1.Mikroprosesor Mikroprosesor adalah serpih tunggal yang memiliki rangkaian aritmatika,logika dan pengendalian (Arithmetic Logic Unit/ALU dan control Unit/CU),dari suatu pemerosesan bertujuan umum,sistem pengendalian dan sistem penghitungan. kombinasi demikian kadang-kadang meliputi sejumlah pengingat (memory) dalam serpih(chip)yang sama,yaitu sama,yaitu unit pemerosesan pusat(central processing unit)dari system,yang di sebut prosesor.serpih CPU tersebut dapat di peroleh dari berbagai pabrik dalam berbagai panjang kata :4,8,12,16,32atau 64bit. Teknologi yang di gunakan adalalah
CCD, PMOS, NMOS, CMOS, Bipolar, IIL, DMOS, VMOS
Sekilas Tentang Mikroproseso Mikroprosesor r Sebuah mikroprosesor (disingkat µP atau uP) adalah sebuah sebuah central processing unit (CPU) elektronik elektronik komputer yang terbuat dari transistor mini dan sirkuit lainnya di atas sebuah sirkuit terintegrasi semikonduktor. Sebelum berkembangnya mikroprosesor, CPU elektronik terbuat dari sirkuit terintegrasi TTL terpisah; sebelumnya, transistor individual; sebelumnya lagi, dari tabung vakum. Bahkan telah ada desain untuk mesin komputer sederhana atas dasar bagian mekanik seperti gear, shaft, lever, Tinkertoy, dll. Evolusi dari mikroprosesor telah diketahui mengikuti Hukum Moore yang merupakan peningkatan performa dari tahun ke tahun. Teori ini merumuskan bahwa daya penghitungan akan berlipat ganda setiap 18 bulan, sebuah proses yang benar terjadi sejak awal 1970-an; sebuah kejutan bagi orang-orang yang berhubungan. Dari awal sebagai driver dalam kalkulator, perkembangan kekuatan telah menuju ke dominasi mikroprosesor di berbagai jenis komputer; setiap sistem dari mainframe terbesar sampai ke komputer pegang terkecil sekarang menggunakan mikroprosesor sebagai pusatnya. Mikroprosesor yang pertama muncul pada awal 1970-an dan digunakan untuk kalkulator elektronik, dengan menggunakan kode-biner desimal (BCD) aritmetika di 4-bit. Tertanam lain penggunaan 4 – dan 8-bit, seperti terminal, printer, berbagai macam otomatisasi etc, diikuti agak cepat. Terjangkau 8-bit dengan 16-bit juga menangani menyebabkan tujuan umum pertama mikrokomputer pada pertengahan 1970-an.
Karakteristik
Mikroprosesor
Berikut adalah karakteristik penting dari mikroprosesor : 1. 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 al amat memori yang dapat dialamati oleh o leh 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. Prosesor komputer dalam jangka waktu yang lama dibangun dari kecil dan menengah berisi IC setara dengan sampai beratus transistor. Integrasi dari seluruh CPU ke sebuah chip tunggal sehingga sangat mengurangi biaya kapasitas pemrosesan. Dari awal yang sederhana, terus meningkat dalam kapasitas mikroprosesor telah diberikan bentuk-bentuk lain dari komputer hampir sepenuhnya usang, dengan satu atau lebih mikroprosesor sebagai elemen pemrosesan dalam segala hal dari yang terkecil embedded system dan perangkat genggam untuk mainframe terbesar dan superkomputer. Sejak awal 1970-an, peningkatan kapasitas mikroprosesor telah diketahui secara umum mengikuti Hukum Moore, yang menunjukkan bahwa kompleksitas sirkuit terpadu, yang berkaitan dengan komponen minimum biaya, dua kali lipat setiap dua tahun. Pada akhir 1990-an, dan dalam performa tinggi segmen mikroprosesor, panas yang dihasilkan (TDP), karena beralih kerugian, kebocoran arus statis, dan faktor lainnya, muncul sebagai kendala pembangunan terkemuka.
Intel 4004
Intel 4004 pada umumnya dianggap mikroprosesor yang pertama, dan biaya dalam ribuan dolar. pertama diketahui iklan untuk 4004 hingga November 1971; itu muncul di Electronic News. Proyek yang menghasilkan 4.004 berasal pada tahun 1969, ketika Busicom, sebuah produsen kalkulator Jepang, meminta Intel untuk membangun sebuah chipset untuk desktop berkinerja tinggi kalkulator. Busicom desain asli menyerukan diprogram chip set terdiri dari 7 macam keping, tiga dari mereka digunakan untuk tujuan khusus CPU dengan program yang tersimpan di ROM dan data yang disimpan dalam register geser baca-tulis memori. Ted Hoff, insinyur Intel yang ditugaskan untuk mengevaluasi proyek, desain Busicom percaya dapat disederhanakan dengan menggunakan penyimpanan RAM dinamis untuk data, bukan memori register geser, dan yang lebih tradisional untuk keperluan umum arsitektur CPU. Hoff muncul dengan chip empat proposal arsitektur: sebuah chip ROM untuk menyimpan program, RAM dinamis chip untuk menyimpan data, yang sederhana I / O device dan sebuah 4-bit central processing unit (CPU), yang ia merasa bisa terintegrasi ke dalam satu chip, meskipun ia tidak sebuah chip desainer. Chip ini nantinya disebut mikroprosesor 4004. Arsitektur dan spesifikasi 4004 adalah hasil dari interaksi dari Intel’s Hoff dengan Mazor Stanley, seorang insinyur
perangkat lunak pelaporan untuk Hoff, dan dengan insinyur Busicom Masatoshi Shima. April 1970 Intel disewa Federico Faggin untuk memimpin rancangan chip empat set. Faggin, yang awalnya dikembangkan teknologi gerbang silikon (SGT) tahun 1968 di Fairchild Semiconductor (dan juga merancang komersial pertama di dunia sirkuit terpadu dengan menggunakan SGT – Fairchild 3708), memiliki latar belakang yang tepat untuk memimpin proyek karena itu adalah SGT untuk memungkinkan desain sebuah CPU dalam satu chip dengan kecepatan yang tepat, disipasi daya dan biaya. Faggin juga mengembangkan metodologi baru untuk desain logika acak, berdasarkan gerbang silikon, yang membuat 4004 mungkin. Unit produksi 4004 pertama kali dikirim ke Busicom Maret 1971, dan dikirim ke pelanggan lain di akhir 1971.
