Sap 1

BAB KOMPUTER SEDERHANA SAP-1 V (SIMPLE AS POSSIBLE-1 ) 5.1 Arsitektur SAP-1 Tujuan komputer SAP-1 adalah menjelaskan cara kerja komputer yang paling sederhana. SAP-1 merupakan tahap pertama dalam revolusi kea rah pengembangan komputer-komputer modern. Sekalipun masih terhitung sederhana, operasi SAP-1 telah mewakili operasi computer modern. Kelebihannya, arsitekturnya sederhana sehingga mudah dimengerti oleh pemula sekalipun. Gambar di bawah ini menunjukkan arsitektur SAP-1. Cp

W CLK CLR

Pencacah Program ( Progra Program m Counte Counter )r

4

LA 8

Akumulator A

8

CLK

8

Ep

CLR

8

Su

LM

Masukan& Masukan& MAR

CLK

Penjumlahan Dan Pengurangan

4 8

Eu 8 4

4

Memori RAM 16 x 8

8

8

Register B

LB CLK

CE

Li

8

CLK

8

Register Intruksi CLR

Register Keluaran

4

Ei

4

8 CLK CLK

Pengendali Pengurut

CLR CLR

12

Cp Ep LM CE Li E i LA EA S u Eu L B L0

Gambar 5.1 Arsitektur SAP-1 Organisasi dan Arsitektur Komputer - Sejarah Komputer

Peraga Biner

Lo CLK

Penahanan Tiga Keadaan (Three State Buf fer, TSB )

DIn

Semua keluaran register menuju W bus yang dikendalikan oleh penahan tiga keadaan (three state buffer, TSB) yang memungkinkan transfer data dari register ke bus secara teratur.

DOut

ENABLE

Gambar 5.2 Saklar Tiga Keadaan (Three State Buffer, TSB)

Keluaran dari TSB, DOut, memungkinkan tiga kondisi : 1, 0 atau hambatan tinggi (impedansi tinggi). Pada saat ENABLE = 0 maka terjadi hambatan tinggi pada TSB sehingga tidak ada data yang mengalir dari Din menuju DOut. Pada SAP-1, TSB banyak digunakan untuk menahan data dari register menuju ke W bus atau sebaliknya. CLK, CLK, CLR, CLR Jalur kendali umum yang hampir ada pada setiap komponen dalam computer. Fungsi umum masingmasing jalur : CLK : Memicu pengaktifan komponen dengan mode active high, akan aktif jika nilainya = 1 



CLK : Memicu pengaktifan komponen dengan mode active low, akan aktif jika nilainya = 0



CLR : Me-RESET komponen dengan mode active high, akan aktif jika nilainya = 1



CLR : Me-RESET komponen dengan mode active low, akan aktif jika nilainya = 0

Berikut ini adalah uraian singkat dari setiap kotak diagram dan penjelasannya : a. Pencacah Program ( P r o g r a m C o u n t e r – PC) Program, dalam SAP-1, disimpan pada memori RAM dengan intruksi pertama diletakan pada alam biner 0000, intruksi kedua pada alamat 0001, intruksi 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 dengan 1111. Keluaran dari pencacah akan memajukan alamat intruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Cp CLK CLR

Pencacah Program (Program Counter)

4

W

Ep

Gambar 5.3 Pencacah Program 4 bit Ketika computer mulai bekerja, pencacah program di-RESET sehingga nilainya menjadi 0000. Nilai ini dikirimkan ke Register Alamat Memori (Memory Address Register , MAR), pada saat fetch, sebagai alamat memori yang akan diambil intruksinya. Kemudian pencacah program menaikan angka cacahnya menjadi 0001. MAR PC PC PC + 1 Setelah intruksi pertama diambil dan dilaksanakan, pencacah program mengirimkan alamat 0001 ke MAR. Pencacah program kembali meningkatkan angka cacahnya. Proses ini terus dilakukan sampai seluruh intruksi dalam memori selesai dijalankan atau menemukan intruksi untuk berhenti, seperti intruksi HLT (HALT ). Jalur kendali yang ada pada Pencacah Program : Ep : mengeluarkan nilai dari Pencacah ke dalam W bus. Cp : mengendalikan increment Pencacah : PC PC + 1 b. Masukan dan MAR (M e m o r y A d d r e s s R e g i s t e r ) Di bawah pencacah program adalah Register Masukan dan MAR. Di sini sudah termasuk register saklar untuk alamat dan data. Register-register saklar ini, yang merupakan bagian dari unit masukan memungkinkan pengiriman 4 bit alamat dan 8 bit data kepada memori (Random Access Memory, RAM). Memory Address Register ( MAR) adalah bagian dari memori dalam SAP-1.  

