Latihan Group 3

LATIHAN

1) Apakah yang membedakan antara  Microcontroller dan microprocessor.

Jawaban :       

Gambar 1.1 Microcontroller

Microcontroller yaitu sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip yang berisi komponen pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O. Microcontroller terdiri dari CPU, ROM, RWM, port input output paralel, port input output seri, counter timer, serta rangkaian clock.

 

Gambar 1.2 Micrprocessor

Mikroprosesor adalah sebuah Central Processing Unit (CPU) elektronik komputer yang terbuat dari transistor mini dan sirkuit lainnya di atas sebuah sirkuit terintegrasi semikonduktor. Sebuah mikroprosesor dilengkapi dengan tiga buah memori, yakni Read Only Memory (ROM) yang merupakan memori yang hanya bisa dibaca, Read Write Memori (RWM) yang merupakan memori yang bisa dibaca dan ditulisi, dan decoder memori,. Selain itu juga terdapat osilator dan sejumlah peralatan input output. Secara garis besar, mikroprosesor terdiri dari 3 bagian penting, yakni Arithmetic Logic Unit (ALU), Register Unit (RU), serta Control Unit (CU).

Tabel : Perbedaan Microcotroller dan Microprocessor

Konfigurasi PIN	Mikroprosesor Z-80 CPU	Mikrokontroler 801
Jumlah Pin	40	40
Jumlah Pin Alamat	16	16
Jumlah Pin Data	8	8
Jumlah Pin Interupt	2	2
Pin I/O	–	32
Register 8 bit	20	34
Register 16 bit	4	2
Ukuran Stack	64 K	128 K
ROM Internal	–	4 Kbyte
G	–	128 byte
Memori Eksternal	64 Kbyte	128 Kbyte
Flag	6	4
Timer	0	2
Port Paralel	0	4 x 8 bit
Port Serial	0	1

2) Gambarkan dan terangkan perbedaan antara arsitektur Harvard  dan  Von Neumann.

Jawaban :

Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur komputer yang menempatkan penyimpanan data dan instruksi dalam satu peta memori yang sama yaitu program di dalam (ROM=Read Only Memory) dan data pada  (RAM=Random Access Memory). Von Neumann memiliki data bus tunggal dan addres untuk mengalamati program, arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann pada tahun 1903-1957. Contoh dari mikrokontroler yang memakai arsitektur Von Neumann adalah keluarga 68HC05 dan 68HC11 dari Motorola. Arsitektur Von Neumann ini   menggambarkan komputer dengan empat bagian utama yaitu:

1.      Unit Aritmatika dan Logis (ALU)

2.      Unit kontrol (CU)

3.      Memori

4.      Alat masukan I/O 

Gambar Diagram Arsitektur Von Neumann :

Atau secara sederhananya suatu  memori ditempatkan dalam tempat yang sama yaitu program di dalam (ROM=Read Only Memory) dan data pada  (RAM=Random Access Memory).

Keterangan Gambar :

Ada dua unit operasi dasar dalam mesin ini :

1.      ALU ,berfungsi melakukan inti operasi seperti : perkalian, penjumalahan, pengurangan, dll.

2.      Unit I/O C Unit berfungsi untuk menangani aliran data eksternal.

Kunci utama arsitektur von neumann adalah unit pemrosesan sentral CPU yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal.  Adapun cara kerja model von neumann, yaitu :

1.      Main memory menyimpan data dan program

2.      Bus untuk mentransfer data, alamat dan mengontrol signal. Baik itu dari atau ke memory maupun dari atau ke perangkat lainnya.

3.      Control Unit menangkap intruksi dan mengeksekusinya.

4.      ALU(Arithmetic Logic Unit) melakukan operasi "menambah, mengurangi, dll

5.      Register Fast Memory : menyimpan hasil sementara dan informasi kontrol alamat instruksi berikutnya

6.      Perangkat I/O : menjadi tepat penghubung antara user dan komputer.

Keuntungan Model Arsitektur Von Neuman;

1.      Fleksibilitas pengalamatan program dan data.

2.      Program selalu ada di ROM dan data selalu ada di RAM.

3.      Arsitektur Von Neumann memungkinkan prosesor untuk menjalankan program yang ada didalam memori data (RAM).

Kelemahan Model Arsitektur Von Neumann;

1.      Bus tunggalnya itu sendiri. Sehingga instruksi untuk mengakses program dan data harus dijalankan secara sekuensial dan tidak bisa dilakukanoverlaping untuk menjalankan dua isntruksi yang berurutan.

