MAKALAH MIkROPROSESOR
Dibuat Oleh :
TRI ALFIAN (11.11.2455)
STIMIK AMIKOM PURWOKERTO
2013/2014
DAFTAR ISI
Daftar Isi
2.1 Sistem Bus
2.2 Timing Diagram
2.2.1 Timing Diagram Read Cycle
2.2.2 Timing Diagram Write Cycle
2.3 Pin Koneksi i8086&i8088
2.3.1 Sinyal Pada Mode Minimum
2.3.2 Pena Tidak Dipengaruhi Oleh Mode Min/Max
2.3.3 Sinyal Pada Mode Maksimum
2.4 BIU & EU
2.5 Register i8088
2.6 Perhitungan Alamat Fisik
Referensi
BAB II
DASAR SISTEM MIKROPROSESOR
2.1 SISTEM BUS
Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen computer dalam menjalankan tugasnya. Transfer data antar komponen komputer sangatlah mendominasi kerja suatu komputer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus.
Secara umum fungsi saluran bus dikategorikan dalam tiga bagian, yaitu data bus, address bus dan control bus.
· Saluran data (data bus) adalah lintasan bagi perpindahan data antar modul. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word.
· Saluran alamat (address bus) digunakan untuk menspesifikasikan sumber dan tujuan data pada bus data. Saluran ini digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU
· Saluran kontrol (control bus) digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat, dan seluruh modul yang ada.
2.2 TIMING DIAGRAM
2.2.1 Timing Diagram Read Cycle
Kontrol baca (RD), sinyal ini aktif rendah. Jika pena ini berlogic nol berarti µP sedang melaksakan pembacaan data. Sinyal ini aktif dipertengahan T2 dan kembali tidak aktif dipertengahan T4.
2.2.2 Timing Diagram Write Cycle
Sinyal tulis (WR), sinyal ini aktif rendah. Jika sinyal ini berlogic 0, berarti µP sedang melaksanakan operasi tulis data ke unit memori atau I/O. Sinyal ini aktif pada saat T2-T4.
2.3 PIN KONEKSI i8086&i8088
2.3.1 Sinyal yang berfungsi hanya pada mode minimum ( mode maksimum tidak digunakan ) adalah :
· Sinyal kontrol memori dan I/O ( IO/M ). Jika pena ini berlogic 0, berarti saat ini pada siklus bus sedang berlangsung operasi input/output. Jika pena ini berlogic 1, berarti saat ini pada siklus bus sedang berlangsung operasi memori.
· Address Latch Enable (ALE). Sinyal ini digunakan sebagai penahan alamat yang baru masuk dalam suatu proses siklus mesin. Sinyal ini dapat digunakan untuk dimultipleks dengan alamat, data, dan status. Sinyal ini mengeluarkan logic 1 pada saat clock T1.
· Pengiriman dan penerimaan data ( DT/R ). Jika sinyal ini berlogic 1, arah data adalah dari µP menuju keluar. Jika sinyal ini berlogic 0 maka arah data dari luar menuju µP.
· Data Enable ( DEN ). Sinyal ini biasanya digunakan untuk meng"on"kan buffer (latch) yang dihubungkan kebus data.
· Interrupt Acknowledge ( INTA ). Sinyal ini secara khusus digunakan sebagai tanggapan terhadap suatu instruksi INTR.
· Hold Request ( HOLD). Bila logika 1 diberikan pada pena HOLD, µP akan menghentikan kegiatan dan melepas bus yang berhubungan dengan unit memori dan I/O, sehingga hal ini memberikan kesempatan bagi proses lain untuk mengambil alih sistem.
· Hold Acknowledge (HLDA) Sinyal ini digunakan sebagai pengakuan dari µP bahwa sinyal HOLD telah diterima dan sistem dapat diambil alih oleh prosesor lain.
Mikroprosesor 8088 mempunyai 8 bit jalur data dan 20 bit jalur alamat. Jalur data memiliki pin yang sama dengan jalur alamat, artinya pada saat tertentu digunakan sebagai jalur data dan pada saat yang lain digunakan sebagai jalur alamat. Karena satu pin memiliki dua fungsi, yaitu sebagai jalur data dan jalur alamat maka digunakanlah sistem time multiplexing, yaitu penggunaan jalur yang sama untuk fungsi dan waktu yang berbeda, sehingga tidak bisa data dan alamat dikirim pada saat yang bersamaan. Mikroprosesor 8088 dibuat dalam bentuk IC dengan kaki sebanyak 40 pin (jenis DIP 40).
