diktat kuliah mikroprosesor

1

Diktat Kuliah MIKROPROSESOR Dosen : Ir.AMIR HAMZAH,MT

2

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan ke hadapan Allah SWT karena berkat rahmat, hidayah, dan karuniaNyalah penulis dapat menyelesaikan Diktat untuk Mata Kuliah Mikroprosesor ini. Tujuan penulisan diktat kuliah ini adalah untuk memberikan pemahaman, pengetahuan, serta contohcontoh yang praktis dan sederhana tentang Mikroprosesor. Contoh-contoh disesuaikan dengan lingkungan dan kehidupan sehari-hari para pembaca, khususnya mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Oleh karena itu, diharapkan setelah membaca, mempelajari, dan membuat beberapa latihan serta tugas, mahasiswa mampu membuat perencanaan dan pelaksanaan Mata Kuliah Mikroprosesor. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penulisan diktat ini. Akhirnya sumbang saran sangat penulis harapkan demi kesempurnaan diktat ini. Semoga diktat ini bermanfaat bagi seluruh pembaca, khususnya mahasiswa Teknik Elektro.

Bogor, Agustus 2019

Penulis

3

Daftar Isi Bab I Pendahuluan Mikroprosesoor……………….3 Mikrokontroler………………………………………7 Survey Mikrokomtrel………………………………..9 Mikrokontroler 8 Bit………………………………...9 Mikrokontroler 32 Bit……………………………….10 Datasheet Mikrokontroler…………………………..10 Bab II Metode Pengalamatan……………………….11 Mode Pengalamatan Direct (Langsung) ………..11 Register SFR dan Pengalamatan-nya……………13 Mode Pengalamatan register Indirect…………...15 Bab III. Memory ……………………………………..22

4

.

Bab I. Pendahulan Mikroprosesor

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 suksesdan INTEL memperoleh hak hak atas penjualan temuan IC itu. Pada tahun 1971 keluar mikroprosesorseri 4004 dengan data bus 4 bit dengan kecepatan 6000 operasi per detik. Tidak lamakemudianPerusahaan Amerika CTC meminta INTEL dan Texas Instrumen untuk membuat mikroprosesor8bit.Akhirnyapada tahun 1972 INTEL dan Texas Instrumen berhasil menciptakan mikroprosesor8008denganmemori 16 Kbyte, 45 instruksi, dan kecepatan 300000 operasi per detik.Mikroprosesorinimenjadipendahulu bagi semua mikroprosesor masa kini. INTEL terus melakukanpenelitiannyasehinggapadabulan April 1974 menghasilkan mikroprosesor 8080 dengan kemampuan memori 64 Kbyte dan 75 instruksi. Keberhasilan INTEL diikuti oleh MOTOROLA dengan ciptaannya mikroprosesor 8 bit seri6800,6820,dan6850. Frederico Faggin meninggalkan INTEL membuat perusahaan sendiri diberi nama ZILOG dan padatahun 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 tangguhpadawaktuitu.

5

MikroprosesordanSistimMikroprosesor

2

Mikroprosesor dalam perkembangan dunia komputer digital disebut sebagai Central Processing Unit (CPU). Mikroprosesor diberi sebutan CPU karena fungsinya sebagai unit pemroses pusat. CPU bekerja sebagai pusat pemroses dan pengendali bekerjanya sistim komputer. Sebagai salah satu jenis chip dari berbagai jenis chip yang telah diproduksi, mikroprosesor sering juga diberi sebutan Microprocessor Unit (MPU). CPU atau MPU merupakan komponen utama dari sebuah komputer. Sebuah mikroprosesor secara internal dikonstruksi dari tiga bagian penting yaitu :



Arithmetic Logic Unit (ALU),



Register Unit (RU), dan



Control Unit (CU)

Secara ilustratif konstruksi internal sebuah IC mikroprosesor dapat digambarkan seperti Gambar 1.

6

3

Gambar1.

Blok

diagram

Internal

sebuah

Mikroprosesor

ALU adalah bagian yang bekerja melaksanakan operasi aritmetika dan operasi logika. Operasi aritmetika meliputi operasi penjumlahan (ADD atau ADD with Carry), pengurangan (SUB atau SUB with Borrow), perkalian (MUL), dan pembagian (DIV). Sedangkan operasi logika meliputi operasi logika AND, OR, XOR, COMPLEMEN, NEGATE. Untuk mendukung pelaksanaan operasi pada ALU mikroprosesor membutuhkan sejumlah register. Register adalah sebuah memori tempat menyimpan data dan tempat menyimpan hasil operasi. Register khusus yang bekerja sebagai tempat penampung hasil operasi pengolahan pada ALU disebut Akumulator. CU mengendalikan aliran data pada bus data dan bus alamat, kemudian menafsirkan dan mengatur sinyal yang terdapat pada bus pengendali. Mikroprosesor sebagai sebuah chip tidak bisa bekera jasendiri. Mikroprosesor memerlukan unit lain yaitu unit memori dan unit I/O. Dengan menggabungkan

7

CPU, Memory Unit, dan I/O unit terbangun sebuah sistim yang disebut dengan sistim mikroprosesor.

