APLIKASI THYRISTOR DAN SCR`

Silicon Controlled Rectifier (SCR) merupakan alat semikonduktor empat lapis (PNPN) yang menggunakan tiga kaki yaitu anoda (anode), katoda (cathode), dan gerbang (gate) – dalam operasinya. SCR adalah salah satu thyristor yang paling sering digunakan dan dapat melakukan penyaklaran untuk arus yang besar.

Gambar 1 Bentuk fisik SCR

SCR dapat dikategorikan menurut jumlah arus yang dapat beroperasi, yaitu SCR arus rendah dan SCR arus tinggi. SCR arus rendah dapat bekerja dengan arus anoda kurang dari 1 A sedangkan SCR arus tinggi dapat menangani arus beban sampai ribuan ampere.

Gambar 2 Konstruksi dan simbol SCR

Simbol skematis untuk SCR mirip dengan simbol penyearah dioda dan diperlihatkan pada Gambar 2. Pada kenyataannya, SCR mirip dengan dioda karena SCR menghantarkan hanya pada satu arah. SCR harus diberi bias maju dari anoda ke katoda untuk konduksi arus. Tidak seperti pada dioda, ujung gerbang yang digunakan berfungsi untuk menghidupkan alat.

Operasi SCR
Operasi SCR sama dengan operasi dioda standar kecuali bahwa SCR memerlukan tegangan positif pada gerbang untuk menghidupkan saklar. Gerbang SCR dihubungkan dengan basis transistor internal, dan untuk itu diperlukan setidaknya 0,7 V untuk memicu SCR. Tegangan ini disebut sebagai tegangan pemicu gerbang (gate trigger voltage). Biasanya pabrik pembuat SCR memberikan data arus masukan minimum yang dibutuhkan untuk menghidupkan SCR. Lembar data menyebutkan arus ini sebagai arus pemicu gerbang (gate trigger current). Sebagai contoh lembar data 2N4441 memberikan tegangan dan arus pemicu :
VGT = 0,75 V
IGT = 10 mA
Hal ini berarti sumber yang menggerakkan gerbang 2N4441 harus mencatu 10 mA pada tegangan 0,75 V untuk mengunci SCR.

Gambar 3 SCR yang dioperasikan dari sumber DC

Skema rangkaian penghubungan SCR yang dioperasikan dari sumber DC diperlihatkan pada Gambar 3. Anoda terhubung sehingga positif terhadap katoda (bias maju). Penutupan sebentar tombol tekan (push button) PB1 memberikan pengaruh positif tegangan terbatas pada gerbang SCR, yang men-switch ON rangkaian anoda-katoda, atau pada konduksi, kemudian menghidupkan lampu.Rangkaian anoda-katoda akan terhubung ON hanya satu arah. Hal ini terjadi hanya apabila anoda positif terhadap katoda dan tegangan positif diberikan kepada gerbang Ketika SCR ON, SCR akan tetap ON, bahkan sesudah tegangan gerbang dilepas. Satu-satunya cara mematikan SCR adalah penekanan tombol tekan PB2 sebentar, yang akan mengurangi arus anoda-katoda sampai nol atau dengan melepaskan tegangan sumber dari rangkaian anoda-katoda.

SCR dapat digunakan untuk penghubungan arus pada beban yang dihubungkan pada sumber AC. Karena SCR adalah penyearah, maka hanya dapat menghantarkan setengah dari gelombang input AC. Oleh karena itu, output maksimum yang diberikan adalah 50%; bentuknya adalah bentuk gelombang DC yang berdenyut setengah gelombang.

Gambar 4 SCR yang dioperasikan dari sumber AC

Skema penghubungan rangkaian SCR yang dioperasikan dari sumber AC diperlihatkan oleh Gambar 4. Rangkaian anoda-katoda hanya dapat di switch ON selama setengah siklus dan jika anoda adalah positif (diberi bias maju). Dengan tombol tekan PB1 terbuka, arus gerbang tidak mengalir sehingga rangkaian anoda-katoda bertahan OFF. Dengan menekan tombol tekan PB1 dan terus-menerus tertutup, menyebabkan rangkaian gerbang-katoda dan anoda-katoda diberi bias maju pada waktu yang sama. Prosedur arus searah berdenyut setengah gelombang melewati depan lampu. Ketika tombol tekan PB1 dilepaskan, arus anoda-katoda secara otomatis menutup OFF ketika tegangan AC turun ke nol pada gelombang sinus.

Gambar 5 Aplikasi SCR sebagai kontrol output suplai daya pada motor DC

Ketika SCR dihubungkan pada sumber tegangan AC, SCR dapat juga digunakan untuk merubah atau mengatur jumlah daya yang diberikan pada beban. Pada dasarnya SCR melakukan fungsi yang sama seperti rheostat, tetapi SCR jauh lebih efisien. Gambar 5 menggambarkan penggunaan SCR untuk mengatur dan menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC.

Gambar 6 Aplikasi SCR untuk start lunak motor AC induksi 3 fase

Rangkaian SCR dari Gambar 6 dapat digunakan untuk “start lunak” dari motor induksi 3 fase. Dua SCR dihubungkan secara terbalik paralel untuk memperoleh kontrol gelombang penuh. Dalam tema hubungan ini, SCR pertama mengontrol tegangan apabila tegangan positif dengan bentuk gelombang sinus dan SCR yang lain mengontrol tegangan apabila tegangan negatif. Kontrol arus dan percepatan dicapai dengan pemberian trigger dan penyelaan SCR pada waktu yang berbeda selama setengah siklus. Jika pulsa gerbang diberikan awal pada setengah siklus, maka outputnya tinggi. Jika pulsa gerbang diberikan terlambat pada setengah siklus, hanya sebagian kecil dari bentuk gelombang dilewatkan dan mengakibatkan outputnya rendah.

Aplikasi SCR
Pada aplikasinya, SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state, namun tidak dapat memperkuat sinyal seperti halnya transistor. SCR juga banyak digunakan untuk mengatur dan menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC, pemanas, AC, melindungi beban yang mahal (diproteksi) terhadap kelebihan tegangan yang berasal dari catu daya, digunakan untuk “start lunak” dari motor induksi 3 fase dan pemanas induksi. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan untuk penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal dalam pengoperasiannya.