Ada dua mode yang dapat digunakan pada mikroprosesor 8088, yaitu mode minimum dan mode maksimum. Pena yang menjadi penentu penggunaan mode adalah pena MN/MX. Mode minimum biasanya digunakan untuk sistem yang sederhana yang umumnya menggunakan prosesor pada satu PCB. Sedangkan mode maksimum umumnya digunakan untuk sistem yang lebih kompleks yang menggunakan multi I/O dan memori yang terpisah serta dapat pula digunakan dengan co-prosesornya (co-prosesor untuk 8088 adalah 8087). Dalam homepage ini, penulis hanya akan menjelaskan perancangan pada mode minimum saja, karena umumnya cukup dengan mode minimum saja suatu alat pengontrol/kendali otomatis sudah dapat diwujudkan.
2.3.2 Pena yang tidak dipengaruhi oleh perubahan mode baik mode maksimum ataupun mode minimum, diantaranya adalah :
· Bus alamat ( AD0-AD7, A8-A15, dan A16/S3-A19/S6). Mikroprosesor 8088 mempunyai 20 pin jalur alamat sehingga dapat menjangkau 220 ( 1 MB) lokasi memori. Pena-pena ini hanya berfungsi pada saat T1 (lihat diagram pewaktuan). Pada saat T2 sampai T4 ada sebagian pin yang berfungsi sebagai data dan juga sebagai status.
· Bus data ( AD0-AD7). Mikroprosesor 8088 mempunyai jalur data sebanyak 8 pin dan bisa digunakan secara biderectional (dua arah). Pin-pin ini berfungsi sebagai jalur data hanya pada saat T2-T4. Pada saat T1 berfungsi sebagai jalur alamat.
· Kontrol baca (RD). Sinyal ini aktif rendah. Jika pena ini berlogic nol berarti µP sedang melaksakan pembacaan data. Sinyal ini aktif dipertengahan T2 dan kembali tidak aktif dipertengahan T4.
· Clock (CLK). Yaitu masukan sinyal detak yang diberikan dari luar untuk mensinkronkan segala kegiatan pada µP. Miroprosesor 8088 dapat bekerja pada frekuensi clock 4,77 MHz atau 8 MHz untuk versi turbo.
· Kontrol waktu tunggu (READY). Sinyal READY ini disampel pada sisi naik T2. Jika sinyal READY ini berlogic 0 berarti akan disisipkan TW/Twait antara T3 dan T4. Hal ini terus diulangi sampai sinyal READY diberi logika 1. Sinyal ini biasanya digunakan jika ada hardware lain yang memiliki kecepatan lebih lambat dari kecepatan µP ketika sedang bekerja dalam keadaan normal.
· Reset sistem (RESET). Sinyal ini aktif tinggi. Bila logika 1 diberikan pada pena ini, mikroprosesor akan menghentikan segala kegiatan yang sedang terjadi saat itu. Semua register akan dibuat 0 kecuali register code segment dibuat FFFF0H (akan dijelaskan pada penjelasan mengenai segment register ).
· Interupsi (INTR dan NMI). INTR dan NMI (Non Maskable Interrupt) adalah permintaan interupsi yang dipanggil secara hardware. Sinyal INTR merupakan sinyal aktif tinggi, sedangkan NMI dapat aktif menggunakan trigger sisi naik dari sinyal clock. INTR tidak akan berfungsi jika interupsi flag dikosongkan (menggunakan instruksi CLI ), sedangkan NMI tidak dapat dihalangi dengan instruksi CLI.
· Kontrol tunggu test (TEST). Untuk mengaktifkan sinyal TEST, digunakan instruksi WAIT. Jika pin ini berlogic 1 ketika µP sedang menjalankan instrruksi WAIT, CPU akan berada pada keadaan idle mode, artinya mikroprosesor tidak melakukan kegiatan apa-apa sebelum pin ini berlogic 0. Jika pin ini berlogic 0 kembali, maka pelaksanaan instruksi akan dilanjutkan.
· Status (A16/S3-A19/S6). Sinyal status digunakan untuk mendeteksi suatu keadaan-keadaan atau operasi-operasi yang sedang berlangsung, diantaranya pengambilan instruksi, membaca memori, menulis memori, dan operasi-operasi yang lain. Sinyal ini dikeluarkan pada saat keadaan T2-T4. Definisi dari status S4 dan S3 adalah :
S4.. S3
Yang Dijangkau saat terjadi siklus bus
0.. ...0
Extra segment (ES)
0..... 1
Stack segment (SS)
1..... 0
Code segment (CS) atau tidak sama sekali
1..... 1
Data segment (DS)
· Catu daya ( VCC dan GND). Mikroprosesor 8088 membutuhkan Vcc = +5 V yang masih bisa bertoleransi sebesar ± 10% dari +5 V.
