REGISTERREGISTER

� Register adalah komponen dalam komputer yang dibangun dari flip flop dan gerbang.

� Register biasanya diukur berdasarkan banyaknya bit (binary digit) yang dapat disimpan.banyaknya bit (binary digit) yang dapat disimpan.

� Misalnya register geser 8 bit adalah register yang dapat menyimpan 8 bit data dan berfungsi untuk menggeser.

Berdasarkan data yang dikelolanya, register dapat dibedakan menjadi :

� Register data yang digunakan untuk menyimpan bilangan integer

� Register alamat yang menyimpan alamat yang digunakan untuk mengakses memoridigunakan untuk mengakses memori

� Register tujuan umum yang dapat menyimpan data maupun alamat

� Register floating point yang menyimpan bilangan floating point

� Register konstanta yang menyimpan nilai yang hanya dapat dibaca

� Register vektor yang menyimpan data untuk melakukan pemrosesan vektor

� Register tujuan khusus menyimpan kondisi program (program state) termasuk di dalamnya pencacah program, penunjuk stack dan register pencacah program, penunjuk stack dan register status

� Register yang berhubungan dengan pengakesesan memori seperti register buffer, register data, register alamat

� Register terdiri dari beberapa gerbang atau flip flop yang saling berhubungan disusun dalam sebuah rangkaian.

� Register dibuat dengan tujuan tertentu. Terdapat dua jenis rangkaian yaitu rangkaian kombinasional dan rangkaian sekuensial.kombinasional dan rangkaian sekuensial.

� Pada level register terdapat komponen-komponen untuk masing-masing jenis rangkaian sebagai berikut :

TipeTipe KomponenKomponen FungsiFungsi

KombinasiKombinasi Gerbang WordGerbang Word

MultiplexerMultiplexer

Dekoder dan EnkoderDekoder dan Enkoder

Array yang dapat Array yang dapat diprogramdiprogram

Operasi BooleanOperasi Boolean

Perutean dataPerutean data

Pemeriksaan kode dan Pemeriksaan kode dan konversikonversi

Fungsi UmumFungsi Umum

diprogramdiprogram

Elemen Aritmatik (ALU)Elemen Aritmatik (ALU) Operasi NumerikOperasi Numerik

SekuensialSekuensial Register ParalelRegister Paralel

Register GeserRegister Geser

PencacahPencacah

Penyimpan InformasiPenyimpan Informasi

Penyimpan Informasi, Penyimpan Informasi, Konversi SerialKonversi Serial--ParalelParalel

Kontrol/Penghasil Kontrol/Penghasil Sinyal pewaktuSinyal pewaktu

Multiplexer adalah rangkaian yang memilih satu dari beberapa jalur masukan ke satu jalur keluaran, jalur sumber yang diteruskan ke jalur keluaran dikendalikan oleh sinyal SELECT. Jika data sumber yang masuk sejumlah k dan setiap data sumber yang masuk sejumlah k dan setiap jalur masukan data terdiri dari m bit, multiplexer tersebut dinamakan multiplexer k input m-bit.

Simbol multiplexer terdiri dari k buah input dan masing-masing memiliki m-bit, 8 buah SELECT, satu buah ENABLE e dan 1 buah m bit keluaran.

m

ln 0

m

ln 1

m

ln 2

m

ln k-1

Multiplexer(MUX)

n

SELECT

ENABLE e

OUT

� Jumlah masukan k menentukan berapa buah SELECT yang diperlukan. Jumlah SELECT ≥ 2

log k. Misalkan ai = 1 jika input In i yang dipilih. Jika ai = 1ketika bilagan biner i diterapkan pada jalur Select, maka In i akan dihubungkan dengan Out jika e = 1. dihubungkan dengan Out jika e = 1.

� Jalur ENABLE e adalah jalur untuk mengaktifkan multiplexer. Jika e bernilai 0 maka multiplexer tidak aktif.

� Multiplexer mempunyai properti penting yang dapat digunakan untuk menghasilkan berbagai fungsi kombinasional dan dapat digambarkan sebagai diagram logika yang universal.

� Spesifiknya, pada n-variabel fungsi Out dapat dibuat oleh multiplexer 2n-input 1 bit.dibuat oleh multiplexer 2 -input 1 bit.

Berikut contoh implementasi multiplexer 2 masukan 4 bit :

ln 1,3

ln 0,3

ln 1,2

ln 0,2

ln 1,1

Out 3

Out 2

SELECT EN

ln 0,1

ln 1,0

ln 0,0

Out 1

Out 0

� Multiplexer di atas terdiri dari 2 input yaitu In0 dan In 1 yang masing-masingnya terdiri dari4 bit. Karena terdapat 2 buah masukan makaSELECT yang diperlukan sebanyak 2log In =2log 2 = 1. SELECT dapat bernilai 0 untukmemilih In 0 dan dapat bernilai 1 untu memilihIn 1.