Organisasi dan Arsitektur Komputer - Sejarah Komputer

LM

Masukan & MAR

CLK

4

4

4

Gambar 5.4 Masukan dan MAR (Memory Address Register) Selama komputer bekerja, alamat dalam pencacah program ditahan (latched ) pada MAR. Sejenak kemudian MAR mengirmkan alamat 4 bit ke dalam memori RAM, untuk membaca intruksi dalam memori. Jalur kendali yang ada pada Masukan dan MAR : LM

c.

: Mengambil data dari W BUS ke dalam MAR

Memory RAM (R a n d o m A c c e s s M e m o r y ) 16 x 8 RAM berperan sebagai memori utama tempat menyimpan intruksi dan data. Selama komputer beroperasi, RAM menerima alamat 4 bit dari MAR dan operasi membaca dilaksanakan. Setelah memori dibaca, intruksi atau data akan keluar dari memori dan masuk ke dalam bus W. Intruksi atau data 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 2 dengan lebar Log 16 bit = bit. Itulah mengapa pencacah program lebarnya 4 bit.

4

4

Memori RAM 16 x 8

8

CE

Gambar 5.5 Memori RAM 16 x 8 Jalur kendali yang ada pada RAM : CE

: Mengeluarkan data 8 bit dari memori b u s W

d. Register Intruksi (I n s t r u c t i o n R e g is t e r ) Register intruksi merupakan bagian dari unit kendali. Intruksi yang akan dieksekusi, dibaca dari memori utama dan masuk ke dalam W bus. Pada waktu yang bersamaan, register intruksi diaktifkan sehingga intruksi yang dibaca dari memori akan masuk ke dalam register intruksi. Li

8

CLK


4

Ei

4

Gambar 5.6 Register Intruksi


Register intruksi dibagi menjadi dua bagian. Bagian atassebanyak 4 bit dikirim ke blok pengendali pengurut (Controller - Sequencer ). Bagian bawah sebanyak 4 bit menuju W bus dikendalikan oleh three state buffer. Awal generasi computer ditandai dengan kemampuan computer untuk menyimpan program dalam memori. Sebelumnya, baik computer mekanik atau elektrik, tidak menyimpan program dalam memori computer. Program-program ditulis dalam kartu yang dilubangi kemudian dieksekusi. Bahkan beberapa computer dibuat hanya untuk menyelesaikan satu kasus tertentu. 



e.

Li

: mengambil data 8 bit dari W bus

Ei

: mengendalikan data 4 bit dari register yang menuju ke W bus

Pengendali – Pengurut (Contro ller - Sequencer ) Sesuai dengan namanya, register ini berfungsi untuk mengatur seluruh jalannya computer termasuk eksekusi intruksi. Sebelum computer bekerja sinyal CLR dan CLK masing-masing dikimkan ke pencacah program di-Reset ke 0000 dan pada saat yan bersamaan intruksi terakhir dalam register intruksi dihapus. Kemudian sinyal detak CLK ke semua register buffer. Sinyal ini mensinkronkan operasi computer yang menjamin bahwa setiap langkah operasi akan terjadi sebagaimana mestinya. Semua transfer dalam register terjadi pada tepi positif dari sinyal detak CLK yang sama. Data 12 bit yang keluar dari register ini dinamakanmikrointruksi. Mikrointruksi mengendalikan kerja seluruh register. CLK

Pengendali Pengurut

CLK CLR CLR

12

Cp Ep LM CE Li Ei LA EA Su Eu LB L0

Gambar 5.6 Register Intruksi f.