  • Aplikasi SCR pada saklar solid state

Solid state relay berfungsi sama seperti halnya relay mekanik, dengan solid state relay kita dapat mengendalikan beban AC maupun DC daya besar dengan sinyal logika TTL. Rangkaian solid state relay terdiri dari 2 jenis, yaitu solid state relay DC dan solid state relay AC. Pada gambar rangkaian dibawah merupakan skema dari rangkaian solid state relay yang digunakan untuk jaringan AC 220V dengan daya maksimum 500 watt. Rangkaian solid state relay ini dibangun menggunakan TRIAC BT136 sebagai saklar beban dan optocopler MOC3021 sebagai isolator. Solid state relay pada gambar rangkaian dibawah dapat digunakan untuk mengendalikan beban AC dengan konsumsi daya maksimal 500 watt.

Daya maksimum rangkaian solid state relay ini ditentukan oleh kapasitas menglirkan arus oleh TRIAC Q1 BT136. Untuk membuat rangkaian solid state relay dapat dilihat gambar rangkaian dan komponen yang digunakan sebagai berikut.

Rangkaian Solid State Relay 220VAC 500W,Solid state relay,Rangkaian solid state relay,solid state relay AC,solid state relay DC,Daya maksimum rangkaian solid state relay,Gambar Rangkaian Solid State Relay 220VAC 500W,arus solid state relay,harga solid state relay,jual solid state relay,cara pasang solid state relay,mengoperasikan solid state relay,cara menggunakan solid state relay,membuat solid state relay,solid state relay rakitan,kit solid state relay,modul solid state relay

Gambar 6. Rangkaian Solid State Relay 220VAC 500W

Rangkaian solid state relay pada gambar diatas dapat digunakan untuk mengendalikan beban dengan tegangan kerja AC dari 24 volt hingga 220 volt. Rangkaian solid state relay ini dikendalikan dengan sinyal logika tinggi TTL 2 – 5 volt DC yang diberikan ke jalur input solid state relay. Untuk meningkatkan daya atau kemampuan arus solid state relay ini dapat dilkukan dengan mengganti TRIAC Q1 BT136 dengan TRIAC yang memiliki kapasitas arus yang lebih besar. TRIAC Q1 BT136 pada rangkaian  solid state relay diatas harus dilengkapi dengan pendingin (heatsink) untuk meredam panas yang dihasilkan TRIAC pada saat mengalirkan arus ke beban.

APLIKASI THYRISTOR UNTUK PENGATUR TEGANGAN AC/DC

Berkembangnya teknologi elektronika daya, khususnya dengan adanya penemuan Thyristor, maka pemanfaatan konverter dan inverter merupakan sebuah solusi pemutakhiran pengendali kelistrikan, misalnya dalam pengaturan tegangan ac / dc yang mudah, luwes, praktis, dan ekonomis.

Thyristor khususnya SCR (silicon controlled rectifier) memiliki 3 buah elektroda: anoda (A), katoda (K), dan gate (G) merupakan piranti elektronik yang banyak diterapkan pada rangkaian elektronika daya. Di dalam konverter arus bolak-balik thyristor merupakan komponen utama, melalui pengendalian sinyal picu (trigger), maka  besarnya sudut konduk (conduction angle) dan sudut picu (firing delay angle) dapat diatur.

Rangkaian dasar: SCR, beban (RL), dan sumber tegangan (Us) diperlihatkan pada gambar 1.a), sedangkan gambar 1.b) memperlihatkan bahwa pada sudut konduk SCR = 1200 maka sudut picu = 600 (interval 180adalah sudut konduk+ sudut picu)

                          Gambar 1a

Gambar 1b

Gambar 1.  Rangkaian Dasar: SCR, Sudut Picu, dan Sudut Konduksi

 

2.         Semi-konverter Thyristor

Semi-konverter thyristor merupakan sistem penyearah 1 fasa gelombang penuh atau konverter 1 fasa terkendali gelombang penuh (Half Controlled Single-phase Bridge Rectifier), yaitu penyearah jembatan (bridge rectifier) yang menggunakan 2 buah thyristor (SCR) dan 2 buah dioda yang diatur/dikendalikan kondukfitasnya melalui pemicu.

Gambar 2. dan gambar 3. berikut ini menunjukkan prinsip kerja semi-konverter thyristor 1 fasa tersebut.

 Rangkaian Fullwave

 Gambar 2. Rangkaian Fullwave Semi Konverter

 

Pada interval ½ gelombang positive tegangan sumber (A+ dan B-), arus akan mengalir melalui rangkaian seri : dari titik A -> dioda D1 ->Load -> thyristor T1 -> titik B, selanjutnya dengan adanya sinyal picu (trigger) maka thyristor T1 konduksi pada wt = sudut picu. Dalam interval ini dioda D2 dan thyristor T2 kondisi reverse bias.

Pada interval ½ gelombang negative berikutnya (A- dan B+), arus akan mengalir melalui rangkaian seri : dari titik B -> dioda D2 -> Load -> thyristor T2 -> titik A, selanjutnya dengan adanya sinyal picu (trigger) maka thyristor T2 konduksi pada phi + wt = sudut picu. Dalam interval ini dioda D1 dan thyristor T1 kondisi reverse bias.

Demikian seterusnya sehingga diperoleh output tegangan DC gelombang penuh yang dapat diatur (UDC variabel), melalui pengendalian thyristor T1 dan T2.

 Bentuk gelombang

 Gambar 3.  Bentuk Gelombang ÐaÐj, dan IG

           Semi-konverter Thyristor

 

Dioda Dm           disebut freewheeling dioda bersifat optional dalam rangkaian, Dm sangat diperlukan khususnya jika beban bersifat induktif. Apabila Um adalah tegangan maksimum dari UAC, maka tegangan keluaran rata-rata UDC  adalah  :

Formula 00

UDC dapat diatur dari 0 volt sampai dengan  vot melalui pengendalian a;

(nilai a adalah 0 < a < p). Dari persamaam tersebut maka tegangan keluaran adalah nol apabila a = 1800 dan akan menjadi maksimum apabila a = 00.