TMS 1000 Smithsonian Institution mengatakan insinyur TI Gary Boone dan Michael Cochran berhasil menciptakan mikrokontroler pertama (juga disebut mikro) pada tahun 1971. Hasil pekerjaan mereka adalah TMS 1000, yang pergi komersial pada tahun 1974. TI mengembangkan 4-bit TMS 1000, dan menekankan pra-aplikasi embedded yang diprogram, memperkenalkan sebuah versi yang disebut TMS1802NC pada 17 September 1971, yang dibuat untuk kalkulator pada sebuah chip. The Intel chip adalah 4-bit 4004, yang dirilis pada 15 November 1971, dikembangkan oleh Federico Faggin yang memimpin desain 4004 di 1970-1971, dan Ted Hoff yang memimpin arsitektur pada tahun 1969. Kepala Dinas MOS Leslie L. Vadász. TI mengajukan paten pada mikroprosesor. Gary Boone dianugerahi US Patent 3.757.306 untuk satu arsitektur mikroprosesor chip pada 4 September 1973. Mungkin tidak akan pernah diketahui perusahaan mana yang sebenarnya memiliki mikroprosesor kerja pertama yang berjalan di bangku laboratorium. Dalam kedua tahun 1971 dan 1976, Intel dan TI masuk ke paten perjanjian lisensi silang, dengan Intel membayar royalti kepada TI untuk mikroprosesor paten. Sebuah sejarah yang bagus peristiwa-peristiwa ini terdapat di pengadilan dokumentasi dari sengketa hukum antara Cyrix dan Intel, dengan TI sebagai intervenor dan pemilik paten mikroprosesor. Sebuah komputer-on-a-chip adalah variasi dari sebuah mikroprosesor yang menggabungkan inti mikroprosesor (CPU), beberapa memori, dan baris I / O (input / output), semua pada satu chip. juga disebut sebagai mikro-controller . Komputer-on-a-chip paten, yang disebut “paten mikro” p ada waktu itu, US Patent 4.074.351, diberikan kepada Gary Boone dan Michael J. Cochran TI. Selain dari paten ini, makna standar komputer mikro adalah komputer dengan menggunakan satu atau lebih mikroprosesor sebagai CPU (s), sedangkan konsep didefinisikan dalam paten mungkin lebih mirip dengan sebuah mikrokontroler.
Pico/General Instrument Pada awal 1971 General Pico Electronics Instrumen memperkenalkan kolaborasi pertama mereka dalam IC, chip tunggal lengkap IC kalkulator untuk Monroe Royal Digital III kalkulator. IC ini bisa juga dianggap mengklaim menjadi salah satu mikroprosesor pertama atau
Microcontrollers memiliki ROM, RAM dan sebuah set instruksi RISC on-chip. Pico adalah GI spinout oleh lima insinyur desain yang visinya adalah menciptakan kalkulator IC chip tunggal. Mereka memiliki pengalaman desain sebelumnya yang signifikan pada beberapa chipset kalkulator dengan kedua GI dan Marconi-Elliott. Pico dan GI terus memiliki keberhasilan yang signifikan dalam pasar kalkulator genggam berkembang. 8-bit designs Intel 4004 ini diikuti pada tahun 1972 oleh Intel 8008, pertama di dunia mikroprosesor 8-bit. Menurut A History of Modern Computing, (MIT Press), hlm. 220-21, Intel masuk ke dalam kontrak dengan Terminal Computer Corporation, yang kemudian disebut Datapoint, San Antonio TX, untuk sebuah chip untuk terminal mereka merancang. Datapoint kemudian memutuskan untuk tidak menggunakan chip, dan Intel dipasarkan sebagai 8.008 pada April, 1972. Ini adalah pertama di dunia mikroprosesor 8-bit. Ini adalah dasar y ang terkenal “Mark-8″ komputer kit diiklankan di majalah Radio-Electronics pada tahun 197 8.008 adalah para pendahulu yang sangat berhasil Intel 8080 (1974), Zilog Z80 (1976), dan derivatif Intel 8-bit prosesor. Motorola 6800 yang bersaing dirilis Agustus 1974 dan 6.502 MOS Technology serupa pada tahun 1975 (yang dirancang terutama oleh orang yang sama). Para 6.502 menyaingi popularitas yang Z80 selama tahun 1980-an. Western Design Center, Inc (WDC) 65C02 CMOS diperkenalkan pada tahun 1982 dan lisensi desain ke beberapa perusahaan. Itu digunakan sebagai CPU di Apple IIe IIC dan komputer pribadi maupun di kelas implantable medis alat pacu jantung dan defibrilators, otomotif, industri dan perangkat konsumen. WDC memelopori lisensi desain mikroprosesor, kemudian diikuti oleh mikroprosesor ARM dan lain Kekayaan Intelektual (IP) penyedia pada 1990-an. Motorola memperkenalkan MC6809 pada tahun 1978, yang ambisius dan berpikir melalui desain 8-bit yang kompatibel dengan sumber dan diimplementasikan menggunakan 6.800 murni logika terprogram. (Selanjutnya mikroprosesor 16bit biasanya digunakan terfokus untuk beberapa hal, seperti persyaratan desain mulai terlalu rumit untuk murni logika terprogram saja.) Lain awal 8-bit mikroprosesor adalah Signetics 2650, yang menikmati bunga gelombang singkat karena sifatnya inovatif dan kuat set instruksi arsitektur. Sebuah mikroprosesor mani di dunia adalah spaceflight RCA’s RCA 1802 (alias CDP1802,