Gambar

2.

Blok

Diagram

Sistim

Mikroprosesor

CPU bekerja mengatur pengendalian dan proses alih data yang terjadi dalam sistim mikroprosesor. Alih data berlangsung melalui saluran yang disebut dengan data bus. Alih data bisa terjadi dari memori ke CPU atau dari I/O ke CPU atau sebaliknya dari CPU ke memori atau dari CPU ke I/O. Alih data dari memori atau dari I/O ke CPU dikenal sebagai proses baca (READ). Alih data dari CPU ke memori atau alih data dari CPU ke I/O dikenal sebagai proses tulis (WRITE). Proses Read atau proses Write dikendalikan melalui saluran yang disebut dengan Control bus. Bus alamat bekerja mengatur lokasi alamat memori atau I/O dari mana atau kemana data diambil atau dikirim. Komputer mikro adalah salah satu contoh jenis sistim mikroprosesor. Untuk membangun fungsi sebagai komputer mikro, sebuah mikroprosesor juga harus dilengkapi dengan memori, biasanya memori program yang hanya bisa dibaca (Read Only Memory = ROM) dan memori yang bisa dibaca dan ditulisi (Read Write Memory = RWM), dekoder memori, osilator, dan sejumlah peralatan input output seperti port data seri dan paralel. Sebuah komputer mikro dapat digambarkan seperti gambar3. Jadi komputer mikro adalah sebuah sistim mikroprosesor.

8

Gambar 3. Blok diagram komputer Mikro Gambar 3 menunjukkan CPU bekerja bersama unit memori, unit I/O, peralatan input, dan peralatan output. Pokok dari penggunaan mikroprosesor adalah untuk melaksanakan program, mengambil data, membentuk kalkulasi, perhitungan atau manipulasi data, dan menyimpan hasil perhitungan pada peralatan penyimpan atau menampilkan hasil pada sebuah monitor atau cetak keras. Pada komputer mikro Mikroprosesor berkomunikasi dengan memori dan port I/O juga menggunakan saluran yang disebut dengan bus. Bus ada tiga jenis yaitu bus data, bus alamat, dan bus kendali seperti terlihat pada gambar3. Mikrokontroler Mikrokontroler adalah komputer mikro dalam satu chip tunggal. Mikrokontroler memadukan CPU, ROM, RWM, I/O paralel, I/O seri, counter-timer, dan rangkaian clock dalam satu chip tunggal. Mikrokontroler berbeda dengan mikroprosesor dalam beberapa hal. Mikrokontroler memadukan memori untuk menyimpan program atau data pheriperal I/O untuk berkomunikasi dengan alat luar. Pemanfaatan mikrokontroler saat sangat populer di bidang kendali dan instrumentasi elektronik. Hal ini terjadi karena mikrokontroler memiliki keunggulan dan kemudahan dalam penggunaannya. Disamping harganya yang sangat murah dibandingkan sistim lainnya. Gambar 4 menunjukkan blok diagram sebuah mikrokontroler.

Gambar 4 Diagram Mikrokontroler

9

Jika dibandingkan dengan mikroprosesor pada setiap mikrokontroler terdapat unit-unit CPU/MPU, Memory Unit, I/O Unit yang dihubungkan oleh tiga bus yaitu bys data bus alamat dan bus kendali. Dengan demikian maka sebuah mikrokontroler adalah sebuah sistim mikroprosesor dalam sebuah chip tunggal. Dengan menambahkan peralatan input dan peralatan output sebuah mikrokontroler dapat berfungsi sebagai komputer mikro dalam satu chip tunggal. Mikrokontroler sebagai sebuah chip telah mengalami perkembangan baik dari sisi arsitektur, teknologi dan kemampuannya. Struktur internal sebuah mikrokontroler AT89C51 bisa dilihat pada gambar 5 sebagai contoh kasus.

Gambar

5.

Blok

Diagram

IC

Mikrokontroler

AT89C51

Sama halnya dengan mikroprosesor, mikrokontroler adalah piranti yang dirancang untuk kebutuhan umum. Penggunaan pokok dari mikrokontroler adalah untuk mengontrol kerja mesin atau sistim menggunakan program yang disimpan pada sebuah ROM. Untuk melihat perbedaan konsep diantara mikroprosesor dan mikrokontroler di bawah ini ditunjukan tabel perbandingan konfigurasi, arsitektur, dan set instruksi diantara mikroprosesor Z80CPUdenganmikrokontrolerAT89C51. Tabel 1. Perbandingan Konfigurasi Z-80 CPU dan AT89C51

