Mikroprosesor - BAB I B MP Dan Komputer

MikroprosesorDosen : Edy Agusiswanto, ST

Mikroprosesor dan KomputerPENDAHULUAN

Bab ini merupakan tinjauan mengenai keluarga mikroprosesor Intel. Termasuk di dalamnya adalah pembahasan mengenai sejarah komputer dan kegunaan mikroprosesor pada sistem komputer. Selain itu, akan diterangkanjuga istilah-istilah yang ada dalam bidang komputer sehingga dapat dipahami dan digunakan ketika membicarakan mikroprosesor dan komputer.

Diagram blok dan penjelasan mengenai fungsi setiap blok akan memperinci operasi sistem komputer. Bab ini juga menunjukkan bagaimana memori dan sistem masukan/keluaran (I/O) dari sistem komputer berfungsi. Terakhir, dijelaskan cara menyimpan data dalam memori sehingga setiap tipe data dapat digunakan sebagai perangkat lunak. Data numerik akan disimpan sebagai integer, Floating point, dan Binary Code Decimal (BCD); data alfanumerik disimpan dalam bentuk ASCII (American standard code for Information Interchange).

Mikroprosesor dan KomputerTUJUAN BAB

Usai memelajari bab ini, Anda akan mampu untuk :Menggunakan istilah komputer secara tepat seperti bit, byte, data, sistem memory, expanded memory system (EMS), extended memory system (XMS), DOS, BIOS, I/O dan lainnya.Memberikan penjelasan mengenai sejarah komputer dan menyebutkan sejumlah aplikasi yang dapat dilakukan oleh sistem komputer.Memberikan tinjauan mengenai bermacam tipe keluarga mikroprosesor 80X86 dan Pentium-Pentium 4.Menggambarkan diagram blok sistem komputer dan menerangkan maksud masing-masing blok.Menjelaskan fungsi mikroprosesor dan operasi dasarnya.Mendefinisikan isi sistem memori pada komputer personal.Melakukan konversi antara angka biner, desimal, dan heksadesimal.Menurunkan dan merepresentasikan informasi numerik dan alfabet sebagai data integer, Floating point, BCD, dan ASCII.

1.1 LATAR BELAKANG SEJARAHBagian pertama ini menerangkan urutan kejadian sejarah perkembangan mikroprosesor terutama mikroprosesor yang sangat canggih saat ini, yaitu 80X86, Pentium, Pentium Pro, Pentium III, dan Pentium 4. Meskipun sejarah tersebut tidak begitu penting untuk memahami mikroprosesor, hal itu merupakan bacaan yang menarik dan dapat memberikan gambaran mengenai evolusi komputer di masa lampau.

1.1.1 ZAMAN MEKANISPemikiran mengenai sistem komputasi bukan merupakan barang baru. Pemikiran itu telah lama muncul sebelum peralatan listrik dan elektronik modern dikembangkan. Pemikiran mengenai perhitungan dengan menggunakan mesin muncul pada tahun 500 SM ketika orang Babilonia menernukan abacus, yaitu kalkulator pertama.Tahun 1642 ditemukan kalkulator yang terbuat dari roda gigi dan roda oleh seorang ahli matematika bernama Blaise Pascal. Setiap roda gigi terdiri dari 10 gigi.

Pada tahun 1823, Charles Babbage dibantu oleh Augusta Ada Byron bangsawan wanita dari Lovelace, diminta oleh Masyarakat Astronomi Kerajaan Britania Raya untuk membuat mesin hitung yang dapat diprogram. Mesin ini digunakan untuk membuat tabel navigasi untuk Angkatan Laut Kerajaan. Ia menerima tantangan tersebut dan mulai menciptakan apa yang ia sebut Mesin Analitis (Analytical Machine).Mesin ini merupakan komputer mekanis yang menyimpan 1000 angka desimal 20 digit dan sebuah program variabel yang dapat mengubah fungsi mesin untuk melakukan berbagai macam perintah penghitungan. Masukun untuk mesin ini diberikan melalui kartu berlubang, seperti komputer tahun 1950 dan 1960 yang juga menggunakan kartu berlubang.

1.1.2ZAMAN LISTRIK

Era 1800-an dilihat sebagai kebangkitan motor listrik (dikembangkan oleh Michael Faraday); dengan sarana tersebut maka muncullah berbagai mesin penjumlah yang menggunakan penggerak motor, semuanya berbasis kalkulator mekanis yang dibuat Blaise Pascal. Kalkulator mekanis dengan penggerak listrik ini menjadi perlengkapan umum pada kantor dan bertahan sampai awal 1970-an ketika muncul kalkulator elektronik genggam yang pertama kali diperkenalkan oleh Bomar. Monroe juga merupakan penemu awal kalkulator elektronik, tetapi mesinnya berbentuk desktop dengan empat fungsi model seukuran mesin pencatat uang.Pada tahun 1889, Herman Hollerith membuat kartu berlubang yang berfungsi menyimpan data. Seperti Babbage, ia rupanya juga meminjam ide kartu berlubang Jacquard. Ia juga membuat mesin mekanis yang digerakkan dengan salah satu motor listrik terbaru, yang dapat menghitung, memilah, dan menyusun informasi yang tersimpan pada kartu berlubang. Ide perhitungan dengan mesin ini membangkitkan minat pemerintah Amerika Serikat untuk menggunakannya sehingga Hollerith diberi tugas untuk menyimpan dan mengolah data sensus tahun 1890 dengan menggunakan kartu berlubang miliknya itu.