RCA COSMAC) (diperkenalkan tahun 1976), yang digunakan di NASA Voyager dan spaceprobes Viking tahun 1970-an, dan onboard probe Galileo ke Yupiter (diluncurkan tahun 1989, tiba 1995). RCA COSMAC adalah orang pertama yang mengimplementasikan teknologi CMOS. The CDP1802 ini digunakan karena dapat dijalankan pada daya sangat rendah, dan karena proses produksi (Silicon on Sapphire) menjamin perlindungan yang lebih baik terhadap radiasi kosmik dan elektrostatik kotoran daripada prosesor lain pada masa itu. Jadi, dikatakan 1802 menjadi yang pertama mengeras radiasi mikroprosesor. 1802 RCA memiliki apa yang disebut desain statis, yang berarti bahwa frekuensi clock bisa dibuat secara sewenangwenang rendah, bahkan ke 0 Hz, kondisi berhenti total. Ini membiarkan Voyager / Viking / pesawat ruang angkasa Galileo menggunakan daya listrik minimal lama hamparan lancar perjalanan. Timer dan / atau sensor akan terbangun / meningkatkan kinerja processor waktu untuk tugas-tugas penting, seperti navigasi update, sikap kontrol, data akuisisi, dan radio komunikasi.
12-bit designs 6.100 Intersil keluarga yang terdiri dari sebuah mikroprosesor 12-bit (pada 6100) dan berbagai dukungan dan perifer IC memori. Diakui mikroprosesor DEC PDP-8 set instruksi komputer mini. Karena itu kadang-kadang disebut sebagai CMOSPDP8. Karena itu juga diproduksi oleh Harris Corporation, itu juga dikenal sebagai HM Harris-6100. Dengan kebajikan dari CMOS teknologi dan manfaat yang terkait, yang 6.100 sedang dimasukkan ke dalam beberapa desain militer hingga awal 1980-an.
16-bit designs Pertama multi-chip mikroprosesor 16-bit adalah National Semiconductor IMP-16, yang diperkenalkan pada awal 1973. An 8-bit versi chipset diperkenalkan pada tahun 1974 sebagai IMP-8. Pada tahun yang sama, Nasional memperkenalkan
16-bit pertama mikroprosesor chip tunggal, National Semiconductor PACE, yang kemudian diikuti oleh versi NMOS, yang INS8900. Awal lain multi-chip mikroprosesor 16-bit termasuk salah satu yang digunakan oleh Digital Equipment Corporation (DEC) di LSI-11 OEM papan tetapkan dan paket komputer mini PDP 11/03, dan Fairchild Semiconductor MicroFlame 9.440, yang keduanya diperkenalkan pada jangka waktu 1975-1976. Yang pertama chip mikroprosesor 16-bit TI TMS adalah 9.900, yang juga kompatibel dengan TI-garis 990 minicomputer. Yang 9.900 digunakan dalam TI 990 / 4 komputer mini, yang TI-99/4A komputer rumah, dan garis TM990 OEM papan mikro. Chip ini dikemas dalam keramik besar 64-pin DIP paket, sedangkan kebanyakan 8-bit seperti yang digunakan Intel 8080 yang lebih umum, lebih kecil, dan lebih murah plastik 40-pin DIP. Sebuah lanjutan chip, TMS 9.980, dirancang untuk bersaing dengan Intel 8080, memiliki 990 TI penuh 16-bit set instruksi, menggunakan 40-pin plastik paket, pindah data 8 bit pada satu waktu, tapi hanya bisa alamat 16 KB. Ketiga chip, TMS 9.995, adalah desain baru. Keluarga kemudian diperluas untuk mencakup 99.105 dan 99.110. Western Design Center, Inc (WDC) memperkenalkan CMOS 65.816 16-bit upgrade dari 65C02 CMOS WDC pada tahun 1984. 65.816 mikroprosesor 16-bit adalah inti dari Apple IIgs dan kemudian Super Nintendo Entertainment System, membuatnya menjadi salah satu yang paling populer 16-bit desain sepanjang masa. Intel mengikuti jalan yang berbeda, tidak memiliki minicomputer yang meniru, dan bukannya “upsized” 8.080 mereka
desain ke dalam 16-bit Intel 8086, yang pertama x86 anggota keluarga, yang sebagian besar kekuasaan jenis komputer PC modern. Intel memperkenalkan 8.086 sebagai biaya cara efektif port perangkat lunak dari 8080 baris, dan berhasil memenangkan banyak bisnis pada premis. The 8088, sebuah versi yang digunakan 8.086 eksternal 8-bit data bus, adalah mikroprosesor di PC IBM pertama, model 5.150. Setelah mereka 8086 dan 8088, Intel merilis 80.186, 80.286 dan, pada 1985, 32-bit 80.386, memperkuat dominasi pasar PC mereka dengan keluarga prosesor kompatibilitas mundur. Mikroprosesor terpadu unit manajemen memori (MMU) telah dikembangkan oleh Childs et al. dari Intel, dan diberikan nomor paten US 4.442.484.
