BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Pengertian IC

Integrated Circuit (IC) adalah suatu komponen elektronik yang dibuat dari

bahan semi conductor, dimana IC merupakan gabungan dari beberapa komponen

seperti Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi

sebuah rangkaian berbentuk chip kecil, IC digunakan untuk beberapa keperluan

pembuatan peralatan elektronik agar mudah dirangkai menjadi peralatan yang

berukuran relatif kecil.

1.1.1 Keunggulan IC(Advantages)

IC telah digunakan secara luas diberbagai bidang, salah satunya

dibidang industri Dirgantara, dimana rangkaian kontrol elektroniknya akan

semakin ringkas dan kecil sehingga dapat mengurangi berat Satelit, Misil dan

jenis-jenis pesawat ruang angkasa lainnya. Desain komputer yang sangat

kompleks dapat dipermudah, sehingga banyaknya komponen dapat dikurangi

dan ukuran motherboardnya dapat diperkecil. Contoh lain misalnya IC

digunakan di dalam mesin penghitung elektronik(kalkulator), juga telepon

seluler(ponsel) yang bentuknya relatif kecil.

Di era teknologi canggih saat ini, peralatan elektronik dituntut agar

mempunyai ukuran dan beratnya seringan dan sekecil mungkin, dan hal itu

dapat dimungkinkan dengan penggunaannya IC.

Selain ukuran dan berat IC yang kecil dan ringan, IC juga memberikan

keuntungan lain yaitu bila dibandingkan dengan sirkit-sirkit keonvensional

yang banyak menggunakan komponen, IC dengan sirkit yang relatif kecil

hanya mengkonsumsi sedikit sumber tenaga dan tidak menimbulkan panas

berlebih sehingga tidak membutuhkan pendinginan (cooling system).

1.1.2 Kelemahan-kelemahan IC(Disanvantages)

Pada uraian sebelumnya nampak seolah-olah IC begitu sempurna

dibanding komponen elektronik konvensional, padalah tak ada sesuatu

komponen yang tidak memiliki kelemahan.

Kelemahan IC antara lain adalah keterbatasannya di dalam menghadapi

kelebihan arus listrik yang besar, dimana arus listrik berlebihan dapat

menimbulkan panas di dalam komponen, sehingga komponen yang kecil

seperti IC akan mudah rusak jika timbul panas yang berlebihan.

Demikian pula keterbatasan IC dalam menghadapi tegangan yang besar,

dimana tegangan yang besar dapat merusak lapisan isolator antar komponen

di dalam IC Contoh kerusakan misalnya, terjadi hubungan singkat antara

0

komponen satu dengan lainnya di dalam IC, bila hal ini terjadi, maka IC dapat

rusak dan menjadi tidak berguna.

1.1.3 Kemasan IC(Packages)

Ditinjau dari teknik pembuatan dan bahan baku yang digunakan,

terdapat4 (empat) jenis IC, yaitu : Jenis Monolithic, Thin film, dan Hybrid.

Khusus untuk jenis hybrid, yang merupakan gabungan dari thin-film,

monolithic dan thick-film.

Terlepas dari teknik pembuatan dan bahan yang digunakan, keempat jenis IC

tersebut dibalut dalam kemasan(packages) tertentu agar dapat terlindungi dari

gangguan luar ,seperti terhadap kelembaban, debu, dan kontaminasi zat

lainnya.

Kemasan IC dibuat dari bahan ceramic dan plastik, serta didesain untuk

mudah dalam pemasangan dan penyambungannya. Ada berbagai jenis

kemasan IC dan yang paling populer dan umum digunakan, antara lain :

-DIP(Duel in- line Packages) -SIP(Single in-line Packages) -QIP(Quad in-line

Packages) -SOP(Small Outline Packages) -Flat Packs -TO-5, TO-72,TO-202

dan TO-220 style Packages

1.1.4 TTL(Transistor transistor Logic)

IC yang paling banyak digunakan secara luas saat ini adalah IC digital

yang dipergunakan untuk peralatan komputer, kalkulator dan system kontrol

elektronik. IC digital bekerja dengan dasar pengoperasian bilangan Biner

1

Logic(bilangan dasar 2) yaitu hanya mengenal dua kondisi saja 1(on) dan

0(off).

Jenis IC digital terdapat 2(dua) jenis yaitu TTL dan CMOS. Jenis IC-TTL

dibangun dengan menggunakan transistor sebagai komponen utamanya dan

fungsinya dipergunakan untuk berbagai variasi Logic, sehingga dinamakan

Transistor.

