Mikroprosesor & Mikrokontroler

Disusun Oleh :Rizki Adi Nugroho

(1410501075)

Pendahuluan Mikroprosesor• Setiap komputer yang kita gunakan didalamnya pasti terdapat mikroprosesor.

Mikroprosesor, dikenal juga dengan sebutan Central Processing Unit (CPU) artinya unit pengolahan pusat. CPU adalah pusat dari proses perhitungan dan pengolahan data yang terbuat dari sebuah lempengan yang disebut "chip". Chip sering disebut juga dengan "Integrated Circuit (IC)", bentuknya kecil, terbuat dari lempengan silikon dan bisa terdiri dari 10 juta transistor. Mikroprosesor pertama adalah intel 4004 yang dikenalkan tahun 1971, tetapi kegunaan mikroprosesor ini masih sangat terbatas, hanya dapat digunakan untuk operasi penambahan dan pengurangan. Mikroprosesor pertama yang digunakan untuk komputer di rumah adalah intel 8080, merupakan komputer 8 bit dalam satu chip yang diperkenalkan pada tahun 1974. Tahun 1979 diperkenalkan mikroprosesor baru yaitu 8088. Mikroprosesor 8088 mengalami perkembangan menjadi 80286, berkembang lagi menjadi 80486, kemudian menjadi Pentium, dari Pentium I sampai dengan sekarang, Pentium IV.

Pendahuluan Mikrokontroler• Mikrokontroler adalah sebuah system komputer fungsional

dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Mikrokontroler berbeda dengan mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC karena Mikrokontroler memerlukan sebuah system minimum untuk memproses atau menjalankannya. Sistem minimum Mikrokontroler adalah rangkaian elektrnik minimum yang diperlukan untuk beroperasinya IC mikrokontroler. Sistem minimum ini kemudian bias dihubungkan dengan rangkaian lain untuk menjalankan fungsi tertentu.

Mengenal Lebih Dekat dengan Mikroprosesor• Apa itu Mikroprosesor ?

Mikroprocesor adalah sebuah perangkat keras yang menjadi otak sebuah komputer dan apabila PC tanpa Mikroprosesor maka PC tidak dapat dijalankan. Mikroprosesor sering juga disebut sebagai pusat pengendali atau otak komputer yang didukung oleh komponen lainnya. MicroMikroprosesor yang lebih sering disebut atau nama lain dari Mikroprosesor adalah pusat pelaksana seluruh kerja komputer yang sekarang ukurannya sudah mencapai Gigahertz (GHz).Ukuran tersebut adalah hitungan kecepatan prosesor dalam memproses data atau informasi. Mikroprosesor merupakan suatu IC yang mengontrol keseluruhan jalannya sebuah sistem komputer dan digunakan sebagai pusat atau otak dari komputer yang berfungsi untuk melakukan perhitungan dan menjalankan tugas.

Contoh Pengembang MicroMikroprosesor

Intel AMD ARM CYRIXTransmeta

Sejarah Perkembangan MicroMikroprosesor• Mikroprosesor dikenalkan pada tahun 1971 oleh Intel Corp, yaitu Mikroprosesor Intel 4004

yang mempunyai arsitektur 4 bit. Dengan penambahan beberapa  peripheral (memori, piranti I/O, dsb) Mikroprosesor 4004 di ubah menjadi komputer kecil oleh intel. Kemudian mikroprosesor ini di kembangkan lagi menjadi 8080 (berasitektur 8bit), 8085, dan kemudian 8086 (berasitektur 16bit). Dilain pihak perusahaan semikonduktor laen juga memperkenalkan dan mengembangkan mikroprosesor antara lain Motorola dengan M6800, dan Zilog dengan Z80nya. Mikroprosesor Intel yang berasitektur 16 bit ini kebanyakan di akhiri oleh angka 86, akan tetapi karena nomor tidak dapat digunakan untuk merek dagang mereka menggantinya dengan nama pentium untuk merek dagang Mikroprosesor generasi kelima mereka. Arsitektur ini telah dua kali diperluas untuk mengakomodasi ukuran word yang lebih besar. Di tahun 1985, Intel mengumumkan rancangan generasi 386 32-bit yang menggantikan rancangan generasi 286 16-bit. Arsitektur 32-bit ini dikenal dengan nama x86-32 atau IA-32 (singkatan dari Intel Architecture, 32-bit). Kemudian pada tahun 2003, AMD memperkenalkan Athlon 64, yang menerapkan secara lebih jauh pengembangan dari arsitektur ini menuju ke arsitektur 64-bit, dikenal dengan beberapa istilah x86-64, AMD64 (AMD), EM64T atau IA-32e (Intel), dan x64 (Microsoft).