32-bit designs 16-bit desain baru beedar di pasar sebentar kenudian disain 32-bit mulai muncul. Paling signifikan dari 32-bit desain adalah MC68000, yang diperkenalkan pada tahun 1979. The 68K, seperti yang banyak dikenal, memiliki 32-bit register tetapi digunakan 16-bit jalur data internal dan eksternal 16-bit data bus untuk mengurangi jumlah pin, dan didukung hanya 24-bit alamat. Motorola biasanya digambarkan sebagai prosesor 16-bit, meskipun jelas memiliki arsitektur 32-bit. Kombinasi kinerja tinggi, besar (16 megabyte atau 224 bytes) ruang memori dan cukup biaya rendah membuat CPU yang paling populer desain kelasnya. Apple Lisa dan Macintosh desain memanfaatkan 68.000, begitu juga sejumlah desain lainnya pada pertengahan 1980an, termasuk Atari ST dan Commodore Amiga. Pertama di dunia chip tunggal sepenuhnya-32-bit microprocessor, dengan 32-bit jalur data, 32-bit bus, dan 32-bit, adalah AT & T Bell Labs BELLMAC-32A, dengan sampel pertama pada tahun 1980, dan produksi umum di 1982. Setelah pembuangan dari AT & T tahun 1984, berganti nama menjadi 32.000 WE (KITA Electric Barat), dan punya dua lanjutan generasi, KAMI 32.100 dan 32.200 KAMI. Mikroprosesor ini digunakan di AT & T 3B5 dan 3B15 minicomputer; di 3B2, pertama di dunia desktop supermicrocomputer; dalam “Sahabat”,
pertama di dunia 32-bit komputer laptop dan dalam “Alexander” itu, buku pertama di dunia berukuran supermicrocomputer , yang menampilkan memori ROM-pack cartridges mirip dengan konsol game masa kini. Semua sistem ini menjalankan UNIX System V sistem operasi. Intel 32-bit pertama adalah iAPX mikroprosesor 432, yang diperkenalkan pada tahun 1981 namun tidak sukses secara komersil. Itu memiliki kemampuan yang maju berbasis arsitektur berorientasi objek, tetapi kinerja yang buruk dibandingkan dengan arsitektur kontemporer seperti Intel’s sendiri 80.286 (diperkenalkan 1982), yang hampir empat
kali lebih cepat pada tes benchmark khas. Namun, hasil untuk iAPX432 sebagian karena yang terburu-buru dan karenanya suboptimal Ada kompilator.
ARM pertama kali muncul pada tahun 1985. Ini adalah desain prosesor RISC, yang sejak itu mendominasi 32-bit processor embedded system ruang karena sebagian besar kekuatannya efisiensi, dengan model lisensi, dan berbagai pilihan alat-alat pengembangan sistem. Pabrik semikonduktor umumnya lisensi inti seperti ARM11 dan mengintegrasikannya ke dalam sistem mereka sendiri pada sebuah chip produk; hanya beberapa vendor seperti lisensi untuk memodifikasi ARM core. Sebagian besar ponsel termasuk prosesor ARM, seperti melakukan berbagai jenis produk lainnya. Ada berorientasi mikrokontroler ARM core tanpa dukungan memori virtual, serta aplikasi SMP prosesor dengan memori virtual. Motorola sukses dengan 68.000 menuju MC68010, yang menambahkan dukungan memori virtual. The MC68020, yang diperkenalkan pada tahun 1985 ditambahkan penuh 32-bit data dan bus alamat. Di 68.020 menjadi sangat populer di pasar supermicrocomputer Unix, dan banyak perusahaan kecil (misalnya, Altos, Charles River Data System) yang diproduksi sistem desktop-size. MC68030 diperkenalkan yang berikutnya, perbaikan atas desain sebelumnya dengan mengintegrasikan MMU ke dalam chip. Sukses terus-menerus mengarah ke MC68040, yang termasuk sebuah FPU untuk kinerja matematika yang lebih baik. Sebuah 68.050 gagal mencapai tujuan kinerja dan tidak dibebaskan, dan tindak lanjut MC68060 dirilis ke pasar yang lebih cepat jenuh dengan desain RISC. Para keluarga 68K dari desktop memudar di awal 1990-an. Perusahaan-perusahaan besar lainnya merancang dan mengikuti 68.020 Firefox ke peralatan embedded. Pada satu titik, ada lebih 68020s dalam peralatan tertanam dari Intel Pentiums ada di PC. Core prosesor yang Coldfire adalah turunan dari 68.020 dimuliakan. Selama masa ini (awal hingga pertengahan tahun 1980-an), National Semiconductor memperkenalkan sangat mirip 16-bit pinout, 32-bit internal mikroprosesor yang disebut NS 16.032 (kemudian berganti nama menjadi 32.016), lengkap versi 32-bit dinamakan NS 32.032, dan sebuah garis 32-bit OEM industri mikrokomputer. Pada pertengahan 1980-an, berturut-turut memperkenalkan multiprosesor simetris pertama (SMP) komputer kelas server menggunakan NS 32.032. Ini adalah salah satu dari beberapa desain yang menang, dan menghilang pada akhir 1980-an. Dari tahun 1985 hingga 2003, 32-bit arsitektur x86 menjadi semakin dominan di desktop, laptop, dan pasar server, dan mikroprosesor ini menjadi lebih cepat dan lebih mampu. Intel telah berlisensi versi awal dari arsitektur untuk perusahaan lain, tetapi menolak untuk lisensi Pentium, sehingga AMD dan Cyrix versi dibangun arsitektur berdasarkan desain sendiri. Selama rentang ini, prosesor ini meningkat pada kerumitan (transistor count) dan kemampuan (instruksi / detik) oleh sekurang-kurangnya tiga lipat. Intel Pentium garis mungkin yang paling terkenal dan dikenal 32-bit model, setidaknya dengan masyarakat