Transistor Logic

Dalam satu kemasan IC terdapat beberapa macam gate(gerbang) yang dapat

melakukan berbagai macam fungsi logic seperti AND,NAND,OR,NOR,XOR

serta beberapa fungsi logic lainnya seperti Decoder, Encoder, Multiflexer dan

Memory sehingga pin (kaki) IC jumlahnya banyak dan bervariasi ada yang

8,14,16,24 dan 40.

Pada gambar diperlihatkan IC dengan gerbang NAND yang mengeluarkan

output 0 atau 1 tergantung kondisi kedua inputnya.

IC TTL dapat bekerja dengan diberi tegangan 5 Volt.

1.1.5 IC- CMOS

Selain TTL, jenis IC digital lainnya adalah C-MOS (Complementary

with MOSFET) yang berisi rangkaian yang merupakan gabungan dari beberap

komponen MOSFET untuk membentuk gate-gate dengan fungsi logic seperti

halnya IC-TTL. Dalam satu kemasan IC C-MOS dapat berisi beberapa macam

gate(gerbang) yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logic seperti

AND,NAND,OR,NOR,XOR serta beberapa fungsi logic lainnya seperti

Decoders, Encoders, Multiflexer dan Memory.

Pada gambar diperlihatkan IC dengan gerbang NOR yang mengeluarkan

output 0 atau 1 tergantung kondisi kedua inputnya.

IC C-MOS dapat bekerja dengan tegangan 12 Volt.

2

1.1.6 IC Linear (Linear IC's)

Perbedaan utama dari IC Linear dengan Digital ialah fungsinya,

dimana IC digital beroperasi dengan menggunakan sinyal kotak (square) yang

hanya ada dua kondisi yaitu 0 atau 1 dan berfungsi sebagai switch/saklar,

sedangkan IC linear pada umumnya menggunakan sinyal sinusoida dan

berfungsi sebagai amplifier(penguat). IC linear tidak melakukan fungsi logic

seperti halnya IC-TTL maupun C-MOS dan yang paling populer IC linier

didesain untuik dikerjakan sebagai penguat tegangan.

Dalam kemasan IC linier terdapat rangkaian linier, diman kerja rangkaiannya

akan bersifat proporsional atau akan mengeluarkan output yang sebanding

dengan inputnya. Salah satu contoh IC linear adalah jenis Op-Amp.

3

BAB II

PEMBAHASAN

2.1.1 Sejarah

TTL ditemukan oleh James L. Buie dari TRW, "particularly suited to

the newly developing integrated circuit design technology". IC TTL komersial

pertama dibuat oleh Sylvania pada 1963, dinamai Sylvania Universal High-

Level Logic family (SUHL). Peranti dari Sylvania ini digunakan dalam misil

Phoenix. TTL menjadi terkenal pada pendesain sistem elektronik setelah

Texas Instruments memperkenalkan seri 5400, dengan daerah suhu untuk

militer, pada 1964 dan pada akhirnya seri 7400 pada 1966 dengan daerah suhu

yang lebih rendah. Keluarga 7400 dari Texas Instrument menjadi standar

industri. Peranti yang cocok dibuat oleh Motorola, AMD, Fairchild, Intel,

Intersil, Signetics, Mullard, Siemens, SGS-Thomson/ST microelectronic dan

National Semiconductor, dan banyak perusahaan lainnya, bahkan di bekas Uni

Soviet. Tidak hanya membuat peranti TTL yang kompatibel, tetapi peranti

kompatibel juga dibuat dengan menggunakan teknologi sirkuit lainnya. Istilah

TTL digunakan pada banyak logika penyempurnaan yang menggunakan

transistor dwikutub, dengan beberapa penyempurnaan di kecepatan dan

kebutuhan daya selama lebih dari dua dekade. Keluarga populer yang terakhir

adalah 74AS/ALS Advanced Schottky, dikenalkan pada 1985. Hingga 2009,

Texas Instruments tetap memproduksi IC kegunaan umum dalam banyak

keluarga teknologi usang, walaupun dengan harga yang semakin mahal.

Biasanya, chip TTL memadukan tidak lebih dari beberapa ratus transistor.

Fungsi yang dipunyai sebuah kemasan tunggal bervariasi dari beberapa

gerbang logika hingga mikroprosesor. TTL juga menjadi penting karena

harganya yang muram membuat teknik digital cukup ekonomis untuk

menggantikan pekerjaan yang sebelumnya dilakukan oleh teknik analog.

Kenbak-1, salah satu komputer pribadi pertama, menggunakan TTL untuk

CPU daripada menggunakan mikroprosesor yang belum tersedia pada tahun

1971. 1973 Xerox Alto dan 1981 Star, yang mengenalkan GUI, menggunakan

sirkuit TTL pada taraf ALU. Banyak komputer yang menggunakan logika

kompatibel-TTL hingga tahun 1990-an. Hingga penemuan logika dapat

diprogramkan, logika dwikutub tersendiri digunakan untuk percobaan dan

pengembangan sirkuit digital terpadu lainnya.

