Mikroprosesor Zilog Z80

MIKROPROSESOR ZILOG Z80

Oleh:Kelompok 2

HABIBULLAH SIREGARDASRIL BATUBARA

AFRIJAL FANINURUL FATIMAH

AMAD MUDA KURNIAWARAMADANSYAH

Sejarah dan Perkembangan Mikroprosesor Z80

Mikroprosesor Zilog Z80 dikembangkan oleh Zilog Inc. dan mulai dipasarkan pada tahun 1976. Z80 merupakan sebuah mikroprosesor satu chip dan dimaksudkan untuk menggantikan Intel 8080 yang memerlukan dua chip tambahan (sebuah penghasil detak sistem dan sebuah pengontrol sistem) untuk membentuk sebuah CPU yang fungsional.

Mikroprosesor Z80 dibuat dengan menggunakan teknologi NMOS dan dikemas dalam sebuah DIP (dual inline package) dengan 40 pin. Jumlah saluran alamatnya sama dengan 16, dan jumlah saluran datanya delapan. Saluran-saluran ini tidak di-multiplexed. Mikroprosesor Z80 sudah memiliki penghasil detak (clock) sendiri dan hanya memerlukan satu tegangan catu +5 volt.

Arsitektur Mikroprosesor  Zilog Z80CPU Z80 adalah mikroprosesor generasi keempat yang ditingkatkan tak terkecuali untuk kebutuhan daya komputasi. Mikroprosesor ini menawarkan throughput sistem yang lebih tinggi dan penggunaan memori yang efisien dibandingkan dengan mikroprosesor yang sama pada generasi kedua dan ketiga. Register internalnya terdiri dari 208-bit memori baca/tulis yang bisa diakses oleh programmer. CPU Z80 juga tersusun atas sebuah Stack Pointer, Program Counter, dua buah register indeks, sebuah register Refresh (counter), dan sebuah register interupsi.CPU Z80 juga sangat mudah disertakan pada sistem karena hanya memerlukan sumber tegangan tunggal +5V.

Mikroprosesor Zilog Z80

Diagram blok internal Mikroprosesor Zilog Z80

Diagram blok internal memperlihatkan fungsi utama dari prosesor Z80. Bagian-bagian utama mikroprosesor Z80 adalah:

1. ALU (Aritmatic and Logic Unit), bagian ini merupakan pusat pengolahan data. Di bagian ini dilakukan operasi-operasi logika, seperti: AND dan OR, serta operasi-perasi aritmatika, seperti: penjumlahan dan pengurangan.

2. Larik Register (Registers Array), merupakan kumpulan register-register yang terdiri dari register serba-guna dan register fungsi khusus.

3. Register Instruksi (Instruction Register), merupakan tempat untuk menyimpan sementara instruksi yang akan diterjemahkan oleh penerjemah (decoder) instruksi.

4. Decoder (Penerjemah) Instruksi (Instruction Decoder), merupakan bagian yang berfungsi dalam menerjemahkan instruksi yang diambil dari memori setelah sebelumnya melewati register instruksi.

5. Kontrol Pewaktuan CPU (CPU Timing Control), bagian ini berfungsi dalam mengendalikan kerja CPU secara keseluruhan dan juga pewaktuan bagi periferal atau memori yang memiliki hubungan dengan CPU.

6. Antarmuka Bus Data (Data Bus Interface), bagian ini merupakan pintu gerbang untuk keluar-masuk data dari dan ke CPU.7. Penyangga dan Logika Alamat (Address Logic and Buffer), bagian ini berfungsi dalam menyediakan alamat memori atau I/O yang diakses oleh CPU.

8. Data Internal (Internal Data Bus), di bagian ini lalu lintas data dalam CPU berlangsung.

Resgiter Mikroprosesor  Zilog Z80

Pada dasarnya register-register CPU Z80 terbagi ke dalam dua jenis, yaitu:1. Register serba-guna (GPR: General-purpose Registers)

Register Akumulator. Register ini sangat penting peranannya dalam pengolahan data oleh ALU. Berbagai operasi logika dan aritmatika menggunakan register ini untuk menyimpan salah satu operan dan menyimpan hasil operasi yang telah dilakukan oleh ALU. Register Bendera (flag). Register ini merupakan status dari berbagai hasil operasi yang dilakukan ALU. Operasi logika dan aritmatika yang dilakukan oleh ALU akan mempengaruhi sebagian atau seluruh flag-flag yang ada dalam register flag ini. Register Serba-guna lainnya (B, C, D, E, H, L).