64-bit designs in personal computers Sementara mikroprosesor 64-bit desain telah digunakan di beberapa pasar sejak awal 1990-an, awal 2000-an melihat pengenalan mikroprosesor 64-bit yang ditargetkan pada pasar PC. Dengan diperkenalkannya AMD 64-bit arsitektur mundur-yang kompatibel dengan x86, x86-64 (sekarang disebut AMD64), pada bulan September 2003, diikuti oleh Intel’s dekat sepenuhnya kompatibel ekstensi 64 -bit (pertama disebut IA-32e atau EM64T, kemudian diganti menjadi
Intel 64), 64-bit desktop era dimulai. Kedua versi dapat menjalankan 32-bit aplikasi warisan kinerja tanpa hukuman serta 64-bit baru perangkat lunak. Dengan sistem operasi Windows XP x64, Windows Vista x64, Linux, BSD dan Mac OS X yang menjalankan 64-bit asli, software ini juga diarahkan untuk memanfaatkan sepenuhnya kemampuan prosesor tersebut. Pindah ke 64-bit adalah lebih dari sekedar peningkatan ukuran mendaftar dari IA-32 sebagaimana juga dua kali lipat jumlah register tujuan umum. Pindah ke 64-bit dengan prosesor PowerPC itu dimaksudkan sejak prosesor ‘desain pada awal tahun 90 -an dan bukan penyebab utama ketidakcocokan. Register integer yang ada diperluas seperti juga semua data yang terkait dengan jalur, tapi, seperti halnya dengan IA-32, baik floating point dan vektor unit telah beroperasi pada atau di atas 64-bit selama beberapa tahun. Tidak seperti apa yang terjadi ketika IA-32 ini diperpanjang untuk x86-64, tidak ada tujuan umum baru ditambahkan di register 64-bit PowerPC, maka setiap kinerja yang diperoleh bila menggunakan modus 64-bit untuk aplikasi membuat tidak menggunakan ruang alamat yang lebih besar minimal .
Multicore designs
Sebuah pendekatan yang berbeda untuk meningkatkan kinerja komputer adalah untuk menambahkan prosesor, seperti dalam desain multiprocessing simetris, yang telah populer di server dan workstation sejak awal 1990-an. Menjaga dengan Hukum Moore semakin menantang sebagai teknologi pembuatan chip mendekati batas fisik teknologi. Sebagai tanggapan, produsen mikroprosesor mencari cara lain untuk meningkatkan performa, dalam rangka untuk mempertahankan momentum konstan upgrade di pasar . Sebuah prosesor multi-core hanyalah sebuah chip tunggal yang berisi lebih dari satu inti mikroprosesor, efektif mengalikan kinerja potensial dengan jumlah core (selama sistem operasi dan perangkat lunak dirancang untuk mengambil keuntungan dari lebih dari satu prosesor). Beberapa komponen, seperti bus interface dan tingkat kedua cache, mungkin akan dibagi antara core. Karena core secara fisik mereka sangat dekat antarmuka pada clock rate lebih cepat dibandingkan dengan sistem multiprosesor diskrit, meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan. Pada tahun 2005, komputer pribadi pertama prosesor dual-core diumumkan dan sebagai tahun 2009 dual-core dan quad-core banyak digunakan di server, workstation dan PC, sementara enam dan delapan-core akan tersedia untuk high-end aplikasi dalam baik di rumah dan lingkungan profesional. Sun Microsystems telah merilis keping Niagara dan Niagara 2 , yang keduanya fitur inti delapan desain. Niagara 2 mendukung lebih benang dan beroperasi pada 1,6 GHz. High-end prosesor Intel Xeon yang ada di soket LGA771 adalah DP (dual prosesor) mampu, serta Intel Core 2 Extreme QX9775 juga digunakan di Mac Pro oleh Apple dan Intel Skulltrail motherboard. Dengan transisi ke socket dan LGA1366 Intel quad core i7 chip kini dianggap sebagai arus utama dan chip i9 mendatang akan memperkenalkan enam dan mungkin mati hex dual-core (12 -core), prosesor.
RISC Pada pertengahan 1980-an hingga awal 1990-an, sebuah penemuan baru performa tinggi Reduced Instruction Set Computer (RISC) mikroprosesor muncul, dipengaruhi oleh RISC diskrit seperti desain CPU seperti IBM 801 dan lain-lain. RISC mikroprosesor pada awalnya digunakan dalam mesin tujuan khusus dan Unix, tetapi kemudian mendapat penerimaan luas dalam peran lain. Pada tahun 1986, HP merilis sistem pertama dengan PA-RISC CPU. Mikroprosesor komersial pertama desain dirilis baik oleh MIPS Computer System, 32-bit R2000 (yang tidak dirilis R1000) atau oleh Acorn komputer, 32-bit ARM2 pada tahun 1987. [Rujukan?] R3000 membuat desain benar-benar praktis, dan R4000 memperkenalkan komersial pertama di dunia yang tersedia 64-bit RISC mikroprosesor. Proyek bersaing akan menghasilkan POWER IBM dan Sun SPARC arsitektur. Segera setiap vendor besar telah merilis sebuah desain RISC, termasuk AT & T CRISP, AMD 29.000, Intel i860 dan i960 Intel, Motorola 88.000, DEC Alpha. Seperti tahun 2007, dua 64-bit arsitektur RISC masih diproduksi dalam volume untuk non-embedded aplikasi: SPARC dan P ower ISA.
