BAB I PERKEMBANGAN DAN TEKNOLOGI MIKROPROSESOR
Pendahuluan
Pada bab ini akan dibahas tujuan pembelajaran, pengertian mikroprosesor [µP], mikrokontroler, dan perkembangan mikroprosesor dimulai dari mikroprosesor 4 bit sampai dengan perkembangan mikroprosesor 64 bit yang dikeluarkan oleh berbagai prodak antara lain : Intel, Zilog, Motorola, NS, AMD, Rockwell, Texas Instrument dll. Tinjauan tentang
teknologi µP PMOS, NMOS, CMOS, ECL, I 2 L, dan Teknologi Processor yang lain ”. Uraian sistem personal komputer berbasis mikroprosesor serta penggunaan mikroprosesor
[µP].
Tujuan
Setelah mempelajari bab ini, diharapkan mampu untuk :
1. Memahami pengertian mikroprosesor [µP], sistem mikroprosesor, mikrokomputer, dan mikrokontroler.
2. Mengetahui perkembangan mikroprosesor [µP], mikrokomputer dan mikrokontroler.
3. Memahami keungulan dan kelemahan berbagai teknologi mikroprosesor .
4. Menggambarkan diagram blok sistem mikroprosesor atau mikrokomputer berbasis mikroprosesor.
5. Memahami penggunaan mikroprosesor.
1.1. Perkembangan mikroprosesor
Sebelum membahas perkembangan mikroprosesor terlebih dahulu apa yang dimaksud mikroprosesor, sistem mikroprosesor, mikrokomputer dan mikrokontroler. Mikroprosesor adalah suatu komponen digital jenis LSI [Large Scale Intergation atau Very Large Scale Interation] dengan kompleksitas rangkaian sangat tinggi yang mampu melaksanakan fungsi suatu unit pemroses sentral [CPU = Central Processing Unit]. Mikroprosesor sering disebut CPU, merupakan elemen kontrol pada sistem komputer. Mikroprosesor mengontrol memori dan I/O melalui sejumlah jalur koneksi yang disebut bus. Bus memilih piranti memori atau I/O, menstranfer data antara piranti I/O dan memori dengan mikroprosesor, dan mengendalikan sistem I/O dan memori. I/O dan memori dikontrol melalui instruksi yang disimpan dalam memori dan dijalankan oleh mikroprosesor.
Sistem Mikroprosesor, yaitu suatu sistem yang di dalamnya terdapat mikroproses [µP], komponen I/O, dan memori yang mana sering disebut juga Komputer. Komponen I/O antara lain : PPI 8255, SIO, PIO, ACIA, USART, Micro switch, sensor, keyboard, mouse, floppy disk drive, monitor, printer, Hard disk drive, CD-ROM drive, plotter, tape backup, Scanner, DVD, dan serial communication. Sedangkan memori antara lain: Dynamic RAM
[DRAM], SRAM [Static RAM], Cache, Read Only Memory [ROM], Flash memory, EEPROM, SDRAM, RAMBVS, dan lain-lain.
Mikrokontroler adalah mikroprosesor plus atau mikrokuputer chip tunggal di dalamnya mengandung unit mikroprosesor, memori, I/O, ADC, Timer, Clock, dan lain-lain. Fasilitas yang terkandung di dalamnya akan tergantung pada jenis dan tipe dari mikrokontroler. Contoh, misalnya mikrokontroler AT 89C51 produk dari ATMEL mempunyai fitur-fitur : CMOS 8 bit µComputer, 4 K Flash PEROM, 128 byte RAM internal, 32 Prorammable I/O line, 2 byte timer/counter, 6 sumber interupsi, programmable serial channel, low power, operasi 0 – 24 Mhz, Keluarga AVR [Seri ATMega, ATTiny, AT90S,ATXMega], Keluarga PIC.
Pada tahun 1971, Perusahaan Intel memperkenalkan mikroprosesor yang pertama yaitu mikroprosesor tipe 4004 yang berkategori 4 bit. Mikroprosesor ini mampu mengalamati 4096 lokasi memori. Mikroprosesor 4004 hanya mempunyai 45 instruksi yang dibuat dengan teknologi P channel MOSFET. Kinerja prosesor ini hanya mampu menjalankan perintah pada kecepatan rendah, yaitu 50 Kilo instruksi per detik. Kekurangan mikroprosesor ini kecepatan yang rendah, lebar word, dan ukuran memorinya. Untuk memperbaiki kecepatannya diproduksi mikroprosesor tipe 4040, tetapi lebar word dan ukuran memorinya sama. Perusahaan Texas Instrument memproduksi mikroprosesor kelas
4 bit, yaitu TSM -1000. Mikroprosesor kelas 4 bit hanya dapat mengerjakan aplikasi tingkat rendah seperti: oven microwave, control kecil, dan kalkulator yang berbasis mikroprosesor 4 bit.