a. Counter (PC), register ini perfungsi sebagai pencacah alamat instruksi selanjutnya yang akan diambil dari memori.

b. Stack Pointer (SP), register ini menyimpan alamat atas (top) dari stack. Stack berfungsi sebagai penyimpanan dalam memori yang sifatnya sementara bagi nilai-nilai (value) dari register-register CPU ketika register tersebut akan dipakai. Stack digunakan dengan perintah Push dan Pop. c. Register Indeks (IX dan IY), register ini digunakan untuk pengalamatan terindeks.

d. Register Interupsi (I), register ini menyimpan alamat memori untuk vektor interupsi.

e. Register Refresh (R) f. Flip-flop Status Interupsi (IFF)

dan Mode Interupsi (IMF).

Interupsi Mikroprosesor Zilog Z80

CPU Z80 menerima dua sinyal input interupsi: NMI# dan INT#. NMI# adalah interupsi non-maskable dan memiliki prioritas tertinggi. INT# adalah interupsi berprioritas lebih rendah dan diperlukan bahwa interupsi ini diaktifkan melalui software agar beroperasi. INT# bisa dihubungkan ke divais periferal bervariasi dalam konfigurasi terhubung OR.Interupsi Non-Maskable (NMI: Non-Maskable Interrupt). Interupsi Non-Maskable tidak bisa dinon-aktifkan dengan kontrol program dan oleh karena itu akan diterima di setiap waktu oleh CPU. NMI# biasanya dijadikan cadangan hanya bagi layanan jenis interupsi berprioritas tertinggi, seperti untuk shutdown setelah adanya gangguan daya yang terdeteksi. Setelah pengenalan sinyal NMI# (penyediaan BUSREQ# tidak aktif), CPU melompat ke lokasi restart 0066H. Normalnya, software mengawali pada alamat tersebut yang berisi rutin layanan interupsi.

Interupsi Maskable (INT#). Dengan tanpa memperhatikan mode interupsi yang diset oleh pengguna, CPU menanggapi masukan (input) interupsi maskable menurut satu siklus pewaktuan umum. Setelah interupsi dideteksi oleh CPU (dinyatakan bahwa interupsi diaktifkan dan BUSREQ# tidak aktif) satu siklus pemrosesan interupsi khusus dimulai. Dimulai dengan siklus pengambilan khusus (M1#) dimana IORQ# menjadi aktif sementara MREQ# tidak, sebagaimana dalam siklus M1# normal. Sebagai tambahan, siklus M1# khusus ini secara otomatis diperpanjang sebanyak dua keadaan WAIT#, untuk mengijinkan bagi waktu yang diperlukan dalam pemberitahuan permintaan interupsi.

Pengkakian Mikroprosesor Zilog Z80

Konfigurasi pin mikroprosesor Z80 diperlihatkan pada Gambar di bawah ini.

Fungsi Pin Mikroprosesor Zilog Z80

A0 – A15. Bus Alamat (keluaran, aktif High, 3-state). A0 – A15 membentuk bus alamat 16-bit. Bus Alamat menyediakan alamat bagi pertukaran bus data memori (sampai 64Kbyte) dan bagi pertukaran divais I/O.BUSACK#. Pemberitahuan Bus (keluaran, aktif Low). Pemberitahuan Bus menunjukkan pada divais yang meminta bahwa bus alamat CPU, dan sinyal kontrol MREQ#, IORQ#, RD#, dan WR# telah memasuki keadaan impedansi tinggi (high-impedance). Sirkuit eksternal sekarang bisa mengontrol jalur-jalur tersebut.BUSREQ#. Permintaan Bus (masukan, aktif Low). Permintaan Bus memiliki prioritas lebih tinggi dibandingkan dengan NMI# dan selalu dikenali di akhir siklus mesin yang sedang berjalan. BUSREQ# memaksa bus alamat CPU, bus data dan sinyal kontrol MREQ#, IORQ#, RD# dan WR# menuju keadaan impedansi tinggi sehingga divais lain bisa mengontrol jalur-jalur tersebut.

