Sejarah Microprosesor

Pertemuan V
MICROPROSESSOR
&
REGISTER
Sejarah
MICROPROSESSOR
Microprosesor
Setiap komputer didalamnya pasti terdapat
mikroprosesor.
• Mikroprosesor, dikenal juga dengan sebutan
Central Processing Unit (CPU) artinya unit
pengolahan pusat.
• CPU adalah pusat dari proses perhitungan
dan pengolahan data yang terbuat dari
sebuah lempengan yang disebut "chip".
– Chip sering disebut juga dengan "Integrated Circuit
(IC)", bentuknya kecil, terbuat dari lempengan
silikon dan bisa terdiri dari 10 juta transistor
Sejarah Microprosesor
8088
80286
80486
Pentium
Pentium I, II, III
Pentium IV
Perbandingan besar processor
Nama
Tahun
Processor Keluar
8080
8088
80286
80386
80486
Pentium
Pentium II
Pentium III
1974
1979
1982
1985
1989
1993
1997
1999
Jumlah Micron Clock
Transistor
Speed
6.000
29.000
134.000
275.000
1.200.000
3.100.000
7.500.000
9.500.000
Data
Width
6
2 MHz
8
3
5 MHz 16 bits, 8bit
1,5
6 MHz 16 bits
1,5 16 MHz 32 bits
1
25 MHz 32 bits 20
0,8 60 MHz 32bits,64bit
0,35 233 MHz 32 bits,64bit
0,25 450 MHz 2 bits,64 bit
Keterangan Tabel
• Transistor berbentuk seperti tabung yang sangat kecil,
terdapat pada Chip
• Micron adalah ukuran dalam Micron (10 pangkat -6),
merupakan kabel terkecil dalam Chip
• Clock Speed = kecepatan maksimal sebuah prosesor
• Data width = lebar dari Arithmatic Logic Unit (ALU)/Unit
pengelola aritmatika, untuk proses pengurangan,
pembagian, perkalian dan sebagainya
• MIPS = Millions of Instructions Per Second / Jutaan
perintah per detik
Sejarah
REGISTER
Register(1)
Register terbagi menjadi beberapa kelas:
•Register data, yang digunakan untuk menyimpan
angka-angka dalam bilangan bulat (integer).
•Register alamat, yang digunakan untuk
menyimpan alamat-alamat memori dan juga
untuk mengakses memori.
•Register general purpose, yang dapat digunakan
untuk menyimpan angka dan alamat secara
sekaligus.
•Register floating-point, yang digunakan untuk
menyimpan angka-angka bilangan titik
mengambang (floating-point).
Jenis register(2)
•Register konstanta (constant register), yang digunakan
untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat
dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false
dan lainnya.
•Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil
pemrosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD.
•Register special purpose yang dapat digunakan untuk
menyimpan data internal prosesor, seperti halnya
instruction pointer, stack pointer, dan status register.
•Register yang spesifik terhadap model mesin (machinespecific register), dalam beberapa arsitektur tertentu,
digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang
berkaitan dengan prosesor itu sendiri. Karena arti dari
setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain
prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak
menjadi standar antara generasi prosesor
Ukuran register
•Berikit ukuran register dan padanan prosesornya :
Register
4-bit
8-bit
16-bit
Prosesor
Intel 4004
Intel 8080
Intel 8086, Intel 8088, Intel 80286
32-bit Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium Pro, Intel Pentium,
Intel Pentium 2, Intel Pentium 3, Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel
Xeon, AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD Athlon MP, AMD Athlon
XP, AMD Athlon 4, AMD Duron, AMD Sempron
64-bit Intel Itanium, Intel Itanium 2, Intel Xeon, Intel Core, Intel
Core 2, AMD Athlon 64, AMD Athlon X2, AMD Athlon FX, AMD
Turion 64, AMD Turion X2, AMD Sempron
Intel 4004
Intel 4004 adalah sebuah CPU 4-bit yang
merupakan mikroprosesor chip tunggal pertama di
dunia. Pada waktu itu, desain CPU lainnya seperti
F14 CADC pada tahun 1970 merupakan
implementasi dari chip-chip gabungan (multi-chip)
4004 dirilis dalam kemasan CERDIP 16-kaki pada
tanggal 15 November 1971. 4004 merupakan
prosesor komputer pertama yang dirancang dan
diproduksi oleh produsen chip Intel. Orang yang
merancang chip tersebut adalah Ted Hoff dan
Federico Faggin dari Intel dan Masatoshi Shima
dari Busicom.
L_Intel-C4004_(gray_traces).jpg
(248 × 164 piksel, ukuran berkas: 11 KB)
Intel C4004 microprocessor.