Akumulator Akumulator adalah sebuah register buffer yang menyimpan hasil sementara selama computer beroperasi. Akumulator mempunyai dua macam keluaran. Keluaran dua keadaan secara langsung diteruskan ke bagian penjumlahan-pengurang. Keluaran tiga keadaan dikirimkan ke W bus. Karena itu data sebanyak 8 bit dan akumulator secara terus menerus mengaktifkan rangkaian penjumlahpengurang. Data yang sama muncul pada W bus jika EA tinggi. LA 8

Akumulator A

CLK

8 CLR

8

Gambar 5.7 Register Akumulator A Jalur kendali yang ada pada Register Intruksi :  

LA

: Mengambil data 8 bit bus

E A : mengendalikan data 8 bit dari register yang menuju ke W bus


g.

Penjumlah – Pengurang SAP-1 menggunakan sebuah penjumlah – pengurang komplemen-2. Bila SU berharga rendah, maka keluaran jumlah dari penjumlah – pengurang dalam S = A + B. Apabila S U tinggi keluarannya berupa selisih A = A + B’. Rangkaian penjumlah pengurang bersifat asinkron, ini berarti isi keluarannya akan berubah bila terjadi perubahan pada data masukan. Bilamana tinggi, isi yang bersangkutan akan muncul pada W bus.

8

Su


8

Eu 8

Gambar 5.8 Penjumlah dan Pengurang

SU EU

Jalur kendali yang ada pada Register Intruksi : : Menentukan jenis operasi penjumlahan atau pengurangan. Jika S U aktif maka operasi pengurangan, jika sebaliknya, operasi penjumlahan. : Mengendalikan data 8 bit dari penjumlahan dan pengurangan yang menuju ke pada W bus.

h. Register B Register B adalah register buffer register buffer yang digunakan dalam operasi aritmatika. Sinyal Lb’ yang rendah dan tepi positif dari sinyal detak akan menyalurkan data dari W bus ke tepi positif dari sinyal detak akan menyalurkan data dari W bus ke dalam Register B kemudian mengaktifkan penjumlahan – pengurangan, memasukan bilangan yang akan dijumlahkan dengan atau dikurangkan dari isi akumulator. 8

LB

Register B

8

CLK

Gambar 5.9 Register B Jalur kendali yang ada pada Register Intruksi : LB

i.

: Mengambil data 8 bit dari W bus

Register Keluaran Pada akhir operasi computer, akumulator berisi hasil operasi yang diselesaikan dalam register penjumlahan – pengurangan. Setelah, sementara, hasil operasi disimpan dalam akumulator maka selanjutnya dipindahkan ke register keluaran. Apabila EA tinggi dan LO’ rendah tepi positif sinyal detak berikutnya akan memasukkan data dari akumulator ke dalam register keluaran.


8

Register Keluaran

Lo CLK

8

Gambar 5.11 Register Keluaran

Register Keluaran sering disebut output port karena data yang telah diproses dapat dikeluarkan dari computer melalui register ini. Dalam mikrokomputer output port dihubungkan dengan rangkaian perantara (interface circuits) yang menggerakan alat-alat seperti printer, monitor dan lain sebagainya. Jalur kendali yang ada pada Register Intruksi : L0

j.

: Mengambil data 8 bit dari W bus

Peraga Biner Peraga biner adalah suatu alat yang terdiri dari 8 buah LED. Oleh karena setiap LED dihubungkan dengan sebuah flip-flop dari output port , maka peraga biner akan menyajikan isi output port. Dengan demikian setelah kita memindahkan hasil dari bentuk biner pada peraga biner.