Teknologi yang ada dalam mikroprosesor: (CCD & CMOS)
CMOS vs CCD Tugas kali ini akan saya paprkan mengenai sensor CMOS dan CCD. Saya akan mencoba menjelaskan apa itu CMOS dan CCD, Technology pada CMOS dan CCD serta Update CMOS dan CCD yang terbarunya. PENGERTIAN Apa itu CMOS ?. Complementary Metal Oxide Semiconductor atau biasa disingkat CMOS merupakan teknologi penempelan sirkuit pada cip silikon. Complementary Metal Oxide Semiconductor atau CMOS pada awalnya dikenal sebagai teknologi yang dipakai untuk membuat prosesor mikro dan memori komputer, seperti Pentium. Hasil pada resolusinya lebih tinggi dari CCD. Teknologi CMOS juga digunakan dalam banyak sirkuit analog, seperti:
1. sensor gambar, 2. pengubah data, dan 3. trimancar terintegrasi untuk berbagai jenis komunikasi. Apa itu CCD ?. Charge Couple Device atau biasa disingkat CCD merupakan chip pengganti film yang digunakan pada kamera digital untuk merekam objek. CCD terdiri atas jutaan sensor kecil cahaya. Besar kecilnya CCD diukur dalam satuan yang disebut dengan megapixel. Semakin besar pixel maka semakin bagus hasil gambarnya. Setelah penjelasan singkat menegnai apa itu CMOS dan CCD sekarnag ini akan kita lanjutkan bahasan mengenai perbedaan dari kediua sensor tersebut. Sebenernya dari kedua sensor tersebut perbedaannya hanyalah pada masalah "teknologi". Kalo kita berbicara mengenai teknologi pastilah tiap tahun berkembang sesuai dengan zaman. Setiap perusahaan akan mengembangkannya sesuai dengan kebutuhan zaman agar dapat diterima dikalangan masyarakat. Bentuk dari CMOS dan CCD adalah berupa sekeping chip untuk menangkap cahaya, menggantikan fungsi film pada era kamera film. Perbedaan keduanya ada pada teknis bagaimana tiap piksel itu memproses cahaya yang ditangkapnya. 1. CMOS : Tiap piksel pada sensor CMOS mampu menghasilkan tegangan keluaran sendiri (berkat adanya transistor pada setiap piksel) sehingga memungkinkan membuat chip CMOS yang terintegrasi dengan rangkaian ADC (analog-to-digital conversion). 2. CCD : Piksel pada sensor CCD akan merubah cahaya menjadi elektron & output dari sensor CCD memberikan hasil berupa tegangan, alias benar-benar piranti analog. Maka itu pada kamera bersensor CCD, ADC dilakukan diluar chip sensor. Kelebihan dan Kekurangan CMOS: Kelebihan :
Praktis, Keping sensor sudah termasuk rangkaian ADC ( camera on a chip) Hemat daya berkat integrasi sistem Kecepatan proses responsif (karena adanya parralel readout structure) Tiap piksel punya transistor sendiri sehingga terhindar dari masalah smearing atau blooming
Kekurangan:
Proses pematangan teknologi (untuk menyamai kualitas CCD perlu biaya besar) Piksel dengan transistor didalamnya menurunkan sensitivitas piksel (mengakibatkanarea penerima cahaya menjadi berkurang) Piksel yang mampu mengeluarkan tegangan sendiri kurang baik dalam hal keseragaman kinerja (uniformity)
Kelebihan dan kekurangan CCD: Kelebihan:
Matang secara teknologi Desain sensor sederhana (lebih murah) Sensitivitas tinggi (termasuk dynamic range) Tiap piksel punya kinerja yang sama ( uniform)
Kekurangan:
Desain sistem keseluruhan (CCD + ADC) jadi lebih rumit dan boros daya Kecepatan proses keseluruhan lebih lambat dibanding CMOS Sensitif terhadap smearing atau blooming (kebocoran piksel) saat menangkap cahaya terang
BIPOLAR,NMOS,PMOS
Teknologi yang digunakan pada microprocessor
A. Bipolar 1. Emitter Coupled Logic (ECL) logika tergandeng – emitor atau sering disebut ECL adalah keluarga logika yang menggunakan transistor dwikutub dalam noda pengendalian arus untuk membuat fungsi logika. ECL kadang-kadang disebut logika moda-arus atau logika sakelar-arus pengikut-emitor (CSEF). Rangkaian ECL menggunakan penguat diferensial pada masukannya seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.16 Rangkaian ini disebut juga sebagai CML (current-mode logic Gambar 3.16Penguat diferensial pada rangkaian ECL Keuntungan: 1. bahwa tidak ada transistor yang dioperasikan sampai jenuh sehingga tundaan propagasi (propagation delay) menjadi sangat kecil 2. transistor dapat berganti keadaan dengan sangat cepat. 3. tersedianya dua keluaran, yaitu keluaran utama dan komplemennya sehingga rangkaian menjadi lebih fleksibel. 4. Jumlah masukan dapat diperbanyak dengan menggunakan sejumlah transistor yang diparalel pada masukan. seperti diperlihatkan pada Gambar 3.17. Kerugian: 1. kebutuhan arusnya yang malar 2. membutuhkan banyak daya. 3. adanya waktu tunda 4. waktu naik semakin lambat karma adanya waktu tunda. 