� Rangkaian multiplexer biasanya digunakanuntuk menggabung dua atau lebih sinyaluntuk menggabung dua atau lebih sinyaldigital ke dalam satu jalur, denganmenempatkan pada waktu yang berbeda. Caraseperti ini dikenal dengan istilah multipleksberdasarkan pembagian waktu (Time DivisionMultiplexing)

� Multiplexer banyak digunakan dalamkomputer, salah satu implementasinya adalahpada saat memilih satu masukan dari beberapamasukan sumber untuk ALU (Arithmetic andLogical Unit).

� Aplikasi utama dekoder adalah pengalamatan,dimana n bit masukan In diinterpretasikansebagai sebuah alamat yang digunakan untukmemilih satu dari jalur keluaran.

� Aplikasi yang lain adalah memberi rute datadari sebuah sumber ke beberapa tujuan.

Dekoder juga disebut Demultiplexer. Aplikasi� Dekoder juga disebut Demultiplexer. Aplikasiini dapat mengendalikan input dari dekoderyang dipandang sebagai 1 bit data sumber.

ln 2

Out 7

Out 6

Out 5

Out 4ln 1

ln 0

Out 4

Out 3

Out 2

Out 1

Out 0

EN

� Sebuah dekoder 1-out-of-2n atau 1/2n adalahrangkaian kombinasional dengan n jalur datamasukan dan 2n jalur data keluaran.

� Sinyal keluaran yang aktif tergantung dari nilaimasukan In 0, In 1, In 2. Berikut ini daftarkombinasi sinyal masukan dan efek sinyalkeluaran yang aktif.

Sinyal MasukanSinyal Masukan KeluaranKeluaran

AktifAktifIn 0In 0 In 1In 1 In 2In 2 ENEN

00 00 00 11 Out 0Out 0

00 00 11 11 Out 1Out 1

00 11 00 11 Out 2Out 2

00 11 11 11 Out 3Out 300 11 11 11 Out 3Out 3

11 00 00 11 Out 4Out 4

11 00 11 11 Out 5Out 5

11 11 00 11 Out 6Out 6

11 11 11 11 Out 7Out 7

φφ φφ φφ 00 Tidak adaTidak ada

� Kombinasi sinyal masukan akan menentukansinyal keluaran yang aktif. Chip dekoderdikendalikan oleh chip enable (EN). Pada saatEN rendah maka dekoder tidak berfungsi, apapun kombinasi masukannya. Kalaudiperhatikan, jalur keluaran yang aktifditentukan oleh nilai kombinasi In.

� Simbol dekoder terdiri dari k buah masukan,sebuah jalur EN, dan n buah jalur keluaransebuah jalur EN, dan n buah jalur keluarandengan syarat k ≥ 2log n. Misal jumlahkeluarannya 8 jalur maka k minimal samadengan 2log8 = 3.

Dekoder1/n

ln 0 ln 1 ln k

EN

Out 0

k ≥ 2log n

Out 1 Out nOut 0 Out 1 Out n

� Encoder adalah rangkaian yang digunakanuntuk menghasilkan alamat atau nama darijalur masukan yang aktif.

� Encoder kebalikan dari Decoder.

� Penambahan keluaran In AKTIF digunakanuntuk mengetahui apakah ada atau tidakuntuk mengetahui apakah ada atau tidaksebuah jalur yang aktif. Pada saat tidak adajalur yang aktif, keluaran akan bernilai 00, iniakan sama artinya dengan jalur In 0 yang aktif.

� Keluaran In AKTIF dibuat untuk membedakanantara tidak ada masukan yang aktif denganmasukan In 0 yang aktif.

� Gambar berikut menunjukkan sebuah 4 bitencoder yang sederhana.

Out 1ln 3ln 2ln 1ln 0

EN

ln AKTIF

Out 1

Out 0

ln 3

� Simbol Enkoder n bit terdiri dari n bit masukanIn, satu buah EN dan In AKTIF, serta 2log n bitkeluaran.

n

ln

Enkoder

n bit

2log n

EN

Out

ln AKTIF

� Register data adalah kumpulan elemen-elemenmemori yang bekerja bersama-sama sebagaisatu unit. Fungsinya sebagai penyimpan data.

n

ln

Register Data

n bit

n

DETAK

CLEAR

� Sumber m bit register dirangkai dengan m flip-flop digunakan untuk menyimpan sebuah m bit word (In 0, In 1, ... In m-1).

� Setiap bit word disimpan dalamflip flop yang berlainan. Datadapat dikirim ke atau darisemua flip flop secara

Q

QSET

CLR

Dln 3 Out 3

Q

QSET

CLR

Dln 2 Out 2

QSET

Dln 1 Out 1

semua flip flop secarabersamaan, mode operasi inidisebut masukan-keluaranparalel. Register data dapatdibangun dari berbagai tipe flip-flop. Simbol register data terdiridari n bit In, jalur DETAK danCLEAR, dan n bit Out.