 

3.         Rangkaian Pemicu (Trigger) pada Frekuensi AC-50 Hz

Pemanfaatan UJT secara konvensional sebagai pemicu SCR melalui rangkaian relaxation osilator merupakan pilihan yang tepat, rangkaian relaxation oscillator uni junction transistor (RO-UJT) dirancang agar sinyal/pulsa yang dihasilkan senantiasa sinkron terhadap interval tegangan sumber AC (power supply), serta mampu menghasilkan daerah pengaturan sudut penyalaan (a) atau sudut (j) konduksi antara 00 sampai dengan 1800, rangkaiannya sebagaimana pada gambar 4 berikut:

 Rangkaian RO-UJT

Gambar 4.  Rangkaian RO-UJT Pemicu SCR

Data teknis yang merupakan persyaratan / pertimbangan dalam perancangan rangkaian RO-UJT adalah: tegangan AC 220 volt / 50 Hz, UJT (misal 2N2646), tegangan bias RO-UJT (misal 12 volt dc)

Untuk menghasilkan sinyal picu yang tetap sinkron terhadap perioda tegangan sumber AC (Us), maka tegangan pencatu rangkaian RO-UJT adalah tegangan dc rata yang secara periodik “off” dan sinkron terhadap Us tersebut. Hal ini dapat dipenuhi melalui rangkaian seri tahanan (Rz) dan zener dioda (Dz) yang dihubungkan pada sumber dc gelombang penuh hasil penyearahan Us melalui dioda jembatan DB, selanjutnya tegangan output Dz (= Uz) digunakan sebagai pencatu RO-UJT yaitu titik C-D..

Berikut ini rancangan / perhitungan / pendekatan untuk menentukan komponen rangkaian pemicu

  1.          Penyearah gelombang penuh menggunakan dioda bridge (DB).

DB menyearahkan tegangan sumber AC 220 volt dan dibebani rangkaian RO-UJT yang memerlukan arus maksimum 50 mA, maka tegangan kerja DB > (1,41 x 220 V) dan arus kerja > 50 mA; à DB = 400 V / 500mA.

2.          Zener dioda (Dz) dan tahanan depan zener (Rz),

Tegangan bias RO-UJT = 12 V,  maka R dan Dsebagai berikut :

  • Zener dioda (Dz) = 12 V / 0,5 W; yaitu 1N4742 atau sejenis.
  • Tahanan depan zener (Rz),

Tahanan Zener

PRz = Iz2 x Rz = (0,04)2 x 7475 = 11,96 watt

Rz yang digunakan pada rangkaian adalah 10 kW / 10 W.

  1.          Spesifikasi komponen rangkaian RO-UJT.
  •  UJT adalah type 2N2646, dengan data sebagai berikut :

h      = 0,56 — 0,75              IE rms = 50 mA

Ip     = 5 mA                           IV         = 4 mA

UBB = 35 V                             UV        = 2 V

rB1   = 5,8 kW                        rB2        = 3,4 kW

  • Untuk perancangan range frekuensi dan stabilitas RO-UJT, ditetapkan CE = 0,1 mF, dan R2 = 560 W.
  • Penentuan nilai tahanan RE dan potensiometer R.

Telah dibahas dalam bab sebelumnya bahwa harga UP dapat dihitung, dan agar RO-UJT dapat berosilasi REmin < RE < REmax.

Formula RO-UJT

 

Frekuensi ac yang dikendalikan (fAC) = 50 Hz, maka TAC = 20 ms

Daerah kerja RO-UJT  00 ~1800 = ½ TAC = 10 ms, artinya TRO-UJT= 0 ~ 10 ms,

, untuk h = 0,63  ®

10 ms = RP x 0,1 mF  ® RP = 10.10-3 / 0,1.10-6 = 100 kW

RE pada rangkaian merupakan RE.min ³ 2500 W   à RE =  2700 W / ½ W.

RP pada rangkaian (» RE + RP) = RE.max £ 888 kW à RP = 100 kW / ½ W.

  1.         Trafo pulsa pemicu thyristor

Pulsa tajam positip yang dihasilkan pada basis 1 (B1) dimanfaatkan untuk pemicu thyristor, karena RO-UJT merupakan rangkaian elektronik yang bekerja pada tegangan rendah (=12 V) sedangkan thyristor beroperasi pada tegangan tinggi (>>220 V), maka perlu melindungi rangkaian RO-UJT dari bahaya / kebocoran arus dari thyristor. Selanjutnya dipasang trafo pulsa yang berfungsi sebagai kopel / penghubung sinyal picu sekaligus mengisolasi antara rangkaian RO-UJT dengan thyristor.

Ä  Trafo pulsa yang digunakan adalah 1:1:1 impedansi dc ± 100W.

Hal yang mungkin terjadi adalah pulsa yang diperlukan untuk pemicu semi-konverter mungkin lebih tinggi, karena karakteristik thyristor yang digunakan berbeda, untuk mengatasinya antara lain dengan menaikkan tegangan bias RO-UJT, yaitu dengan mengganti zener dioda (Dz) yang memiliki Uz lebih tinggi, misalnya : 18 volt atau 20 volt.

 

4.    Pengontrolan Beban dc / ac                                                               

Perhatikan rangkaian pada gambar 5.a dan 5.b, pada dasarnya merupakan pengontrol dc gelombang penuh, disebut pengontrol dc/ac karena dapat digunakan untuk mengendalikan beban ac maupun beban dc, yang selanjutnya biasa dinamakan “Uni-bi directional full wave controll ”.

 Pengontrolan Beban

     Gambar 5. Pengontrolan Beban ac/dc.

Untuk pemakaian beban ac sebagaimana gambar 5.a., bridge tidak dibebani (dihubung singkat), beban dipasang di luar bridge. Selanjutnya untuk  beban dc sebagaimana gambar 5.b, beban dipasang di dalambridge sedangkan di luar bridge sambungan rangkaian langsung ke sumber (tidak dibebani).

 

Sumber:

http://andihasad.wordpress.com/2011/12/04/silicon-controlled-rectifier-scr/ 16 April 2014 21:00

Hasad Andi, 2011. Materi Kuliah Elektronika Industri, Teknik Elektro, UNISMA Bekasi
Malvino A.P., 2003. Prinsip-prinsip Elektronika, Salemba Teknika, Jakarta
Petruzella F.D., 2001. Elektronik Industri, Andi Yogyakarta

http://skemarangkaianpcb.com/rangkaian-solid-state-relay-220vac-500w/ 16 April 2014 21:30

http://www.tedcbandung.com/tedc2011/index.php?page=50&idb=217 17 april 2014 21:00

ELEMEN – ELEMEN MULTIMEDIA

Multimedia adalah penggunaan komputer untuk menyajikan dan menggabungkan teks, suara, gambar, animasi dan video dengan alat bantu (tool) dan koneksi (link) sehingga pengguna dapat bernavigasi, berinteraksi, berkarya dan berkomunikasi (Hofstetter 2001). Multimedia sering digunakan dalam dunia hiburan. Selain dari dunia hiburan, multimedia juga diadopsi oleh dunia game.