5.2 Perangkat Intruksi ( I n s t r u c t i o n S e t ) Sebelum dapat memprogram computer, kita harus mempelajari terlebih dahulu perangkat intruksi (instruction set ) dari computer yang bersangkutan yaitu operasi-operasi dasar yang dapat dilaksanakan. Intruksi dalam SAP-1 terdiri dari 2 jenis : memiliki 1 operand dan tanpa operand . Operand adalah data atau alamat data yang dioperasikan. Intruksi yang memilik 1 operand adalah : LDA, ADD dan SUB. Intruksi tanpa operand adalah OUT dan HLT. Instruksi Mengacu kepada Memori ( Memory Refference Intru ction ) Instruksi LDA, ADD dan SUB disebut instruksi-instruksi yang mengacu kepada memori, karena semua instruksi yang bersangkuran menggunakan data yang tersimpan dalam memori. Instruksi-instruksi yang terdapat dalam SAP-1 adalah sebagai berikut : LDA Intruksi LDA mengambil data dari memori dan dimasukkan ke dalam (L o a d T h e A c c u m u l a t o r ) akumulator. Contoh : LDA AH Intruksi ini mengambil data dari alamat memori A H dan disimpan ke dalam akumulator. ADD Intruksi ADD menjumlahkan isi akumulator dengan data memori (Adder) contoh : ADD 8 H Intruksi ini menjumlahkan isi akumulator dengan data memori alamat 8 H. Hasil penjumlahan disimpan kembali dalam akumulator/ Berilut ini contoh operasi ADD yang didahului intruksi LDA. Misal isi alamat AH = 00000011, dan 8 H = 00000001 LDA AH ADD 8 H

: A = 00000011 : A = A + 00000001 = 00000011 + 00000001 = 00000100

Selama pelaksanaan instruksi ADD 8 H akan berlangsung operasi sebagai berikut. Pertama isi memori alamat DH = 00000001 akan ditransfer ke dalam register B sehingga : B = 00000001

SUB (Subtract )

Pada waktu bersamaan register Penjumlah – Pengurang melakukan penjumlahan dari register A dan B, menghasilkan jumlah A = 00000100 Kemudian Hasil Jumlah ini diisikan ke dalam akumulator sehingga A = 00000100 Intruksi SUB mengurangkan isi akumulator dengan isi register B. Contoh : SUB DH Intruksi ini akan mengurangkan isi akukulator dengan data pada alamat DH. Hasilnya disimpan kembali ke dalam akumulatar. Prosesnya mirip dengan intruksi ADD. Misalnya isi memori AH = 00000101 dan 5 H = 00000010


LDA AH SUB DH

: A = 00000101 : A = A - 00000010 = 00000101 + 00000010 = 00000011 Isi alamat memori alamat DH diambil dan dimasukan ke dalam register B. Kemudian dilakukan proses pengurangan dan hasilna disimpan kembali di register A.. Instruksi OUT adalah instruksi tanpa operand. Data dari akumulator secara otomatis akan diambil dan dimasukkan ke dalam register keluaran. Instruksi HLT berfungsi untuk menghentikan proses. Instruksi ini memberitahu kepada computer untuk berhenti memproses data. HLT menandai akhir suatu program. Intruksi ini tidak memerlukan operand memori. Setiap program dalam SAP-1 harus diakhiri dengan HLT.

OUT HLT (H A L T )

Tabel 5.1 Rangkuman Instruksi SAP-1 OPERASI LDA Mengisikan data memori ke dalam Akumulator (L o a d T h e A c c u m u l a t o r ) ADD Menambahkan akumulator dengan data memori (Adder) SUB Mengurangkan akumulator dengan data memori (Subtract ) OUT Mengeluarkan isi akumulator HLT Menghentikan program (H A L T ) MNEMONIK

5.3 Pemograman SAP 1 Di dalam pemrograman SAP-1 terdapat kode yang akan memerintahkan computer untuk melakukan suatu operasi yang disebut dengan kode operasi ( operation code) yang disingkat dengan opcode. Beirkut kode operasi dari tiap intruksi pada SAP-1 Tabel 5.2 Kode Operasi SAP-1 MNEMONIK KODE OPERASI LDA 0000 ADD 0001 SUB 0010 OUT 1110 HLT 1111

