antarmuka cpu

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputer

Antarmuka CPUTSK304 - Teknik Interface dan Peripheral

Eko Didik Widianto

Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

Antarmuka CPU


DesainMikrokomputer

Review Kuliah

I Pembahasan tentang:I Dasar-dasar elektronik dan kebutuhan desainI Mikrokontroler dan mikroprosesorI Interkoneksi CPU, memori dan device I/O ke bus

bersamaI Desain antarmuka I/O sederhanaI Analisis pewaktuan sinyal

Antarmuka CPU


DesainMikrokomputer

Bahasan

Desain MikrokomputerMemilih Jenis ProsesorArsitektur CPUMikrokontroler dan PeripheralKonsep Desain Hardware

Antarmuka CPU


DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Memilih Prosesor

I Diinginkan satu aplikasi programmable. Prosesorapa yang akan digunakan?

I Seringkali tergantung pengalaman dari desainer

I Dua kategori prosesor secara umum:

1. mikroprosesorI hanya mempunyai central processing unit (CPU)

2. mikrokontrolerI Selain CPU, terdapat memori dan I/O on-chipI Ditujukan untuk aplikasi khusus

I Mikrokomputer?I Sistem komputer lengkap yang diimplementasikan

baik dengan mikroprosesor maupun mikrokontroler

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Mikroprosesor dan Mikrokontroler

Mikroprosesor

I Digunakan untuk aplikasihigh-performance

I Cost dan size tidak jadikriteria kritis

I Chip didedikasikan untukCPU dan peningkatankecepatan eksekusi(processing power)

I Membutuhkan memorieksternal dan hardwareI/O

I Digunakan di PCI Kriteria: kompatibilitas

software, performansi danfleksibilitas

I Arsitektur: von Neumann

Mikrokontroler

I Digunakan untukmeminimalkan jumlah chipdan biaya total

I Menyertakan memori danI/O on-chip, sehinggabahkan hanya butuh 1mikrokontroler untukmengimplementasikanproduk

I Aplikasi khusus dengantrade-off fleksibilitas

I Kriteria: compactI Arsitektur: Havard

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Arsitektur Von Neumann dan Havard

Arsitektur vonNeumann

I Menggunakanjalur/bus tunggal untukmemori program dandata

I Seringkali digunakandi mesin berbasismikroprosesor

I Memaksimalkanfleksibilitas alokasimemori

Arsitektur HavardI Menggunakan jalur terpisah untuk

memori program dan data

I Program dan konstanta disimpan dimemori ROM non-volatile

I Variabel data disimpan di RAMvolatile

I Seringkali digunakan di chipmikrokontroler

I Kecepatan transfer memori bisa 2 kali

I Paralelisme tranfer instruksi dandata

I Namun, sebagian besar terhubungke CPU lewat satu bus tunggal

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Bus InterkoneksiI Mikrokomputer umumnya terdiri atas CPU, memori

dan I/OI Koneksi antarkomponen menggunakan komunikasi

bus bersama

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Peripheral

I Peripheral on-chip yang ada di chip mikrokontrolerumumnya:

I timerI counterI port data paralelI port data serialI konverter A/DI konverter D/A

I Performansi peripheral umumnya lebih rendahdaripada peripheral khusus yang digunakan dimikroprosesor

Peripheral AT91SAM9G20

Pemilihan CPU Peripheral

Peripheral AVR ATMega16 (8-bit)

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Kemudahan Desain Mikrokontroler

I Chip lebih sedikit, telah tersedia secara on-chipI Cost lebih rendah dan ukuran lebih kecil untuk

desain sederhanaI Kebutuhan daya lebih kecilI Koneksi eksternal lebih sedikitI Relibity lebih tinggi karena komponen dan

interkoneksi lebih sedikitI Keterbatasan: fleksibilitas, ekspansi memori atau I/O

terbatas, kecepatan data transfer, performansi I/Olebih rendah

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU




Desainer mikrokontroler harus mampu untuk:I Menginterpretasikan spesifikasi manufakturI Melakukan analisis dan desainI Desain interkoneksi dan persinyalan dan rangkaian

konversi levelI Evaluasi dan pemilihan komponenI Pemilihan dan desain PLD

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Glue Logic

I Rangkaian yang digunakan untuk menghubungkanantara prosesor, memori dan I/O

I Tersusun atas register, buffer, driver, dekoderI mengadaptasi sinyal dari CPU ke device lainnyaI Tegangan level logika TTLI Diimplementasikan dengan chip TTL atau PLD

I Komponen: transistor, dioda, resistor dan wire

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Tegangan, Arus dan Resistansi

Sumber Tegangan Resistansi

Hubungan V, I, R dan P:

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Dioda

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



TransistorBJT: PNP dan NPN

PNP NPN

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Saklar

I Digunakan sebagai masukan ke rangkaian digital

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Saklar Transistor (ON)

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Saklar Transistor (OFF)

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Aplikasi Saklar

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



MOSFET dan CMOS

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Gerbang Logika

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Gerbang Logika CMOS (NOT)

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Logika Tiga Keadaan (Tristate)

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Diagram Pewaktuan

Antarmuka CPU



Arsitektur CPU



Bus Termultipleks

antarmuka cpu

Documents