Teknologi Implementasi Sistem Digital · I Tidak efisien untuk membuat rangkaian yang lebih...
Transcript of Teknologi Implementasi Sistem Digital · I Tidak efisien untuk membuat rangkaian yang lebih...
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
Teknologi Implementasi Sistem DigitalKuliah#7 TSK205 Sistem Digital - TA 2011/2012
Eko Didik Widianto
Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
Tentang Kuliah
I Pembahasan tentang teknologi implementasi sistemdigital
I Chip logika standar keluarga 7400I Chip PLD: PLA, PAL, CPLD dan FPGA
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
Bahasan
Chip Standar Seri 7400Keluarga Seri 7400Implementasi IC 7400
Programmable Logic DeviceProgrammable Logic Array (PLA)Programmable Array Logic (PAL)Memprogram PLA dan PALComplex Programmable Logic Device (CPLD)Field-Programmable Gate Array (FPGA)Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
Implementasi Sistem Digital
Implementasi sistem digital, menggunakan:1. Chip standar TTL seri 74002. Programmable Logic Device (PLA, PAL, CPLD,
FPGA)3. ASIC, Standar Cell, Standar Gate
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400Keluarga Seri 7400
Implementasi IC 7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
Chip Standar
I Rangkaian logika sederhana umumnyamenggunakan chip logika standar
I Terdiri dari beberapa gerbang logika
I Dikenal sebagai device seri 7400 karena nomorkomponen diawali dengan 74
I Umumnya dipaket dalam dual-inline package/DIPI Koneksi eksternal dari chip disebut pin atau leadI Dua pin menghubungkan VDD dan GND ke sumber
daya untuk chip
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400Keluarga Seri 7400
Implementasi IC 7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
Keluarga Seri 7400
I Fungsi: gerbang logika dasar, flip-flop dan counter,bus transceiver, ALU, dll
I Lihat:http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_7400_series_integrated_circuits
I Konstruksi transistor: bipolar, CMOS, BiCMOSI transistor bipolar mempunyai kecepatan lebih tinggi,
tapi butuh daya lebih besar daripada CMOSI BiCMOS: trade-off antara kecepatan dengan
kebutuhan daya
I Level tegangan logikaI Bipolar/TTL: 5VI CMOS: 3.3V, 5V
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400Keluarga Seri 7400
Implementasi IC 7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
Skema Penomoran ICPemberian Suffix
I Teknologi:
I Bipolar: standarI CMOS: identitas ’C’, misalnya AC, HC, FC, LVCI BiCMOS: identitas ’B’, misalnya BCT, ABT
I Kecepatan: (CMOS)
I Suffix ’H’ untuk high-speedI Suffix ’F’ untuk fast, lebih cepat dari ’H’
I Level tegangan ’TTL’ dan power: (Bipolar)
I Suffix ’L’ untuk low power di bipolarI Suffix ’L’ untuk level tegangan 3.3V di CMOS
I Fitur lainnya:
I Suffix ’X’ untuk level tolerant baik 3.3V maupun 5VI Kemasan: DIP, TSSOP, TSOP, SOICI Suhu operasi dan absolet
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400Keluarga Seri 7400
Implementasi IC 7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
IC 7404Hex Inverter
I 6 buah gerbang logika NOT
I Contoh:I 74AHCT04PW: NXP Semiconductor, 14-TSSOP, 5V,
CMOSI SN74ALVC04: Texas Instruments, 3.3V, CMOSI SN74ALS04: Texas Instruments, Low Power Schottky, 5V
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400Keluarga Seri 7400
Implementasi IC 7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
Contoh Implementasi RangkaianFungsi Logika f = ab + bc
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400Keluarga Seri 7400
Implementasi IC 7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
LatihanI Desain rangkaian logika untuk fungsi
f1(x1, x2, x3, x4) =∑
m(2,3,5,6,13) + d(7,15)I Gambar rangkaiannya menggunakan quad NAND
2-masukan (74LS00), triple NAND 3-masukan(74LS10), dual NAND 4-masukan (74LS20), NAND8-masukan (74LS30) atau hex inverter/NOT(74LS04)
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Programmable Logic Device
I Jika fungsi rangkaian logika diimplementasikandengan dengan komponen seri 7400
I Fixed dan hardware-basedI Tiap chip hanya menyediakan gerbang logika
sederhanaI Tidak efisien untuk membuat rangkaian yang lebih
kompleks
I Diperlukan untuk membuat rangkaian yang tersusunatas gerbang logika dengan struktur yang tidak fixed(fungsi dapat diprogram)
I Menggunakan programmable logic devices (PLD)
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Programmable Logic Device (PLD)
I PLD adalah chip general-purposeyang digunakan untukmengimplementasikan rangkaianlogika (kombinasional)
I Berisi koleksi elemen rangkaianlogika yang dapat dikonfigurasi(diprogram)
I Dapat dilihat sebagai black-box yangberisi gerbang logika dan saklarterprogram yang memungkinkankoneksi antar elemen logika
I Dapat mengimplementasikansebarang rangkaian logika yangdiinginkan
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Programmable Logic Array (PLA)
I PLD yang pertama dikembangkanadalah programmable logic array(PLA)
I Menggunakan premise bahwasebarang fungsi dapat dituliskandalam bentuk SOP
I Struktur PLA:
I Masukan buffer dan inverteryang menyediakan nilai truedan komplemen untuk tiapvariabel masukan
I Kumpulan gerbang AND yanginputnya dapat diprogram
I Kumpulan gerbang OR yanginputnya dapat diprogram
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Diagram Gate-Level PLAKoneksi terprogram
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Skematik PLAFungsi tertentu f1 dan f2
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Programmable Array Logic (PAL)
I Di PLA, plane AND dan OR keduanya programmableI Programmable Array Logic (PAL), lebih sederhana
I plane OR tetapI PAL lebih mudah untuk dimanufaktur dan dapat
beroperasi lebih cepat daripada PLAI struktur ini paling banyak digunakan di aplikasi yang
menggunakan programmable device sederhana
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Programmable Array LogicContoh PAL
I Persamaan fungsi f1? f2?
