tsk205 kuliah1 pengantar v3

Pendahuluan SistemDigital

@2012,Eko DidikWidianto

Pengantar Kuliah

Sistem Digital

Lisensi

Pendahuluan Sistem DigitalKuliah#1 TSK205 Sistem Digital - TA 2011/2012

Eko Didik Widianto

Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro



Pengantar Kuliah

Sistem Digital

Lisensi

Tentang Kuliah

I Pembahasan tentang deskripsi, tujuan, sasaran danmateri kuliah TSK205 Sistem Digital. Selain itu, jugadibahas tentang tata tertib kuliah dan sistem evaluasi

I Pengantar sistem digitalI Link

I Website: http://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/

I Email: [email protected]

http://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/


mailto:[email protected]



Pengantar Kuliah

Sistem Digital

Lisensi

Bahasan

Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi

Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital

Lisensi



Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah

Buku Acuan

Rencana Perkuliahan

Pendekatan dan Motivasi

Sistem Digital

Lisensi

Bahasan



Lisensi




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Deskripsi KuliahDasar-dasar Sistem Digital

Kredit: 2 SKS Kuliah, 1 SKS PraktikumMetode pengajaran: tatap muka (2 x 50 menit), presentasi materi dan diskusi,UTS, UAS, Tugas, QuizWaktu: ±14 Minggu

1. Sistem digital dan metodologi desain;

2. Rangkaian logika: konsep, aljabar Boolean, gerbang logika,analisis, sintesis, minimisasi rangkaian menggunakan petaKarnaugh dan metode Quine-McKluskey, serta rangkaianmultilevel;

3. Teknologi implementasi: CMOS dan tinjauan praktis, teknologichip;

4. Representasi bilangan dan rangkaian aritmetika: unsigned,signed, fixed-point, floating point, operasi aritmetika dan desainrangkaian;

5. Blok rangkaian kombinasional;

6. Rangkaian sekuensial: elemen dasar latch dan flip-flop, register,pencacah, SRAM;

7. Desain rangkaian sekuensial sinkron: finite state machine/FSM,model Moore dan Mealy;




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Standar Kompetensi

Mahasiswa akan mampu:1. memahami secara komprehensif tentang konsep sistem

digital;2. merancang dan menganalisis, mengimplementasikan,

mengaplikasikan rangkaian digital (menggunakanteknologi TTL/CMOS) dan mengkomunikasikan solusidesain sistem digital dengan jelas, runut dan tepat baiktertulis maupun lisan

3. melakukan simulasi rangkaian logika denganmenggunakan program simulator, misalnya Qucs atauprogram lainnya




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Tata Tertib Kuliah

Berlaku bagi Dosen dan MahasiswaI Dosen dan mahasiswa diharapkan hadir pada waktunya

I Batas wajar 15 menit dari jadwal yang telah ditentukanI Namun, tidak ada sangsi keterlambatan bagi mahasiswa

I Kehadiran minimal 75% (11 / 14 pertemuan) sebagaisyarat minimal mengikuti UTS dan/atau UAS

I Sesuai keputusan jurusan Teknik Sistem Komputer

I Kuliah yang batal diadakan karena hari libur, kegiataninsidental jurusan ataupun dosen berhalangan, akandigantikan di hari lain sesuai kesepakatandosen-mahasiswa

I Akan diberitahukan lewat blog/facebook




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Bahasan



Lisensi




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Buku Acuan/Referensi

1. Peter J. Ashenden, Digital Design: An Embedded SystemsApproach Using Verilog/VHDL, Morgan Kaufmann, 2008

2. Stephen Brown and Zvonko Vranesic, Fundamentals ofDigital Logic with Verilog/VHDL, 2nd Edition, McGraw-Hill,2005

3. Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, Gregory L. Moss, “DigitalSystems: Principles and Applications”, Edisi 11, Pearson,2011Buku ini bisa dipinjam di perpustakaan jurusan

4. Sumber lain: paper ilmiah, website project5. Buku Ajar/Handout:

Eko didik widianto (2011): Sintesis rangkaian logika




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Bahasan



Lisensi




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Rencana Acara PerkuliahanTentative 14 minggu/tatap muka