Pada bulan Januari tahun 1972, lahir mikroprosesor generasi kedua, Intel mengeluarkan mikroprosesor tipe 8008 sebagai mikroprosesor 8 bit yang mampu mengalamati ukuran alamat yang lebih luas [16 K byte]. Mikroprosesor inipun dianggap masih banyak kekurangan terutama ukuran memori yang masih kecil.
Pada tahun 1973, Intel memperkenalkan mikroprosesor modern yang berkategori 8 bit, yaitu tipe 8080. Keistimewaan mikroprosesor ini dapat mengalamati lebih banyak memori, dan menjalankan instruksi tambahan, demikian juga mampu melaksanakan 10 kali lebih cepat dibandingkan µP 8008 dan membutuhkan waktu 2,0 µs [ 500.000 instruksi per detik ]. 8080 kompatibel dengan TTL [transistor-transistor logic] sehingga antar muka akan lebih mudah. Sedangkan pengalamatan memorinya 64 K byte, empat kali lipat dibandingkan dengan µP 8008. Perusahaan lain, yaitu Motorola memperkenalkan mikroprosesor tipe 6800, Rockwell PPS-8, Signetic 2650 dan seterusnya.
Pada tahun 1975 – 1977, muncullah mikroprosesor generasi ketiga buatan Intel tipe 8085, Zilog Inc, yaitu tipe Z 80, tipe 6809 dari Motorola, MOS Teknologi tipe 6502, Nasional Semiconductor IMP-8, dan muncul pula computer satu chip F8 dari Fairchild, dan Mostex, tipe 8048 dari Intel; TSM 1000 dan 9940 dari Texas Instrument. Keunggulan tipe 8085 dibandingkan dengan 8080 mampu menjalankan perangkat lunak pada kecepatan Pada tahun 1975 – 1977, muncullah mikroprosesor generasi ketiga buatan Intel tipe 8085, Zilog Inc, yaitu tipe Z 80, tipe 6809 dari Motorola, MOS Teknologi tipe 6502, Nasional Semiconductor IMP-8, dan muncul pula computer satu chip F8 dari Fairchild, dan Mostex, tipe 8048 dari Intel; TSM 1000 dan 9940 dari Texas Instrument. Keunggulan tipe 8085 dibandingkan dengan 8080 mampu menjalankan perangkat lunak pada kecepatan
Pada tahun 1978, Intel mengeluarkan mikroprosesor 16 bit, yaitu tipe 8086, 8088, 80186, 80286; Motorola dengan tipe 68000; Zilog dengan tipe Z 8000, dan Texas Instrument dengan tipe 9900. Mikroprosesor 16 bit ini pada umumnya untuk meningkatkan kinerja mikroprosesor sebelumnya, peningkatan antara lain pengalamatan sistem memori sampai 16 M byte, penambahan instruksi, kecepatan clock 8 M Hz, dan beberapa perubahan juga terjadi pada eksekusi instruksi internal yang akan meningkankan kecepatan sebesar 8 kali pada berbagai instruksi dibandingkan dengan instruksi pada 8086/8088.
Pada tahun 1986 – 1987, diperkenalkan mikroprosesor 32 bit. Intel mengeluarkan 80386DX/80486DX, 80486SX, dan 80486DX4; Motorola memperkenalkan tipe 68020, 68030, 68040, dan 68050; Zilog tipe Z80000; Nasional semikonduktor memperkenalkan dengan tipe 32032 dan 32132. Mikroprosesor 32 bit prodak Intel mampu meningkatkan pengalamatan memori dari 4 G byte sampai dengan 4 G + 16 K cache, dengan kecepatan clock dapat sampai 120 M Hz. Peningkatan kemampuan mikroprosesor tidak terlepas dari tuntutan kebutuhan perangkat lunak [software] seperti yang menggunakan GUI [Graphical User Interface], tampilan Vidio VGA [Variable graphics array], sistem CAD [Computer Aided Drafting/Design] seperti AUTOCAD, ORCAD, dan lain-lain.
Pada tahun 1993, Intel memperkenalkan mikroprosesor 64 bit, yaitu Pentium I mempunyai karakteristik yang hampir sama dengan mikroprosesor 80386 dan 80486. Sedangkan Motorola mengeluarkan mikroprosesor tipe 68060 dan Power PC. Pentium I bekerja dengan frekuensi Clock 100 M Hz, 120 M Hz, 133 M Hz, dan 223 M Hz dengan ukuran cache ditingkatkan dari 8 K byte menjadi 16 K byte.