Siklus Intruksi Dalam menyelesaikan setiap intruksi diperlukan tahapan. Tahapan ini disebut siklus intruksi. Siklus intruksi terdiri dari 2 tahap yaitu FETCH dan EXECUTE . Masing-masing tahap memerlukan 3 siklus detak (clock cycle) ditandai dengan T 1, T 2, T 3, T 4, T 5 dan T6. Siklus detak ini diatur oleh pencacah yang disebut Ring Counter yang mengeluarkan nilai T :

T = T6 T5 T4 T3 T2 T1, Pada saat computer mulai dijalankan, data keluaran pencacah tersebut adalah : T = 000001 diselesaikan dalam 6 keadaan T tersebut. Penjelasan rinci masing-masing tahap sebagai berikut : a. Siklus Fetch Pada siklus fetch dilakukan pengambilan intruksi dari memori dan diletakan di dalam register instruksi. Semua instruksi melalui tahap ini. Tiga hal yang dilakukan pada tahap ini : 1) Mengirim isi Pencacah Program (Program Counter ) ke dalam register pengalamatan (MAR) 2) Menambah nilai Pencacah Program dengan 1. (increment State) Organisasi dan Arsitektur Komputer - Sejarah Komputer

3) Mengambil intruksi dari memori dan dimasukan ke dalam register intruksi. (Memory State)

T1

T2

T3

T5

T4

T6

T7

T1

T2

T3

T4

T5

T6

Gambar 5.12 Ring Countrer Digram Waktu

Pencacah Ring

CLK CLR

T1 T2 T3 T4 T5 T6

Gambar 5.13 Simbol Ring Countrer


Tahap Pengiriman Alamat (A d d r e s s S t a te ) – T1 Pada tahap ini nilai dari Pencacah Program (Program Counter ) dikirim ke register alamat memori (MAR). Pengendali atau Pengurut akam mengirim nilai kendali CON :

CON = Cp Ep L M CE Li Ei LA EA Su Eu LB L0 CON =

0

1

0

1

1

1 1

0

0

0

1

1

Jalur yang aktif ada dua E P = 1 aktif High dan LM = 0 aktif Low Cp

W

CLK

Pencacah Program ( Program Counter )

CLR

8

4

Ep

LM

Masukan & MAR

CLK

4

4

4

Gambar 5.14 Aliran Data dari Pencacah ke MAR Data dari 4 bit akan keluar dari Pencacah Program menuju W bus, bersamaan dengan itu, data dari W bus akan diambil ke dalam Masukan dan MAR. Akhir tahap ini, 4 bit alamat sudah berada dalam MAR, menunjuk ke memori RAM. Tahap Penambahan Nilai Pencacah dengan 1 ( Increment State ) – T2 Pada tahap ini Pencacah Program ditambahkan dengan 1 Pengendali/Pengurut akan mengirim nilai kendali CON : CON = Cp Ep LM CE Li Ei LA EA Su Eu LB L0 CON =

1

0

0

1

1

1 1

0

0

0

1 1

Jalur yang aktif Cp = 1. Nilai Pencacah ditambah 1 Tahap Pengambilan Intruksi dari Memori ( Memory State ) – T3 Pada tahap ini data pada memori RAM yang ditunjuk oleh MAR dikeluarkan menuju bus. Sementara itu data dari W bus masuk ke dalam register intruksi. Pengendali/pengurut akan mengirim nilai kendali CON :

CON = Cp Ep LM CE Li Ei LA EA Su Eu LB L0 CON =

0

0

1

0

0

Jalur yang aktif CE dan Li = 0, Keduanya aktif low


1 1

0

0

0

1

1

W

Memori RAM 16 x 8

8

8

CE

Li

8

CLK


4

Ei

4

Gambar 5.15 Aliran Data dari Me kemori ke Register Instruksi Data 8 bit akan keluar dari memori RAM menuju W bus, bersamaan dengan itu, data W bus akan diambil ke dalam Register Instruksi. Akhir tahap ini, 8 bit instruksi sudah berada dalam Register Instruksi. Siklus Fetch Keseluruhan Tahap Pengamalamatan ( Address State), penambahan nilai pencacah (increment state) dan pengambilan instruksi dari memori (memory state) disebut juga dengan siklus fetch. Berikut ini adalah gambar komponen-komponen yang aktif (warna abu-abu) pada setiap tahapan T1, T2 dan T3 : Cp