2.3.3 Sinyal yang berfungsi hanya pada saat mode maksimum adalah :
· Status siklus bus ( S0, S1, S2 ). Sinyal ini merupakan keluaran yang akan diberikan oleh IC lain yang berfungsi sebagai bus kontroller .
· Kunci ( LOCK ). Sinyal ini akan mengeluarkan logika 0 selama pelaksanaan instruksi LOCK sehingga akan mencegah prosedur lain menjangkau sistem.
· Status antrian ( QS0, QS1). Sinyal ini akan memberitahu informasi apa yang telah dipindahkan dan informasi apa yang ada dalam antrian sewaktu terjadi siklus clock sebelumnya.
· Local Bus Control ( RQ/ GT1 dan RQ/ GT0 ). Sinyal ini menggantikan fungsi HOLD dan HLDA pada mode minimum.
2.4 BIU & EU
1. BIU (Bus Interface Unit)
Fungsi BIU adalah:
· Mengambil dan menterjemahkan dari memori
· Sebagai antarmuka (pengalamatan) dengan peripheral di luar mikroprosesor
· Bertanggung jawab terhadap semua operasi bus eksternal, seperti:
- Mengambil instruksi
- Operasi baca tulis memori atau I/O
- Antrian instruksi dan perhitungsn alamat
2. EU (Execution Unit)
Fungsi EU adalah:
· Bertanggung jawab terhadap decoding dan pengeksekusian instruksi
· Mengambil instruksi dari antrian
· Transfer data dari dan ke tujuan umum register
· Check dan memperbarui flag
· Perhitungan alamat operand
· Member perintah ke BIU untuk operasi memori atau I/O
2.5 REGISTER i8088
Mikroprosesor 8088 menghasilkan 20 bit alamat sehingga dapat menjangkau 1 MB lokasi memori ( 220 = 1048576 Byte atau disingkat 1 MB). Namun pada µP 8088 register yang tersedia hanya 16 bit ( 216 = 64 KB), sehingga untuk menjangkau alamat 1 MB, memori pada µP 8088 dibagi menjadi ruas-ruas 64 KB, sehingga setiap saat hanya ada 4 segment (ruas) yang dapat aktif.
Segment-segment register ini adalah:
· Code segment digunakan untuk menyimpan program.
· Data segment digunakan untuk menyimpan data program.
· Extra segment digunakan untuk menyimpan segment data tambahan.
· Stack segment digunakan nuntuk menyimpan alamat kembalinya interupsi dan subrutin.
Keempat register diatas menunjuk kelokasi masing-masing segment. Karena register segment hanya terdiri dari 16 bit, sedangkan memori yang dapat dijangkau sebanyak 20 bit, maka unit BIU ( Bus Interface Unit) akan menambah 4 bit lagi pada LSB.
2.6 PERHITUNGAN ALAMAT FISIK (PHYSICAL ADDRESS)
2.6.1 Alamat Relatif dan Alamat Absolut
Didalam suatu segment, alamat dimulai dari 0000H sampai FFFFH (64KB). Alamat ini disebut juga alamat relatif / offset. Sedangkan alamat absolut dari 0000H s/d FFFFH adalah 00000H s/d FFFFFH. Berikut kita lihat cara pengkonversian alamat relatif kealamat absolut. Pengkonversian dapat dilakukan dengan menggeser nilai segment sebanyak 4 bit kekiri dan kemudian dijumlahkan dengan nilai offset. Atau cara yang lebih sederhana adalah dengan mengalikan nilai segment dengan 2 pangkat 4 (10H) kemudian dijumlahkan dengan nilai offset. Cara ini dikembangkan dari besarnya selisih segment yang satu dengan yang berikutnya sebesar 2 pangkat 4 (10H). Lihatlah contoh dibawah ini:
Alamat relatif :
1357H : 2468H
1356H : 2478H
Pengkonversian :
13570H
13560H
2468H
2478H
__________+
__________+
Alamat absolut :
159D8H
159D8H
Pada kedua contoh diatas terlihat jelas alamat relatif 1357H : 2468H sebenarnya menunjukkan lokasi yang sama didalam memori (alamat absolutnya) dengan alamat relatif 1356H : 2478H yang disebabkan adanya overlapping.
REFERENSI
http://opi.110mb.com/opihomepage/teori_8088.htm
http://www.ece.msstate.edu/~reese/EE3724/lectures/interrupt/interrupt.pdf
http://www.scribd.com/doc/55236107/i8088
http://www.datasheetarchive.com/i8088+cpu%C2-datasheet.html