Sedangkan pada tahun 1997 diperkenalkan Pentium II dan Pentium Pro dengan clock 266 M Hz, 333 M Hz, 350 M Hz, 400M Hz, dan 450 M Hz. Dengan kecepatan bus data 100 M Hz. Pentium III diperkenalkan untuk memperbaiki kinerja Pentium II, terutama frekuensi clocknya ditingkatkan menjadi 1 G Hz dengan cache 512 K versi lot 1, dan cache 256 K untuk versi flip-chip, serta kecepatan bus 100 M Hz.
Pada tahun 2000, Intel memperkenalkan Pentium 4 yang menyediakan versi kecepatan 1,3 G Hz, 1,4 G Hz, 1,5 G Hz s/d 3,2 G Hz. Dengan ukuran memori 64 G byte + 32 K L1 + cache + 256 K L 2 cache. Kecepatan bus data 200 M Hz atau lebih tinggi. Disamping mikroprosesor Pentium terdapat juga mikroprosesor produk AMD [ Advanced Micro Devices] yang populer di pasaran.
Di bawah ini diperlihatkan persaingan antara mikroprosesor Intel dan Motorola modern.
Tabel 1.1. Perkembangan Mikroprosesor Intel dan Motorola modern Pabrik
Produk
Lebar Bus Data
Ukuran Memori
8 2 K internal 8051
8 8 K internal 8085A
8 64 K byte
16 1 M byte
8 1 M byte
16 8 K internal 80186
16 1 M byte
8 1 M byte
8 16 K internal 80286
Intel 80386 SL
16 32 M
80386 SLC
16 32 M + 1 K cache 80386 SX
16 16 M
80486 DX/DX2
32 4 G + 8 K cache 80486 SX
32 4 G + 8 K cache 80486 DX4
32 4 G + 16 K cache Pentium I
64 4 G + 16 K cache PentiumOverdrive
32 4 G + 16 K cache [P24T] Prosesor Pentium Pro
64 64 G + 16 K L1 cache + 256 K L2 cache
Pentiun II
64 64 G + 32 K L1 cache + 512 L2 cache
Pentium II Xeon
64 64G + 32 K L1 Cache + 512 K /1 M cache.
Pabrik
Produk
Lebar Bus Data
Ukuran Memori
64 64 G + 32 K L1 Intel
Pentium III, Pentium 4
cache + 256 K L2 cache
8 64 K
8 2K
Pabrik
Produk
Lebar Bus Data
Ukuran Memori
32 4 G + 256 cache 68040
32 4 G + 8 K cache 68050
32 Tidak dikeluarkan 68060
64 4 G + 16 K cache Power PC
64 4 G + 32 K cache
Tabel 1.2. Perbandingan Data dan Address Bus pada Processor
Memory Kelas
Data Bus
Address Bus
Tahun maks External Internal External Internal [MB]
4096 Pro-133 Pro-166
4096 K5-75
4096 K5-100
4096 K5-133
4096 K5-166
4096 Cyrix 686
Persaingan mikroprosesor yang paling tajam, yaitu sejak generasi ke 5 dari perkembangan mikroprosesor ketika Intel mengeluarkan mikroprosesor Pentium I, II, III, dan 4; yang disaingi oleh AMD dan Cyrix. AMD mengeluarkan K5, K6, K6-2, K6-3, dan K7 bersaing dengan Pentium MMX dan Pentium II, III, dan 4. Sedangkan Cyrix mengeluarkan dengan tipe 6x86MX [MII], yaitu PR166, PR200, PR233, PR 266, PR300, PR333, PR433, dan PR466.
Pada kenyataannya persaingan yang sangat populer di masyarakat antara produksi Intel dan AMD yang saling menawarkan keunggulan dan kelemahannya dari setiap produk, babkan mereka saling meng- claim bahwa produknya yang paling unggul.
1.2. Teknologi Mikroprosesor [Teknologi Semikonduktor]
Proses yang memadukan [integration] beberapa ribuan transistor ke dalam satu serpihan silicon [silicon chip] dapat menghasilkan mikroprosesor [µP]. Teknologi mikroprosesor dibuat dari teknologi rangkaian terpadu [Integreted] yang menggunakan transistor-transistor bipolar atau Metal oxide silicon [MOS].