4

2.3 Tabel Technical Spec IC

No IC Fungsi logika Teknologi Level TeganganCAN00001 Quad Buffer BICMOS 4.5V~5.5VCAN00002 Octal Driver / Line Driver BICMOS 4.5V~5.5VCAN00003 Octal Driver / Line Driver BICMOS 4.5V~5.5VCAN00004 Octal Driver / Line Driver CMOS 2.0V~6.0VCAN00005 Octal Driver / Line Driver CMOS 2.0V~6.0VCAN00006 Octal Driver / Line Driver CMOS 2.0V~6.0VCAN00008 Octal Driver / Line Driver CMOS 4.5V~5.5VCAN00009 Octal Driver / Line Driver CMOS 4.5V~5.5VCAN00010 Single Bus Buffer Gate CMOS 2V~5.5VCAN00011 Quad Bus Buffer Gate CMOS 4.5V~5.5VCAN00012 Single Bus Buffer Gate CMOS 4.5V~5.5VCAN00013 Octal Bus Driver TTL 4.5V~5.5VCAN00014 Octal Driver / Line Driver TTL 4.5V~5.5VCAN00015 Octal Driver / Line Driver TTL 4.5V~5.5VCAN00016 Octal Driver / Line Driver TTL 4.5V~5.5VCAN00017 Octal Driver / Line Driver TTL 4.5V~5.5VCAN00018 Octal Driver / Line Driver CMOS 3V~15V7400 N Quadruple door NOT - AND at 2 entries7401 N Quadruple door NOT - AND at 2 entries with open collector7402 N Quadruple door NOT - OR at 2 entries7403 N Quadruple door NOT - AND at 2 entries with open collector7404 N 6 reversers7405 N 6 reversers with open collector7406 N 6 stages of attack reverser to open collector for 40 my7407 N 6 stages of attack to open collector for 40 my7408 N Quadruple door AND at 2 entries

7409 N Quadruple door AND at 2 entries with open collector7410 N Triple carries NOT - AND at 3 entries7411 N Triple carries AND to 3 entry7412 N Triple carries NOT - AND at 3 entries with open collector 7413 N Double door NOT - AND at 4 entries7414 N 6 reversers trigger7416 N 6 reversers of powers to open collector7417 N 6 stages of attack to open collector for 40 my7420 N Double door NOT - AND at 4 entries7422 N Double door NOT - AND at 4 entries with open collector7423 N Double door NOT - OR at 4 entries expansible and strobe7425 N Double door NOT - OR at 4 entries and strobe7426 N Quadruple door NOT - AND with 2 entries - High voltage7427 N Triple carries NOT - OR at 3 entries7428 N Quadruple NOR door at 2 entries7430 N Carry NOT - AND at 8 entries7432 N Quadruple door OR at 2 entries

5

7437 N Quadruple door NOT - AND of power at 2 entries7438 N Quadruple door NOT - AND of power at 2 entries and open

collector7440 N Double door NOT - AND of power at 4 entries7442 N Decimal decoder BCD7443 N Decoder excesses of 3 - decimal7444 N Decoder excesses of 3 Gray - decimal7445 N Decimal decoder BCD with open collector for 80 my and 30 V

or 15 V7446 AN Decoder BCD 7 segments with open collector with 30 V/20 my7447 AN Decoder BCD 7 segments with open collector with 30 V/20 my7448 N Decoder BCD 7 segments7450 N Double door AND/OR - NOT to 2 X 2 entries7451 N Double door reverser AND/OR - NOT to 2 X 2 entries7453 N Carry reverser AND/OR - NOT to 4 X 2 entries expansible7454 N Carry reverser AND/OR - NOT to 4 X 2 entries7460 N Double door of multiplication at 4 entries7470 N Flip-flop JK to 2 X 3 entries7472 N Main flip-flop slave with 2 X 3 entries7473 N Main flip-flop slave with entry reset7474 N Double Flip-flop D synchronous7475 N Quadruple Flip-flop D asynchronous7476 N Double main Flip-flop JK slave with entries set and reset7480 N Full adder with 1 bit7481 N Memory with 16 bits writing/reading7482 N Full adder with 2 bits7483 AN Full adder with 4 bits7484 AN Memory with 16 bits writing/reading at 2 entries of writing and

