1

BAB V

KOMPUTER

SEDERHANA

SAP-1

(SIMPLE AS

POSSIBLE-1)

Arsitektur SAP-1

SAP-1 merupakan tahappertama dalam evolusi ke arahpengembangan Komputer-komputer modern.

Sekalipun masih terhitungsederhana, operasi SAP-1 telahmewakili operasi komputermodern.

Kelebihannya, arsitekturnyasederhana sehingga mudahdimengerti oleh pemulasekalipun.

2

EA

SU

Pencacah Program(Progam Counter) 4

Cp

CLK

Ep

CLK

Masukandan MAR

4

LM

CLK

MemoriRAM 16 x 8 8

CE

4 4

Register Instruksi

4

LI

CLK

EI

CLR

8

W8

PeragaBiner

Register B8

LB

CLK

AkumulatorA

8

LA

CLK

8

8

Penjumlah&

Pengurang

8

8Register Keluaran

8

8

LO

CLK

PengendaliPengurut

CLK

CLK

CLR

CLR

4

12

CPEPLMCE LIEILAEA SUEULBLO

EU

Penahan Tiga Keadaan

(Three State Buffer, TSB)Semua keluaran register menuju bus

W yang dikendalikan oleh penahan

tiga keadaan (TSB) yang

memungkinkan transfer data dari

register ke bus secara teratur.

Keluaran TSB, DOut, memungkinkan

tiga kondisi: 1, 0 atau hambatan

tinggi (impedansi tinggi). Pada saatENABLE=0 maka terjadi hambatan

tinggi pada TSB sehingga tidak ada

data yang mengalir dari DIn menuju

DOut. Pada SAP-1 TSB banyakdigunakan untuk menahan data dari

register menuju ke bus W atau

sebaliknya.

3

CLK, CLK, CLR, CLR

Jalur kendali umum yang hampirada pada setiap komponen dalamcomputer. Fungsi umum masing-masing jalur :

� CLK : Memicu pengaktifankomponen dengan mode active high, akan aktif jika nilainya =1

� CLK : Memicu pengaktifankomponen dengan mode active low, akan aktif jika nilainya = 0

� CLR : Me-reset komponen denganmode active high, akan aktif jikanilainya = 1

� CLR : Me-reset komponen denganmode active low, akan aktif jikanilainya = 0

Pencacah Program

(Program Counter – PC)

� Program, dalam SAP-1, disimpan

pada memori RAM dengan instruksi

pertama diletakan pada alamat biner0000, instruksi kedua pada alamat

0001, instruksi ketiga pada alamat

0010 dan seterusnya. Data biasanya

disimpan pada bagian akhir memori.

Pencacah program yang merupakan

bagian dari unit kendali (control unit)

bertugas mencacah dari 0000 sampai

1111. Keluaran dari pencacah akan

menunjukan alamat instruksi

berikutnya yang akan dieksekusi.

4

� Ketika komputer mulai bekerja, pencacah program direset

sehingga nilai menjadi 0000.

Nilai ini dikirimkan ke Register

Alamat Memori (Memory

Address Register, MAR), padasaat fetch, sebagai alamat

memori yang akan diambil

instruksinya. Kemudian

pencacah program menaikan

angka cacahnya menjadi 0001.

MAR � PC

PC � PC + 1

� Setelah instruksi pertama diambildan dilaksanakan, pencacahprogram mengirimkan alamat 0001 ke MAR.

� Pencacah program kembalimeningkatkan angka cacahnya. Proses ini terus dilakukan sampaiseluruh instruksi dalam memoriselesai dijalankan ataumenemukan instruksi untukberhenti, seperti instruksi HLT (HALT).

� Jalur kendali yang ada padaPencacah Program :

� Ep : mengeluarkan nilai dariPencacah ke dalam bus W

� Cp : mengendalikan increment Pencacah : PC � PC + 1

5

Masukan dan MAR

(Memory Address Register) � Pada Masukan dan MAR terdapat

register saklar untuk alamat dan data. Register-register saklar ini, yang merupakan bagian dari unit masukanmemungkinkan pengiriman 4 bit alamat dan 8 bit data kepada memori(RAM).

� MAR adalah bagian dari memoridalam SAP-1. Selama komputerbekerja alamat dalam pencacahprogram ditahan (latched) pada MAR. Sejenak kemudian MAR mengirimkanalamat 4 bit ke dalam memori RAM, untuk membaca instruksi dalammemori.

� Jalur kendali yang ada pada Masukandan MAR :

LM : Mengambil data dari Bus W kedalam MAR

Memori RAM 16 x 8

� RAM berperan sebagai memori utama

tempat menyimpan instruksi dan data. Selama komputer beroperasi, RAM

menerima alamat 4 bit dari MAR dan

operasi membaca dilaksanakan.

� Setelah memori dibaca, instruksi atau

data akan keluar dari memori dan

masuk ke dalam bus W. Instruksi ataudata yang berada dalam bus W dapat

diakses oleh register-register lain.

� Memori terdiri dari 16 alamat yang

lebarnya 8 bit. Untuk mengakses RAM

diperlukan alamat dengan lebar2log16 bit = 4 bit. Itulah mengapa

pencacah program lebarnya 4 bit.