Pada tahun 1969 tim insinyur jepang dari sebuah perusahaan BUSICOM datang ke Amerika Serikat memesan beberapa buah IC untuk membuat kalkulator. Mereka datang ke Perusahaan INTEL dan Marcian Hoff adalah orang yang dapat melayani permintaan itu. Sebab ia adalah orang yang berpengalaman bekerja di bidang komputer. Marcian Hoff memberi saran agar digunakannya IC yang bekerja berdasarkan program sehingga menjadi lebih sederhana.
Gagasan Marcian Hoff ini berhasil dan mikroprosesor pertama kali lahir. Untuk mewujudkan gagasan ini Marcian Hoff dibantu oleh Frederico Faggin.Dalam waktu sembilan bulan mereka sukses dan INTEL memperoleh hak hak atas penjualan temuan IC itu. Pada tahun 1971 keluar mikroprosesor seri 4004 dengan data bus 4 bit dengan kecepatan 6000 operasi per detik. Tidak lama kemudian Perusahaan Amerika CTC meminta INTEL dan Texas Instrumen untuk membuat mikroprosesor 8 bit. Akhirnya pada tahun 1972 INTEL dan Texas Instrumen berhasil menciptakan mikroprosesor 8008 dengan memori 16 Kbyte, 45 instruksi, dan kecepatan 300000 operasi per detik. Mikroprosesor ini menjadi pendahulu bagi semua mikroprosesor masa kini. INTEL terus melakukan penelitiannya sehingga pada bulan April 1974 menghasilkan mikroprosesor 8080 dengan kemampuan memori 64 Kbyte dan 75 instruksi. Keberhasilan INTEL diikuti oleh MOTOROLA dengan ciptaannya mikroprosesor 8 bit seri 6800, 6820, dan 6850. Frederico Faggin meninggalkan INTEL membuat perusahaan sendiri diberi nama ZILOG dan pada tahun 1976 mengumumkan temuannya sebuah mikroprosesor seri Z-80. Mikroprosesor Z-
80 dikembangkan dari rancangan mikrprosesor 8080. Mikroprosesor Z-80 kompatibel dan mampu menjalankan semua perintah yang ada pada 8080 sehingga Z-80 menjadi mikroprosesor yang tangguh pada waktu itu.
Dalam pembuatan mikroprosesor dikenal beberapa macam teknologi yang masing- masing mempunyai karakteristik tertentu, antara lain: teknologi PMOS [Metal Oxide Semiconduktor saluran P]; teknologi NMOS [MOS saluran N]; teknologi CMOS [Complementary MOS]; teknologi CMOS – SOS [CMOS – Silicon On Sapphire]; teknologi bipolar jenis ECL [Emitter Coupled Logic]; teknologi bipolar jenis Schottky; dan
teknologi bipolar jenis I 2 L [ Integrated Injection Logic]. Mikroprosesor yang dibuat saat ini kebanyakan mempergunakan transistor MOS
[Metal Oxide Semiconductor] dari pada transistor-transistor bipolar dalam IC-nya. Keuntungan yang terpenting dari teknologi MOS dibandingkan dengan teknologi bipolar adalah kerapatan [kepadatan] yang lebih tinggi, yang memungkinkan penempatan dari fungsi yang jauh lebih banyak dalam satu serpihan dengan ukuran tertentu dibandingkan dengan menggunakan rangkaian bipolar.
Teknologi PMOS, memanfaatkan mobilitas muatan-muatan positif yang disebut lubang-lubang [holes] untuk menghantar listrik. Teknologi PMOS relative lambat bila dibandingkan dengan teknologi NMOS. Teknologi PMOS sudah tidak digunakan lagi dalam pembuatan mikroprosesor pada saat ini. Contoh mikroprosesor menggunakan teknologi PMOS, 4004, 4040, dan 8008 [dari Intel]. Rockwell PPS 4, PPS4/2, dan TSM 1000.
Teknologi NMOS, memanfaatkan mobilitas electron-elektron bukan lubang sebagai pembawa muatan sehingga kerjanya lebih cepat dibandingkan dengan PMOS dan kepadatannya sangat baik. Teknologi NMOS ini sangat banyak dipergunakan untuk pembuatan mikroprosesor. Contoh mikroprosesor tipe 8080, 8085, 8086/8088, 8748; MC 6800, 6801, 6802,6805, 6809; Z 80, Z 8000, dan NS 32032. Rockwell PSP8, NS SC/MP, Signetics 2650, dan Mostek 5065.