10

Sebagai catatan dari tabel 1 ini, jika dilakukan perbandingan tidaklah menunjukkan bahwa satu lebihbaik dari lainnya. Kedua rancangan memiliki penekanan tujuan yang berbeda.Mikrokontrolerdilengkapi dengan port I/O, memori, timer, dan counter. Survey Mikrokontroler Seperti halnya sebuah mikroprosesor, mikrokontroler juga berkembang sesuai rancangan dan modelmodelaplikasinya. Mikrokontroler berdasarkan jumlah bit data yang dapat diolah dapat dibedakan dalam :



Mikrokontroler 4 Bit



Mikrokontroler 8 Bit



Mikrokontroler 16 Bit



Mikrokontroler 32 Bit

Mikrokontroler4Bit Mikrokontroler 4 bit merupakan mikrokontroler dengan jumlah bit data terkecil. Mikrokontroler jenis ini diproduksi untuk meminimalkan jumlah pin dan ukuran kemasan. Tabel2ContohMikrokontroler4bit Mikrokontroler8Bit Mikrokontroler 8 bit merupakan mikrokontroler yang paling banyak digunakan untuk pekerjaanpekerjaan perhitungan skala kecil. Dalam komunikasi data, Data ASCII serial juga disimpan dalam ukuran 8 bit. Kebanyakan IC memori dan fungsi logika dibangun menggunakan data 8 bit

11

sehingga interfacebus data menjadi sangat mudah dibangun. Penggunaan mikrokontroler 8 bit jauh lebih banyak dibandingkan dengan mikrokontroler 4 bit. Aplikasinya juga sangat pariatif mulai dari aplikasi kendali sederhana sampai kendali mesin berkecepatan tinggi. Mikrokontroler16Bit Keterbatasan-keterbatasan yang ada pada mikrokontroler 8 bit berkaitan dengan semakin kompleknya pengolahan data dan pengendalian serta kecepatan tanggap/respon disempurnakan dengan menggunakan mikrokontroler 16 bit. Salah satu solusinya adalah dengan menaikkan kecepatan clock, dan ukuran data. Mikrokontroler 16 bit digunakan untuk mengatur tangan robot, dan aplikasi Digital Signal Processing (DSP). Mikrokontroler32Bit Mikrokontroler 32 bit ditargetkan untuk aplikasi Robot, Instrumen cerdas, Avionics, Image Processing, Telekomunikasi, Automobil, dan sebainya.Program-program aplikasinya bekerja dengan sistim operasi. Data Sheet Mikrokontroler Data sheet sebuah mikrokontroler memuat informasi tentang Feature, deskripsi, konfigurasi pin, blok diagram, deskripsi fungsi masing-masing pin, organisasi memori termasuk register, pemrograman memori, karakteristik AC dan karakteristik DC. Gambar 6 menunjukkan salah contoh bentuk bagian depan data sheet mikrokontroler AT89S51. Data sheet dapat diakses dari berbagai sumber seperti bukuteks, kumpulan buku data sheet, berbagai situs di internet. Banyaknya bentuk pengalamatan pada cpu sehingga membuat kita mempunyai pilihan untuk melakukan peng-akses-an RAM yang paling efisien dalam desain program kita. Terdapat 5 mode pengalamatan pada mikon. Seperti berikut: (1) Immediate (segera)

12

(2) Register (3) Direct (langsuung) (4) Register Indirect (tidak langsung) (5) Indexed BAB II. Mode Pengalamatan Mode pengalamatan Immediate Adalah sebuah bentuk pengalamatan paling sederhana. Tidak ada referensi kemana-mana. Operand (data yang akan diolah) benar-benar ada dalam instruksinya. Keuntungan dari mode pengalamatan ini adalah Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan menjadi cepat (karena tidak memerlukan referensi memori). . Contohnya berikut ini

MOV A,#25h

;isi 25h pada A

MOV R4,#62

;isi bilangan desimal 62 pada R4

MOV B,#40h

;isi B dengan 40h

MOV DPTR,#4521h ;DPTR = 4521h

Karena register DPTR adalah 16-bit, dia dapat diakses pula sebagai dua register 8-bit, yaitu DPH (DPTR High byte) dan DPL (DPTR Low byte). Lihat contoh di bawah ini.

MOV DPTR,#2550h

Mode Pengalamatan Register Mode ini melibatkan dan menggunakan register sebagai tempat untuk menyimpan atau tempat data yang dimanipulasi. Contoh dari mode pengalamatan register adalah sebagai berikut ini.