W CLK CLR

Pencacah Program Program Counter

4

LA

Cp

W

8

Akumulator A

8

CLK

CLR

8

Ep

CLK

CLR


4

LA

8

Akumulator A

8 8

Ep

CLR

8

CLK

8

Su

Masukan dan MAR

LM


4 8

Su

Masukan dan MAR

LM

CLK


4 8

Eu

Eu 8

8 4

4

4

Memori RAM 16 x 8

8

8

Register B

CLK

LB

4

Memori RAM 16 x 8

8

8

CLK

Register B

LB CLK

CE

CE

Li

Li

8

CLK

8


Register Keluaran

Lo

8

Register Intruksi CLK

4

8

CLK CLR

Register Keluaran

Lo CLK

4

Ei

Ei

4

8

4

Peraga Biner

Pengendali Pengurut

CLK

CLK

Pengendali Pengurut

CLK CLR

8

4 12

4 12




CLR

Peraga Biner

CLR

CLR

Gambar 5.16 Tahapan Siklus Fetch Tahap T1

CLK

Gambar 5.17 Tahapan Siklus Fetch Tahap T2

Cp

W CLK CLR


44

LA 8

Akumulator A

8

CLK

8

Ep

CLR

8

Su

Masukan dan MAR

LM

CLK


4 8

Eu 8 4

4

Memori RAM 16 x 8

84

8

Register B

LB CLK

CE

Li

8

CLK

8

Register Intruksi

CLR

Register Keluaran

Lo CLK

4

Ei

4

8 CLK

Pengendali Pengurut

CLK CLR

Peraga Biner

CLR

4 12

Cp Ep LM CE Li E i L A EA S u Eu L B L0

Gambar 5.18 Tahapan Siklus Fetch Tahap T3 Semua instruksi diawali oleh siklus fetch dengan tahapan yang sama. Perbedaan satu instruksi dengan yang lainnya terletak pada tahap eksekusi. b. Siklus Eksekusi Eksekusi instruksi dikendalikan oleh Pengendali/Pengurut (Controller/Sequencer ). Masingmasing tahap eksekusi T4, T5 dan T6 berbeda-beda untuk setiap instruksi.


Instruksi LDA Pada instruksi LDA hanya T4 dan T5 yang aktif, sementara tahap T6 tidak ada yang aktif. Tahapan pada instruksi LDA : Pada tahap T4 alamat memori dikirim dari register instruksi ke MAR Pada tahap T5 data dari memori diambil dari register instruksi ke akumulator Pada tahap T6 tidak melakukan apa-apa.   

Tahap Pengiriman Alamat – T4 Pada tahap ini nilai 4 bit operand dari register instruksi masuk ke MAR. Pengendali/Pengurut akan mengirim nilai kendali CON :


0

0

0

1

0

0 1

0

0

0

1

1

Jalur yang aktif CE dan Li = 0, Keduanya aktif low W 8

LM

Masukan & MAR

CLK

4

4

4

Li

8

CLK

Register Intruksi

CLR

4

Ei

4

Gambar 5.19 Tahapan Siklus Fetch Tahap T3 Data 4 bit keluar dari register instruksi menuju W bus, bersamaan dengan itu, data dari W bus akan diambil ke dalam MAR. Akhir tahap ini, 4 bit instruksi sudah berada dalam MAR menunjuk ke alamat memori RAM. Tahap Pengambilan Data – T5 Pada tahap ini data 8 bit dari memori diambil dan dimasukan ke dalam akumulator. Pengendali/Pengurut akan mengirim nilai kendali CON :