Contoh Microprosessor Terdahulu

Intel 4004 Intel 8080 Intel 8085 Intel 8086 M6800 Zilog Z80

Bagaimana Cara Mikroprosesor Beroperasi

• Mikroprosesor terdiri dari dari 4 elemen yang melakukan operasi terhadap data, ke 4 elemen itu yaitu instruksi, petunjuk instruksi, beberapa register dan ALU (Arithmetic Logic Unit). Petunjuk instruksi akan memberi tahu Mikroprosesor dimana instruksi dari sebuah aplikasi diletakkan di memori. Penunjuk instruksi mengarahkan fetch instruksi ke sebuah spot di memori yang menampung sebuah instruksi. Fetch kemudian menangkap instruksi tersebut dan memberikannya ke dekoder instruksi, kemudian mengamati instruksi tersebut dan menentukan langkah selanjutnya untuk melengkapi instruksi tersebut.

Title and Content Layout with Chart

Category 1 Category 2 Category 3 Category 40

1

2

3

4

5

6

Series 1 Series 2 Series 3

Bagaimana Cara Mikroprosesor Beroperasi

• ALU kemudian mengerjakan perintah yang diminta instruksi : menambah data, membagi data, atau memanipulasi data yang ada. Setelah Mikroprosesor menerjemahkan dan mengerjakan instruksi, unit kontrol memberitahukan fetch instruksi untuk menangkap instruksi berikutnya di memori. Proses ini berlangsung terus menerus, dari satu instruksi ke instruksi berikutnya, dalam suatu langkah yang rumit, untuk menciptakan hasil yang dapat dilihat di monitor.

• Untuk meyakinkan semua itu berjalan dalam satu kesatuan waktu, bagian itu memerlukan suatu clock generator. Clock generator meregulasi setiap langkah yang dikerjakan Mikroprosesor. Seperti sebuah metronome, sebuah clock generator mengirim pulsa-pulsa elektrik untuk menentukan langkah yang harus dikerjakan Mikroprosesor. Pulsa tersebut diukur dalam jutaan langkah per detik, atau megahertz, yang dikenal sebagai ukuran kecepatan Mikroprosesor. Semakin banyak pulsa dibuat, semakin cepat kerja Mikroprosesor. 

Kinerja MicroMikroprosesor Dalam Multitasking

• Untuk meningkatkan kinerja komputer, pembuat chip Mikroprosesor menempatkan sebuah arithmetic logic unit (ALU) di dalam Mikroprosesor. Secara teoritis ini berarti pemrosesan dapat dilakukan dua kali lebih cepat dalam satu langkah. Sebagai tambahan multiple ALU, kemudian diintegrasikan Floating Point Unit ke dalam Mikroprosesor. FPU ini menangani angka dari yang paling besar hingga yang paling kecil (yang memiliki banyak angka di belakang koma). Sementara FPU menangani kalkulasi semacam itu, ALU menjadi bebas untuk melakukan tugas lain dalam waktu yang bersamaan, untuk meningkatkan kinerja. Mikroprosesor juga menambah kecepatan pemrosesan instruksi dengan melakukan pipelining instruksi, atau menjalankan instruksi secara paralel satu dengan lainnya. Eksekusi dari sebuah instruksi memerlukan langkah yang terpisah, sebagai contoh, fetching dan dekoding sebuah instruksi. Sebenarnya Mikroprosesor harus menyelesaikan sebuah instruksi secara keseluruhan sebelum melanjutkan ke instruksi berikutnya. Sekarang sirkuit yang berbeda menangani langkah yang terpisah tersebut. Begitu sebuah instruksi telah selesai dalam satu langkah untuk dilanjutkan ke langkah berikutnya, transistor yang mengerjakan langkah pertama bebas untuk mengerjakan instruksi berikutnya, sehingga akan mempercepat kerja pemrosesan. Sebagai tambahan untuk meningkatkan kinerja Mikroprosesor adalah dengan memprediksi cabang-cabang instruksi, yaitu memperkirakan lompatan yang akan dilakukan sebuah program dapat dilakukan; eksekusi secara spekulatif, yaitu mengeksekusi cabang instruksi yang ada di dapat; dan penyelesaian tanpa mengikuti urutan, yakni kemampuan untuk menyelesaikan sebuah seri instruksi tidak berdasarkan urutan normal.

• Pemrosesan instruksi dalam Mikroprosesor dibagi atas dua tahap, Tahap-I disebut Instruction Fetch, sedangkan Tahap-II disebut Instruction Execute. Tahap-I berisikan pemrosesan Mikroprosesor dimana Control Unit mengambil data dan/atau instruksi dari main-memory ke register, sedangkan Tahap-II berisikan pemrosesan Mikroprosesor dimana Control Unit menghantarkan data dan/atau instruksi dari register ke main-memory untuk ditampung di RAM, setelah Instruction Fetch dilakukan. Waktu pada tahap-I ditambah dengan waktu pada tahap-II disebut waktu siklus mesin (machine cycles time).