MOV A,R0

;salin isi R0 pada A

13

MOV R2,A ;salin isi A pada R2 MOV A,R5

;salin isi R5 pada A

MOV A,R7

;salin isi R7 pada A

MOV R5,B ;salin isi B pada R5

Mode Pengalamatan Direct (Langsung) Adalah sebuah mode pengalamatan sederhana karena hanya memerlukan satu referensi memory sebagai operandnya. Artinya operand (data yang akan diolah) diletakkan di memory sehingga lebih besar dari operand yang "hanya" tertulis di instruksinya. Contoh mode pengalamatan langsung (direct addressing) adalah sebagai berikut: MOV R0,40h

;simpan isi 40h pada R0 (immediate)

MOV 56h,A

;simpan isi A pada lokasi 56h (langsung)

MOV R4,7Fh

;salin isi lokasi 74h ke R4 (Regsiter)

Register SFR dan Pengalamatan-nya Dari penjelasan tentang register , kita tahu bahwa R0 s/d R7 adalah bagian dari memory RAM. Lalu dimana tempatnya untuk register register semacam A, B, PSW, dan DPTR , mereka tersimpan pada suatu register kusus yang disebut sebagai SFR (Special Function Registers). Umumnya register-register tersebut dibuat bukan untuk tempat kita menyimpan data, namun register–register tersebut memiliki fungsi terutama untuk mengendalikan peralatan-peralatan yang terdapat pada chip, misalnya Timer, Serial, Kontrol Power, Port dan lain-lain. Dan semua register-register tersebut juga memiliki nama tertentu. Misalnya register alamat E0h, disebut juga register A, dan register B memiliki alamat F0h. Dalam Tabel 5-1 kita akan melihat secara lengkap register-register yang termasuk dalam golongan SFR ini.

MOV A,#55h MOV 0E0h,#55h

MOV B,#25h

;isi A dengan 55h ;sama artinya dgn di atas

;isi A dengan 25h

14

MOV 0F0h,#25h

MOV A,R2

;sama artinya dgn di atas

;Salin R2 pada A

MOV 0E0h,R2

MOV B,R0

;sama artinya dgn di atas

;Salin R0 pada B

MOV 0F0h,R0

;sama artinya dgn di atas

Tabel 5-1 adalah daftar dari Special Function Register 8051 dan alamat-alamatnya. Hal berikut ini yang harus diperhatikan untuk mengalamat register SFR ini. 1. SFR memiliki alamat 80h s/d FFh. Kesemuanya hanya bisa diakses dengan cara mode pengalamat langsung (Direct). Beberapa diantara juga bisa dialamati secara bit. Sama persis dengan semua lokasi RAM yaitu 00 s/d 7Fh yang juga bisa dilamati dengan mode pengalamatan langsung. 2. Tidak semua lokasi dalam SFR digunakan, karena tidak ada peralatan yang dihubungkan untuk lokasi tersebut. Lokasi yang tidak dugunakan pada lokasi SFR 80h s/d FFh tersebut dibiarkan kosong, dan kita diminta untuk tidak memodifikasi (menulis) nya. Karena mungkin pada produk yang lebih baru, lokasi-lokasi tersebut digunakan untuk peralatan yang baru dengan fungsi-fungsi tertentu.

Tabel 5-1 Alamat-alamat dari SFR (Special Function Register) Simbol

Nama

Alamat

ACC *

Accumulator

0E0h

B*

Register B

0F0h

PSW *

Program Status Word

0D0h

SP

Stack Pointer

81h

15

DPTR

Data Pointer 2-bytes

DPL

Low byte

82h

DPH

High byte

83h

P0 *

Port 0

80h

P1 *

Port 1

90h

P2 *

Port 2

0A0h

P3 *

Port 3

0B0h

IP *

Kontrol Prioritas Interupsi

0B8h

IE *

Kontrol Enable Interupsi

0A8h

TMOD

Kontrol Mode Timer/.Counter

89h

TCON

Kontrol Timer/Counter

88h

T2CON

Kontrol Timer/Counter 2

0C8h

T2MOD

Kontrol Mode Timer/.Counter 2

0C9h

TH0

Timer/Counter 0 high byte

8Ch

TL0

Timer/Counter 0 Low byte

8Ah

TH1

Timer/Counter 1 high byte

8Dh

TL1

Timer/Counter 1 Low byte

8Bh

TH2

Timer/Counter 2 high byte

0CDh

TL2

Timer/Counter 2 Low byte

0CCh

RCAP2H

T/C 2 Capture high byte

0CBh

RCAP2L

T/C 2 Capture low byte

0Cah

SCON *

Serial Control

98h

SBUF

Serial data buffer

99h

PCON

Power Control

87h

16

* = Bit Addressable (dibahas pada bab 8)

Pada mode pengalamatan langsung (direct), kita harus perhatikan bahwa alamat data yang bisa ditangani dalam mode ini adalah dalam ukuran byte. Yaitu dengan alamat 00 s/d FFh. Sehingga mode pengalamatan ini hanya mampu untuk mengalamati lokasi-lokasi tersebut. Sebagian untuk RAM dan sebagian lagi untuk SFR.

