Document

EE-2623
Mikroprosesor & Antarmuka
Materi 1
Team Dosen
2006
Pendahuluan
Mikroprosesor telah
menjadi bagian dari
kehidupan modern,
hampir semua benda
elektronik berbasis
mikroprosesor
Aplikasi Mikroprosesor (µP)
Hiburan
Sistem Kendali
Alat rumah tangga
Alat perkantoran
Kendaraan
dll
Keunggulan mikroprosesor
Dibandingkan dengan implementasi menggunakan komponen
diskrit:
 Lebih fleksibel (programable)
 Komponen lebih sedikit
Dibandingkan dengan implementasi software
 Lebih cepat
Sempoa
 Cina abad ke 10 sebelum Masehi
Eniac:
 1943
 Desimal 20 accumulator 10 digit
 30 ton, 18000 tabung vacum, daya 140 kW
µP 4 bit:
 i4004 (1971)
 Hanya bisa add dan sub
µP 8 bit:
 i8008
µP 16 bit:
 i8086/i8088/80286
µP 32 bit
 I80386/80486/Pentium
µP 64 bit
 AMD Athlon64
Sejarah
(R)Evolusi µP Intel
Name
Date
Transistors
um
Clock
Memory
Data width
MIPS
8080
1974
6,000
6
2 MHz
64 kB
8 bits
0.64
8088
1979
29,000
3
5 MHz
1 MB
80286
1982
134,000
1.5
6 MHz
16 MB
16 bits
1
80386
1985
275,000
1.5
16 MHz
4 GB
32 bits
5
80486
1989
1,200,000
1
25 MHz
4 GB
32 bits
20
Pentium
1993
3,100,000
0.8
60 MHz
64 GB
32 bits
64-bit bus
100
Pentium II
1997
7,500,000
0.35
233 MHz
64 GB
32 bits
64-bit bus
~300
Pentium III
1999
9,500,000
0.25
450 MHz
64 GB
32 bits
64-bit bus
~510
Pentium 4
2000
42,000,000
0.18
1.5 GHz
64 GB
32 bits
64-bit bus
~1,700
Pentium 4
"Prescott"
2004
125,000,000
0.09
3.6 GHz
64 GB
32 bits
64-bit bus
~7,000
Core-i7
2009
16 bits
8-bit bus
0.33
Sistem Bilangan (Review TekDig)
Desimal
Biner
Biner
8 bit
Biner
16 bit
Biner
20 bit
Hexa
Notasi Umum
59
255
1k
32k
64 k
1M
0011 1111 1111 1111
- 96
0111 1111 1111 1111 1111
3FF
Komponen Dasar Komputer : ALU
ALU (Arithmetic and Logic Unit)
 + - x / or and xor not
 Arithmetic biner pada komputer pada dasarnya penjumlahan
 - adalah + menggunakan 2’s complement
 X adalah + dan geser kiri dilakukan berulang-ulang
 / adalah – dan geser kanan
 Operasi aritmetik memerlukan adder (FA & HA) dan register yang bisa
digeser isinya (shift register)
Sum = Carry-in xor A
xor
B out = (A and B) or (Carry-in
Carry
A – B = A + B’ + 1 (Carryin)
and B) or (Carry in and A)
B3
A3
Carry out
B2
Carry
in
FA
S3
A2
Carry out
B1
Carry
in
FA
S2
A1
Carry out
Carry
in
FA
S1
Model ALU
Komp
A
Model Sis.
B
n
n
CPU
BUS
+ - x / logic
Memori
Accumulator
Central Processing Unit
I/O
Operasi ALU
A
B
n
n
+ - x / logic
Accumulator
A+B
 Ambil A (memori)  ALU
 A (ALU)  Acc
 Ambil B (memori)  ALU
 A (Acc)  ALU
 Proses +
 Hasil  Acc
Intel 8088
BIU
C-BUS
•ALU 16 bit
•Accumulator
ES
CS
SS
DS
IP
•8 bit AL
•16 bit AX (AL+AH)
•Register data tambahan
•BX  Base
•CX  Counter
•DX  Data
•SP  Stack Pointer
•BP  Base Pointer
•SI  Source Index
•DI  Destination Index
4
3
2
1
INSTRUCTION
STREAM
BYTE
QUEUE
CONTROL
SYSTEM
A- BUS
EU
AH
BH
CH
DH
AL
BL
CL
DL
SP
BP
SI
DI
ALU
OPERAND
FLAGS
Sign & Unsign Number
 Unsign number adalah cara menyatakan bilangan positif
dengan menggunakan seluruh digit yang ada
 8 bit (00000000 sd 11111111) menyatakan bilangan 0 sd 255)
 16 bit (0000000000000000 sd 11111111111111) menyatakan
bilangan 0 sd 65535
 Sign number adalah cara menyatakan bilangan positif dan
negatif dengan menggunakan bit MSB sebagai tanda + (0)
dan – (1)
 8 bit (00000000 sd 01111111) menyatakan bilangan 0 sd 127 dan
(11111111 sd 10000000) menyatakan bilangan -1 sd -128
 16 bit (0000000000000000 sd 01111111111111) menyatakan
bilangan 0 sd 32767 dan (1111111111111111 sd
1000000000000000) menyatakan bilangan -1 sd -32768
Operasi Aritmetika dan Flag
Hasil operasi aritmetik dan logic
 Berguna untuk memberi tahu instruksi
selanjutnya kondisi Execution Unit saat ini
 Zero, Carry, Overflow, Borrow, Aux. Carry

Zero

Zero adalah kondisi hasil operasi aritmetik
dan logik yang menghasilkan 0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
xor
Carry
 Carry adalah kondisi hasil penjumlahan yang melebihi kapasitas
register
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
FE
FE +
+
1 FC
Carry bit
Borrow
 Borrow adalah suatu kondisi hasil pengurangan
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
-
Overflow
 Overflow adalah kondisi yang terjadi saat penambahan dan
pengurangan bilangan bertanda
+68
1
0
0
1
1
+144
1
0
+76
- (negatif)
0
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
+
Floating Point
S EXP exc127
Mantisa
1
10000000
111000000000000000000000
- 1.111 x 21
0
10000010
000101000000000000000000
1000.101
0
01111111
000000100000000000000000
1.0000001
1
01111110
101010000000000000000000
-1.10101 2-1
0 00000000
00000000000000000000000
Biner
0.0
Reff
Tracing Instruksi
Address
Code
Command
AX
CS
IP
Z
C
V
0000
135B
0100
0
0
0
CS:0100
B8 FF FF
MOV AX,FFFF
FFFF
135B
0103
0
0
0
CS:0103
CS:0103
05 01 00
05 02 00
ADD AX,0001
ADD AX,0002
0000
0001
135B
135B
0106
0106
1
0
1
1
0
0
Tracing Instruksi
Address
Code
Command
AX
CS
IP
Z C
V
S
0000
135B
0100
0
0
0
0
CS:0100
B8 4C FF
MOV AX,FF4C
FF4C
135B
0103
0
0
0
0
CS:0103
2D CC FF
SUB AX,FFCC
FF80
135B
0106
0
1
0
1
Tracing Instruksi
Address
Code
Command
AL
CS
IP
Z C V A
00
135B 0100
0 0
0
0
CS:0100
B0 4C
MOV AL,4C
4C
135B 0102
0 0
0
0
CS:0102
04 44
ADD AL,44
90
135B 0104
0 0
1
1