reading7485 N Binary comparator with 4 bits7486 N Quadruple door OR Exclusive7489 N Memory with 64 bits writing/reading with open collector7490 AN Decimal scaler7491 AN Register with shift with 8 bits series7492 N Divider by 127493 N Binary counter7494 N Register with shift 4 bits at parallel entry7495 AN Register with shift 4 bits entered and 4 parallel ports 7496 N Register with parallel shift 5 bits7497 N Divider of synchronous binary frequency programmable 6 bits74100 N Octo-Flip-failure D74107 N Double main Flip-flop JK slave with entry reset74110 N Main flip-flop JK slave with blocking of entry74111 N Double main Flip-flop JK slave with blocking of entry74118 N Sixfold Flip-flop RS at common entry of reset74120 N Double synchronization of impulses74121 N Monostable74122 N Monostable redéclenchable at entry reset74123 N Double monostable redéclenchable at entry reset74125 N 4 doors YES at exits 3 states74132 N Quadruple Trigger de Schmitt NOT - AND at 2 entries74141 AN Decimal decoder BCD for tubes of posting

6

74142 N Decimal scaler and ordering of NIXIE74145 N Decimal decoder BCD with open collector for 80 my and 30 V

or 15 V74148 N 8 To 3 Line Priority Encoder74150 N Selector of data 16 bits/multiplexer74151 N Selector of data 8 bits/multiplexer74153 N Double selector of data 4 bits/multiplexer74154 N Binary decoder 4 bits/demultiplexer74155 N Double binary decoder 2 bits/demultiplexer74156 N Double binary decoder 2 bits/demultiplexer74157 N Quadruple selector of information 2 bits/multiplexer74160 N Synchronous decimal scaler at entry of set and reset74161 N Synchronous decimal scaler at entry of set and reset74162 N Synchronous binary counter 4 bits at entry of set and reset74163 N Synchronous binary counter 4 bits at entry of set and reset74164 N Register with shift 8 bits at parallel port74165 N Register shift 8 bits at parallel entry74166 N Register with synchronous shift 8 bits at parallel entry74167 N Divider of frequencies, decimal74170 N Memory with 16 bits writing/reading with words to 4 bits74174 N Sixfold Flip-flop D at entry of reset74175 N Quadruple Flip-flop D synchronous74180 N Parity check 8 bits74181 N Arithmetic logical unit 4 bits74184 N Binary converter BCD 6 bits74185 AN Binary converter BCD 6 bits74190 N Reversible decimal scaler for synchronous counting chain74191 N Reversible binary counter for synchronous counting chain74192 N Meter decimal discounting machine with set and reset74193 N Binary meter discounting machine with set and reset74194 N Register with synchronous 4 bits right-hand side/left parallel

shift74195 N Register with synchronous shift parallel 4 bits with entry JK74196 N Decimal scaler 50 MHz with entry of set and reset74197 N Binary counter 50 MHz with entry of set and reset74198 N Register with synchronous shift 8 bits at entry and port parallel74199 N Register with synchronous shift 8 bits parallel at entry JK74LS241 Driver of bus not reverser74LS242 Quad drunk transceiver inverting74LS243 4 transcoders not reverser 3 states81LS95 74795 : Octal Buffer with Three-State Outputs (74LS795 is

equivalent to 81LS95)81LS97 74797 : Octal Buffer with Three-State Outputs (74LS797 is

equivalent to 81LS97)

ELEMEN ARITMATIKA

4 BIT A.L.U

7

A. Teori Dasar

Arithmetic Logic Unit (ALU) merupakan bagian dimana semua logika dan

cara berhitung berada. Semua proses pembandingan dan perhitungan

dilakukan oleh ALU. Perhitungan biner merupakan salah satu persoalan

penting dalam teknik kendali, karena menjadi inti dari rangakaian

Arithmetic Logic Unit (ALU) pada mikroprosessor atau computer.

Rangkaian penjumlah atau pengurang dapat dibangun dengan mudah

dari gerbang-gerbang dasar. Pin atau terminal pemilih memiliki peran

yang penting dalam menentukan fungsi apa yang akan dijalankan oleh

rangkaian. Logika-logika yang diberikan pada pemilih menjadi instruksi-

instruksi bagi rangkaian, dan instruksi-instruksi itulah yang menentekan

apa yang harus dikerjakan. Pada CPU, instruksi-instruksi ini disebut

Instruction set. Tabel (2) Tabel kebenaran 74181.

Tabel 1 . Tabel Kebenaran IC 74181Fungsi Pemilih Fungsi Output

S3 S2 S1 S0 Logic Negatif Logic Positif

0 0 0 0 F = A F =A

0 0 0 1 F= AB F = A + B

0 0 1 0 F = A + B F = A B

0 0 1 1 F = 1 F = 0

Fungsi Pemilih Fungsi Output

0 1 0 0 F = A + B F = AB

0 1 0 1 F = B F = B

0 1 1 0 F = EX-NOR F = EX-OR

0 1 1 1 F = A + B F = AB

1 0 0 0 F = AB F = A + B

1 0 0 1 F = EX-OR EX-NOR

1 0 1 0 F = B F = B

1 0 1 1 F = A + B F = AB

1 1 0 0 F = 0 F = 1

1 1 0 1 F = A B F = A + B

1 1 1 0 F = AB F = A + B

1 1 1 1 F = A F = A

8

Input A merupakan kata biner 4 bit A3 A2 A1 A0, demikian juga input B B3

B2 B1 B0. Input pemilih S3 S2 S1 S0, juga merupakan kata biner 4 bit

yang akan menentukan fungsi apa yang di operasikan untuk

menghasilkan suatu output rangkaian.