Multimedia juga dapat diartikan sebagai penggunaan beberapa media yang berbeda dalam menyampaikan informasi berbentuk text, audio, grafik, animasi, special effect, interaktivitas dan video. Materi selengkapnya silahkan di download disini

Perangkat (Media) Pembuatan Aplikasi Multimedia

Dalam dunia komputer, multimedia berhubungan dengan perangkat lunak yang digunakan dalam pengembangan dengan lebih dari satu cara untuk menyampaikan informasi kepada pengguna , seperti teks dan suara. Secara teknis, multimedia dalam komputer bukan merupakan hal baru, karena integrasi antara teks dan gambar merupakan komponen utama dalam banyak perangkat lunak aplikasi sudah lama dilakukan. Informasi yang menyajikan teks dengan diagram merupakan salah satu contoh yang telah banyak dibuat.

Pada saat ini, multimedia mempunyai arti tidak hanya integrasi antara teks dan grafik sedarhana saja, tetapi dilengkapi dengan suara dan animasi. Sambil mendengarkan penjelasan, dapat melihat gambar, animasi maupun membaca penjelasan dalam bentuk teks.

Materi selengkapnya dapat di download disini

Hubungan Antara CPU Dengan Main Memory Dan I/O Device

Hubungan antara CPU dengan main memory dan I/O device dihubungkan oleh suatu salura yang disebut bus. Hubungan antara CPU dengan main memory melalui jalur bus yang dilekatkan pada MDR, MAR, dan control unit di CPU. Sedang bus yng menghubungkan CPU dengan I/O device tidak dilekatkan langsung ke device-device I/O tersebut melainkan melalui suatu I/O port atau DMA controller atau I/O channel.
a. Bus
Bus merupakan jalur transportasi informasi antara dua atau lebih devicedevice dalam sistem komputer. Bus yang menghubungkan CPU dengan main memory disebut dengan internal bus. Sedang bus yang menghubungkan CPU dengan I/O device disebut dengan external bus.
Ada tiga jenis bus utama yaitu data bus, address bus, dan control bus. Data bus adalah bus yang digunakan untuk jalur transportasi data dan instruksi. Address bus adalah bus yang digunakan untuk jalur transportasi alamat di main memory untuk data dan instruksi yang akan diambil atau disimpan. Control bus adalah bus yang digunakan untuk mengirimkan sinyal sebagai pemberitahuan akan dikirimkan suatu informasi atau telah diterimanya informasi yang dikirimkan dari satu device ke device yang lain. Di dalam internal bus hubungan antara CPU dengan main meory melalui data bus yang dihubungkan dengan MDR, address bus yang dihubungkan dengan MAR dan control bus yang dihubungkan dengan control unit.
b. I/O Port
I/O device tidak dilekatkan langsung dengan bus tetapi melelui suatu I/O port I/O interface. I/O device dapat berkomunikasi dengan CPU dengan cara mengirimkan informasi yang akan dikomunikasikan dengan bus. Informasi yang dikirim dari I/O device ke main memory atau ke register di CPU diletakkan di I/O port dan dikirimkan lewat data bus.Demikian juga bila informasi dari main memory akan dikirimkan ke peripheral device jugamelaluidata bus dan diterima di I/O port. Cara pengiriman informasi ke I/O device seperti ini disebut dengan program-controlled I/O.
Dengan cara program-controlled I/O seperti tersebut hanya satu word data saja yang dapat dikirimkan setiap saat. Cara ini banyak diterapkan pada I/O device yang hanya dapat menangani satu karakter atau 1 byte saja setiap saat. Jika satu blok data besar dibutuhkan untuk dikirimkan dari atau ke peripheral device, cara yang lain yang harus digunakan adalah Direct Memory Address (DMA).
c. DMA (Direct Address Memory) Controller
Untuk peripheral device yang mempunyai kecepatan tinggi tidaklah ekonomis untuk pengiriman informasi byte per byte atau word per word dan akan lebih ekonomis bila pengiriman informasi dilakukan sekaligus per blok informasi. Bila informasi dikirimkan langsung per blok dan CPU beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan proses peripheral device, bila CPU harus selalu mengawasi pengiriman informasi maka akan terjadi suatu waktu yang terbuang di CPU.
Karena CPU banyak menghabiskan proporsi waktu yang cukup besar di dalam proses membaca dan menuliskan informasi dari atau ke peripheral device maka perlu dibuat cara agar proses ini tidak terlalu banyak menyita waktu dari CPU.
DMA merupakan suatu konsep yang akan membuat komunikasi informasi antara peripheral device dengan main memory akan lebih efisien. Cara DMA ini dilakukan dengan melekatkan bus pada DMA controller yang dihubungkan dengan peripheral device.
d. I/O Channel
Telah dibahas dua cara untuk menerapkan pengiriman informasi ke peripheral device yaitu program-controlled I/O dan DMA. Program-controlled I/O biasanya digunakan untuk peripheral device yang mempunyai kecepatan rendah sedangkan yang mempunyai kecepatan tinggi dilakukan dengan DMA.
Bila beberapa peripheral device yang mempunyai kecepatan tinggi akan dihubungkan dengan CPU maka tidaklah ekonomis menyediakan beberapa DMA controller yang terpisah untuk masing-masing peripheral device, yang lebih ekonomis adalah menyediakan DMA controller yang akan digunakan untuk sejumlah peripheral device. Pemikiran inilah yang menimbulkan konsep I/O channel. Suatu I/O channel adalah suatu DMA controller yang dipergunakan bersama-sama untuk sejumlah I/O device.
Masing-masing I/O device dihubungkan dengan suatu channel lewat suatu control unit. Sebuah controller dapat digunakan untuk sejumlah I/O device yang sejenis.
ml.scribd.com/doc/23561383/Makalah-CPU

CPU

Bagian terpenting dalam sebuah komputer adalah unit pemroses atau CPU. Instruksi-instruksi program akan diproses untuk mengolah data yang sudah dimasukkan ke dalam komputer lewat alat input dan hasilnya akan ditampilkan di alat output.

Pada komputer mikro, prosesor ini disebut dengan mikroprosesor. CPU terdiri dari dua bagian utama yaitu unit kendali (control unit) dan unit aritmatika dan logika (arithmatic and logic unit). Di samping dua bagian tadi , CPU mempunyai beberapa memori yang berukuran kecil yang disebut register.