Teknologi CMOS, memanfaatkan kombinasi transistor saluran P dan saluran N. Karakteristik teknologi CMOS terletak antara karakteristik PMON dan NMOS. Teknologi CMOS lebih cepat dari PMOS, tetapi sedikit lebih lambat dari NMOS. Keuntungan utama dari CMOS adalah komsumsi daya yang sangat rendah dan beropersi antara 2 volt – 12 Volt serta mempunyai kekebalan yang baik terhadap derau sekitar 40 %. Contohnya, mikroprosesor tipe 6100 dari Intersil dan RCA Cosmac.
Teknologi CMOS - SOS adalah teknologi CMOS yang mempergunakan substrat bahan isolator saphir, dapat bekerja dengan kecepatan tinggi dan keperluan daya rendah. Contohnya, mikroprosesor MC 14500 dan MC 1802 dari Motorola.
Mikroprosesor yang paling cepat saat ini dibuat dengan teknologi IC Bipolar. Teknologi IC bipolar, yaitu ECL [Emitter Coupled Logic] yang mempergunakan transistor unsaturated [tak jenuh], contohnya mikroprosesor MC 10800 [Motorola]. Teknologi Schottky yang tergolong pada tak jenuh dengan mikroprosesornya, yaitu tipe 3001 [Intel] dan AMD 2901.
Teknologi IC bipolar [Saturated] jenuh, yaitu jenis I 2 L [Integrated Injection Logic] yang dapat bekerja dengan tegangan sumber paling rendah dibandingkan dengan teknologi
yang lain. Contohnya mikroprosesor SBP 0400 dan SBP 90 dari Texas Instrument. Teknologi yang lain, ialah “Change Transfer Devices” atau transfer muatan yang terdiri dari dua macam yaitu CCD [ Charge Coupled Devices] dan BBD [ Bucket Brigade Devices].
Intel pada tahun 2005 mengeluarkan teknologi Centrino prosesor, yaitu teknologi mikroprosesor “mobile” dengan front side bus 533 Mhz. Teknologi ini banyak dipergunakan pada komputer Notebook.
Dalam mendisain mikroprosesor yang perlu dipertimbangkan selain harga, yaitu karakteristik teknik yang paling penting, yaitu kecepatan operasi, daya yang diperlukan, kepadatan komponen, dan instruksi yang lengkap.
1.3. Sistem Mikroprosesor [µP]
Mikroprosesor bila dilengkapi oleh komponen memori dan input output menjadi sistem mikroprosesor atau sering disebut mikrokomputer. Sistem mikroprosesor adalah suatu sistem yang menggunakan mikroprosesor sebagai komponen utama. Pada umumnya sistem mikroprosesor terdiri dari: Unit mikroprosesor, memori yang terbagi dua yaitu, Random Access Memory [memori baca tulis] dan Read Only Memory [memori baca saja], dan komponen input/output. Secara diagram blok diperlihatkan dibawah ini pada gambar 1.
Bus-bus
Sistem Memori :
Sistem I/O : RAM, ROM,
Mikroprosesor
Keyboard,Mouse, SDRAM,DRAM,
[ µP] :
Floppy Disk Driv Flash Memory,
8085/Z80/6800/8
Monitor,Printer, cache, dll.
/Pentium I,II,III,4
Scanner,USART,
ACIA,dll. Gambar 1.1. Diagram Blok Sistem Mikroprosesor
dan lain-lain.
Mikroprosesor menerima data dalam bentuk digital dari sejumlah saluran input kemudian memprosesnya berdasarkan urutan instruksi tertentu dan mengeluarkan sinyal ouput sebagai hasil pemrosesan. Bagian memori berfungsi untuk menyimpan program dan data. Ada 2 macam memori, yaitu RAM dan ROM. Memori baca tulis biasanya digunakan untuk menyimpan data yang bersifat sementara, sedangkan memori baca berisi program dan atau data yang mengatur kerja sistem. Bagian I/O berfungsi untuk melakukan alih data antara sistem mikroprosesor dengan alat luar, agar mikroprosesor tersebut dapat berhubungan dengan peralatan luar.
Sistem komputer personal yang berbasis mikroprosesor pada dewasa ini sudah menggunakan mikroprosesor yang mempunyai lebar bus data sebesar 64 bit dengan ukuran memori diatas 64 Giga byte dan dilengkapi cache memori yang besar. Demikian juga dilengkapi dengan sistem input/ouput seperti, printer, serial komunikasi, floppy disk drive, hard disk drive, mouse, CD-ROM drive, plotter, Keyboard, monitor, tape backup, scanner, DVD, dan lain-lain.
Peningkatan kemampuan kapasitas mikroprosesor tidak terlepas dari pengembangan software dan tuntutan kebutuhan di lapangan, baik di masyarakat ataupun di Industri.