• Penghitung program dalam Mikroprosesor umumnya bergerak secara berurutan. Walaupun demikian, beberapa instruksi dalam Mikroprosesor, yang disebut dengan instruksi lompatan, mengizinkan Mikroprosesor mengakses instruksi yang terletak bukan pada urutannya. Hal ini disebut juga percabangan instruksi (branching instruction).

• Cabang-cabang instruksi tersebut dapat berupa cabang yang bersifat kondisional (memiliki syarat tertentu) atau non-kondisional. Sebuah cabang yang bersifat non-kondisional selalu berpindah ke sebuah instruksi baru yang berada di luar aliran instruksi, sementara sebuah cabang yang bersifat kondisional akan menguji terlebih dahulu hasil dari operasi sebelumnya untuk melihat apakah cabang instruksi tersebut akan dieksekusi atau tidak. Data yang diuji untuk percabangan instruksi disimpan pada lokasi yang disebut dengan flag.

• Penjadwalan CPU adalah dasar dari multi programming sistem operasi. Cara kerja dari penjadwalan CPU adalah men-switch CPU diantara proses yang dikerjakan. Penjadwalan CPU terjadi apabila :a)      Proses berubah dari running state ke waiting state.b)      Proses berubah dari running state ke ready state.c)      Proses berubah dari waiting state ke ready state.d)     Proses terminates.

• Jenis-Jenis Antrean (queue) :a)      Job queue adalah kumpulan semua proses dalam system.b)      Ready queue adalah kumpulan semua proses dalam main memory (memory utama), ready, waiting untuk diekseskusi.c)      Devices queue adalah kumpulan proses yang menunggu (waiting) untuk I/O devices.

• Penjadwalan CPU memiliki 3 jenis yaitu :a)      Long-Term Scheduler adalah pemilihan proses yang akan dibawa ke antrean ready (ready queue).b)      Short-Term Scheduler adalah pemilihan proses yang akan dieksekusi berikutnya dan Mengalokasikan CPU.c)      Medium-Term Scheduler adalah Proses yang terkena swaping.

Cara MicroMikroprosesor Membedakan Aplikasi• Dalam sebuah komputer akan bekerja apabila mendapat instruksi-instruksi yang dikemas

dalam sebuah program. Mikroprosesor dari sebuah komputer hanya dapat mengeksekusi program yang menggunakan instruksi-instruksi yang dapat dikenalinya. Instruksi-instruksi ini dikenal sebagai instruksi mesin (machine instruction) atau instruksi komputer (computer instruction). Kumpulan fungsi yang dapat dieksekusi Mikroprosesor disebut set instruksi (instruction set) CPU. Instruksi mesin ini berupa kode-kode biner.

• Semua bahasa pemrograman, baik bahasa assembler maupun bahasa tingkat tinggi yang digunakan akan diubah menjadi bentuk kode biner oleh sebuah compiler yang biasanya sudah tersedia dalam sebuah bahasa pemrograman, kemudian disimpan dalam memory program.   

• Ketika program aplikasi dipanggil oleh user dan dijalankan, Mikroprosesor akan mengenali aplikasi tersebut berdasarkan kode-kode biner yang tersimpan didalam set instruksi. Setiap program aplikasi memiliki kode-kode biner dan set instruksi yang berbeda satu sama lain sesuai dengan program aplikasinya. Jadi Mikroprosesor dapat membedakan antara satu aplikasi dan aplikasi lain berdasarkan kode-kode biner  pada set instruksi aplikasi tersebut.

ApaItu ?Mikrokontroler

• Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Umumnya dapat menyimpan program di MCS51 ialah mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KB Flash PEROM (Programmable and Erasable Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulisi sebanyak 1000 kali. Mikrokontroler ini diproduksi dengan menggunakan teknologi high density non-volatile memory. Flash PEROM on-chip tersebut memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem (in-system programming) atau dengan menggunakan programmer non-volatile memory konvensional. Kombinasi CPU 8 bit serba guna dan Flash PEROM, menjadikan mikrokontroler MCS51 menjadi microcomputer handal yang fleksibel.