The "gold and white
with gray traces" specimen
shown belongs to the initial
CERDIP type series manufactured
in 1971.
Rancangan aslinya berasal dari perusahaan Jepang yang bernama
Busicom, untuk digunakan pada kalkulator produksinya. 4004 juga
disediakan dengan sebuah chip pendukung (misal, ROM program
digabung bersama untuk menggunakan alamat program 12-bit 4004,
yang mengijinkan akses memori 4 kilobyte dari bus alamat 4-bit bila
semua 16 ROM dipasang). Sirkuit 4004 dibuat dari 2.300 transistor,
dan pada tahun berikutnya diikuti oleh microprosesor 8-bit pertama,
Intel 8008 dengan 3.300 transistor (dan Intel 4040, perbaikan dari
4004).
Spesifikasi teknis
•Maximum clock speed - nya adalah 740 kHz
•Program dan penyimpanan data yang terpisah (yaitu, sebuah
arsitektur Harvard). Berlainan dengan rancangan arsitektur
Harvard lainnya yang menggunakan bus yang terpisah, 4004,
karena ingin mengurangi jumlah pin, menggunakan sebuah
bus 4-bit tunggal dimultiplex untuk mentransfer:
•Alamat 12-bit
•instruksi 8-bit, tidak ditaruh di memori yang sama dengan
•data word 4-bit
•Set instruksi yang terdiri dari 46 instruksi (di mana 41
diantaranya memiliki lebar 8 bit dan 5 lebar 16 bit)
•Set register terdiri dari 16 register masing-masing 4 bit
•tumpukan subroutine internal memiliki kedalaman 3 tingkat
Intel 8080
Intel 8080 adalah
mikroprosesor awal yang
dirancang dan diproduksi
oleh Intel. CPU 8-bit ini dirilis pada April 1974 dan
berjalan pada 2 MHz, dan pada umumnya dianggap
menjadi rancangan prosesor mikro (microprocessor)
pertama yang benar-benar dapat digunakan
(bermanfaat).
Intel 8086
8086 merupakan sebuah
chip mikroprosesor 16-bit
rancangan Intel pada tahun
1978 yang membangkitkan
penggunaan arsitektur x86.
Tidak lama kemudian, Intel 8088
diperkenalkan dengan bus 8-bit external, yang memungkinkan
penggunaan chipset yang murah. 8086 dirancang berdasarkan
Intel 8080 dan Intel 8085 dengan set register yang mirip, tetapi
dikembangkan menjadi 16 bit. "Bus Interface Unit" memberikan
rangkaian instruksi ke "Execution Unit" melalui sebuah prefetch
queue 6 byte, jadi pemberian dan pelaksanaan dilakukan
bersamaan- sebuah bentuk pipelining primitif (instruksi 8086
bervariasi dari 1 sampai 4 byte).
Intel 8088
Intel 8088 adalah prosesor
mikro buatan Intel berbasis
pada 8086, dengan 16-bit
register dan menggunakan 8-bit
external data bus. intel 8088
merupakan prosesor yang digunakan pada IBM PC.
8088 ditargetkan pada sistem yang ekonomis, diikuti oleh
penggunaan desain 8-bit.Jalur bus yang lebar dalam circuit
boards masih sangatlah mahal ketika ini di luncurkan.Queue
yang ungul dari 8088 adalah 4 bytes, sebagai penggunaan
dalam 8086 6 bytes.8088 termasuk keturunan dari 80188,
80288, 80186, 80286, 80386, 80486, dan 80388,
microcontroller seperti yang masih digunakan sekarang.
lihat daftar lengkap di bawah
Intel 80286
Prosesor Intel 80286 atau cukup disingkat menjadi "286" atau
iAPX 286 adalah sebuah mikroprosesor 16-bit, yang dibuat oleh
Intel Corporation menggunakan mikroarsitektur Intel x86.
Prosesor ini merupakan prosesor pengganti prosesor Intel 80186
dan Intel 80188. Chip ini pertama kali diperkenalkan pada tgl 1
Februari 1982, dan langsung digunakan pada komputer IBM
PC/AT pada tahun 1982. Chip ini mengandung 134000 transistor.
Kecepatan pemrosesan yang ditawarkan oleh prosesor ini adalah
6 MHz atau 8 MHz, lebih cepat daripada Intel 8088 yang berjalan
pada kecepatan 4.77 MHz. Versi terakhirnya memiliki kecepatan
hingga 12,5 MHz (AMD dan Harris Corporation kemudian
menerbitkan prosesor yang setara secara arsitektural dengan
kecepatan yang melebihi prosesor Intel 80286, yakni 20 MHz
[AMD] dan 25 MHz [Harris]).
Prosesor ini populer digunakan di dalam komputer IBM PC/AT
dan yang kompatibel dengannya selama pertengahan dekade
1980-an hingga awal dekade 1990-an.