1.4. Penggunaan Mikroprosesor
Penggunaan mikroprosesor sangat luas, bahkan dapat dikatakan hampir tak terbatas. Sistem mikroprosesor dapat dipergunakan pada berbagai jenis peralatan dalam banyak bidang, misalnya bidang komunikasi, informatika, industri, instrumentasi, militer, pendidikan, peralatan perkantoran, hiburan, ruang angkasa, rumah tangga, mainan anak, peralatan perbangkan, kedokteran, otomotif, dan lain-lain. Salah satu contoh di industri Textile, sistem mikroprosesor dipergunakan untuk mengendalikan sistem proses, khususnya pada mesin Deying bahwa proses pengisian uap, pengisian air, pengaturan tekanan, pengaturan temperatur, pengisian bahan kimia, dan kecepatan motor. Pengatur sistem peralatan tersebut menggunakan mikrokompuer berbasis mikroprosesor dengan berbagai rangkaian antarmukanya [Interface].
Otomotif yang berteknologi VVT-i [Variable Valve Timing Intelegent] bahwa pengaturan buka tutup valve dikontrol menggunakan sistem mikropkomputer yang berbasis mikroprosesor, yaitu dengan ECU [Electronic Control Unit] yang berfungsi pengaturan bahan bakar, udara, dan terperatur yang disesuaikan dengan kecepatan.
Keunggulan menggunakan mikroprosesor antara lain :
1. Sistem mikroprosesor dapat diprogram [programmable]. Maksudnya dengan menggunakan perangkat keras [hardware] yang hampir sama atau sama dapat diperoleh berbagai macam penggunaan yang berbeda dengan hanya mengubah program atau mengganti program.
2. Ukuran dan jumlah komponen yang diperlukan serta kebutuhan daya secara keseluruhan semakin sedikit, hal ini menjadi hemat. Kerugian menggunakan mikroprosesor antara lain :
1. Jenis dan macam mikroprosesor sangat banyak dengan hardware dan software yang berbeda-beda dan pada umumnya tidak kompatibel [compatible] antara yang satu dengan yang lain.
2. Untuk jenis mikroprosesor tertentu dari suatu produk tertentu dibutuhkan suatu sistem pengembangan yang tertentu pula.
3. Perkembangan teknologi mikroprosesor yang sangat cepat dan terus berkembang yang menyebabkan suatu jenis mikroprosesor cepat menjadi usang, sehinngga tidak dipergunakan lagi.
1.5. Ringkasan
1. Mikroprosesor adalah suatu komponen digital jenis LSI [Large Scale Intergation atau Very Large Scale Interation] dengan kompleksitas rangkaian sangat tinggi yang mampu melaksanakan fungsi suatu unit pemroses sentral [CPU = Central Processing Unit].
2. Sistem Mikroprosesor, yaitu suatu sistem yang di dalamnya terdapat mikroproses
[µP], komponen I/O, dan memori yang mana sering disebut juga Komputer.
3. Komponen sistem I/O antara lain : PPI 8255, SIO, PIO, ACIA, USART, Micro switch, Sensor, Keyboard, Mouse, Floppy disk drive, Monitor, Printer, Hard disk drive, CD-ROM drive, Plotter, Tape backup, Scanner, DVD, dan Serial communication.
4. Sistem Memori antara lain: Dynamic RAM [DRAM], SRAM [Static RAM] , Cache, Read Only Memory [ROM], Flash memory, EEPROM, SDRAM, RAMBVS dan lain-lain.
5. Mikrokontroler adalah mikroprosesor plus atau mikrokuputer chip tunggal di dalamnya mengandung unit mikroprosesor, memori, I/O, ADC, Timer, Clock, dan lain-lain.
6. Mikroprosesor pertama di dunia adalah Intel 4004 merupakan mikroprosesor 4 bit. Sebuah kontroler yang dapat diprogram dalam sebuah chip-sangat kecil. Mikroprosesor tersebut hanya mampu mengalamati 4096 lokasi memori selebar 4 bit.
7. Mikroprosesor generasi kedua adalah tipe 8008 dan 8080 dari Intel. Motorola tipe 6800, Rockwell PPS-8, dan Signetic 2650; yang berkategori 8 bit.
8. Mikroprosesor generasi ketiga buatan Intel tipe 8085, Zilog Inc, yaitu tipe Z 80, tipe 6809 dari Motorola, MOS Teknologi tipe 6502, Nasional Semiconductor IMP-8, dan muncul pula computer satu chip F8 dari Fairchild dan Mostex; tipe 8048 dari Intel, TSM 1000 dan 9940 dari Texas Instrument.