Melihat Bentuk Mikrokontroler

• Arsitektur perangkat keras mikrokontroler MCS51 mempunyai 40 kaki, 32 kaki digunakan untuk keperluan 4 buah port pararel. 1 port terdiri dari 8 kaki yang dapat di hubungkan untuk interfacing ke pararel device, seperti ADC, sensor dan sebagainya, atau dapat juga digunakan secara sendiri setiap bitnya untuk interfacing single bit septerti switch, LED. Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menanganiberbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angkadan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja (hanya satu program saja yang bisa disimpan). Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada Mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

Bentuk Fisik Mikrokontroler Keluarga MCS51 40 Pin Bentuk Fisik Mikrokontroler Keluarga MCS51 40 Pin

Mikrokontroler ATMEGA8-16PU

Arduino UNO R3

Karakteristik Mikroprosesor dan Mikrokontroler

Mikroprosesor1. Ukuran bus data internal (internal data bus size): Jumlah saluran

yang terdapat dalam mikroprosesor yang menyatakan jumlah bit yang dapat ditransfer antar komponen di dalam mikroprosesor.

2. Ukuran bus data eksternal (external data bus size): Jumlah saluran yang digunakan untuk transfer data antar komponen antara mikroprosesor dan komponen-komponen di luar mikroprosesor.

3. Ukuran alamat memori (memory address size): Jumlah alamat memori yang dapat dialamati oleh mikroprosesor secara langsung.

4. Kecepatan clock (clock speed): Rate atau kecepatan clock untuk menuntun kerja mikroprosesor.

5. Fitur-fitur spesial (special features): Fitur khusus untuk mendukung aplikasi tertentu seperti fasilitas pemrosesan floating point, multimedia dan sebagainya 

Mikrokontroler1. Memiliki program khusus yang disimpan

dalam memori untuk aplikasi tertentu, tidak seperti PC yang multifungsi karena mudahnya memasukkan program. Program mikrokontroler relatif lebih kecil daripada program-program pada PC.

2. Konsumsi daya kecil. 3. Rangkaian sederhana dan kompak.4. Murah, karena koAmponen yang digunakan

sedikit.5. Unit I/O yang sederhana, misalnya keypad,

LCD, LED, latch.6. Lebih tahan terhadap kondisi lingkungan

ekstrim misalnya temperatur, tekanan, kelembaban dan sebagainya.

Kelebihan dan Kekurangan Mikroprosesor

Kelebihan• Reprogrammable• Pengembangan Fleksibel• Bisa Mengeksekusi Banyak

Program Sekaligus• Menginput Data 1 Miliar Kali

Dalam 1 Detik

Kekurangan• Banyak jenis mikroprosesor dengan

bahasa yang berbeda, yang mana satu sama lain kadang   tidak kompatibel, sehingga menyulitkan pemakai dalam pengem bangannya.

• Kerusakan software berakibat sistem macet dan tidak dapat diperbaiki jika tidak diketahui kode-kodenya

• Ketergantungan pada pembuat software• Obsolete

Kelebihan dan Kekurangan Mikrokontroler

Kelebihan• Reprogrammable• Rangkaian lebih terintegrasi,

kompak, sederhana dan lebih mudah membuat PCB

• Pengembangan Fleksibel

Kekurangan• Penggunaan memori terbatas• Ada batas maksimum penggunaan

program• Kerusakan program menyebabkan

system berjalan lambat• Lebih sensitive terhadap derau• Kemampuan terbatas pada input

program

KesimpulanMikroprosesor adalah bagian penting dari sebuah

komputer atau gadget yang digunakan sehari yang berfungsi sebagai pengolahan data yang diterima oleh komputer, beroperasi dengan sangat cepat setiap detiknya, Mikroprosesor merupakan Miliaran transistor yang di rangkai dan dibentuk chip.

Mikrokontroler adalah sebuah alat untuk memasukan sebuah program pada perangkat elektronik agar bias di atur sesuai keinginan pengguna

TERIMA KASIH

Daftar Pustaka• http://newdwiekaagustin.blogspot.co.id/2014/12/makalah-microprocessor.html• http://bloggerpemalas.blogspot.co.id/2010/07/apa-itu-processor-atau-

microprocessor.html• http://megantara07.blogspot.co.id/2013/02/macam-macam-merk-processor.html• http://sya-free.blogspot.co.id/2013/09/sejarah-prosesor-dari-awal-sampai.html• http://bertusaditya.blogspot.co.id/2011/11/mikroprosesor-pendahuluan.html• http://note-why.blogspot.co.id/2012/10/cara-kerja-processor.html• http://elektronika-dasar.web.id/pengertian-dan-kelebihan-mikrokontroler/• http://brendi14.blogspot.co.id/2013/03/karakteristik-mikroprosesor.html• http://labmpd3.blogspot.co.id/2011/03/mengenal-mikrokontroler-mcs-51.html• https://beritakitabersama.wordpress.com/2012/10/13/mikroprosesor/