Detail: http://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/

1. Pengenalan sistem digital

2. Rangkaian logika

3. Aljabar Boolean dan sintesis rangkaian logika

4. Rangkaian logika optimal: peta Karnaugh dan rangkaian multi-keluaran

5. Penyederhanaan fungsi logika dengan metode tabular Quine-McKluskey,rangkaian multilevel

6. Implementasi gerbang dan rangkaian logika: teknologi CMOS dantinjauan praktikal

7. Teknologi rangkaian terintegrasi

8. Representasi bilangan digital dan operasi bilangan (penjumlahan danpengurangan)

9. Desain rangkaian aritmatika

10. Rangkaian kombinasional

11. Elemen dasar rangkaian sekuensial

12. Rangkaian sekuensial: register, counter dan SRAM

13. Desain Rangkaian Sekuensial Sinkron

14. Model Mealy, Minimisasi State






Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Kompetensi Dasar

I menjadi dasar evaluasi pembelajaranI 33 kompetensi dasar yang harus dimiliki mahasiswa

setelah mengikuti kuliah iniI mengenal (C1, cognitive level-1, understand) sampai

mampu berkreasi (C6, cognitive level-6, creating)

Lihat: http://didik.blog.undip.ac.id/files/2012/03/Kontrak-Perkuliahan-V120305.pdf

http://didik.blog.undip.ac.id/files/2012/03/Kontrak-Perkuliahan-V120305.pdf

http://didik.blog.undip.ac.id/files/2012/03/Kontrak-Perkuliahan-V120305.pdf




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Sistem Evaluasi

Evaluasi:

No Evaluasi Bobot1 Tugas Mandiri/Kelompok 20%2 Quiz 20%3 Ujian Tengah Semester 30%4 Ujian Akhir Semester 30%

Penilaian Akhir:

AA > 80 A 4.065 < AA ≤ 80 B 3.050 < AA ≤ 65 C 2.035 < AA ≤ 50 D 1.0

AA ≤ 35 E 0.0 (Tidak Lulus)




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Bahasan



Lisensi




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Pendekatan KuliahBagaimana Kaitan TSK-205 dengan Mata Kuliah Lainnya

Aplikasi rancangan digital:

1. Menggunakan komponen chip standar TTL/CMOS

2. Menggunakan mikroprosesor/mikrokontroler

3. Menggunakan PLD




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Komputer Operasional

Homebrew Computer: hanya menggunakan TTL, tanpamikroprosesor

1. Yunten Labs: http://www.yuntenlabs.com/csalab.htm

2. Andrew: Mark 1 FORTH Computer(http://www.holmea.demon.co.uk/Mk1/Architecture.htm)

3. Magic 1




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Komputer TTL

Yunten Labs: http://www.yuntenlabs.com/csalab.htm




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Mark 1 Computer

Andrew: Mark 1 FORTH Computer(http://www.holmea.demon.co.uk/Mk1/Architecture.htm)




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Magic 1 Clone




Buku Acuan

Rencana Perkuliahan


Sistem Digital

Lisensi

Line Tracer Analog



Pengantar Kuliah

Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital

Rangkaian Terintegrasi

Metodologi Desain SistemDigital

IC Digital

Lisensi

Bahasan



Lisensi



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Sistem Digital

I Sistem digital mengacu pada rangkaian elektronik yangmenghadirkan informasi dalam bentuk diskrit

I informasi diwujudkan hanya menggunakan 2 level teganganI level tegangan mewakili nilai kebenaran (benar/salah)I analisis dalam bentuk rangkaian logikaI menambah kehandalan dan akurasi

Representasi diskrit sinyal audio analog



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Perangkat Digital

I Rangkaian logika digunakan untuk membangun komputerdan perangkat digital lainnya

I Revolusi digital dimulai awal tahun 1970-an:I Rangkaian terintegrasi (IC, Integrated Circuit)I Transistor lebih kecilI Densitas chip lebih besar (LSI, Large Scale Integration:

puluhan ribu transistor)

I Baca lebih lanjut:http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuit



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Bahasan



Lisensi



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Rangkaian Terintegrasi / IC

I Rangkaian terintegrasi difabrikasi di atas wafer silikonI Wafer dipotong dan dikemas untuk membuat satu chipI Chip tersusun atas puluhan hingga milyaran transistor

Atmel SoC: Diopsis 740



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Kompleksitas Rangkaian DigitalHukum Moore: Jumlah Transistor Dua Kali Lipat Setiap 2 Tahun

I Moore, Gordon E. (1965). "Cramming more components onto integrated circuits" (PDF). Electronics Magazine. p. 4

I Gambar: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Transistor_Count_and_Moore%27s_Law_-_2008.svg)

ftp://download.intel.com/museum/Moores_Law/Articles-Press_Releases/Gordon_Moore_1965_Article.pdf