Mode Pengalamatan register Indirect Adalah sebuah mode pengalamatan yang memerlukan lebih dari satu referensi (baik memory atau register) untuk mengambil operand-nya. dalam mode ini, register digunakan untuk menunjuk lokasi dari register yang lain. Kita dapat mengakses seluruh lokasi RAM yang lokasinya ditunjukkan oleh isi register. Contoh mode pengalamatan tidak langsung adalah:

MOV A,R0

;pindahkan isi register R0 pada A

MOV A,@R0 ;pindahkan isi lokasi yg ditunjuuk R0 pada A MOV R1,B ;pindahkan isi B pada R1 MOV @R1,B ;pindahkan isi B pd lokasi yg ditunjuuk R1

Kelebihan Mode Pengalamatan InDirect Salah satu kelebihan dari pengalamatan register InDirect ini, kita dapat mengakses data secara dinamis jauh lebih baik dari mode Pengalamatan Direct karnaakan menjadi jauh lebih efisien dan hanya dimungkinkan dengan menggunakan mode pengalamatan tidak langsung.karena dapat menggunakan looping yang tidak dapat digunakan dengan mode pengalamatan langsung. Nah inilah perbedaan penting dari dua mode ini.

Mode Pengalamatan Ter-Index dan mengakses On-Chip ROM

17

Mode pengalamtan ter-index digunakan secara luar untuk mengakses element data (of look-up table entries) dalam lokasi ROM program dalam 8051. Intruksi yang digunakan untuk hal itu adalah “MOVC A,@A+DPTR”. Register 16-bit pada DPTR dan register A digunakan sebagai pembentuk alamat dari element data yang tersimpoan dalam ROM program. Karena data yang hendak diakses adalah data kode yang tersimpan dalam ROM Program, maka simbol MOVC digunakan untuk membedakan dengan MOV. “C” yang berarti adalah Code. Instruksi ini adalah jumlah dari isi register A dan isi DPTR kemudian menjadi penunjuk (pointer) 16-bit yang dapat mengakses seluruh jangkauan data 16-bit dalam CPU.

Banyaknya bentuk pengalamatan pada cpu sehingga membuat kita mempunyai pilihan untuk melakukan peng-akses-an RAM yang paling efisien dalam desain program kita. Terdapat 5 mode pengalamatan pada mikon. Seperti berikut: (1) Immediate (segera) (2) Register (3) Direct (langsuung) (4) Register Indirect (tidak langsung) (5) Indexed

Mode pengalamatan Immediate Adalah sebuah bentuk pengalamatan paling sederhana. Tidak ada referensi kemana-mana. Operand (data yang akan diolah) benar-benar ada dalam instruksinya. Keuntungan dari mode pengalamatan ini adalah Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan menjadi cepat (karena tidak memerlukan referensi memori). . Contohnya berikut ini

MOV A,#25h

;isi 25h pada A

MOV R4,#62

;isi bilangan desimal 62 pada R4

MOV B,#40h

;isi B dengan 40h

MOV DPTR,#4521h ;DPTR = 4521h

18

Karena register DPTR adalah 16-bit, dia dapat diakses pula sebagai dua register 8-bit, yaitu DPH (DPTR High byte) dan DPL (DPTR Low byte). Lihat contoh di bawah ini.

MOV DPTR,#2550h

Mode Pengalamatan Register Mode ini melibatkan dan menggunakan register sebagai tempat untuk menyimpan atau tempat data yang dimanipulasi. Contoh dari mode pengalamatan register adalah sebagai berikut ini.

MOV A,R0 ;salin isi R0 pada A MOV R2,A ;salin isi A pada R2 MOV A,R5

;salin isi R5 pada A

MOV A,R7

;salin isi R7 pada A

MOV R5,B ;salin isi B pada R5

Mode Pengalamatan Direct (Langsung) Adalah sebuah mode pengalamatan sederhana karena hanya memerlukan satu referensi memory sebagai operandnya. Artinya operand (data yang akan diolah) diletakkan di memory sehingga lebih besar dari operand yang "hanya" tertulis di instruksinya. Contoh mode pengalamatan langsung (direct addressing) adalah sebagai berikut: MOV R0,40h

;simpan isi 40h pada R0 (immediate)

MOV 56h,A

;simpan isi A pada lokasi 56h (langsung)

MOV R4,7Fh

;salin isi lokasi 74h ke R4 (Regsiter)

Register SFR dan Pengalamatan-nya

19

Dari penjelasan tentang register , kita tahu bahwa R0 s/d R7 adalah bagian dari memory RAM. Lalu dimana tempatnya untuk register register semacam A, B, PSW, dan DPTR , mereka tersimpan pada suatu register kusus yang disebut sebagai SFR (Special Function Registers). Umumnya register-register tersebut dibuat bukan untuk tempat kita menyimpan data, namun register–register tersebut memiliki fungsi terutama untuk mengendalikan peralatan-peralatan yang terdapat pada chip, misalnya Timer, Serial, Kontrol Power, Port dan lain-lain. Dan semua register-register tersebut juga memiliki nama tertentu. Misalnya register alamat E0h, disebut juga register A, dan register B memiliki alamat F0h. Dalam Tabel 5-1 kita akan melihat secara lengkap register-register yang termasuk dalam golongan SFR ini.