0

0

1

0

1

Jalur yang aktif CE dan LA = 0, Keduanya aktif low


1 0

0

0

0

1

1

W

LA 8 CLK

Akumulator A

8 8

CLR

8

Memori RAM 16 x 8

8

CE

Gambar 5.20 Aliran Data dari Memori ke Akumulator A Data 8 bit dari register instruksi menuju W bus, bersamaan dengan itu, data dari W bus akan diambil ke dalam akumulator. Akhir tahap ini, 8 bit data masuk ke akumulator. Siklus Instruksi LDA Keseluruhan Berikut ini adalah gambar komponen-komponen yang aktif (warna abu-abu) pada tahap T4 dan T5 instruksi LDA : Cp

W CLK CLR


4

LA 8

Akumulator A

8

CLK

W CLR

8

Ep

Cp CLK

CLR


4

8

Akumulator A

8 8

Ep

8

8

Su

LM

Masukan & MAR

CLK


4 8

LM

Masukan & MAR

CLK


4 8

Eu 8

8 4

4

4

4

Memori RAM 16 x 8

8

8

Register B

LB

Memori RAM 16 x 8

8

8

Register B

8

Register Keluaran

CLK CE

CE

Li

Li

8

CLK

8


Register Keluaran

4

Lo

8

CLK

Register Intruksi CLK

CLR

4

Ei

Ei

4

8

4

8 CLK

CLK CLK

Pengendali Pengurut

Peraga Biner

CLR

CLK

Pengendali Pengurut

CLR CLR

CLR

12

12

CON = Cp Ep LM CE Li Ei LA EA Su Eu LB L0


(a) Tahap T5

(b) Tahap T6

Gambar 5.21 Tahap T5 dan T6 Pada Siklus Eksekusi LDA


Peraga Biner

Instruksi ADD dan SUB Pada Instruksi ADD dan SUB data operand diambil dari memori dan dijumlahkan dengan akumulator hasilnya disimpan kembali ke dalam akumulator. Tahapan pada Instruksi ADD dan SUB : Pada tahap T4 alamat memori dikirim dari memori dikirim ke register instruksi ke MAR Pada tahap T5 data dari memori diambil dan masuk ke register B Pada tahap T6 data dari register B dioperasikan dengan akumulator dan hasilnya disimpan dalam akumulator. Perbedaan instruksi ADD dan SUB pada tahap 6.   

Tahap Pengiriman Alamat – T4 Pada tahap ini sama persis dengan instruksi LDA. Nilai alamat 4 bit dari register instruksi masuk ke dalam register alamat memori (MAR). Tahap Pengambilan Data – T5 Pada tahap ini data 8 bit dari memori diambil dan dimasukan ke dalam register B. Pengendali/Pengurut akan mengirim nilai kendali CON :


0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

0

1

Jalur yang aktif CE dan LA = 0, Keduanya aktif low 8

W 8

Memori RAM 16 x 8

Register B

8

8

LB CLK

CE

Gambar 5.22 Aliran Data dari Memori ke Register B Data 8 bit dari memori menuju W bus, bersamaan dengan itu, data dari W bus akan diambil ke dalam register B. Akhir tahap ini, 8 bit data masuk ke register B. Tahap Pengambilan Data – T6 Pada tahap ini data 8 bit dari akumulator dan register B dioperasikan (ADD/SUB) hasilnya disimpan dalam akumulator. Pengendali/Pengurut akan mengirim nilai kendali CON : Operasi ADD


0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

Jalur yang aktif Eu = 1 aktif high dan LA = 0, Keduanya aktif low Operasi SUB


0

0

1

0

1

1

1

0

0

Jalur yang aktif Su , Eu aktif high dan LA = 0, Keduanya aktif low


0

0

1

LA

W

8 CLK

Akumulator A

8 8

CLR

8

Su


8

Eu 8

LB

Register B

8

CLK

Gambar 5.22 Aliran Data dari Memori ke Register B Data 8 bit dari register B dan akumulator dioperasikan (ADD/SUB) dan hasilnya disimpan kembali ke akumulator lewat W bus. Siklus Instruksi ADD/SUB Keseluruhan Berikut ini adalah gambar komponen-komponen yang aktif (warna abu-abu) pada tahap T4 dan T5 instruksi ADD/SUB : Cp