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Programmable Array LogicRangkaian Tambahan di PAL (macrocell)
I Device PAL mempunyai rangkaian tambahan dikeluaran tiap gerbang OR untuk menyediakanfungsional tambahan
I Macrocell: gerbang OR dikombinasikan denganrangkaian tambahan
I PAL = plane AND + macrocell
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Memprogram PLA dan PAL
I Fungsi multikeluaran dari A, B, C
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Memprogram PLA dan PALContoh Desain: Konverter BCD ke Kode Gray
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Memprogram PLA dan PALContoh Desain: Konverter BCD ke Kode Gray
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Complex Programmable Logic Device(CPLD)
I Untuk desain rangkaian yang lebih besar yang tidak dapatdiimplementasikan dengan PLA atau PAL
I Digunakan complex programmable logic device /CPLD
I CPLD berisi blok-blok rangkaian yang dapat salingdihubungkan dan disambungkan ke pin chip denganpenyambungan internal
I Tiap blok menyerupai sebuah PAL (disebut PAL-likeblock)
I CPLD komersial dapat mempunyai 2 - 100 block PAL-like
I Tiap blok mempunyai 16 macrocellI Tiap macrocell setara dengan 20 gerbang atau
hampir 20K gerbang ekivalen untuk CPLD dengan1000 macrocell
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Complex Programmable Logic DeviceStruktur CPLD
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Field-Programmable Gate Array (FPGA)
I Untuk mengimplementasikan rangkaian yang lebihbesar lagi, digunakan tipe IC yang dapat mempunyaikapasitas logika yang lebih besar
I Field Programmable Gate Array (FPGA)
I Tidak berisi blok AND dan ORI Berisi array blok logika dan jalur interkoneksi antar
blokI Jalur interkoneksi disusun sebagai kanal routing
secara horisontal dan vertikal yang berisiprogrammable switch
I Dapat mengimplementasikan fungsi logika denganjumlah gerbang ekivalen jutaan
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Field-Programmable Gate ArrayStruktur FPGA
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
CPLD BoardI Menggantikan rangkaian digital yang kompleks
secara programmableI Menyediakan rangkaian glue-logic
I Contoh: high-speed photography of insects in-flight
Sumber: http://www.flickr.com/photos/fotoopa_hs/5139289203/
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
NetFPGAI 4 x 10GigE SFP+ interfacesI a PCI Express interface to the host (Gen2 x8 channels)I Xilinx Virtex-5 TX240T FPGA.I 27 MBytes QDRII SRAM, 288 MBytes RLDRAM-III
http://netfpga.org/foswiki/NetFPGA/TenGig/Netfpga10gInitInfoSite
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)
Programmable Array Logic(PAL)
Memprogram PLA dan PAL
Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)
Field-Programmable GateArray (FPGA)
Aplikasi CPLD dan FPGA
Lisensi
Software-Defined Radio
I Blok radioterprogram secarasoftware
I
Diimplementasikandi FPGA
I GNURadio: http://gnuradio.org/redmine/projects/gnuradio/wikiI Ettus USRP: http://www.ettus.com/
TeknologiImplementasiSistem Digital
@2012,Eko DidikWidianto
Chip Standar Seri7400
ProgrammableLogic Device
Lisensi
LisensiCreative Common Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (CCBY-SA 3.0)
I Anda bebas:
I untuk Membagikan — untuk menyalin, mendistribusikan,dan menyebarkan karya, dan
I untuk Remix — untuk mengadaptasikan karya
I Di bawah persyaratan berikut:
I Atribusi — Anda harus memberikan atribusi karya sesuaidengan cara-cara yang diminta oleh pembuat karyatersebut atau pihak yang mengeluarkan lisensi
I Cantumkan sumber asal file ini, yaituhttp://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/
kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/
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 3.0 UnportedLicense