Iklan pertama untuk mikroprosesor muncul di Electronic News. Federico Faggin, Ted Hoff, dan timnya di Intel Corporation mendesain mikroprosesor 4004 ketika membuat sebuah IC pesanan untuk Busicom, sebuah perusahaan kalkulator Jepang. Mikroprosesor 4004 mempunyai 2.250 transistor PMOS, menangani data 4 bit, dan dapat mengeksekusi 60 ribu operasi per detik. Mikroprosesor 4004 ini adalah salah satu dari seri IC untuk komponen kalkulator tersebut: 4001: memori ROM 2.048 bit; 4002: memori RAM 320 bit; serta 4003: register geser I/O 10 bit.

Pada tahun 1972, 8008 dengan bus data 8 bit digunakan oleh Don Lancaster untuk membuat cikal-bakal personal komputer. 8008 membutuhkan 20 komponen tambahan untuk dapat bekerja penuh sebagai CPU. Lalu tahun 1974, 8080 menjadi otak personal pertama komputer, Altair, diduga merupakan nama tujuan pesawat Starship Enterprise di film TV Star Trek. 8080 hanya membutuhkan 2 perangkat tambahan untuk bekerja. Selain itu 8080 terbuat dari transistor NMOS yang bekerja lebih cepat. 8080 disebut sebagai mikroprosesor generasi kedua. Segera sesudah itu Motorolla membuat MC6800 yang juga merupakan CPU multiguna. MC6800 sangat populer karena menggunakan catu daya +5V, dibanding 8080 dengan catu daya –5V, +5V, -12V, dan +12V. Mikroprosesor lain yang muncul adalah 6502 sebagai CPU komputer Apple II, dan Zilog Z80 untuk CPU Radio Shack TRS-80.

Tahun 1978, IBM menciptakan personal komputer PC-XT yang sangat populer menggunakan mikroprosesor 8086 dan 8088. Keduanya mampu menangani data 16 bit. Bedanya hanya pada ukuran bus data yang hanya 8 bit untuk 8088 (operasi internal 16 bit), dan 16 bit untuk 8086. Kemudian Intel membut 80186 dan 80188 yang juga berisi perangkat peripheral terprogram. Tahun 1982, 80286 adalah prosesor pertama yang dapat menjalankan perangkat lunak yang ditulis untuk pendahulunya, karena instruksi yang dimiliki oleh seri sebelumnya semuanya dimiliki dan ditambahi dengan instruksi lain. Kompatibilitas ke atas ini kemudian menjadi ciri khas mikroprosesor Intel. Dalam 6 tahun, ada 15 juta PC-AT yang menngunakan 80286 sebagai CPU.

Tahun 1985, Intel membuat 80386 (386TM) yang mengandung 275 ribu transistor, dan merupakan mikroprosesor 32 bit yang dapat melakukan multi tasking (menjalankan beberapa program dalam waktu yang bersamaan). Tahun 1989, Intel 486TM adalah prosesor pertama yang mempunyai math coprosesor secara built-in di dalamnya.

Tahun 1993, lahir keluarga prosesor Pentium®. Tahun 1995, prosesor Pentium® Pro didesain untuk server 32-bit, mengandung 5,5 juta transistor dan mempunyai chip memori cache kedua di dalamnya. Tahun 1997, dibuat prosesor Pentium® II dengan 7,5 juta transistor dan teknologi MMX, yang didesain khusus untuk memproses data video, audio and grafik secara efisien. Prosesor ini juga diperkenalkan dengan bentuk cartridge Single Edge Contact (S.E.C). Seiring dengan itu bermunculan seri Celeron yang merupakan versi Pentium dengan beberapa fitur yang dihilangkan untuk menekan biaya produksi.

Tahun 1999 muncul Pentium !!! dengan 70 instruksi baru yang mendukung Internet Streaming SIMD. Processor ini berisi 9,5 juta transistor, dan mengintroduksi teknologi 0,25-micron. Pada saat ini sedang dikembangkan mikroprosesor 64 bit, sehingga operasi-operasi matematis yang dilakukan dapat lebih cepat.

1. Control Unit

Bagian ini bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Control unit mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Control unit mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari main memory untuk diolah. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika maka control unit akan mengirim instruksi tersebut ke arithmatic and logic unit. Hasil dari pengolaha data ini akan dibawa oleh control unit ke main memory lagi untuk disimpan.

Jadi tugas dari control unit adalah sebagai berikut :

1. Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
2. Mengambil instruksi-instruksi dari main memory.
3. Mengambil data main memory kalau diperluka oleh proses.
4. Mengirim instruksi ke arithmetic and logic unti bila ada perhitungan dan perbandingan logika serta mengawasi kerja arithmetic and logic unit.
5. Menyimpan hasil proses ke main memory.
2. Arithmetic and Logic Unit (ALU)
Tugas utama dari arithmetic and logic unit (ALU) adalah melakukan semua perhitungan aritmatika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi yang diberikan oleh program dan melakukan perbandingan logika. ALU melakukan operasi aritmatika dengan dasar pertambahan sedang aritmatika yang lainnya seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan pengmbangan dari operasi pertambahan. Sebagai contoh a-b akan bernilai sama dengan operasi penamabahan a + (-b) atau operasi perkalian 2 x a akan bernilai sama dengan a + a. Sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi aritmatika adalah sirkuit adder.
Ada 4 kelas operasi aritmatika yaitu decimal arithmetic, fixed point arithmetic, floating poit arithmetic, dan logic operation. Decimal arithmetic digunakan untuk operasi komersial dan dinyatakan dalam bilangan decimal dengan memakai tanda (+) untuk bilangan positif dan (-) untuk bilangan negative. Fixed poing arithmetic adalah operasi aritmatika dari data biner dan untuk menyatakan address dari storage. Floating point arithmetic untuk operasi matematika.
Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instrusi dari program. Operasi logika (logic operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (<>), kurang dari (<), kurang dari atau sama dengan (<=), lebih dari (>), dan lebih dari atau sama dengan (>=).
3. Register
Register merupakan memory kecil yang mempunyai kecepatan tinggi, lebih cepat lima sampai sepuluh kali lebih cepat jika dibandingkan dengan kecepatan read atau write pada main memory. Register digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses oleh CPU, sedangkan instruksi-instruksi dan data lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di main memory.
Secara analog register ini dapat diibaratkan dengan ingatan otak bila anda melakukan pengolahan data secara manual sehingga otak dapat diibaratkan sebagai CPU yang berisi ingatan-ingatan. Satuan kendali yang mengendalikan seluruh kegiatan tubuh dan mempunyai tempat untuk melakukan perhitungan dan perbandingan logika.
Program yang berisi kumpulan dari instruksi-instruksi dan data diletakkan di main memory yang diibaratkan sebagai meja. Anda mengerjakan program tersebut dengan memproses satu per satu instruksi-instruksi yang ada di dalamnya mulai dari instruksi yang pertama. Instruksi ini anda baca dan diingat. Instruksi yang sedang diproses disimpan di register. Misalnya instruksi tersebut berbunyi ”hitung c = a + b” maka anda membutuhkan data nilai a dan b yang masih ada dimeja. Data tersebut anda baca dan masuk ke ingatan anda yaitu a bernlai 2 dan b bernilai 3. sekarang di ingatan otak anda telah tersimpan suatu instruksi dan nilai data a dan b, dengan demikian nilai dari c dapat kita hitung sehingga hasilnya adalah 5. hasil dari perhitungan ini perlu anda tuliskan kembali ke meja. Setelah semua hasil instruksi selesai diproses kemungkinan program, data dan hasil pengolahan ingin anda simpan secara permanen untuk keperluan di lain hari dan dapat anda simpan di fillinf cabinet. Memory luar komputer diibaratkan seperti fillinf cabinet.
Jadi, dalam komputer terdiri dari tiga maam memory yaitu :
1. Register, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses.
2. Main memory, dipergunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang akan diproses dan hasil dari pengolahan.
3. Eternal memory, dipergunakan untuk menyimpan program dan data secara permanen.
Register yang berhubungan dengan instruksi yang sedang diproses adalah instruction register dan program counter. Instruction register (IR) atau disebut juga program register digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang dijalankan atau diproses. Program yang berisi kumpulan instruksi disimpan di main memory. Pemrosesan program dilakukan instruksi per instruksi, instruksi yang mendapat giliran untuk diproses diambil dari main memory dan disimpan di register (IR).
Program counter atau disebut juga control counter adalah register yang digunakan untuk menyimpan alamat (address) lokasi dari main memory yang berisi instruksi yang sedang diproses. Selama pemrosesan instruksi yang dilakukan oleh CPU maka isi dari program counter (PC) diubah dengan alamat dari main memory berikutnya yang berisi instruksi selanjutnya yang mendapat giliran untuk diproses. Sehingga bila pemrosesan sebuah instruksi selesai dilakukan tidak ada waktu yang terbuang untuk mencari jejak dari instruksi berikutnya yang akan diproses karena alamat atau letak dari instruksi tersebut sudah berada PC.
Register yang berhubungan dengan data yang sedang diproses adalah general purpose register. Untuk beberapa computer, general purpose register diberi symbol R0, R1, R2, … Rn yang mempunyai kegunaa yang umum seperti untuk menampung data yang sedang diolah(operand register) dan untuk menampung hasil pengolahan (accumulator). Untuk computer IBM PC yang menggunakan mikroprosesor intel 8088 mempunyai general purpose register sebanyak 4 buah register. Satu untuk accumulator, yaitu register yang diberi nama AX register dan 3 buah yang lainnya untuk operand register yaitu BX, CX, dan DX register.
Operand register digunakan untuk menampung data atau operand yang sedang dioperasikan. Accumulator adalah register yang digunakan untuk menyimpan hasil dari operasi aritmatika dan operasi logika yang dilakukan oleh ALU.
Konsep penting yang mempengaruhi kecepatan dari prosesor adalah ukura dari register. Istilah word size menggambarkan ukuran dari operand register yang berkisar dari 8 sampai 64 bit. Misalnya operand register mempunyai word size 16 bit maka prosesor tersebut dikatakan 16 bit prosesor.Register lainnya yang digunakan sebagai jembatan antara CPU dengan main memory adalah memory address register (AMR) dan memory data register (MDR). Register ini yang dihubungkan dengan suatu jalur (bus) ke main memory.
Memory data register digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari main memory ke CPU atau untuk menampung data yang akan disimpan ke main memory. Instruksi atau data yang akan diambil dari main memory dikirimkan ke CPU lewat data bus dan diterima terlebuh dahulu di MDR dan akan dipindahkan ke IR bila berbentuk instrusksi atau ke operand register bila berbentuk data. Demikian juga bila hasil operasi yang ada di AC aka disimpan di main memory maka akan diletakkan terlebih dahulu di MDR.
Sedang AMR digunakan untuk menampung alamat (address) data atau instruksi di main memory yang akan diambil atau yang akan disimpan. Bila instruksi atau data akan diambil dari main memory maka main memory harus diberi tahu dahulu letak alamat (address) dari data atau instruksi tersebut di main memory. Alamat tersebut diletakkan di MAR oleh control unit dan dikirimkan ke main memory melalui address bus. Demikian juga bila hasil pengolahan akan disimpan ke main memory maka main memory harus diberi tahu terlebih dahulu alamat penyimpanan dari data di main memory. Control unit akan eletakkan alamat tersebut di MAR dan dikirimkan ke main memory lewat address bus.
Sebagai tambahan dari register sebuah CPU menggunakan suatu cache memory dengan maksud supaya kerja CPU lebih efisien dan megurangi waktu yang terbuang. Tanpa cache memory, CPU akan menunggu sampai data atau instruksi diterima dari main memory atau menunggu hasil pengolaha selesai dikirim ke main memorybaru proses selanjutnya bisa dilanjutkan padahal proses dari main memory lebih lambat dibandingkan dengan kecepata register. Cache memory diletakkan di antara CPU dengan main memory.
Cache memory harus lebih cepat dari main memory dan mempunyai ukuran yang lcukup besar tetapi tidak lebih besar dari main memory. Sebenarnya cache memory tidak diperluka jika main memory memiliki kecepatan seperti kecepatan pada cache memory. Tapi karena memory dengan kecepatan yang tinggi dibuat dengan menggunakan superkonduktor yang harganya mahal maka menjadi tidak ekonomis bila menggunakan main memory dengan keceapatan tinggi. Dengan cache memory sejumlah blok informasi di main memory dipindahkan ke cache memory dan selanjutnya CPU akan berhubungan dengan cache memory.
Bila sejumlah besar dari perhitungan harus dilakukan maka untuk mempercepat waktu proses dapat dipergunakan array processor atau co-processor yaitu prosesor terpisah yang dapat ditambahkan pada prosesor utamanya. Dengan array prosesor perhitungan aritmatika yang besar dan sulit dapat dilakukan dengan memecah perhitungan tersebut dan dilakukan bersama-sama antara central processor dengan array processor. Karena array prosesor hanya digunakan untuk perhitungan aritmatika yang rumit maka prosesor ini sering disebut dengan mathprocessor atau numeric data processor.
4. Main Memory
CPU hanya dapat menyimpan data dan instruksi di register yang ukurannya kecil sehingga tidak dapat menyimpan semua informasi yang dibutuhkan untuk keseluruhan proses dari program. Untuk mengatasi hal ini pada CPU dilengkapi dengan memory yang kapasitasnya lebih besar yitu main storage atau internal memory.
Main memory dapat dibayangkan sebagai kotak-kotak yang masingmasing kotak dapat menyimpan suatu penggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Tiap-tiap lokasi dari kotak ditunjukkan oleh suatu alamat (address). Alamat memory merupakan suatu nomeor yang menunjukkan lokasi tertentu dari kotak memori.
a. RAM (Random Access Memory)
Semua data dan instruksi (program) yang dimasukkan melalui input device akan disimpan terlebih dahulu di main memory, khusunya di RAM. RAM merupakan memory yang dapat diakses yaitu dapat dibaca dan ditulis oleh programmer.
Struktur dari RAM dibagi menjadi 4 bagian yaitu :
i. input storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan melalui input device.
ii. Program storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang akan diproses
iii. Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahan.
iv. Output storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan pada output device. Input yang dmasukkan melalui input device pertama kali ditampung terlebih dahulu di input storage, bila input tersebut berbentuk program maka dipindahkan ke program storage dan bila berbentuk data akan dipindahkan ke working storage dan hasil yang akan ditampilkan ke output device dipindahkan ke output storage.
b. ROM (Read Only Memory)
Memory jenis ini hanya bisa dibaca tapi tidak bisa ditulisi oleh programmer. Isi ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya berupa sistem operasi yang terdiri dari program-program pokok yang diperlukan oleh sistem komputer.
Isi dari ROM tidak boleh rusak atau hilang. Bila hal itu terjadi maka sistem komputer tidak akan bisa berfungsi lagi. Oleh karena itu para pembuatnya menrancangnya sedemikian rupa sehingga para programmer tidak bisa mengganti isinya. ROM bersifat non voaltile sehingga isinya tidak akan hilang bila listrik mati.
Dalam kasus lain memungkinkan untuk mengubah isi dari ROM yaitu dengan cara memrogram kembali instruksi-instruksi yang ada di dalam ROM tersebut. ROM yang bisa diprogram berbentuk chip yang ditempatkan pada rumahnya yang mempunyai jendela di atasnya. ROM yang dapat diprogram kembali adalah PROM (Programmable ROM) yang dapat diprogram oleh programmer yang selanjutnya tidak bisa diprogram lagi. Jenis lain adalah EPROM (Erasable PROM) yang dapat dihapus dengan sinar UV serta dapat diprogram berulang-ulang.
EEPROM (Electrically EPROM) dapat dihapus secara elektrik dan dapat diprogram lagi.
Jenis-jenis main memory yang lain berdasarkan komponen-komponen yang digunakan di antaranya vacuum tube, magnetic core storage, planar thin film storage, semiconductor storage, josephon junction dan charge-coupled device (CCD).
ml.scribd.com/doc/23561383/Makalah-CPU