2.      Bandwidth program harus sama dengan banwitdh data. Jika memori data adalah 8 bits maka program juga harus 8 bits.

3.      Prosesor Von Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif lebih banyak sehingga eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama

·                     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.

Gambar Arsitektur Harvard:

Keterangan Gambar :

1.        Arsitektur Havard menggunakan memori terpisah untuk program dan data dengan alamat dan bus data yang berdiri sendiri.

2.        Karena dua perbedaan aliran data dan alamat, maka tidak diperlukan multiplexing alamat dan bus data.

3.        Arsitektur ini tidak hanya didukung dengan bus paralel untuk alamat dan data, tetapi juga menyediakan organisasi internal yang berbeda sedemikian rupa instruksi dapat diambil dan dikodekan ketika dan data, tetapi juga menyediakan organisasi internal yang berbeda sedemikian rupa instruksi dapat diambil dan dikodekan ketika berbagai data sedang diambil dan dioperasikan.

4.        Lebih lanjut lagi, bus data bisa saja memiliki ukuran yang berbeda dari bus alamat. Hal ini memungkinkan pengoptimalan bus data dan bus alamat dalam pengeksekusian instruksi yang cepat.

5.        Sebagai contoh, mikrokontroler Intel keluarga MCS-51 menggunakan arsitektur Havard karena ada perbedaan kapasitas memori untuk program dan data, dan bus terpisah (internal) untuk alamat dan data. Begitu juga dengan keluarga PIC dari Microchip yang menggunakan arsitektur Havard.

3) Terangkan apa yang dimaksud dengan Arsitektur Komputer Single Bus System.

Jawaban :

Bus merupakan jalur penghubung antar alat pada komputer yang digunakan sebagai media dalam proses melewatkan data pada suatu proses. Bus ini bisa dianggap sebagai sebuah pipa, dimana pipa atau saluran tersebut digunakan untuk mengirimkan dan menerima informasi antar alat yang dihubungkannya. Pada sistem komputer, bus ini termasuk perangkat internal, kecepatan pengiriman informasi melalui bus ini dilakukan dengan kecepatan tinggi.

Alat transformasi data dari terminal satu ke terminal lain di dalam CPU. Jalur utama aliran data antara processor ke komponen lainnya (seperti sound card, video card, memory) pada mainboard.

Karakteristik bus adalah:

1. Jumlah interupsi mementukan banyak perangkat independen yang melakukan I/O.

2. Ukuran bus data eksternal berakibat pada kecepatan operasional I/O.

3. Ukuran bus alamat menentukan banyak memori yang ditunjuk board ekspansi.

4. Kecepatan clock maksimum yang dapat diakomodasi bus berakibat pada kinerja.

Interkoneksi antar komponen.

System bus atau bus system adalah bus yang digunakan oleh sistem komputer agar dapat berjalan. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih.

Sebuah komputer memiliki beberapa bus, agar dapat berjalan. Banyaknya bus yang terdapat dalam sistem, tergantung dari arsitektur sistem komputer yang digunakan. Sebagai contoh, sebuah komputer PC dengan prosesor umumnya Intel Pentium 4 memiliki bus prosesor (Front-Side Bus), bus AGP, bus PCI, bus USB, bus ISA (yang digunakan oleh keyboard dan mouse), dan bus-bus lainnya.

Terdapat beberapa perkembangan bus system yang pernah ada diantaranya adalah :

1. Omnibus (PDP-8)

Omnibus adalah jenis bus yang digunakan pada computer DEC PDP-8. Sistem ini terdiri atas 96 buah lintasan dengan sinyal yang terpisah, lintasan ini digunakan untuk membawa sinyal – sinyal kontrol, alamat maupun data. Semua komponen yang menggunakan jalur Bus Omnibus penggunaannya dikontrol oleh CPU.

