1. Sejarah
Mikroposesor
Sejarah lahirnya mikroprosesor
tidak terlepas dari perkembangan teknologi komponen elektronika. Proses
miniaturisasi komponen elektronika terus berlanjut dan peningkatan kepadatan
komponen dalam satu “Chip” yang dikenal dengan rangkaian terintegrasi atau “
Integrated Circuit” yang disingkat dengan IC terus bertambah. Sebelum ditemukan
mikroprosesor, dahulu digunakan komponen elektronika yang berupa tabung
elektron (“ Elektron Tube”). Tabung elektron pertama mulai dikembangkan pada
tahun 1904. Perkembangan komponen elektronika yang sangat berarti terjadi
pada tahun 1951 yaitu dengan ditemukannya transistor diskrit. Perkembangan
komponen elektronika tidak berhenti sampai disini tetapi berlanjut terus pada
tahun 1960. Dibuatlah rangkaian terintegrasi yaitu sebuah alat/komponen yang
memadukan rangkaian beberapa komponen elektronik dalam satu kemasan.
Perkembangan rangkaian terintegrasi ini terus berlanjut dengan makin banyaknya
jumlah komponen yang diintegrasikan dalam satu “Chip”.
2. Sejarah Arsitektur Dalam Komputer
Sejak Intel mengeluarkan seri 4004
sekitar tahun 1970 dikenal ada dua jenis arsitektur mikroprosesor dilihat dari
cara penggunaan memorinya. Jauh sebelum ini, pada tahun 1944 Howard Aiken dari
Harvard University bekerja sama dengan engineer IBM maaaembuat mesin
electromechanical yang terbuat dari banyak sekali transistor tabung dan relay.
Mesin ini dikenal sebagai komputer pertama di dunia yang diberi nama Harvard
Mark I. Belakangan baru diketahui bahwa sebelumnya pada tahun 1941 Konrad Zuse
dari Jerman sudah membuat mesin yang dapat diprogram dan bekerja dengan sistem
biner. Namun karena Jerman kala itu terisolasi saat perang dunia ke-II, Harvard
Mark I diyakini sebagai komputer pertama yang memakai prinsip digital.
Mesin Harvard ini tidak lain adalah
mesin kalkulator yang dikendalikan oleh pita kertas yang berisi instruksi.
Waktu itu belum terpikirkan konsep komputer yang memakai memori. Hanya
sebelumnya Alan Turing seorang ahli matematika Inggris pada tahun 1939
mengemukanan konsep mesin universal (universal machine). Hampir satu dekade
kemudian pada tahun 1945, Dr. John von Neumann ahli matematika yang lahir di
Budapest Hongaria, membuat tulisan mengenai konsep komputer yang menurutnya
penting untuk menyimpan instruksi dan data pada memori. Sehingga mesin komputer
ini dapat bekerja untuk berbagai keperluan.
3. Apa Itu
Arsitektur Von Neumann??
Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur
komputer yang menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random
Access Memory) dalam peta memori yang sama. Arsitektur ini memiliki address dan
data bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Arsitektur
von Neumann atau Mesin Von Neumann merupakan arsitektur yang
diciptakan oleh John von Neumann pada tahun 1903-1957. Yang mana hampir
semua komputer saat ini menggunakan Arsitektur buatan John Von Neumann. Arsitektur
Von Neumann ini menggambarkan komputer dengan empat bagian
utama yaitu:
a. Unit Aritmatika dan
Logis (ALU),
b. Unit kontrol (CU)
c. Memori, dan
d. Alat masukan I/O
Keuntungan
Model Arsitektur Von Neuman :
a. fleksibilitas
pengalamatan program dan data.
b. program
selalu ada di ROM dan data selalu ada di RAM.
c. Arsitektur
Von Neumann memungkinkan prosesor untuk menjalankan program yang ada didalam memori data (RAM).
Kelemahan
Model Arsitektur Von Neumann :
a. bus
tunggalnya itu sendiri. Sehingga instruksi untuk mengakses program dan data
harus dijalankan secara sekuensial dan tidak bisa dilakukan overlaping untuk
menjalankan dua isntruksi yang
berurutan.
b. bandwidth
program harus sama dengan banwitdh data. Jika memori data adalah 8 bits maka
program juga harus 8 bits.
c. prosesor
Von Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif
lebih
banyak sehingga eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama.
4. Apa Itu Arsitektur Harvard
??
Arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah
satu untuk program (ROM)
dan
satu untuk data (RAM), yang mana arsitektur ini merupkan kebalikkan dari
arsitektur
komputer
model von nuemann, jika von neuman mengabungkan ROM dan RAM menjadi
satu
maka arsitektur harvard maka kedua memori tersebut dipisahkan.
Mikrokontroler yang menggunakan arsitektur ini
memiliki dua bus yang berbeda. Satu bus 8-bit dan menghubungkan CPU ke RAM.
Yang lain terdiri dari beberapa jalur (12, 14 atau 16) dan menghubungkan CPU ke
ROM. Dengan demikian, CPU dapat membaca instruksi dan mengakses memori data
pada saat yang bersamaan. Karena semua register memori RAM lebarnya 8-bit,
semua pertukaran data dalam mikrokontroler menggunakan format yang sama,
sehingga selama eksekusi penulisan data, hanya 8-bit yang diperhatikan. Dengan
kata lain, yang perlu Anda perhatikan saat merancang program adalah lebar data
yang bisa dipertukarkan atau diproses hanya selebar 8-bit, ya hanya selebar
8-bit saja.
Program yang Anda buat untuk beberapa mikrokontroler
ini akan tersimpan di dalam ROM internal (Flash ROM) setelah dilakukan
kompilasi ke bahasa mesin. Lokasi memori ini dinyatakan dalam 12, 14 atau
16-bit. Sebagian dari bit, 4, 6 atau 8-bit digunakan sebagai instruksinya
sendiri dan diikuti dengan data 8-bit.
Kelebihan
Arsitektur Komputer Model Harvard
a.
bandwidth program tidak mesti sama dengan bandwidth data
b.
opcode dan operand dapat dijadikan dalam satu word instruksi saja
c.
instruksi dapat dilakukan dengan lebih singkat dan cepat
d.
Dari segi kapasitas memori, tentu arsitektur Harvard memberi keuntungan.
Karena memori program dan data yang terpisah, maka kavling total memori program
dan data dapat menjadi lebih banyak. Mikrokontroler 8bit Motorola 68HC05
memiliki peta memori 64K yang dipakai bersama oleh RAM dan ROM. Oleh sebab itu
pengalamatan ROM dan RAM hanya dapat mencapai 64K dan tidak lebih. Sedangkan
pada mikrokontroler Intel keluarga 80C51 misalnya, memori program (ROM) dan
memori data (RAM) masing-masing bisa mencapai 64K.
Kekurangan
Arsitektur Komputer Model Harvard
a.
arsitektur in tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM
b.
arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM.
Kedengarannya aneh, tetapi arsitektur ini memang tidak memungkinkan untuk
mengakses data yang ada di ROM. Namun hal ini bisa diatasi dengan cara membuat
instruksi dan mekanisme khusus untuk pengalamatan data di ROM. Mikroprosesor
yang memiliki instruksi seperti ini biasanya disebut ber-arsitektur Modified
Harvard. Instruksi yang seperti ini dapat ditemukan pada keluarga MCS-51 termasuk
Intel 80C51, P87CLXX dari Philips dan Atmel AT89LSXX. Tetapi instruksi itu
keseluruhannya menjadi program yang lebih panjang seperti contoh program dengan
80C51 berikut ini.
Perbedaan antara Keduanya
Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur komputer
yang menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random Access
Memory) dalam peta memori yang sama. Arsitektur ini memiliki address dan data
bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Contoh dari
mikrokontroler yang memakai arsitektur Von Neumann adalah keluarga 68HC05 dan
68HC11 dari Motorola.
Sebaliknya, arsitektur Harvard memiliki dua memori
yang terpisah satu untuk program (ROM) dan satu untuk data (RAM). Intel 80C51,
keluarga Microchip PIC16XX, Philips P87CLXX dan Atmel AT89LSXX adalah contoh
dari mikroprosesor yang mengadopsi arsitektur Harvard.
Kedua jenis arsitektur ini masing-masing memiliki
keungulan tetapi juga ada kelemahannya.
Dengan arsitektur Von Neuman prosesor tidak perlu
membedakan program dan data. Prosesor tipe ini tidak memerlukan control bus
tambahan berupa pin I/O khusus untuk membedakan program dan data. Karena
kemudahan ini, tidak terlalu sulit bagi prosesor yang berarsitektur Von Neumann
untuk menambahan peripheral eksternal seperti A/D converter, LCD, EEPROM dan
devais I/O lainnya. Biasanya devais eksternal ini sudah ada di dalam satu
chips, sehingga prosesor seperti ini sering disebut dengan nama mikrokontroler
(microcontroller).
0 komentar:
Posting Komentar