9. Mikroprosesor yang umum pada saat ini adalah 8086/8088 dari Intel yang merupakan mikroprosesor 16 bit pertama. Setelah itu muncul mengikutinya mikroprosesor 80286, 80386, 80486, Pentium I, II, III, dan 4. Z8000, MC68010, MC68040, K5, K6, K7, dan 68060. Setiap versi yang baru diikuti dengan peningkatan berupa kecepatan prosesor.
10. Teknologi mikroprosesor, yaitu PMOS [Metal Oxide Semiconduktor saluran P]; teknologi NMOS [MOS saluran N]; teknologi CMOS [Complementary MOS]; teknologi CMOS – SOS [CMOS – Silicon On Sapphire]; teknologi bipolar jenis
ECL [Emitter Coupled Logic]; teknologi bipolar jenis Schottky; dan teknologi bipolar jenis I 2 L [Integrated Injection Logic].
11. Teknologi Bipolar lebih cepat operasinya dibandingkan dengan teknologi Unipolar, tetapi kepadatannya kurang.
12. Pada umumnya sistem mikroprosesor minimum terdiri dari: Unit mikroprosesor, memori yang terbagi dua yaitu: random access memory [memori baca tulis] dan read only memory [memori baca saja], dan komponen input/output.
13. Penggunaan mikroprosesor sangat luas, bahkan dapat dikatakan hampir tak terbatas. Sistem Mikroprosesor dapat dipergunakan pada berbagai jenis peralatan dalam banyak bidang, misalnya bidang komunikasi, informatika, industri, instrumentasi, militer, pendidikan, peralatan perkantoran, hiburan, ruang angkasa, rumah tangga, mainan anak, peralatan perbangkan, kedokteran, otomotif, dan lain-lain.
1.6. Soal Latihan
1. Jelaskan pengetian dari Mikroprosesor?
2. Jelaskan perbedaan antara mikroprosesor dengan sistem mikroprosesor?
3. Jelaskan yang dimaksud mikrokontroler?
4. Jelaskan perbedaan mikroprosesor Plus dengan mikrokomputer?
5. Uraikan perkembangan mikroprosesor generasi ke tiga?
6. Sebutkan jenis mikrokontroler yang saudara ketahui pada saat ini?
7. Personal komputer yang berbasis mikroprosesor pada saat sekarang menggunakan mikroprosesor tipe apa?
8. Jelaskan keunggulan dan kerugian menggunakan sistem mikroprosesor?
9. Jelaskan keunggulan dan kekurangan antara teknologi NMOS dan CMOS untuk mikroprosesor?
10. Jelaskan keuntungan dan kerugian antara teknologi Bipolar dan unipolar untuk teknologi mikroprosesor?
11. Teknologi I 2 L untuk mikroprosesor paling cepat dibandingkan dengan ECL jelaskan alasannya?
12. Jelaskan yang dimaksud dengan teknologi CMOS – SOS ?
13. Sebutkan macam-macam sistem memori ?
14. Gambarkan dan jelaskan cara kerja sistem mikroprosesor minimum, hubungan dan fungsi antara mikroprosesor, memori, dan input/ouput?
15. Jelaskan salah satu contoh penggunaan sistem mikroprosesor atau mikrokomputer?
Sejarah Mikroprosesor Dan Perkembangan Dan Dari Tahun Ke Tahun
1971: 4004 Mikroprosesor
Pada tahun 1971 munculah microprocessor pertama Intel, Mikroprosesor 4004 ini digunakan pada mesin kalkulator Busicom. Dengan penemuan ini maka terbukalah jalan untuk memasukkan kecerdasan buatan pada benda mati.
1972: 8008 Mikroprosesor
Pada tahun 1972 munculah microprocessor 8008 yang berkekuatan 2 kali lipat dari pendahulunya yaitu 4004.
1974: 8080 Mikroprosesor
Menjadi otak dari sebuah komputer yang bernama Altair, pada saat itu terjual sekitar sepuluh ribu dalam 1 bulan
1978: 8086-8088 Mikroprosesor
Sebuah penjualan penting dalam divisi komputer terjadi pada produk untuk komputer pribadi buatan IBM yang memakai prosesor 8088 yang berhasil mendongkrak nama intel.
1982: 286 Mikroprosesor
Intel 286 atau yang lebih dikenal dengan nama 80286 adalah sebuah processor yang pertama kali dapat mengenali dan menggunakan software yang digunakan untuk processor sebelumnya.