2. Unibus (PDP-11)

Unibus memiliki 16 Bit Bus Data dan 16 Bit Bus alamat. System ini dipakai pada computer DEC PDP. Karena mampunyai banyak kekurangan maka unibus sekaran ini jarang digunakan.

3. Multibus (8086)

Pada tahun 1987, Compaq menggambarkan bagaimana memisahkan bus sistem dari bus I/O, sehingga bus-bus tersebut dapat mempunyai kecepatan yang berbeda. Sejak saat itu Arsitektur multibus telah menjadi standart industri. Selain itu komputer-komputer pribadi modern juga mempunyai lebih dari satu bus I/O. Telah bertahun- tahun, bermacam- macam bus I/O telah dikembangkan.

4. Bus PC IBM (PC/XT)

IBM PC/XT adalah sebuah komputer mikro buatan IBM yang dirilis pada tanggal 8 Maret 1983. Komputer ini diperkuat dengan menggunakan hard disk berkapasitas 10 Megabyte. IBM PC XT memiliki fitur-fitur yang tidak dimiliki oleh IBM PC standar (5150).

IBM PC XT memiliki delapan buah slot sehingga meningkatkan kemampuan ekspansinya, kapasitas power-supply yang lebih besar, memori yang dapat dibongkar/pasang (karena semuanya berupa soket), dan dapat mendukung hingga 640 KB RAM tanpa slot ekspansi memori, selain tentunya sebuah hard disk.

Desain motherboard IBM PC/XT berbeda dengan desain motherboard IBM PC yang asli. IBM PC/XT ini menawarkan beberapa perangkat keras yang masih digunakan hingga saat ini, yakni keyboard 101 tombol (Enhanced Keyboard) yang menggantikan model keyboard IBM 83 tombol.

5. Bus ISA (PC/AT)

Bus ISA (Industry Standard Architecture) adalah sebuah arsitektur bus yang diperkenalkan dalam IBM PC 5150 pada tanggal 12 Agustus 1981, mempunyai bus data selebar 8-bit. Bus ISA diperbarui dengan menambahkan bus data selebar menjadi 16-bit pada IBM PC/AT pada tahun 1984, sehingga jenis bus ISA yang beredar pun terbagi menjadi dua bagian, yakni ISA 16-bit dan ISA 8-bit. ISA merupakan bus dasar dan paling umum digunakan dalam komputer IBM PC hingga tahun 1995, sebelum akhirnya digantikan oleh bus PCI yang diluncurkan pada tahun 1992.

4) Terangkan apa yang membedakan Arsitektur Double Bus System dan Single Bus System

Jawab :

Bus yang biasa dipakai adalah single bus dan multiple bus

• Single bus : bus dengan hanya 1 jalur saja
• Multiple bus : bus dengan jalur lebih dari satu

Sistem bus yang ada pada komputer : Control bus, Address Bus, Data Bus

• Control bus : Jalur tempat mengirimkan intruksi atau perintah
• Address bus : Jalur tempat mengkodean / pengalamatan dari sebuah proses
• Data Bus : Jalur pengiriman data

Kelemahan Single Bus :

• Karena hanya menggunakan 1 jalur, sehingga jalannya data menjadi sedikit, sehingga membutuhkan jalur yang panjang

Jenis Bus
Dedicated

• Jalur data & address terpisah 

Multiplexed

• Jalur bersama

Arbitrasi Bus

Beberapa modul dapat mengendalikan bus, dan setiap saat hanya satu modul yang dapat mengendalikan.

Terdapat 2 arbitrasi :

1. Arbitrasi Centralised
• Ada satu hardware device yg mengendalikan akses bus 
• Bisa berupa bagian dari CPU atau terpisah
2. Arbitrasi Distributed
• Setiap module dapat meng-klaim bus 
• Setiap modules memiliki Control logic

Bus PCI

Jalur yang harus ada pada Bus PCI :

1. Jalur System 
2. Address & Data 
3. Interface Control 
4. Arbitrasi
5. Error lines

Jalur tambahan pada Bus PCI :

1. Interrupt lines 
2. Cache support 
3. 64-bit Bus Extension 
4. JTAG/Boundary Scan

Bus Traditional

High Performance Bus 

Mengenal lebih dekat dengan konsep program dan program
Program adalah penghungung antara komponen logik yang telah dikonfigurasi dengan tujuan untuk melakukan proses operasi aritmatika dan logik.