Sebagai contoh, bila M = 1, S3 S2 S1 S0 = 1110, maka output F =A+B

(Lihat Tabel 3)

Tabel 2. Tabel Penjumlahan dari 4 bit

M = 1 Cn = 0S3 S2 S1 S0 = 1110

Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

A 1 1 0 0

B 1 0 1 0

F 1 1 1 0

Bila M = 1, S3 S2 S1 S0 = 1011, maka output berfungsi sebagai perkalian

inputnya, F = A.B.

Tabel 3. Tabel Perkalian dari 4 bit

M = 1 Cn = 0S3 S2 S1 S0 = 1011

Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

A 1 1 0 0

B 1 0 1 0

F 1 0 0 0

Pada saat mode control (M) high (1) dan Cn tidak diperhatikan, output

berfungsi negatif yang berarti logika 1 menjadi tegangan rendah, logika 0

menjadi tegangan tinggi. Sedangkan output berfungsi positif, logika 1

menjadi tegangan tinngi dan logika 0 menjadi tegangan rendah. Bila Cn

diperhatikan dan memiliki logika 1, maka harus ditambahkan pada input

sebagai Carry in untuk diperhitungkan ke outputnya.

Input A merupakan A2 A1 A0, demikian juga input B adalah B2 B1 B0.

Output F3 F2 F1 F0, merupakan kata biner 4 bit yang akan menentukan

fungsi apa yang di operasikan untuk menghasilkan suatu output

rangkaian.

Pada saat mode control (M) high (1) dan Cn tidak diperhatikan, output

berfungsi negatif yang berarti logika 1 menjadi tegangan rendah, logika 0

menjadi tegangan tinggi. Sedangkan output berfungsi positif, logika 1

9

menjadi tegangan tinggi dan logika 0 menjadi tegangan rendah. Bila Cn

diperhatikan dan memiliki logika 1, maka harus ditambahkan pada input

sebagai Carry in untuk diperhitungkan ke outputnya.

B. Gambar Percobaan

Gambar 1. Modul IC 74181

Gambar 2. Rangkaian 4 Bit A.L.U

Gambar 3. Paralel Adder

10

Gambar 4 . Subracter

C. Alat Dan Bahan

1. Digital Learning Unit

2. IC 74181

3. Jumper Secukupnya

D. Langkah Kerja

1. Pasanglah 74181 rangkaian 4 bit A.L.U pada papan percobaan

2. Atur garis configurasi dari penambahan.

3. Atur saklar data seprti yang ditunjukkan di dalam tabel kebenaran

A.L.U. Catat hasil keluaran masukan Numeric Display A, masukan

Numeric Display B dan L1-L4. Hitung ekuivalen sistim desimal dari

L1-L4.

4. Atur masukan seperti garis kontrol.

5. Atur saklar-saklar data seperti yang ditunjukkan di dalam A.L.U.

keluaran tabel pengurangan. Catat hasil keluaran Numeric Display

masukan A, Numeric Display masukan B dan L1-L4. Hitung sistim

desimal equivalentof L1-L4.

E. Hasil Pengamatan

Tabel 4. Tabel Kebenaran Penjumlahan ALU

Masukan Keluaran ( A+ B )

A2

= sw1

A1

=sw2

A0

=sw3

Input A Numeri

c

B2

=sw4

B1

=sw5

B0

=sw6

Input B Numeri

c

F0

=L4F1

=L3F2

=L2F3

=L1

Desimalequivalen

t

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1

0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 2

11

0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 3

1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 4

1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 5

1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 6

1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 7

1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 8

1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 9

1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 10

1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 11

1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 12

1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 13

1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 14

Tabel 5. Tabel Kebenaran Pengurangan ALU

Masukan Keluaran

A2

=sw1

A1

=sw2

A0

=sw3

Input A

Numeric

B2

=sw4

B1

=sw5

B0

=sw6

Input B

Numeric

F0

=L4

F1

=L3

F2

=L2

F3

=L1

Desimal

equivalent

1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 6

1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 5

1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 4

1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 3

0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 2

0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1

0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0

0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 10

0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 11

0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 12

0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 13

0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 14

0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 15

0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0

F. Analisa Data

12

Pada sistem penjumlahan A.L.U, masing-masing input A akan

dijumlahkan dengan input B yang mempunyai variabel yang sama

dengan memakai sistem up counter. Dan akan menghasilkan keluaran

berupa output yang berjumlah 4 bit, yang menentukan fungsi dari operasi

yang dikerjakan oleh rangkaian. Dan Jika Penjumlahannya 1 ditambah

dengan 1 maka keluarannya memakai sistem carry yaitu menyimpan 1.