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Kompleksitas Rangkaian Digital

I Lebih banyak transistor memberikan fungsional yang lebihbesar, namun membuat proses desain lebih kompleks

I Intel memproduksi mikroprosesor 22nm di tahun 2011(proses nano)

I Mikroprosesor mencapai 15 milyar transistor di tahun 2015

I Teknik desain berbasis komputer (CAD, computer-aideddesign) diperlukan



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Bahasan



Lisensi



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Metodologi Pengembangan Sistem

I Desain didefinisikan sebagai proses sistematik untukmembangun rangkaian yang memenuhi kebutuhan yangditentukan dan tetap memperhatikan batasan (constraint)dalam hal biaya, performansi, konsumsi daya, ukuran,berat dan sifat lainnya

I Bagaimana membangun sistem yang kompleks? denganabstraksi

I Mengidentifikasi aspek yang penting untuk dikerjakan, danmenyembunyikan detail dari aspek lain

I Dengan membuat asumsi dan mengikuti disiplin agarasumsi valid

I Abstraksi digital hanya mengijinkan 2 level tegangan dalamrangkaian: transistor on (tersambung sempurna) atautransistor off (terputus)

I Asumsi: transistor tersambung atau terputus seketikaI Disiplin: meregulasi switching (on/off) agar terjadi dalam

interval waktu yang telah didefinisikan (periode clock)



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Metodologi Top-Down

I Metodologi pengembangan tipikal: pendekatan top-down



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Pendekatan Desain

TradisionalI Mendasarkan pada model

matematikI Pendekatan analitisI Menyediakan pendalaman

dan pemahaman terhadapmasalah desain

I Bisa dilakukan untukproblem yang kecil.

I Problem besar (real)?

CADI Menggunakan perangkat

bantu software CAD/EDAI Software mengguankan

model matematik danpendekatan analitis

I Transparan terhadappengguna, banyak detaildiabstrakkan

I Diperlukan untukmenyelesaikan problem real



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Tradisional vs CAD

I Sebagian besar pekerjaan rekayasa digital dilakukandengan menggunakan CAD

I Namun, pemahaman dasar dengan pendekatantradisional masih diperlukan

I Konseptual masih tradisionalI Penggunaan CAD yang efektif memerlukan pemahaman

tentang kerja perangkat tersebutI Penggunaan opsi desain memerlukan pendalaman konsep



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Bahasan



Lisensi



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

Chip Digital: Standar, PLD, Custom-designed

I Chip standarI Berisi sejumlah kecil rangkaian (<100 transistor)I Melakukan fungsi logika sederhanaI Contoh: IC seri 7400

I Programmable logic devices (PLD)I Berisi kumpulan gerbang dengan interkoneksi terprogramI Fungsi dikonfigurasi oleh desainer/penggunaI Desain dilakukan dengan perangkat CAD: Xilinx, Altera

I Custom-designed (ASIC, Application Specific Integrated Circuit)I Dioptimasi untuk keperlukan/tugas tertentuI Performansi lebih baikI Terdiri atas rangkaian logika dalam jumlah besarI Biaya produksi tinggi: memerlukan produksi dalam jumlah besar

untuk menekan biaya



Pengantar Kuliah




IC Digital

Lisensi

IC Seri 7400: Teknologi BJT vs CMOS

I BJT (Bipolar Junction Transistor), disebut juga TTL(transistor-transistor logic) -> kecepatan lebih tinggi

I CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) ->daya lebih rendah

I BiCMOS (Bipolar-CMOS)

Implementasi fungsi NAND dengan CMOS dan BJTSource: http://en.wikipedia.org/wiki/NAND_gate



Pengantar Kuliah

Sistem Digital

Lisensi

Lisensi

Creative Common Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (CCBY-SA 3.0)

I Anda bebas:I untuk Membagikan — untuk menyalin, mendistribusikan,

dan menyebarkan karya, danI untuk Remix — untuk mengadaptasikan karya

I Di bawah persyaratan berikut:I Atribusi — Anda harus memberikan atribusi karya sesuai

dengan cara-cara yang diminta oleh pembuat karyatersebut atau pihak yang mengeluarkan lisensi.

I Pembagian Serupa — Jika Anda mengubah, menambah,atau membuat karya lain menggunakan karya ini, Andahanya boleh menyebarkan karya tersebut hanya denganlisensi yang sama, serupa, atau kompatibel.

I Lihat: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0Unported License

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

tsk205 kuliah1 pengantar v3

Documents