Alasan dibuatnya program :

1. Peralatan yang diprogram dengan kumpulan komponena elektronik tidak fleksibel
2. Program mampu melakukan multitasking
3. Lebih mudah menambahkan perintah baru pada program daripada menambahkan komponen elektronika baru pada device yang ada

Komponen yang diperlukan untuk dapat menjalankan suatu program

› Control Unit (CU) dan Arithmetic and Logic Unit (ALU) membentuk Central Processing Unit (CPU)
Intruksi yang masuk dan keluar melalui perangkat I/O
Diperlukan media penyimpan sementara untuk menyimpan intruksi - Memori

Komponen komputer

Siklus intruksi

Terdapat 2 siklus intruksi, yaitu :

Fetch Cycle dan Execute Cycle

Fetch Cycle

Program Counter berisikan alamat intruksi selanjutnya yang akan dijalankan

Memori akan mengambil intruksi di memori sesuai dengan alamat yang ditunjuk Program Counter

Intruksi akan dimasukkan kedalam Instruction Register

Prosesor akan melakukan tindakan yang diperlukan

Execute Cycle

• Processor-memory
• Transfer data antara CPU dengan main memory
• Processor I/O
• Transfer data antara CPU dengan I/O module
• Data processing
• Operasi arithmetic dan logical pada data tertentu
• Control
• Mengubah urutan operasi
• Jump

Intrupsi

Siklus Intrupsi

Proses intrupsi masuk kedalam siklus intruksi, yang kemudian dipersiksa oleh prosesor, prosesor akan menunda eksekusi program yang sedang / akan berjalan, context program yang ditunda akan disimpan, prosesor akan set alamat intruksi ke alamat intrupsi, setelah intrupsi selesai, prosesor akan mengembalikan context dan melanjutkan program yang tertunda

Intrupsi Banyak
Disable interrupts

• Processor akan mengabaikan interrupt berikutnya
• Interrupts tetap akan diperiksa setelah interrupt ynag pertama selesai dilayani
• Interrupts ditangani dalam urutan sesuai datangnya

Define priorities

• Low priority interrupts dapat di interrupt oleh higher priority interrupts
• Setelah higher priority interrupt selesai dilayani, akan kembali ke interrupt sebelumnya.

Sambungan

Sambungan Memori

1. Menerima dan mengirim data 
2. Menerima addresses 
3. Menerima sinyal kendali 
• Read 
• Write 
• Timing

Sambungan Input/Output

1. Serupa dengan sambungan memori 
2. Output 
• Menerima data dari computer 
• Mengirimkan data ke peripheral 
3. Input 

1. Menerima data dari peripheral 
2. Mengirimkan data ke computer
3. Menerima sinyal kendali dari computer 
4. Mengirimkan sinyal kendali ke peripherals 
5. Menerima address dari computer 
6. Mengirimkan sinyal interrupt

Sambungan CPU

1. Membaca instruksi dan data 
2. Menuliskan data (setelah diproses) 
3. Mengirimkan sinyal kendali ke unit-unit lain 
4. Menerima (& menanggapi) interrupt

5) Terangkan Apa yang dimaksud dengan Bit.

Jawab:

Bit adalah ukuran terkecil data dalam sebuah komputer. Bit biasanya hanyalah merupakan pilihan antara 0 dan 1. Dimana 0 biasanya berarti ‘Off’ dan 1 berarti ‘On’. Pada akhirnya komputer akan mengkombinasikan kedua pilihan tersebut menjadi format digital yang lebih kompleks untuk merepresentasikan data.

Example : bit, 100110 adalah 6 bit, 1001 adalah 4 bit. Jika melihat contoh tersebut dapat disimpulkan bahwa bit merupakan sekumpulan jumlah angka 1 dan 0 dalam tiap baris. Untuk lebih jelasnya, coba lihat dibawah ini.