2. Schottky TTL Rangkaian TTL standar mengoperasikan transistor pada mode jenuh. J ika transistor pada rangkaian ini menghantar, tidak ada clamping untuk mencegah agar tegangan kolektor tidak terlalu menyamai tegangan emiter agar transistor tidak menjadi jenuh. Ketika transistor dibuat menyumbat, efek storage-time menghambat kenaikan tegangan kolektor sehingga menimbulkan waktu tunda antara sin yal untuk menyumbat transistor dengan kenaikan tegangan kolektor.Oleh karena itu kecepatan gerbang tidak dapat dioptimalkan. Dua jenis transistor bipolar logika digunakan untuk mengatasi masalah ini. Keduanya menggunakan rangkaian untuk mencegah transistor menjadi jenuh. Yang pertama adalah Schottky TTL dan yang kedua adalah ECL (emitter coupled logic). Rangkaian Shcottky TTL adalah sama dengan rangkaian TTL standard kecuali adanya penambahan suatu komponen, yaitu dioda Schottky pada setiap transistor untuk mencegahnya menjadi jenuh. Dioda ini dihubungkan antara basis dengan kolektor, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.13a. Gambar 3.13Penggunaan dioda Schottky pada TTL Dioda ini mampu untuk mencegah transistor menjadi jenuh karena dua hal, yaitu kecepatan switching yang tinggi dan tegangan jatuh maju yang kecil, yaitu sekitar 0,4 Volt. Untuk menyederhanakan maka transistor dengan dioda Shcottky digembarkan dengan simbol seperti Gambar 3.11b. Transistor jenis silicon seperti yang digunakan pada rangkaian TTL baru akan menghantar jika diberi tegangan basisnya sekitar 0,6 sampai 0,7 Volt. Pada saat transistor tidak menghantar maka tegangan kolektor akan tinggi sehingga dioda tidak menghantar dan tidak mempunyai efek apa-apa. Tetapi jika transistor menghantar dan tegangan kolektor kurang dari 0,2 Volt maka dioda akan menghantar sehingga transistor akan memperkecil tegangan basisnya sendiri. Dengan demikian transistor tidak akan pernah bisa jenuh. IC TTL jenis ini menggunakan nomor 54Sxx/74Sxx atau 54Sxxx/74Sxxx. Contoh rangkaian IC ini diperlihatkan pada Gambar 3.14. Gambar 3.14 Rangkaian TTL tipe 74S00 TTL jenis Low Power Schottky Jenis ini merupakan gabungan dari jenis Low Power dan j enis Schottky. Pada IC ini digunakan transistor dengan dioda Schottky dengan tahanan yang bernilai tinggi. Hasilnya adalah IC dengan konsumsi arus rendah tetapi mempunyai kecepatan yang memadai. IC TTL jenis ini menggunakan nomor 54LSxx/74LSxx atau 54LSxxx/74LSxxx. Contoh rangkaian jenis ini dapat dilihat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Rangkaian TTL tipe 74LS00 Keuntungan: 1. adanya dioda Schottky pada setiap transistor untuk mencegahnya menjadi jenuh 2. transistor dengan Diode Schotty tidak akan bias jenuh 3. konsumsi arus dan daya rendah 4. bentukdesain sederhana Kerugian: 1. Schotty tidak sensitf terhadap kerusakan 2. efek strong-time menghamabat kenaikan tegangan kolektor 3. struktur keluaran dari peranti TTL yang taksimetrik, [[impedansi keluaran]] antara keadaan tinggi dan rendah tidak simetris, membuatnya tidak cocok untuk menggerakan kawat transmisi. 3. Integrated Injection Logic (I2L) Skema gerbang NOT I2L disederhanakan Salah satu jenis logika bipolar adalah I2L. Pada rangkaian ini tahanan untuk arus bias dan beban transistor dieliminasi, kecuali satu tahanan yang berfungsi untuk memberi bias bagi seluruh chip. Tahanan mengkonsumsi daya yang cukup besar dan membutuhkan tempat pada chip sehingga eliminasi tahanan memungkinkan rangkaian yang lebih padat dengan konsumsi daya yang lebih rendah. Pada pemakaian dimana kecepatan sangat diutamakan, seperti pada komputer besar, chip yang mengandung 1000 atau lebih gerbang I2L dapat beroperasi dengan daya yang kurang dari 100 gerbang TTL dan pada kecepatan yang sama. Jika kepadatan rangkaian yang diutamakan, seperti pada jam tangan digital, I2L dapat beroperasi dengan daya dalam orde mi kro Watt, namun dengan kemampuan arus yang cukup besar sehingga dapat menyalakan p eraga LED. Salah satu kelebihan I2L ialah bahwa ini hanyalah teknik rangkaian yang baru, bukan teknologi baru sehingga pembuatan IC jenis I2L relatip mudah karena dapat menggunakan fasilitas pembuatan rangkaian dengan transistor bipolar yang telah ada. I2L terbentuk sebagai hasil tata ulang rangkaian DCTL dengan menggunakan rangkaian transistor komplemen. Urutan dari penataan ulang ini diperlihatkan pada Gambar 3.18. Gambar 3.18a memperlihatkan rangkaian dengan gerbang NAND dan Gambar 3.18b memperlihatkan rincian rangkaian dengan menggunakan komponen DCTL.Titik A pada Gambar 3.18a adalah sama dengan titik A pada Gambar 3.18b dan seterusnya.