D0 – D7. Bus Data (masukan/keluaran, aktif High, 3-state). D0 – D7 membuat sebuah bus data dua arah (bidirectional) 8-bit, yang digunakan untuk pertukaran data dengan memori dan I/O.

HALT#. Keadaan Berhenti (Halt) (output, aktif Low). HALT# menunjukkan bahwa CPU telah mengeksekusi perintah Halt dan sedang menunggu sebuah interupsi non-maskable atau maskable (dengan mask aktif) sebelum operasi bisa dilanjutkan kembali. Ketika terhenti, CPU mengeksekusi NOP untuk menjaga refresh memori.

INT#. Permintaan Interupsi (masukan, aktif Low). Permintaan Interupsi dihasilkan oleh divais I/O. CPU menerima sebuah interupsi di akhir instruksi yang sedang berjalan jika flip-flop pengaktif interupsi terkontrol software internal (IFF) diaktifkan.

IORQ#. Permintaan Masukan/Keluaran (keluaran, aktif Low, 3-state). IORQ# menunjukkan bahwa setengah bus alamat rendah memegang sebuah alamat I/O yang sah bagi sebuah operasi penulisan atau pembacaan I/O. .

M1#. Siklus Mesin (keluaran, aktif Low). M1#, bersama-sama dengan MREQ#, menunjukkan bahwa siklus mesin yang sedang berjalan adalah siklus pengambilan opcode dari sebuah eksekusi instruksi.

MREQ#. Permintaan Memori (keluaran, aktif Low, 3-state). MREQ# menunjukkan bahwa bus alamat memegang alamat yang sah bagi operasi pembacaan memori atau penulisan memori.

NMI#. Interupsi Non-Maskable (masukan, terpicu ujung negatif). NMI# memiliki prioritas lebih tinggi dibandingkan dengan INT#. NMI# selalu dikenali di akhir instruksi yang sedang berjalan.

RD#. Baca (keluaran, aktif Low, 3-state). RD# menunjukkan bahwa CPU ingin membaca data dari memori atau divais I/O. Divais I/O atau memori yang dialamati akan menggunakan sinyal ini untuk menempatkan data ke dalam bus data CPU.

RESET#. Reset (masukan, aktif Low). RESET# mengawali CPU sebagai berikut: me-reset flip-flop pengaktif interupsi, menghapus PC dan register I dan R, men-set status interupsi ke Mode 0. RFSH#. Refresh (keluaran, aktif Low). RFSH#, bersama-sama dengan MREQ# menunjukkan tujuh bit bus alamat sistem terendah bisa digunakan sebagai alamat penyegaran ke memori dinamis sistem.

WAIT#. Tunggu (masukan, aktif Low). WAIT# menunjukkan pada CPU bahwa memori atau divais I/O yang dialamati tidak siap untuk sebuah pengiriman data. CPU selanjutnya memasuki sebuah keadaan tunggu selama sinyal tersebut aktif

WR#. Tulis (keluaran, aktif Low, 3-state). WR# menunjukkan bahwa bus data CPU memegang data yang sah untuk disimpan pada lokasi memori atau I/O yang dialamati.

Instruksi dan Chip Pendukung Mikroprosesor Zilog Z80

Mikroprosesor Z80 memiliki sekumpulan instruksi yang

sangat berdaya guna dan dan serba guna yang tersedia di beberapa

mikroprosesor 8-bit. Itu termasuk operasi yang khas (unik) seperti

pemindahan blok untuk transfer data yang cepat dan efisien dalam

memori atau antara memori dan I/O. Itu juga mengijinkan operasi

beberapa bit di dalam beberapa lokasi di memori.

Instruksi-instruksi mikroprosesor Zilog Z80 dibagi ke dalam kategori berikut ini:

1. Pemuatan 8-bit2. Pemuatan 16-bit3. Pertukaran, transfer blok dan pencarian4. Operasi logika dan aritmatika 8-bit5. Aritmatika serba-guna dan kontrol CPU6. Perputaran (rotasi) dan pergeseran (shift)7. Operasi set, reset dan tes bit8. Lompatan9. Pemanggilan (call), kembali (return) dan restart10. Operasi masukan dan keluaran

TERIMA KASIH