MOV A,#55h MOV 0E0h,#55h

MOV B,#25h MOV 0F0h,#25h

MOV A,R2 MOV 0E0h,R2

MOV B,R0 MOV 0F0h,R0

;isi A dengan 55h ;sama artinya dgn di atas

;isi A dengan 25h ;sama artinya dgn di atas

;Salin R2 pada A ;sama artinya dgn di atas

;Salin R0 pada B ;sama artinya dgn di atas

Tabel 5-1 adalah daftar dari Special Function Register 8051 dan alamat-alamatnya. Hal berikut ini yang harus diperhatikan untuk mengalamat register SFR ini. 1. SFR memiliki alamat 80h s/d FFh. Kesemuanya hanya bisa diakses dengan cara mode pengalamat langsung (Direct). Beberapa diantara juga bisa dialamati secara bit. Sama persis dengan semua lokasi RAM yaitu 00 s/d 7Fh yang juga bisa dilamati dengan mode pengalamatan langsung.

20

2. Tidak semua lokasi dalam SFR digunakan, karena tidak ada peralatan yang dihubungkan untuk lokasi tersebut. Lokasi yang tidak dugunakan pada lokasi SFR 80h s/d FFh tersebut dibiarkan kosong, dan kita diminta untuk tidak memodifikasi (menulis) nya. Karena mungkin pada produk yang lebih baru, lokasi-lokasi tersebut digunakan untuk peralatan yang baru dengan fungsi-fungsi tertentu.

Tabel 5-1 Alamat-alamat dari SFR (Special Function Register) Simbol

Nama

Alamat

ACC *

Accumulator

0E0h

B*

Register B

0F0h

PSW *

Program Status Word

0D0h

SP

Stack Pointer

81h

DPTR

Data Pointer 2-bytes

DPL

Low byte

82h

DPH

High byte

83h

P0 *

Port 0

80h

P1 *

Port 1

90h

P2 *

Port 2

0A0h

P3 *

Port 3

0B0h

IP *

Kontrol Prioritas Interupsi

0B8h

IE *

Kontrol Enable Interupsi

0A8h

TMOD

Kontrol Mode Timer/.Counter

89h

TCON

Kontrol Timer/Counter

88h

T2CON

Kontrol Timer/Counter 2

0C8h

T2MOD

Kontrol Mode Timer/.Counter 2

0C9h

21

TH0

Timer/Counter 0 high byte

8Ch

TL0

Timer/Counter 0 Low byte

8Ah

TH1

Timer/Counter 1 high byte

8Dh

TL1

Timer/Counter 1 Low byte

8Bh

TH2

Timer/Counter 2 high byte

0CDh

TL2

Timer/Counter 2 Low byte

0CCh

RCAP2H

T/C 2 Capture high byte

0CBh

RCAP2L

T/C 2 Capture low byte

0Cah

SCON *

Serial Control

98h

SBUF

Serial data buffer

99h

PCON

Power Control

87h

* = Bit Addressable (dibahas pada bab 8)

Pada mode pengalamatan langsung (direct), kita harus perhatikan bahwa alamat data yang bisa ditangani dalam mode ini adalah dalam ukuran byte. Yaitu dengan alamat 00 s/d FFh. Sehingga mode pengalamatan ini hanya mampu untuk mengalamati lokasi-lokasi tersebut. Sebagian untuk RAM dan sebagian lagi untuk SFR.

Mode Pengalamatan register Indirect Adalah sebuah mode pengalamatan yang memerlukan lebih dari satu referensi (baik memory atau register) untuk mengambil operand-nya. dalam mode ini, register digunakan untuk menunjuk lokasi dari register yang lain. Kita dapat mengakses seluruh lokasi RAM yang lokasinya ditunjukkan oleh isi register. Contoh mode pengalamatan tidak langsung adalah:

22

MOV A,R0

;pindahkan isi register R0 pada A

MOV A,@R0 ;pindahkan isi lokasi yg ditunjuuk R0 pada A MOV R1,B ;pindahkan isi B pada R1 MOV @R1,B ;pindahkan isi B pd lokasi yg ditunjuuk R1

Kelebihan Mode Pengalamatan InDirect Salah satu kelebihan dari pengalamatan register InDirect ini, kita dapat mengakses data secara dinamis jauh lebih baik dari mode Pengalamatan Direct karnaakan menjadi jauh lebih efisien dan hanya dimungkinkan dengan menggunakan mode pengalamatan tidak langsung.karena dapat menggunakan looping yang tidak dapat digunakan dengan mode pengalamatan langsung. Nah inilah perbedaan penting dari dua mode ini.

Mode Pengalamatan Ter-Index dan mengakses On-Chip ROM Mode pengalamtan ter-index digunakan secara luar untuk mengakses element data (of look-up table entries) dalam lokasi ROM program dalam 8051. Intruksi yang digunakan untuk hal itu adalah “MOVC A,@A+DPTR”. Register 16-bit pada DPTR dan register A digunakan sebagai pembentuk alamat dari element data yang tersimpoan dalam ROM program. Karena data yang hendak diakses adalah data kode yang tersimpan dalam ROM Program, maka simbol MOVC digunakan untuk membedakan dengan MOV. “C” yang berarti adalah Code. Instruksi ini adalah jumlah dari isi register A dan isi DPTR kemudian menjadi penunjuk (pointer) 16-bit yang dapat mengakses seluruh jangkauan data 16-bit dalam CPU.