� Pada Gambar 3.18c diperlihatkan suatu rangkaian yang menggunakan tiga buah komponen, yang masing-masing diambil dari ketiga gerbang NAND pada Gambar 3.18b, yaitu R1, Q1 dan Q2. Perhatikan bahwa transistor-transistor dirangkai sehingga memiliki basis bersama dan emiter bersama sehingga Q1 dan Q2 dapat digantikan oleh Q3, yaitusebuah transistor dengan kolektor ganda seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.18d. Pada Gambar 3.18c, tahana R1 mempunyai fungsi ganda, yaitu sebagai sumber arus untuk basis Q1 dan Q2 dan sebagai tahanan beban bagi tingkat sebelumnya. Pada Gambar 3.18d, tahanan R1 ini digantikan oleh sebuah transistor PNP.Transistor PNP ini dapat berfungsi sebagai sumber arus konstan jika emiternya dihubungkan ke catu daya melalui sebuah tahanan.Tahanan ini merupakan tahanan bersama yang digunakan oleh semua gerbang pada rangkaian dan besarnya arus yang diinjeksikan Q4 menentukan titik kerja dari seluruh rangkaian. Inilah sebabnya mengapa rangkaian ini dinamai I2L atau integrated-injection logic Gambar 3.18 (a) Gerbang NAND; (b) Implementasi dengan DCTL; (c) Rangkaian ekivalen dengan I2L; (d) Gerbang NAND dengan I2L B. MOS (Metal Oxide Semiconductor) 1. pMOS Teknologi PMOS adalah teknologi yang paling murah dan merupakan teknologi yang dipergunakan pada mikroprosessor pertama yaitu Intel 4004 pada tahun 1971, Motorola 8080,Motorola 8085, Zilog 80, Zilog 8000 dll Transistor-transistor saluran-p memanfaatkan mobilitas muatan-muatan positif yang disebut l ubang-lubang ( holes ) untuk mengantar muatan listrik. P-MOS adalah teknologi MOS yang relatif tua yang dipahami dengan baik dan ekonomis. P-MOS dipakai luas dalam pembuatan semua mikroprosesor-mikroprosesor dekade pertama.
Teknologi ini juga memberikan kerapatan yang istimewa ( sampai 20.000 lebih transistor dalam satu serpih IC ). Akan tetapi relatif lebih lambat bila dibandingkan dengan teknologi bari seperti N-MOS. Keistimewaan menarik P-MOS bagi produsen ialah teknologi ini merupakan proses yang dimengerti dengan baik, dan karena itu memungkinkan penciptaan alat yang sangat kompleks dengan kemungkinan sukses tinggi. 2. nMOS logika NMOS adalah gerbang logika yang menggunakan transistor efek medan semikonduktor oksida logam (MOSFET) untuk membentuk fungsi gerbang logika dan sirkuit digital lainnya. MOSFET tipe-n disusun dalam bentuk “jaringan pull-down” (PDN) diantara keluaran gerbang logika dan tegangan catu negatif, dimana sebuah resistor diletakkan diantara keluaran gerbang logika dan tegangan catu postif. Sirkuit didesain sedemikian rupa sehingga jika keluaran adalah rendah (logika 0), sirkuit PDN akan aktif, membuat jalan arus antara catu negatif dengan keluaran. Sebagai contoh adalah gerbang NOR logika nMOS. Jika masukan A atau masukan B tinggi (logika 1), transistor MOS yang bersangkutan berperan sebagai resistansi rendah diantara keluaran dan catu negatif, menyebabkan keluaran menjadi rendah (logika 0). Ketika kedua masukan A dan B tinggi, semua transistor menghantar, membuat keluaran semakin rendah. Keluaran logika menjadi tinggi hanya jika kedua transistor mati, yang terjadi saat semua masukan rendah, sehingga memenuhi tabel kebenaran gerbang NOR. A B A NOR B 001 010 100 110 Kekurangan nMOS: 1. borosnya daya statis 2. lambatnya transisi sirkuit nMOS dari rendah-ke-tinggi 3. logika yang taksimetris membuat sirkuit nMOS lebih rentan terhadap desah. C. Perbandingan Bipolar dan MOS: 1. Transistor MOS memerlukan luas yang lebih kecil dibandingkan transistor hubungan Bipolar 2. MOS mempunyai disipasi daya lebih kecil disbanding dengan Bipolar 3. Bipolar memerlukan difusi isolasi yang menghamburkan “real estate” serpih lebih besar , sedangkan mos tidak meemrlukan isolasi 4. gerbang logika MOS tidak mempunyai tahanan-tahanan MOSFET 5. penundaan logika Bipolar jauh lebih kecil dibandingkan gerbang MOS D. Mikroprosessor CMOS Dengan teknologi CMOS, maka mikroprosessor ini memerlukan daya paling kecil dibandingkan dengan mikroprosessor yang mempergunakan teknologi lain. Kelemahan mikroprosessor CMOS dibandingkan dengan jenis bipolar adalah dalam ini kecepatan. Untuk mengatasi kekurangan ini telah dikembangkan mikroprosessor jenis CMOS-SOS dan HSCMOSbyang mempunyai kecepatan kira-kira sama dengan jenis TTL Schottku tetapi dengan kebutuhan daya jauh lebih rendah. Contoh MC 14500, 1802 dan 8085. MC14500B merupakan suatu mikroprosessor 1 bit yang dikenal dengan nama Industial Control Unit (ICU). Keuntngan CMOS: 1. sensitive terhadap kerusakan 2. CMOS menggunakan sedikit daya
Sumber:
http://armkogi3.blogspot.com/2011/03/mikroprosesor-mikrokomputer-dan.html http://id.wikipedia.org/wiki/Mikroprosesor http://tajoen.blogspot.com/2011/03/sekilas-tentang-mikroprosesor.html http://edwinelektro.wordpress.com/makala-keuntungan-dan-kerugian-teknologi-yang-digunakan-padamicroprosessor/