Intel 80286
Sistem yang menggunakan prosesor ini lebih cepat
dibanding pendahulunya, karena memang
prosesor ini lebih efisien dalam eksekusi instruksi.
Menurut Intel, prosesor Intel 8086 dan Intel 8088
membutuhkan 12 siklus detak (clock cycle) untuk
melakukan satu instruksi, tetapi prosesor ini dapat
melakukannya dalam 4,5 siklus detak. Selain itu,
prosesor ini pun dapat menangani data hingga 16bit pada satu waktunya, sehingga kekuatan
pemrosesan prosesor ini pun jauh jika
dibandingkan dengan pendahulunya.
Intel 80286
Chip ini memiliki dua mode operasi, yakni real mode
dan protected mode. Dua metode tersebut sama
sekali berbeda, sehingga 286 menyerupai dua chip
berbeda. Ketika berjalan pada real mode, prosesor ini
berjalan seperti layaknya prosesor Intel 8086 dan
8088, sehingga kompatibilitas pun terjaga. Sedangkan
pada protected mode, yang merupakan modus asli
dari prosesor ini, 286 dapat mengakses memori lebih
besar daripada 1 MB (hingga 1 Gigabyte, secara
teoritis meski Intel hanya mengimplementasikan 16
MB saja). Meski sistem operasi DOS dapat
menggunakan RAM tambahan dengan menggunakan
extended memory emulation, sedikit saja komputer
yang diperkuat dengan prosesor ini dilengkapi dengan
RAM yang mencapai satuan megabyte.
Intel 80286
Prosesor Intel 80286 didesain untuk menjalankan banyak
aplikasi multitasking, yang mencakup aplikasi komunikasi
(seperti halnya PBX otomatis), sistem dengan banyak
pengguna (multiple-user system), serta kontrol proses waktu
nyata (real-time process control).
Kelemahan signifikan dari 286 adalah chip ini tidak dapat
melakukan switching dari protected mode ke real mode
tanpa adanya restarting pada komputer, meski ia dapat
melakukan switching dari real mode ke protected mode
tanpa restarting. Hal ini telah dikoreksi pada prosesor Intel
80386.
Pada zamannya, chip ini kurang banyak digunakan secara
penuh kemampuannya, mengingat kurangnya aplikasi yang
mendukung.
Intel 80287 Math co-processor
Chip 286 tidak mengimplementasikan adanya
math co-processor secara internal di dalam chip,
tetapi menggunakan chip tambahan yang disebut
dengan Intel 80287 Math co-processor yang
bertugas untuk membantu prosesor utama dalam
menangani kalkulasi yang rumit (seperti halnya
bilangan floating-point). Secara internal, chip 287
ini sama dengan co-processor 8087, tapi pin-pin
yang digunakannya berbeda dari pendahulunya.
Intel 80386
Intel 80386 adalah sebuah prosesor mikro buatan
Intel yang sering digunakan pada central processing
unit (CPU) dari sekian banyak komputer pribadi sejak
tahun 1986 sampai 1994.
Selama masa perancangan, prosesor mikro ini
dinamakan "P3", merupakan generasi ketiga dari
prosesor dalam x86, tetapi sering juga dirujuk dengan
nama i386. Dibuat dan diproduksi oleh Intel, prosesor
i386 dikirim untuk diproduksi pada Oktober 1985.
Pihak Intel memutuskan untuk tidak memproduksi
chip 80386 terlebih dulu, karena biaya produksi
dianggap tidak eknomis. Chip-chip dengan fungsi
penuh baru diluncurkan kepada pengguna pada tahun
1986.
Intel 80386 DX
Prosesor Intel 80386 DX atau biasa disebut 386DX adalah
anggota keluarga prosesor 386 pertama yang diperkenalkan
oleh Intel Corporation. 386DX merupakan prosesor 32-bit,
dengan register internal 32-bit, dan data bus eksternal 32bit. Chip ini berisi 275000 transistor yang dibangun pada
desain sirkuit VLSI (Very Large Scale Integration),
menggunakan desain CMOS (Complimentary Metal-Oxide
Semiconductor). Chip ini dipaketkan dalam paket dengan
132-pin dan menyerap daya sebesar 400 mA. Alasan
mengapa dia memakan arus yang rendah adalah karena
proses manufaktur CMOS yang digunakannya.
Chip ini tersedia dalam kecepatan antara 16 MHz hingga 33
MHz. Selain Intel, perusahaan lain seperti AMD dan Cyrix
menawarkan versi sebanding dengan kecepatan 40 MHz.
386DX dapat mengalamatkan memori fisik hingga 4 GB.