1985: Intel386™ Mikroprosesor
Intel 386 adalah sebuah prosesor yang memiliki 275.000 transistor yang tertanam diprosessor tersebut yang jika dibandingkan dengan 4004 memiliki 100 kali lipat lebih banyak dibandingkan dengan 4004
1989: Intel486™ DX CPU Mikroprosesor
Processor yang pertama kali memudahkan berbagai aplikasi yang tadinya harus mengetikkan command-command menjadi hanya sebuah klik saja, dan mempunyai fungsi komplek matematika sehingga memperkecil beban kerja pada processor.
1993: Intel® Pentium® Processor
Processor generasi baru yang mampu menangani berbagai jenis data seperti suara, bunyi, tulisan tangan, dan foto.
1995: Intel® Pentium® Pro Processor
Processor yang dirancang untuk digunakan pada aplikasi server dan workstation, yang dibuat untuk memproses data secara cepat, processor ini mempunyai 5,5 jt transistor yang tertanam.
1997: Intel® Pentium® II Processor
Processor Pentium II merupakan processor yang menggabungkan Intel MMX yang dirancang secara khusus untuk mengolah data video, audio, dan grafik secara efisien. Terdapat 7.5 juta transistor terintegrasi di dalamnya sehingga dengan processor ini pengguna PC dapat mengolah berbagai data dan menggunakan internet dengan lebih baik.
1998: Intel® Pentium II Xeon® Processor
Processor yang dibuat untuk kebutuhan pada aplikasi server. Intel saat itu ingin memenuhi strateginya yang ingin memberikan sebuah processor unik untuk sebuah pasar tertentu.
1999: Intel® Celeron® Processor
Processor Intel Celeron merupakan processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untuk pengguna yang tidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi pengguna yang ingin membangun sebuah system computer dengan budget [harga] yang tidak terlalu besar.
Processor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan formfactor yang sama dengan processor Intel jenis Pentium, tetapi hanya dengan instruksi-instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan [clock speed] yang lebih lambat, dan harga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium.
Dengan keluarnya processor Celeron ini maka Intel kembali memberikan sebuah processor untuk sebuah pasaran tertentu.
1999: Intel® Pentium® III Processor
Processor Pentium III merupakan processor yang diberi tambahan 70 instruksi baru yang secara dramatis memperkaya kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio streaming, dan aplikasi-aplikasi video serta pengenalan suara.
1999: Intel® Pentium® III Xeon® Processor
Intel kembali merambah pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenis Pentium III yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini adalah ia dapat mempercepat pengolahan informasi dari system bus ke processor , yang juga mendongkrak performa secara signifikan. Processor ini juga dirancang untuk dipadukan dengan processor lain yang sejenis.
2000: Intel® Pentium® 4 Processor
Processor Pentium IV merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz. Pertama kali keluar processor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor pin 423, setelah itu intel merubah formfactor processor Intel Pentium 4 menjadi pin 478 yang dimulai dari processor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai yang terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.
2001: Intel® Xeon® Processor
Processor Intel Pentium 4 Xeon merupakan processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari processor Intel Pentium 4 serta dengan memory L2 cache yang lebih besar pula.
2001: Intel® Itanium® Processor
Itanium adalah processor pertama berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation serta pemakai tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda dari sebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi Intel’s Explicitly Parallel Instruction Computing [ EPIC ].
2002: Intel® Itanium® 2 Processor
Itanium 2 adalah generasi kedua dari keluarga Itanium
2003: Intel® Pentium® M Processor
Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel Centrino dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah komputer yang mudah dibawa kemana-mana.
2004: Intel Pentium M 735/745/755 processors
Dilengkapi dengan chipset 855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan dengan soket processor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya.
2004: Intel E7520/E7320 Chipsets
7320/7520 dapat digunakan untuk dual processor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400 memory, and PCI Express peripheral interfaces.
2005: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz
Sebuah processor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang menginginkan sesuatu yang lebih dari komputernya, processor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHz frequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan HyperThreading.
2005: Intel Pentium D 820/830/840
Processor berbasis 64 bit dan disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading.
2006: Intel Core 2 Quad Q6600
Processor untuk type desktop dan digunakan pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2 buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache [sampai dengan 4MB yang dapat diakses tiap core ], 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power [ TDP ]
2006: Intel Quad-core Xeon X3210/X3220
Processor yang digunakan untuk tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki konfigurasi 2.13 dan 2.4GHz, berturut-turut, dengan 8MB L2 cache [ dapat mencapai 4MB yang diakses untuk tiap core ], 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power [TDP]