Pada tahun 1896, Hollerith mendirikan perusahaan dengan nama Tabulating Machine Company, yang mengembangkan sejumlah mesin yang menggunakan kartu berlubang untuk mengolah data. Setelah melakukan serangkaian merger, Tabulating Machine Company berganti nama menjadi International Business Machines Corporation, yang sekarang disebut IBM Inc. Kartu berlubang yang digunakan dalam sistem komputer sering disebut kartu Hollerith (Hollerith cards), untuk menghormati Herman Hollerith. Kode 12-bit yang digunakan dalarn sebuah karlu berlubang disebut kode Hollerith (Hollerith code).Mesin mekanis yang digerakkan motor listrik terus mendominasi dunia pemrosesan data sampai tahun 1941 ketika seorang penemu Jerman bernama Konrad Zuse membuat mesin hitung elektronik pertama. Komputer Z3 buatannya, seperti terlihat pada Gambar 1-1, digunakan pada perancangan pesawat terbang dan peluru kendali selama Perang Dunia II untuk Angkatan Perang Jerman. Seandainya Pemerintah Jerman memberi cukup dana untuk Zuse, rnungkin ia dapat membuat sistem komputer yang jauh lebih baik. Zuse saat ini akhirnya mendapat beberapa penghargaan untuk penemuannya di bidang elektronik digital yang dimulai sejak tahun 1930 dan untuk sistem komputer Z3 miliknya.

GAMBAR 1-1 Komputer Z-3 yang dikembangkan oleh Konrad Zuse yang mengguna kan frekuensi clock 5,33 Hz. (Gambar atas kemurahan hati Horst Zuse, putra dari Konrad.)

Sistem komputer yang dapat diprogram (programmable) untuk fungsi-fungsi umum dibuat pada tahun 1946 di University of Pennsylvania. Komputer modern pertama ini disebut ENIAC (Electronics Numerical Integrator and Calculator). ENIAC merupakan sebuah mesin raksasa, terdiri lebih dari 17.000 tabung hampa dan 500 mil kabel. Mesin raksasa ini mempunyai berat lebih dari 30 ton, tetapi hanya mampu melaksanakan 100.000 operasi per detik. ENIAC mendorong dunia memasuki periode komputer elektronik. ENIAC diprogram dengan mengatur jalur kabel pada rangkaiannya, sebuah proses yang membutuhkan banyak pekerja dan waktu selama beberapa hari untuk menyelesaikannya. Pekerja mengubah koneksi listrik pada plug-board yang mirip switchboard telepon zaman dahulu. Masalah lain ENIAC adalah usia komponen tabung hampa yang membutuhkan perawatan berkala.

Perkembangan yang rnengikutinya adalah pembuatan transistor pada tahun 1948 di Bell Labs, diteruskan penemuan IC (integrated circuit) pada tahun 1958 oleh Jack Kilby dari Texas Instruments. IC ini mendorong pengembangan IC digital (RTL, reslstorto-transistor logic) pada tahun 1960 dan mikroprosesor pertama di Intel Corporation pada tahun 1971. Saat itu, Intel dan salah satu engineer-nya, Marcian E. HofI, membuat mikroprosesor 4004, sebuah peranti yang mengawali revolusi mikroprosesor yang terus berlanjut sampai saat ini pada langkah percepatan tanpa akhir.

PERKEMBANGAN PEMROGRAMANSistem komputer elektronik pertama yang dapat diprogram dikembangkan pada tahun 1946 di Universitas Pennsylvania. Komputer modem pertama ini disebut ENI (Electronics Numerical Integrator and Calculator).Bahasa pemrograman tingkat tinggi pertama disebut FLOW-MATIC, dikembang untuk komputer UNIVAC1 oleh Grace Hopper pada awal tahun 1950. Kemunculan program ini mendorong kehadiran FORTRAN (FORmula TRANslator) dan bahasa pemrograman lain COBOL (Computer Business Oriented Language).

