Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputer

Antarmuka CPUTSK304 - Teknik Interface dan Peripheral

Eko Didik Widianto

Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

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

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputer

Bahasan

Desain MikrokomputerMemilih Jenis ProsesorArsitektur CPUMikrokontroler dan PeripheralKonsep Desain Hardware

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

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

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

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

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

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

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Bus InterkoneksiI Mikrokomputer umumnya terdiri atas CPU, memori

dan I/OI Koneksi antarkomponen menggunakan komunikasi

bus bersama

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

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

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

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

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Konsep Desain Hardware

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

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

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

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Tegangan, Arus dan Resistansi

Sumber Tegangan Resistansi

Hubungan V, I, R dan P:

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Dioda

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

TransistorBJT: PNP dan NPN

PNP NPN

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Saklar

I Digunakan sebagai masukan ke rangkaian digital

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Saklar Transistor (ON)

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Saklar Transistor (OFF)

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Aplikasi Saklar

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

MOSFET dan CMOS

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Gerbang Logika

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Gerbang Logika CMOS (NOT)

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Logika Tiga Keadaan (Tristate)

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Diagram Pewaktuan

Antarmuka CPU

@2011,Eko DidikWidianto

DesainMikrokomputerMemilih Jenis Prosesor

Arsitektur CPU

Mikrokontroler danPeripheral

Konsep Desain Hardware

Bus Termultipleks