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.
Top Related