BAB III MEMORI 3.1 Pengertian Memori Memori merupakan sumberdaya yang bersangkutan denganruang atau letak selain sebagai pengingat, memori juga bertindakselaku penyimpan (storage). Ada isi memori yang sudah bersifattetap, sehingga tidak dapat diubah lagi, ada juga memori yangtidak bersifat tetap. Keluasan ruang memori menyebabkanpencarian pencarian bagian atau letak memori tertentu menjaditidak mudah.Berdasarkan atas keperluan penyimpanan informasi,dikenal adanya alamat memori mutlak atau alamat memori fisik.Berdasarkan atas kemudahan tataolah, dikenal adanya alamatmemori relatif atau alamat memori logika. Pada memori kerja,

23

alamat mutlak adalah alamat fisik pada memori kerja, sedangkanalamat relatif adalah alamat memori yang secara tidak langsungmenunjuk ke salah satu sel pada memori kerja.3.2 Pemuatan Informasi ke MemoriMemori yang mempunyai fungsi utama sebagai penyimpaninformasi atau data, maka sudah barang tentu perlu diketahuiteknik atau cara pemuatan informasi ke ruang memori yangdigunakan. Beberapa cara pemuatan data ke memori adalahPemuatan MutlakPemuatan informasi ke memori-kerja, alamat yangtercantum di dalam tata olah sama dengan alamat yangditempatinya di dalam memori-kerja. Pemuatan Relokasi Kondisi dimana pemuatan informasi ke memori-kerja,alamat yang tercantum di dalam tataolah tidak mesti sama denganalamat yang ditempatinya di dalam memori-kerja.Pemuatan Sambung (linker)Menyambungkan suatu informasi ke informasi lain di dalammemori-kerja. Pemuatan sambung sering digunakan pada tataolahatau penggalan tataolah yang tersimpan di dalam pustaka(library).Pemuatan dinamik (pemuatan tumpang atau overlay)Jika ukuran tataolah itu melampaui ukuran ruang memorikerja,tataolah dapat dipenggal ke dalam sejumlah segmen.Segmen itulah yang kemudian dimuat ke dalam memori-kerja.Pelaksanaan pekerjaan berlagsung segmen demi segmen. 3.3 Jenis-Jenis memori Setiap program dan data yang sedang diproses oleh prosesorakan disimpan di dalam memori fisik. Data yang disimpan dalammemori fisik bersifat sementara, karena data yang disimpan didalamnya akan tersimpan selama masih dialiri daya listrik. Ketikasumber daya listrik dimatikan atau direset, data yang disimpandalam memori fisik akan hilang. Memori biasa dibedakan menjadidua macam: ROM dan RAM. Selain itu, terdapat pula memori yangdisebut Cache Memory. 3.3.1 ROM (Read Only Memory) ROM adalah kependekan dari Read Only Memory, yaituperangkat keras berupa chip memori semikonduktor yang isinya hanya dapat dibaca. Jenis memori ini datanya hanya bisa dibacadan tidak bisa ditulis secara berulang-ulang. Memori ini berjenisnon-volatile, artinya data yang disimpan tidak mudah menguap(hilang) walaupun catu dayanya dimatikan. Karena itu memori inibiasa digunakan untuk menyimpan program utama dari suatusystem, sehingga lebih aman karena tidak takut datanya hilang ditengah jalan. 3.3.1.1 Jenis-jenis ROM Sampai sekarang dikenal beberapa jenis ROM yang pernahberedar dan terpasang pada komputer, antara lain PROM,

24

EPROMdan EEPROM. a. PROM (Progammable Read-Only-Memory) Jika isi ROM ditentukan oleh vendor, PROM dijual dalamkeadaan kosong dan kemudian dapat diisi dengan program olehpemakai. Setelah diisi dengan program, isi PROM tak bisadihapus. b. EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory) Berbeda dengan PROM, isi EPROM dapat dihapus diprogram. Penghapusan dilakukan dengan menggunakan sinarultraviolet. c. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory) EEPROM dapat menyimpan data secara permanen, tetapiisinya masih bisa dihapus secara elektris melalui program. Salahsatu jenis EEPROM adalah Flash Memory.Flash Memory biasa digunakan pada kamera digital, konsolvideo game, dan chip BIOS. 3.3.2 RAM (Random Access Memory) RAM merupakan perangkat keras berupa chip semikonduktor yang sifat memorinya dapat dibaca dan ditulisi.Jenis memori ini data yang disimpan bisa hilang ditengah proseskarena sifat memori ini adalah berjenis volatile, artinya data yangdisimpan akan hilang (menguap) jika catu dayanya dimatikan. Berdasarkan cara kerja dari RAM, maka terdapat dua jenisRAM yaitu statik dan dinamik. RAM dinamik tersusun oleh sel-selyang menyimpan data sebagai muatan Iistrik pada kapasitor.Untuk Dynamic RAM (DRAM) dapat dikategorikan dalam beberapatipe, diantaranya adalah • Fast Page Mode DRAM (FPM DRAM) • Extended Data Output DRAM (EDO DRAM) • Synchronous DRAM (SDRAM) • Rambus DRAM (RDRAM) • Double Data Rate SDRAM (DDR SDRAM) Sedangkan RAM yang mempunyai fungsi khusus untukvideo diantaranya adalah  Video RAM (VRAM)  Windows RAM (WRAM)  Synchronous Graphic RAM (SGRAM)