ZAMAN MIKROPROSESORMikroprosesor pertaMa di dunia adalah Intel 4004, merupakan mikroprosesor 4 bit - sebuah kontroler yang dapat diprogram dalam sebuah chip - sangat kecil jika dibandingkan dengan standar saat ini. Mikroprosesor tersebut hanya mampu mengalamati 4096 lokasi memori selebar empat bit. Set instruksinya hanya berisi 45 instruksi yang berbeda.Mikroprosesor yang umum pada saat ini adalah 8086/8088 yang merupakan mikoprosesor 16-bit pertama. Setelah itu, muncul rnengikutinya adalah mikroprosesor 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, dan Pentium 4. Arsitekturnya telah berubah dari 16-bit ke 32-bit, dan seterusnya yang mencapai 64-bit. Setiap versi yang lebih baru diikuti peningkatan berupa kecepatan prosesor dan performa. Dari semua indikasi yang ada, proses peningkatan kecepatan dan performa akan terus berlanjut.1971, menyadari bahwa MP merupakan produk komersial yang banyak dibutuhkan, Intel Corporation mengeluarkan 8008 versi perluasan 8-bit .Mikroprosesor yang Lurlum pada saat ini adalah 8086/8088 yang merupakanmikroprosesor 16-bit pertama. Setelah itu, muncul mengikutinya adalah mikroprosesor 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentirun II, Pentium III, dan Pentium 4. Arsitekturnya telah berubah dari l6-bit ke 32-bit, dan seterusnya, sarnpai mencapai 64-bit. Setiap versi yang lebih baru diikuti peningkatan berupa kecepatan prosesor dan performa. Dari semua indikasi yang ada, proses peningkatan kecepatan dan performa akan terus berlanjut.

ZAMAN MIKROPROSESORKomputer personal berbasis mikroprosesor mempunyai sistern memori dengan tiga area utama di dalamnya: TPA (transient program area), area sistem, dan extended memory. TPA rnenyimpan program aplikasi, sistem operasi, dan driver. Area sistem berisi memori yang digunakan untuk kartu tampilan video, disk drive, dan ROM BIOS. Area extended memory hanya terdapat pada mikroprosesor 80286 sampai Pentium 4 pada sistem komputer personal jenis AT.8086/8088 mampu mengalamati memori 1 M byte dari lokasi 0000H-FFFFH. 80286 dan 80386SX mampu mengalamati memori 16 M byte dari lokasi 000000H-FFFFFFH. 80386SL mampu mengalamati memori 32M byte dari lokasi 0000000H FFFFFFFH. Sebagai tambahan, Pentium Pro sampai Pentium 4 mempunyai alamat 36-bit dan mengakses memori 64 G byte dari lokasi 000000000H-FFFFFFFFFH.Semua versi mikroprosesor 8086-80486 dan Pentium-Pentium 4 mengalamati 64K byte ruang alamat I/O. Port I/O ini diberi urutan dari 0000H-FFFFH dengan cadangan berupa port I/O 0000H-03FFH untuk digunakan oleh sistem komputer personal.Sistem operasi pada banyak komputer personal adalah MSDOS (Microsoft disk operating system) atau PCDOS (personal computer disk operating system dari IBM). Sistem operasi melakukan tugas pengoperasian dan pengontrolan sistem komputer bersama peranti I/O-nya.

ZAMAN MIKROPROSESORMikroprosesor adalah elemen pengontrol pada sistem komputer. Mikroprosesor melakukan transfer data, menjalankan aritmatika dan logika sederhana, serta membuat keputusan sederhana. Mikroprosesor menjalankan program yang disimpan dalam memori untuk melakukan operasi kompleks dalam periode waktu yang singkat.Semua sistem komputer mempunyai tiga bus untuk mengontrol memori dan I/O. Bus alamat digunakan mtuk meminta lokasi memori atau peranti I/O. Bus data mentransfer data antara mikroprosesor dengan memori dan ruang I/O. Bus kontrol mengontrol memori dan I/O, dan meminta pembacaan atau penulisan data. Kontrol dikerjakan dengan (IORC) (I/O read control), IOWC (l/O write control), MRDC (memory read control), dan MWTC (memory write control).Data heksadesimal dipresentasikan dalam bentuk heksadesimal atau dalam bentuk kode yang disebut binary-coded hexadecimal (BCH). Angka BCH adalah angka biner 4-bit yang merepresentasikan setiap digit heksadesimal.Kode ASCII digunakan untuk menyimpan data alfabet atau numerik. Kode ASCII merupakan kode 7-bit; kode tersebut dapat memunyai bit kedelapan yang digunakan untuk memperluas kumpulan karakter dari 128 ke 256 kode. Kode cariage return (Enter) mengembalikan head printer atau kursor pada margin paling kiri. Kode line feed menggerakkan kursor atau head printer satu baris ke bawah.

ZAMAN MIKROPROSESORData biner disimpan sebagai byte (8-bit), word (16-bit), atau doubleword (32-bit) dalam sistem komputer. Data ini dapat berupa angka bertanda maupun tak bertanda. Data bertanda negatif selalu disirnpan dalam bentuk komplemen dua. Data yang lebih lebih lebar dari 8-bit selalu disimpan menggunakan format little endian.Data floating point digunakan dalam sistem komputer untuk menyirnpan semua, campuran, dan angka pecahan. Angka floating point merupakan gabungan dari tanda, mantissa, dan eksponen.Direktif assembler DB atau BYTE mendefinisikan byte, DW atau WORD mendefinisikan word, DD atau DWORD mendefinisikan doubleword, dan DQ atau QWORD untuk mendefi nisikan quadword