QCLR

Q

QSET

CLR

Dln 0 Out 0

DETAK

CLEAR

� Terdapat berbagai situasi dalam perancangankomputer di mana diperlukan adanyapenggeseran isi register ke sebelah kiri atau kesebelah kanan.

� Operasi pergeseran kanan mengubah keadaaanregister sebagai berikut :

(0, Z , Z , ..., Z )� (Z , Z , ... , Z )(0, Z0, Z1, ..., Zm-1)� (Z0, Z1, ... , Zm)

dan penggeseran kiri melakukan transformasi :

(Z1, Z2, ..., Zm-1, 0)� (Z0, Z1, ... , Zm-1)

ln

SHEN

CLEAR

Q

QSET

CLR

D

Q

QSET

CLR

D

Q

QSET

CLR

D

Q

QSET

CLR

Dln OUT

Register Geser

n bit

SHEN

CLEAR

OUT

� Register yang dapat melakukan operasi penggeseran ke kiri atau ke kanan ini disebut dengan Register Geser (Shift Register).

� Untuk melaksanakan operasi sederhana ini, register geser m-bit terdiri dari m buah flip-flop master-slave yang masing-masingnya dihubungkan dengan tetangga sebelah kiri dan kanannya.kanannya.

� Data satu bit dapat dimasukan dan satu bit dapat dibaca pada sisi yang lain, ini disebut input-output parallel.

� Pergeseran ke kanan dapat dikerjakan dengan mengaktifkan jalur kendali shift enable yang terhubung dengan input clock masing-masing flip-flop. Berguna juga untuk menyediakan akses langsung pada flip-flop internal dalam register geser m-bit.

� Disamping jalur data serial, m jalur input atau output disediakan juga untuk transfer data output disediakan juga untuk transfer data paralel dari dan ke register geser.

� Register geser sangat berguna pada sejumlah aplikasi seperti :

� Penyimpan data serial

� Konversi data serial ke paralel atau paralel ke serial

�Melakukan operasi aritmatik.

Register geser dapat dirancang agar lebih � Register geser dapat dirancang agar lebih universal yang menggabungkan register geser kanan atau kiri.

� Berikut ini gambar register geser universal :

Register Geser Kanan Kiri

n bitSHEN

Data ln

Geser Kanan

LEFT SH

PAR EN

Data ln

Paralel

n

Data ln

Geser Kiri

n bit

CLEAR

Data Out

Geser Kiri

Data Out

Paralel

n

Data Out

Geser Kanan

� Pencacah adalah sebuah mesin sekuensial yangdirancang untuk melakukan pencacahan.Pencacah sederhana diperoleh dengan sedikitmelakukan modifikasi dari register geser.Gambar berikut menunjukkan pencacahmodulo-16 bityang dapat mencacah dari 0000modulo-16 bityang dapat mencacah dari 0000sampai 1111. Pencacah ini terdiri dari 4 buahJK flip-flop

COUNTEN

CLEAR

OUT 3

J

Q

Q

K

SET

CLR

J

Q

Q

K

SET

CLR

J

Q

Q

K

SET

CLR

J

Q

Q

K

SET

CLR

1

OUT 2OUT 1OUT 0

�� Rangkaian ini akan menghitung jika jalur Rangkaian ini akan menghitung jika jalur count aktif. Keluaran hasil penghitungan count aktif. Keluaran hasil penghitungan count aktif. Keluaran hasil penghitungan count aktif. Keluaran hasil penghitungan adalah 4adalah 4--bit standar bilangan biner.bit standar bilangan biner.

�� Keluaran suatu flip flop merupakan masukan Keluaran suatu flip flop merupakan masukan bagi flip flop di sebelah kanannya sehingga bagi flip flop di sebelah kanannya sehingga keluaran dari suatu flip flop akan keluaran dari suatu flip flop akan mempengaruhi keadaan flip flop yang ada mempengaruhi keadaan flip flop yang ada disebelah kanannya (Ripple Counter)disebelah kanannya (Ripple Counter)

� Jalur COUNTEN berfungsi sebagai pengganti detak bagi flip flop JK pertama, Jalur CLEAR berfungsi untuk me-reset (mengosongkan) nilai seluruh flip flop JK. Konstanta 1 berfungsi memberi nilai 1 pad masukan J dan K untuk semua flip flop. Karena JK senantiasa bernilai 11 maka flip flopdalam kondisi toggle (berubah-ubh dari kondisi sebelumnya).dari kondisi sebelumnya).

� Simbol pencacah modulo-16 dari 4 bit keluaran, 1 bit jalur COUNTEN dan CLEAR.

Pencacah

Modulo-16

COUNTEN

CLEAR

OUT 1OUT 0 OUT 2 OUT 3