6

Register Instruksi

� Register instruksi merupakan bagiandari unit kendali.

� Instruksi yang akan dieksekusi, dibacadari memori utama dan masuk kedalam bus W. Pada waktu yang bersamaan, register instruksidiaktifkan sehingga instruksi yang dibaca dari memori akan masuk kedalam register instruksi.

� Register instruksi dibagi menjadi duabagian. Bagian atas sebanyak 4 bit dikirim ke blok pengendali pengurut.

� Bagian bawah sebanyak 4 bit menujubus W dikendalikan oleh TSB.

� Jalur kendali yang ada pada Register Instruksi :� LI : mengambil data 8 bit dari bus W

� EI : Mengendalikan data 4 bit dari register yang menuju ke bus W.

Pengendali Pengurut

(Controller-Sequencer)

� Register ini berfungsi untuk

mengatur seluruh jalannya

komputer termasuk eksekusi

instruksi.

� Sebelum komputer bekerja sinyal

CLR dan CLK masing-masing

dikirimkan ke pencacah program dan register instruksi. Akibatnya

pencacah program di-reset ke

0000 dan pada saat yang

bersamaan instruksi terakhir

dalam register instruksi dihapus.

7

� Kemudian sinyal detak CLK

dikirimkan ke semua register

buffer. Sinyal ini mensinkronkan

operasi komputer yang menjaminbahwa setiap langkah operasi

akan terjadi sebagaimana

mestinya.

� Semua transfer dalam register

terjadi pada tepi positif dari sinyal

CLK. Data 12 bit yang keluar dari

register ini dinamakanmikroinstruksi. Mikroinstruksi

mengendalikan kerja seluruh

register.

Akumulator

� Adalah register buffer yang menyimpan hasil sementara selama

komputer beroperasi. Akumulator

mempunyai dua macam keluaran.

� Kedua keluaran secara langsung

diteruskan ke bagian penjumlah-

pengurang dan dikirimkan ke bus W.

Karena itu data sebanyak 8 bit dari

akumulator secara terus menerus

mengaktifkan rangkaian penjumlah-

pengurang. Data yang sama munculpada bus W jika EA tinggi.

� Jalur kendali yang ada pada

Akumulator :

� LA : Mengambil data 8 bit dari bus W

� EA : Mengendalikan data 8 bit dari register yang menuju ke bus W

8

Penjumlah - Pengurang

� SAP-1 menggunakan sebuahPenjumlah – Pengurangkomplemen-2.

� Bila SU rendah, maka keluaranjumlah dari penjumlah-pengurang, sedangkan jika SU

tinggi keluarannya berupa selisihdari penjumlah –pengurang.

� Rangkaian penjumlah –pengurang bersifat asinkron, iniberarti isi keluarannya dapatberubah bila terjadi perubahanpada data masukan. BilamanaEU tinggi, isi yang bersangkutanakan muncul pada bus W.

Jalur kendali yang ada pada

Penjumlah-Pengurang :

� SU : Menentukan jenis operasi

penjumlahan dan pengurangan.

Jika SU aktif maka operasi

pengurangan , jika sebaliknya

maka operasi penjumlahan.

� EU : Mengendalikan data 8 bit

dari Penjumlah dan Pengurangyang menuju ke bus W.

9

Register B

� Register Buffer yang digunakandalam operasi aritmatika. SinyalLB yang rendah dan tepi positifdari sinyal clock akanmenyalurkan data dari bus W kedalam register B.

� Keluaran dari register B kemudian mengaktifkanpenjumlah-pengurangmemasukan bilangan yang akandijumlahkan dengan ataudikurangkan dari isi akumulator.

� Jalur kendali yang ada padaRegister B :� LB : Mengambil data 8 bit dari bus

W.

Register Keluaran

� Pada akhir operasi komputer,

akumulator berisi hasil operasi

yang diselesaikan dalam register

Penjumlah-Pengurang.

� Setelah sementara, hasil operasi

disimpan dalam akumulator

maka selanjutnya dipindahkan keregister keluaran. Apabila EA

tinggi dan LO rendah, maka saat

tepi positif sinyal clock berikutnya

akan memasukkan data dari

akumulator ke dalam Register Keluaran.

10

� Register Keluaran sering disebutOutput Port karena data yang

telah diproses dapat dikeluarkan

dari komputer melalui register ini.

� Dalam mikrokomputer, Output

Port dihubungkan dengan

rangkaian perantara (interface

circuits) yang menggerakan alat-alat seperti printer, CRT, tele

typewriter dan sebagainya.

� Jalur kendalai yang ada pada

Register Keluaran :

� LO : Mengambil data 8 bit dari bus

W

Peraga Biner

� Peraga Biner adalah suatu alat

yang terdiri dari 8 buth LED.

Oleh karena setiap LED

dihubungkan dengan sebuah flip-

flop dan Output Port, makaperaga biner akan menyajikan isi

output port.

� Dengan demikian setelah kita

memindahkan hasil dari

Akumulator ke Output Port, kita

dapat melihat jawaban itu dalam

bentuk biner pada peraga biner.