatif tinggi. RAM dinamik menyimpan bit informasi

sebagai muatan. Sel memori elementer dibuat dari kapasistansi

gerbang-substrat transistor MOS. Keuntungan RAM dinamik adalah sel-sel

memori yang lebih kecil sehingga memerlukan tempat yang sempit,

sehingga kapasistas RAM dinamik menjadi lebih besar dibanding RAM

statik. Kerugiannya adalah bertambahnya kerumitan pada papan memori,

karena diperlukannya rangkaian untuk proses penyegaran (refresh). Proses

penyegaran untuk kapasitor ini dilakukan setiap 1 atau 2 mili detik.

ROM (Read Only Memory) merupakan memori yang hanya dapat dibaca.

Data tidak akan terhapus meskipun aliran listrik terputus (non-volatile).

Karena sifatnya, program-program disimpan dalam ROM. Beberapa tipe

ROM: - ROM Murni : yaitu ROM yang sudah diprogram oleh pabrik atau

dapat juga program yang diminta untuk diprogramkan ke ROM oleh

pabrik. - PROM (Programmable Random Access Memory) : ROM jenis ini

dapat diprogram sendiri akan tetapi hanya sekali pakai (tidak dapat

diprogram ulang). - EPROM (Erasable Programmable Random Access

Memory) : yaitu jenis ROM yang dapat diprogram dan diprogram ulang.

-Input/Output (I/O)

Piranti Input/Output (I/O interface) dibutuhkan untuk menghubungkan

piranti di luar sistem. I/O dapat menerima/memberi data dari/ke

mikroprosesor. Untuk menghubungkan antara I/O interface dengan

mikroprosesor dibutuhkan piranti address. Dua macam I/O interface yang

dipakai yaitu: serial dan paralel. Piranti serial (UART/universal

asynchronous receiver-transmitter) merupakan pengirim-penerima tunggal

(tak serempak). UART mengubah masukan serial menjadi keluaran paralel

dan mengubah masukan paralel menjadi keluaran serial. PIO (paralel input

output) merupakan pengirim-penerima serempak. PIO dapat diprogram

dan menyediakan perantara masukan dan keluaran dasar untuk data

paralel 8 bit.

-Sistem Bus

Bus menghubungkan semua komponen dalam unit mikrokomputer. Ada

tiga tipe bus yaitu: - Data Bus (bus-D) : bus dengan delapan penghantar,

data dapat diteruskan dalam arah bolak-balik (lebar data 8 bit) yaitu dari

mikroprosesor ke unit memori atau modul I/O dan sebaliknya. - Control

Bus (bus-C) : meneruskan sinyal-sinyal yang mengatur masa aktif modul

mikrokomputer yang sesuai dengan yang diinginkan menurut kondisi kerja.

- Address Bus (bus-A) : meneruskan data alamat (misal alamat 16 bit),

dari penyimpan atau dari saluran masukan/keluaran yang diaktifkan pada

saat tertentu. Hubungan dalam masing-masing bus berupa kabel paralel 8

bit (jalur) maupum 16 bit (jalur).