1010         = 4 bit

10010       = 6 bit

1011001   = 7 bit

00100111 = 8 bit

6. Terangkan  apa yang dimaksud dengan Byte

Jawab:

Byte adalah kumpulan 8 bit yang digabung menjadi satu. Dengan kata lain, 1 byte adalah sama dengan 8 bit. Satuan byte ini sering digunakan untuk menyatakan kapasitas suatu media penyimpanan seperti kilobyte (KB), megabyte (MB), gigabyte (GB) dan terabyte (TB). Lambang atau simbol yang biasanya digunakan untuk byte adalah huruf “B” (huruf B besar). Lambang inilah yang dijadikan sebagai pembeda antara Byte dengan Bit dalam penulisan singkatan satuannya. 1 byte dapat mewakili rentang nilai dari 0 hingga 255 dalam bilangan desimal.

7. Sebuah ROM dengan kapasitas 64 K bits tentukanlah kapasitasnya dalam satuan Byte

Jawab:  

Kapasitas 64 KiloByte jika dikonversi ke dalam satuan Byte akan menghasilkan :

1.                  64000 Bytes (dalam satuan decimal)

2.                  65536 Bytes (dalam binary)

8. Apakah yang membedakan SRAM dan DRAM

Jawab :

SRAM tidak menggunakan kapasitor. SRAM menggunakan beberapa transistor dalam konfigurasi flip-flop cross-coupled dan tidak memiliki masalah kebocoran dan tidak perlu di-refresh.SRAM masih membutuhkan daya konstan untuk mempertahankan kondisi pengisian daya dan dengan demikian bersifat volatile seperti DRAM. Karena SRAM menggunakan beberapa transistor per bit memori versus DRAM, yang menggunakan satu transistor dan kapasitor per bit.

DRAM menggunakan kapasitor yang kehilangan muatan seiring waktu karena kebocoran, bahkan jika tegangan suplai dipertahankan. Karena muatan pada kapasitor meluruh ketika voltase dilepas, DRAM harus disuplai dengan voltase untuk mempertahankan memori (dan karenanya volatile). Kapasitor dapat kehilangan dayanya sedikit bahkan ketika diberikan tegangan jika mereka memiliki perangkat terdekat (seperti transistor) yang menarik sedikit arus bahkan jika mereka dalam keadaan "mati"; ini disebut kebocoran kapasitor. Karena kebocoran kapasitor, DRAM harus sering disegarkan DRAM lebih murah.

DRAM setidaknya sepuluh kali lebih lambat dari SRAM. SRAM lebih cepat dan    biasanya digunakan untuk cache, DRAM lebih murah dan memiliki kepadatan lebih tinggi dan memiliki penggunaan utama sebagai memori prosesor utama.

9. Apakah yang dimaksud dengan Flash ROM

Jawab:

Flashrom adalah utilitas pemrograman flash universal yang digunakan untuk mendeteksi, membaca, memverifikasi, menghapus, atau menulis chip BIOS dalam paket dual-in-line (DIP), pembawa chip bertimbal plastik (PLCC), sirkuit terpadu outline kecil (SOIC), tipis kecil Paket -outline package (TSOP), atau ball grid array (BGA). Mendukung antarmuka flash paralel, Low Pin Count (LPC), FWH, dan Serial Peripheral Interface Bus (SPI). Ini dapat digunakan untuk mem-flash gambar firmware seperti BIOS atau coreboot, atau untuk membuat cadangan firmware yang ada.

10. Apakah yang membedakan  antara General Purpose Computer dan Spesial Perpose Computer

Jawab:

General Purpose Computer adalah perangkat seperti desktop pribadi atau laptop pribadi yang dapat melakukan banyak hal yang berbeda, tetapi bisa lebih berat, membutuhkan lebih banyak tenaga. Spesial Purpose Computer adalah satu pekerjaan dengan sempurna dan tidak ada yang lain.

Group 3

[ What is A Stored Program Computer ? ]

- Lestari Setiawan ( 192406055 )

- Agresia Rettha ( 192406065 )

- Elvaaro Julianto Harefa ( 192406085 )

- Apriel Fransiskus Sitio ( 192406096 )