Metode Pengalamatan

Pengenalan Mode Pengalamatan
         Mode pengalamatan adalah bagaimana cara menunjuk dan  mengalamati suatu lokasi memori pada  sebuah alamat di mana operand akan diambil. Mode pengalamatan diterapkan pada set instruksi, dimana pada umumnya instruksi terdiri dari opcode (kode operasi) dan alamat. Setiap mode pengalamatan memberikan fleksibilitas khusus yang sangat penting. Mode pengalamatan ini meliputi direct addressing, indirect addressing, dan immediate addressing.
1. Direct Addresing
Dalam mode pengalamatan direct addressing, harga yang akan dipakai diambil langsung dalam alamat memori lain. Contohnya: MOV A,30h. Dalam instruksi ini akan dibaca data dari RAM internal dengan alamat 30h dan kemudian disimpan dalam akumulator. Mode pengalamatan ini cukup cepat, meskipun harga yang didapat tidak langsung seperti immediate, namun cukup cepat karena disimpan dalam RAM internal. Demikian pula akan lebih mudah menggunakan mode ini daripada mode immediate karena harga yang didapat bisa dari lokasi memori yang mungkin variabel.
Kelebihan dan kekurangan dari Direct Addresing antara lain :
ž  Kelebihan
•         Field alamat berisi efektif address sebuah operand
ž  Kelemahan
•         Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word
2. Indirect Addresing
            Mode pengalamatan indirect addressing sangat berguna karena dapat memberikan fleksibilitas tinggi dalam mengalamati suatu harga. Mode ini pula satu-satunya cara untuk mengakses 128 byte lebih dari RAM internal pada keluarga 8052. Contoh: MOV A,@R0. Dalam instruksi tersebut, 89C51 akan mengambil harga yang berada pada alamat memori yang ditunjukkan oleh isi dari R0 dan kemudian mengisikannya ke akumulator. Mode pengalamatan indirect addressing selalu merujuk pada RAM internal dan tidak pernah merujuk pada SFR. Karena itu, menggunakan mode ini untuk mengalamati alamat lebih dari 7Fh hanya digunakan untuk keluarga 8052 yang memiliki 256 byte spasi RAM internal.
Kelebihan dan kekurangan dari Indirect Addresing antara lain :
ž  Kelebihan
•         Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi
ž  Kekurangan
•     Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat preoses operasi
3. Immediate Addresing
            Mode pengalamatan immediate addressing sangat umum dipakai karena harga yang akan disimpan dalam memori langsung mengikuti kode operasi dalam memori. Dengan kata lain, tidak diperlukan pengambilan harga dari alamat lain untuk disimpan. Contohnya: MOV A,#20h. Dalam instruksi tersebut, akumulator akan diisi dengan harga yang langsung mengikutinya, dalam hal ini 20h. Mode ini sangatlah cepat karena harga yang dipakai langsung tersedia.
Kelebihan dan kekurangan dari Immedieate Addresing antara lain :
ž  Keuntungan
•         Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand
•         Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat
ž  Kekurangan
•         Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat
B. Pengenalan pada Register Addressing
            Register adalah merupakan sebagian memori dari mikro prosessor yang dapat diakses dengan kecepatan tinggi. Metode pengalamatan register ini  mirip dengan mode pengalamatan langsung. Perbedaannya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama. Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose.
Kelebihan dan kekurangan Register Addressing :
ž  Keuntungan pengalamatan register
•         Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori
•         Akses ke regster lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat
ž  Kerugian
•         Ruang alamat menjadi terbatas
Register Indirect Addressing
Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung  Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register. Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register.
Kelebihanan dan kekurangan pengalamatan register tidak langsung adalah sama dengan pengalamatan tidak langsung
ž  Keterbatasan field alamat  diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak
ž  Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung
C. Pengenalan Displacement Addressing dan Stack Addresing
Displacement Addressing adalah menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung. Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit.
Field eksplisit bernilai A dan field implisit mengarah pada register.
Ada tiga model displacement : Relative addressing, Base register addressing, Indexing
ž  Relative addressing
Register yang direferensi secara implisit adalah progra counter (PC)
•         Alamat efektif relative addresing didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat
•         Relativ addressing memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya
ž  Base register addresing, register yang direferensi berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu
•         Referensi register dapat eksplisit maupun implisit
•         Memanfaatkan konsep lokalitas memori
ž  Indexing adalah field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut
•         Merupakan kebalikan dari mode base register
•         Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing
•         Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-program iterative
Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-first-out. Stack merupakan blok lokasi yang terbalik. Butir ditambakan ke puncak stack sehingga setiap saat blok akan terisi secara parsial. Yang berkaitan dengan stack adalah pointer yang nilainya merupakan alamat bagian paling atas stack. Dua elemen teratas stack dapat berada di dalam register CPU, yang dalam hal ini stack pointer mereferensi ke elemen ketiga stack. Stack pointer tetap berada dalam register
Dengan demikian, referensi-referensi  ke lokasi stack di dalam memori pada dasarnya merupakan pengalamatan register tidak langsung.
sumber : danang-dancil.blogspot.com/2012/11/instruksi-dan-mode-pengalamatan-pada.html , 29 oktober 2013 , 19:25