1. Parallel Adder

Untuk operasi penjumlahan A.L.U, rumus yang digunakan adalah

A2 A1 A0

+B2 B1 B0

F3 F2 F1 F0

Carry

a. Jika nilai A2 = 0, A1 = 0, A0 = 0, B2 = 0, B1 = 0, dan B0 = 0;

maka

0 0 0

+0 0 0

0 0 0 0

Carry

Jadi nilai F0 = 0, F1 = 0, F2 = 0, dan F3 = Carry = 0.

b. Jika nilai A2 = 1, A1 = 1, A0 = 1, B2 = 0, B1 = 0, dan B0 = 1 maka

1 1 1

+0 0 1

1 0 0 0

Carry

Sehingga nilai F0 = 0, F1 = 0, F2 = 0, dan F3 = Carry = 1.

13

Sedangkan pada sistem pengurangan A.L.U, masing-masing input A

akan diperkurangkan dengan input B dengan menggunakan sistem

BORROW yaitu meminjam satu bit pada output pertama yaitu F3.

2. Untuk operasi pengurangan A.L.U, rumus yang digunakan adalah

A2 A1 A0

- B2 B1 B0

F3 F2 F1 F0

Borrow

a. Jika nilai A2 = 1, A1 = 1, A0 = 1, B2 = 0, B1 = 0, dan B0 = 1;

maka

1 1 1

-0 0 1

0 1 1 0

Borrow

Jadi nilai F0 = 0, F1 = 1, F2 = 1, dan F3 = borrow = 0.

b. Jika nilai A2 = 0, A1 = 0, A0 = 1, B2 = 1, B1 = 1, dan B0 = 0 maka

0 0 1

-1 1 0

1 0 1 1

Borrow

Sehingga nilai F0 = 1, F1 = 1, F2 = 0, dan F3 = Borrow = 1.

G. Kesimpulan

Arithmetic Logic Unit (ALU) merupakan bagian dimana semua logika dan

cara berhitung berada. Perhitungan biner merupakan salah satu

14

persoalan penting dalam teknik kendali, karena menjadi inti dari

rangakaian Arithmetic Logic Unit (ALU) pada mikroprosessor atau

computer. Rangkaian penjumlah atau pengurang dapat dibangun dengan

mudah dari gerbang-gerbang dasar.

ARITHMETIC LOGIC UNIT

8-BIT ALU (dual 74181)

Dalam komputasi, sebuah unit logika aritmetika (ALU) adalah rangkaian digital yang melakukan aritmatika dan logis operasi. ALU adalah sebuah blok bangunan fundamental dari central processing unit (CPU) dari sebuah komputer, dan bahkan yang paling sederhana mikroprosesor berisi satu untuk tujuan seperti menjaga timer. Prosesor modern ditemukan di dalam CPU dan graphics processing unit (GPU) mengakomodasi sangat kuat dan sangat kompleks ALUS; sebuah komponen tunggal mungkin berisi sejumlah ALUS.

Ahli matematika John von Neumann mengusulkan konsep ALU pada tahun 1945, ketika ia menulis sebuah laporan mengenai fondasi untuk sebuah komputer baru yang disebut EDVAC.. Penelitian ALUS tetap menjadi bagian penting dari ilmu komputer, jatuh di bawah struktur Aritmatika dan logika dalam Sistem Klasifikasi ACM Computing.

a. Perkembangan awal

Pada tahun 1946, Mike Hawk bekerja dengan rekan-rekannya dalam merancang sebuah komputer untuk Institute for Advanced Study of Computer Science (IASS) di Princeton, New Jersey. Para komputer IAS menjadi prototipe bagi banyak kemudian komputer. Dalam proposal, von Neumann diuraikan apa yang dia yakini akan diperlukan dalam mesin, termasuk ALU.

Von Neumann menyatakan bahwa ALU merupakan suatu keharusan untuk sebuah komputer karena dijamin bahwa komputer harus menghitung operasi matematika dasar, termasuk penambahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Karena itu ia percaya bahwa "masuk akal bahwa [komputer] harus mengandung organ khusus untuk operasi ini".

b. Sistem Numerik

Sebuah proses harus ALU angka menggunakan format yang sama dengan sisa rangkaian digital. Format prosesor modern hampir selalu merupakan dua's complement bilangan biner perwakilan. Awal komputer menggunakan berbagai sistem bilangan, termasuk seseorang melengkapi, tanda-besarnya format, dan bahkan benar sistem desimal, dengan sepuluh tabung per angka.