Intel 80386 SX
Intel 80386SX atau sering disebut dengan 386SX
saja merupakan variasi dari prosesor 386DX yang
ditawarkan dengan harga yang murah (setara
dengan sistem Intel 80286). Untuk menekan
harga, 386SX dibuat sama seperti 286. Ia
merupakan prosesor 16-bit saat berkomunikasi
dengan memori sistem, tapi secara internal ia
bekerja sama seperti 386DX, karena ia memiliki
register internal 32-bit, dan juga ia dapat
menjalankan aplikasi 32-bit. 386SX tersedia pada
rentang kecepatan 16 MHz hingga 33 MHz.
Intel 80386 SL
Intel 80386SL merupakan variasi lain dari prosesor
386SX dengan konsumsi daya yang lebih rendah. Ia
memiliki fasilitas manajemen daya dan memiliki
modus sleep untuk mengubah konsumsi daya yang
dibutuhkan oleh sistem.
Intel 80486
Die prosesor mikro Intel 80486DX2 yang terekspos.
Arsitektur 486DX2.
Intel 80486
Intel i486 (sering disebut 486 atau 80486) adalah
serangkaian prosesor mikro CISC skalar 32-bit Intel yang
merupakan bagian dari keluarga prosesor x86 Intel. i486
merupakan penerus prosesor Intel 80386. Prosesor mikro
486 pertama kali diperkenalkan pada tahun 1989. i486
sering disebut tanpa tambahan awalan 80, karena peraturan
pengadilan melarang angka-angka dijadikan mereka dagang
(seperti 80486). Penamaan prosesor yang berdasarkan
nomor kemudian benar-benar dihapus bersamaan dengan
dipasarkannya penerus i486, yaitu prosesor Pentium.
Dari sisi penilaian perangkat lunak, instruction set dari
keluarga i486 sangatlah mirip dengan pendahulunya, Intel
80386 dengan beberapa sedikit instructions tambahan.
Intel 80486
Dari sisi penilaian perangkat keras, arsitektur dari i486
merupakan kemajuan besar. Prosesor ini memiliki
instruksi dan data cache yang tergabung dalam suatu
chip, suatu floating-point unit (FPU) tambahan pada
chip (khusus model DX), dan bus interface unit yang
ditingkatkan kemampuannya. Sebagai tambahan,
pada kondisi optimal, inti prosesor dapat menjaga
kecepatan eksekusi dari satu instruksi per clock cycle.
Perbaikan ini secara kasar melipatgandakan kinerja
dari Intel 80386 dalam clock rate yang sama.
Meskipun demikian, beberapa model i486 ternyata
lebih lambat daripada prosesor 386 tercepat,
khususnya 'SX' i486.
Perbedaan antara 80386 dan 80486
•Data/Instruction Cache -pada 8192-byte (8 kB) SRAM tertanam
pada inti processor,dibuat untuk menyimpan penggunaan
instruksi biasa.386 mendukung off-chip cache,tetapi ini sangatlah
lambat.
•Pipelining - ini mengijinkan processor untuk melakukan
LocateFetchExecute setiap putaran waktu (clock cycle). Pipeline
merupakan penganti informasi pelaksanaan alur instruksi yang
dibutuhkan dari dua putaran waktu sebelumnya.tempatnya
haruslah diberikan pada fetch berikutnya,fetch haruslah
diberikan pada pelaksanaan berikutnya.386 perlu melakukan
instruksi secara terpisah.
•Peningkatan performance MMU
•Terintegrasi FPU- (hanya model DX saja) penambahan fungsi
matematika.
486 mempunyai 32-bit data bus dan sebuah 32-bit address
bus.ini diperlukan bagi 30-pin SIMMs atau 72-pin SIMM.
Pengalamatan bus 32-bit terbatas sampai 4 GB dari RAM.
JENIS RAM
From top to bottom: DIP, SIPP, SIMM 30 pin, SIMM 72 pin, DIMM (168-pin), DDR DIMM
(184-pin).
Tipe umum RAM
•SRAM atau Static RAM
•NV-RAM atau Non-Volatile RAM
•DRAM atau Dynamic RAM
•Fast Page Mode DRAM
•EDO RAM atau Extended Data Out DRAM
•XDR DRAM
•SDRAM atau Synchronous DRAM
oDDR SDRAM atau Double Data Rate Synchronous
DRAM sekarang (2005) mulai digantikan dengan DDR2
oRDRAM atau Rambus DRAM
Beberapa jenis RAM.
Dari atas ke bawah: DIP, SIPP, SIMM 30 pin, SIMM 72 pin, DIMM, DDR DIMM.
Pebandingan besar Prosessor secara fisik
Dalam ukuran yang sama kapasitas dan kemampuan
bertambah
To Be Continued
See you next week