25

Untuk RAM statik menyimpan informasinya dengan caramenyimpan nilai-nilai biner dari suatu informasi denganmenggunakan konfigurasi gerbang logika flip-flop, jenis RAM iniadalah Static RAM (SRAM). Berdasarkan jenis modulenya dapat dibagi sebagai berikut: • Single Inline Memory Module (SIMM) • Double Inline Memory Module (DIMM) • Rambus Inline Memory Module (RIMM) Gambar 3.5 Single inline memory module (SIMM) Berdasarkan jumlah pin nya RAM ada yang mempunyai 30pin, 72 pin, dan 168 pin, sedangkan untuk kecepatannya sudahmencapai nanosecond. Kecepatan memori utama sangat rendahdibandingkan kecepatan prosessor modern. Untuk performa yangbaik, prosessor tidak dapat membuang waktunya denganmenunggu untuk mengakses instruksi dan data pada memoriutama. Karenanya sangat penting untuk memikirkan suatu skemayang mengurangi waktu dalam mengakses informasi. Karenakecepatan memori utama dibatasi oleh batasan elektronik danpackaging, maka solusinya harus dicari pada sistem arsitekturyang berbeda.Solusi yang efisien adalah menggunakan memori cachecepat yang sebenarnya membuat memori utama tampak lebihcepat bagi prosesor daripada sebenarnya.Jenis memori ini adalah memori berkapasitas terbatas,berkecepatan tinggi yang lebih mahal dibanding memori utama.Cache memori terletak diantara memori utama dan register CPU,dan berfungsi agar CPU tidak langsung mengacu ke memori utamatetapi di cache memori yang kecepatan aksesnya lebih tinggi.Metode ini akan meningkatkan kinerja system.Buffer berkecepatan tinggi yang digunakan untukmenyimpan data yang diakses pada saat itu dan data yangberdekatan dalam memori utama. Waktu akses memori cachelebih cepat 5 – 10 kali dibandingkan memori utama. Dahulu cachedisimpan di luar prosesor dan dapat ditambahkan. Untukmeningkatkan kinerja, saat ini cache ditanamkan di prosesor. 3.4 Karakteristik Memori Sebelum menggunakan memori sebagai penyimpaninformasi, perlu dimengerti tentang beberapa karakteritik darimemori tersebut. Memori yang digunakan untuk mendukungkinerja prosesor memiliki beberapa karakteristik yaitu lokasi,kapasitas, satuan transfer, metode akses, kinerja, tipe fisik,karakteristik fisik. 3.4.1 Lokasi Memori Berdasarkan lokasinya memori dapat berlokasi di internaldan eksternal. Memori yang berada di dalam dapat diakses olehprosesor tanpa melalui input output. Sebagai contoh register,cache

26

memori, dan main memori. Untuk memori eksternal caramengaksesnya harus melalui peralatan input output. Contohnyaadalah hardisk, flasdisk, CDROM. 3.4.2 Kapasitas Memori Kapasitas memori adalah kemampuan memori untukmenyimpan informasi dalam satuan tertentu. Satuanpenyimpanan memori adalah byte atau word. Sebagaimana kitaketehaui 1 byte adalah 8 bit, sedangkan untuk word bisa 8, 16, 32bit, tergantung pada pembuat prosesornya. 3.4.3 Satuan Transfer Satuan transfer untuk memori internal adalah banyaknyabit yang dapat dibaca atau ditulis dari atau ke memori dalamsetiap detik. Banyaknya bit tersebut setara dengan banyaknyajalur data yang terhubung ke memori (lebar bus). Biasanyasebanyak satu word tetapi dapat lebih banyak lagi seperti 32, 64atau 128. Jika memori eksternal digunakan satuan block yangukuranya lebih dari satu word. Untuk satuan alamat addressableunit adalah ukuran memori terkecil yang dapat diberi alamattersendiri. Besarnya satuan alamat tergantung pembuat prosesor.

Tugas 1. Jelaskan pengertian dari memori ? 2. Sebutkan dan jelaskan cara-cara pemuatan informasi kedalam memori ? 3. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis dari memori ? 4. Apa yang dapat anda jelaskan tentang volatile dan nonvolatile? 5. Untuk meningkatkan kinerja mengakses informasi darimemori utama ditambahkan ceche memori antaramemori utama dan register CPU, jelaskan tentang cache memori ?.