Set Instruksi Pada Komputer

1.         ELEMEN-ELEMEN DARI INSTRUKSI MESIN (SET INSTRUKSI)

  • Operation Code (opcode) : menentukan operasi yang akan dilaksanakan
  • Source Operand Reference : merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan
  • Result Operand Reference : merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan
  • Next instruction Reference : memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai.
Source dan result operands dapat berupa salah Satu diantara tiga jenis berikut ini:
  • Main or Virtual Memory
  • CPU Register
  •  I/O Device
2.         DESAIN SET INSTRUKSI
Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah:
1. Kelengkapan set instruksi
2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi)
3. Kompatibilitas :             
 -  Source code compatibility
 - Object code Compatibility
Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut:
1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya
2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah  Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb.
3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan.
4.Addressing: Mode pengalamatan untuk operand.
3.         FORMAT INSTRUKSI
  •   Suatu instruksi terdiri dari beberapa field yang sesuai dengan elemen dalam instruksi tersebut. Layout dari suatu instruksi sering disebut sebagai Format Instruksi (Instruction Format).
 1
4.         JENIS-JENIS OPERAND
  • Addresses (akan dibahas pada addressing modes)
  • Numbers :   - Integer or fixed point
-          Floating point
-          Decimal (BCD)
  • Characters : -      ASCII
-          EBCDIC
  • Logical Data : Bila data berbentuk binary: 0 dan 1
5.         JENIS INSTRUKSI
            1.      Data processing: Arithmetic dan  Logic Instructions
            2.      Data storage: Memory instructions
            3.      Data Movement: I/O instructions
            4.      Control: Test and branch instructions
6.         TRANSFER DATA
  • Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan.
  • Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack.
  • Menetapkan panjang data yang dipindahkan.
  • Menetapkan mode pengalamatan.
  • Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :
             a. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.
             b. Apabila memori dilibatkan :
                   -  Menetapkan alamat memori.
                   -  Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.
                   - Mengawali pembacaan / penulisan memori
Operasi set instruksi untuk transfer data :
  • MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan
  • STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori.
  • LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor.
  • EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan.
  • CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan.
  • SET : memindahkan word 1 ke tujuan.
  • PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack.
  • POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber
7.         ARITHMETIC
  • Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic :
     1. Transfer data sebelum atau sesudah.
     2. Melakukan fungsi dalam ALU.
     3. Menset kode-kode kondisi dan flag.
  • Operasi set instruksi untuk arithmetic :
    1. ADD : penjumlahan                           5. ABSOLUTE
    2. SUBTRACT : pengurangan               6. NEGATIVE
    3. MULTIPLY : perkalian                        7. DECREMENT
    4. DIVIDE : pembagian                          8. INCREMENT
    Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal.
8.         LOGICAL
  • Tindakan CPU sama dengan arithmetic
  • Operasi set instruksi untuk operasi logical :

1. AND, OR, NOT, EXOR

2. COMPARE : melakukan perbandingan logika.

                3. TEST : menguji kondisi tertentu.
                4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit.
                5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin.
9.         CONVERSI
  • Tindakan CPU sama dengan arithmetic dan logical.
  • Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data.
  • Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.
            Operasi set instruksi untuk conversi :
             1. TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi.
             2. CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.
10.       INPUT / OUPUT
  • Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :
             1. Apabila  memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped.
             2. Mengawali perintah ke modul I/O
  • Operasi set instruksi Input / Ouput :
            1. INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan
            2. OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O
            3. START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O
            4. TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan
11.       TRANSFER CONTROL
  • Tindakan CPU untuk transfer control :
     Mengupdate program counter untuk subrutin , call / return.
  • Operasi set instruksi untuk transfer control :
           1.  JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
           2.  JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu danmemuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
           3.  JUMP SUBRUTIN : melompat ke  alamat tertentu.
           4. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
           5. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
           6. SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
           7. SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
           8. HALT : menghentikan eksekusi program.
           9. WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi.
          10. NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan.
12.       CONTROL SYSTEM
  • Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi.
  • Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.
13.       JUMLAH ALAMAT (NUMBER OF ADDRESSES)
  • Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.
  • Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
              1.  Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu   untuk alamat instruksi berikutnya)
              2. Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
              3. Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
              4. Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpancoperand dan hasilnya)
14.       Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan
             1. Memori To Register Instruction
             2.  Memori To Memori Instruction
             3.  Register To Register Instruction
15.       ADDRESSING MODES
Jenis-jenis addressing modes (Teknik Pengalama-tan) yang paling umum:
§     Immediate
§     Direct
§     Indirect
§     Register
§     Register Indirect
§     Displacement
§     Stack
Gambar Addressing Mode
 Picture2

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.