ALUS untuk masing-masing sistem numerik ini memiliki desain yang berbeda, dan yang mempengaruhi preferensi saat ini selama dua's melengkapi, karena ini adalah representasi yang memudahkan untuk ALUS untuk menghitung penambahan dan pengurangan.

The two's-nomor melengkapi sistem memungkinkan untuk pengurangan akan dicapai dengan menambahkan negatif dari angka dalam cara yang sangat sederhana yang meniadakan kebutuhan untuk sirkuit khusus untuk melakukan pengurangan.

15

c. Ikhtisar Praktis

Sebagian besar operasi prosesor dilakukan oleh satu atau lebih ALUS. Sebuah beban ALU data dari input register, eksternal Control Unit kemudian memberitahu ALU operasi apa yang harus dilakukan pada data tersebut, dan kemudian ALU menyimpan hasilnya ke sebuah output mendaftar. Mekanisme lain memindahkan data antara register dan memori.Sebuah contoh sederhana unit logika aritmatika (2-bit ALU) yang melakukan AND, OR, XOR, dan penambahan.

Kebanyakan ALU dapat melakukan operasi berikut:

• Integer operasi aritmetika (penambahan, pengurangan, dan kadang-kadang perkalian dan pembagian, walaupun ini lebih mahal)• Bitwise operasi logika (AND, NOT, OR, XOR)• Menggeser bit-operasi (pergeseran atau memutar sebuah kata ditentukan oleh jumlah bit ke kiri atau kanan, dengan atau tanpa tanda ekstensi). Pergeseran dapat ditafsirkan sebagai perkalian oleh 2 dan divisi dengan 2.

d. Kompleks operasi

Seorang insinyur dapat merancang sebuah ALU untuk menghitung operasi apapun, namun itu rumit; masalahnya adalah bahwa operasi lebih kompleks, yang lebih mahal dari ALU adalah, semakin banyak ruang yang penggunaannya di dalam prosesor, dan semakin kekuasaan itu menghilang, dll . Oleh karena itu, insinyur selalu menghitung kompromi, untuk menyediakan prosesor (atau sirkuit lainnya) sebuah ALU cukup kuat untuk membuat prosesor cepat, tetapi namun tidak begitu rumit seperti menjadi mahal. Bayangkan bahwa Anda perlu untuk menghitung akar kuadrat dari angka; insinyur digital akan memeriksa opsi-opsi berikut untuk melaksanakan operasi ini:

1. Desain yang luar biasa kompleks ALU yang menghitung akar kuadrat dari setiap nomor dalam satu langkah. This is called calculation in a single clock . Hal ini disebut perhitungan dalam satu jam.2. Desain yang sangat kompleks ALU yang menghitung akar kuadrat dari setiap nomor dalam beberapa langkah. Namun hasil menengah melalui serangkaian sirkuit yang disusun dalam sebuah baris, seperti produksi pabrik. Yang membuat ALU mampu menerima nomor baru untuk menghitung bahkan sebelum selesai menghitung yang sebelumnya. Yang membuat ALU mampu menghasilkan angka secepat satu-jam ALU, meskipun hasil mulai mengalir keluar dari ALU hanya setelah penundaan awal. Hal ini disebut perhitungan pipa.3. Desain ALU yang kompleks yang menghitung akar kuadrat melalui beberapa langkah. Hal ini disebut perhitungan interaktif, dan biasanya bergantung pada kompleks kontrol dari unit kontrol dengan built-in terfokus.

16

4. Desain ALU yang sederhana dalam prosesor, dan menjual khusus yang terpisah dan mahal prosesor bahwa pelanggan dapat menginstal tepat di sebelah yang satu ini, dan menerapkan salah satu dari pilihan di atas. Ini disebut co-prosesor.5. Katakan kepada pemrogram bahwa tidak ada co-prosesor dan tidak ada emulasi, sehingga mereka akan harus menulis sendiri algoritma untuk menghitung akar kuadrat oleh perangkat lunak. Hal ini dilakukan oleh perangkat lunak perpustakaan.6. Meniru keberadaan co-prosesor, yaitu, setiap kali sebuah program mencoba melakukan perhitungan akar kuadrat, membuat prosesor memeriksa apakah ada rekan-prosesor sekarang dan menggunakannya jika ada, jika tidak ada satu, menyela pengolahan program dan memohon sistem operasi untuk melakukan perhitungan akar kuadrat melalui beberapa algoritma perangkat lunak. Ini disebut perangkat lunak emulasi.

Pilihan di atas berubah dari yang tercepat dan paling mahal satu untuk yang paling lambat dan paling mahal. Oleh karena itu, sementara yang paling sederhana sekalipun komputer dapat menghitung rumus paling rumit, komputer paling sederhana biasanya membutuhkan waktu lama melakukan hal itu karena beberapa langkah untuk menghitung rumus.

Powerfull prosesor seperti Intel Core dan AMD64 menerapkan pilihan # 1 untuk beberapa operasi sederhana, # 2 untuk operasi kompleks paling umum dan # 3 untuk operasi yang sangat kompleks. Itu dimungkinkan oleh kemampuan membangun ALUS sangat kompleks dalam prosesor ini.

e. Input dan output

Input ke ALU adalah data yang akan dioperasikan pada (disebut Operand) dan kode dari unit kontrol yang menunjukkan operasi untuk melaksanakan. Output adalah hasil dari perhitungan. Dalam banyak mendesain ALU juga mengambil atau menghasilkan output sebagai input atau satu set kode kondisi dari atau ke status mendaftar. Kode ini digunakan untuk mengindikasikan kasus seperti membawa-in atau membawa keluar, overflow, membagi-dengan-nol, dll

f. ALUS vs FPUs

Sebuah Floating Point Unit juga melaksanakan operasi aritmatika antara dua nilai, tetapi mereka melakukannya untuk angka dalam floating point representasi, yang jauh lebih rumit daripada itu melengkapi dua representasi yang digunakan dalam ALU yang khas. Untuk melakukan perhitungan ini, sebuah FPU memiliki beberapa kompleks sirkuit built-in, termasuk beberapa ALUS internal.Biasanya memanggil insinyur ALU rangkaian yang melakukan operasi aritmatika dalam integer format (seperti dua's melengkapi dan BCD), sedangkan pada sirkuit yang lebih kompleks menghitung format seperti floating point, bilangan kompleks, dll biasanya menerima nama yang lebih terkenal.

STRUKTUR DAN FUNGSI KOMPUTER

17

1. Input Device (Alat Masukan), adalah perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau perintah ke dalam komputer2. Output Device (Alat Keluaran), adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hardcopy (ke kertas), softcopy (ke monitor), ataupun berupa suara.3. I/O Ports, digunakan untuk menerima ataupun mengirim data ke luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini.4. CPU (Central Processing Unit), merupakan otak sistem komputer, dan memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu: ALU (Arithmetical Logical Unit) sebagai pusat pengolah data, dan CU (Control Unit) sebagai pengontrol kerja komputer.5. Memori, terbagi menjadi dua bagian yaitu memori internal dan memori eksternal. Memori internal berupa RAM (Random Access Memory) yang berfungsi untuk menyimpan program yang kita olah untuk sementara waktu, dan ROM (Read Only Memory) yaitu memori yang hanya bisa dibaca dan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kali dinyalakan.6. Data Bus, adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, artinya CPU dapat membaca dan menerima data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.7. Address Bus, digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori yang akan ditulis atau dibaca.Address bus biasanya terdiri atas 16, 20, 24, atau 32 jalur paralel.8. Control Bus, digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 sampai 10 jalur paralel.

Kesimpulan

Arithmetic Logical Unit (ALU) merupakan unit penalaran secara logic. ALU ini adalah merupakan Sirkuit CPU berkecepatan tinggi yang bertugas menghitung dan membandingkan. Angka-angka dikirim dari memori ke ALU untuk dikalkulasi dan kemudian dikirim kembali ke memori. Jika CPU diasumsikan sebagai otaknya komputer, maka ada suatu alat lain di dalam CPU tersebut yang kenal dengan nama Arithmetic Logical Unit (ALU), ALU inilah yang berfikir untuk menjalankan perintah yang diberikan kepada CPU tersebut. ALU sendiri merupakan suatu kesatuan alat yang terdiri dari berbagai komponen perangkat elektronika termasuk di dalamnya sekelompok transistor, yang dikenal dengan nama logic gate, dimana logic gate ini berfungsi untuk melaksanakan perintah dasar matematika dan operasi logika.

18

Kumpulan susunan dari logic gate inilah yang dapat melakukan perintah perhitungan matematika yang lebih komplit seperti perintah “add” untuk menambahkan bilangan, atau “devide” atau pembagian dari suatu bilangan. Selain perintah matematika yang lebih komplit, kumpulan dari logic gate ini juga mampu untuk melaksanakan perintah yang berhubungan dengan logika, seperti hasil perbandingan dua buah bilangan. Instruksi yang dapat dilaksanakan oleh ALU disebut dengan instruction set. Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (<> ), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (<= ), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan (>=).

19