W CLK CLR


44

LA

8

Akumulator A

8

CLK

W CLR

8

Ep

Cp CLK

CLR


44

LA

8

Akumulator A

8 8

Ep

CLR

8

8

Su

Masukan dan MAR

LM CLK

4


8

Su

Masukan dan MAR

LM CLK

4


8

Eu

Eu 8

8 4

4

4

Memori RAM 16 x 8

84

8

Register B

CLK

LB

4

Memori RAM 16 x 8

84

8

CLK

CE

Register B

LB CLK

CE

Li

Li

8

CLK

8

Register Intruksi

CLR

Register Keluaran

Lo CLK

4

CLK

8 8

Register Intruksi

CLR

Register Keluaran

4

Ei

Ei

4

8

4

8

CLK

CLK

Peraga Biner

CLK

Pengendali Pengurut

CLR

CLK

Pengendali Pengurut

CLR CLR

CLR

4 12

4 12


Cp Ep LM CE Li E i L A EA S u E u L B L 0

(a) Tahap T5

(b) Tahap T6

Gambar 5.21 Tahap T5 dan T6 Pada Instruksi ADD/SUB


Lo CLK

Peraga Biner

Instruksi OUT Instruksi OUT memerlukan satu tahap T4 yaitu memindahkan data dari akumulator ke dalam register keluaran. Pengendali/Pengurut akan mengirim nilai kendali CON :


0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

Jalur yang aktif EA = 1 aktif high dan LB = 0, Keduanya aktif low LA

W

8

Akumulator A

8

CLK

CLR

Lo

Register Keluaran

8

CLK

8

Gambar 5.22 Aliran Data dari Akumulator A ke Register Keluaran Siklus Instruksi ADD/SUB Keseluruhan Cp

W CLK CLR


4

LA 8

Akumulator A

8

CLK

8

Ep

CLR

8

Su

LM

Masukan & MAR

CLK


4 8

Eu 8 4

4

Memori RAM 16 x 8

8

8

Register B

LB CLK

CE

Li CLK

8 8

Register Intruksi

CLR

Register Keluaran

4

Ei

4

8 CLK

Pengendali Pengurut

CLK CLR

Peraga Biner

CLR

12


Gambar 5.23 Tahap T4 Siklus Instruksi Out


Lo CLK

5.4

Pengendali/Pengurut ( C o n t r o l l e r / S e q u e n c e) SAP-1

Bagian terpenting dalam SAP-1 adalah Register Pengendali/Pengurut. Pada computer modern bagian ini adalah unit kendali (control unit ) yang berfungsi mengatur seluruh jalannya komponen. Pada setiap tahap atau siklus tidak semua komponen aktif. Semuanya ditentukan oleh keluaran dari bagian Pengendali/Pengurut ini. Keluran kendali lebarnya 12 bit, yang masing-masing bit-nya mengengedalikan seluruh register dalam SAP-1. Setiap tahap dari T1 sampai T6, pengendali mengeluarkan sinyal kendali sebanyak 6 buah. Sinyal kendali yang keluar dari Pengendali/Pengurut dinamakan mikro instruksi. Li

8

CLK


4

Ei

4 CLK

Pengendali Pengurut

CLK CLR CLR

4 12

Cp Ep LM CE Li E i L A EA S u Eu L B L 0

Gambar 5.24 Tahap T4 Siklus Instruksi Out Di antara ke 12 jalur kendali terdapat jalur yang aktif high dan ada juga yang aktif low. Jalur yang aktif low ditandai dengan gari di atas nama jalurnya, jalur tersebut akan aktif jika nilainya = 0. Sementara jalur yang aktif high akan aktif jika nilainya = 1. Keluaran register Pengendali/Pengurut tergantung 4 bit kode operasi ( opcode) dari register instruksi. Setiap instruksi memiliki kode operasi yang berbeda-beda, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Lebih jauh lagi bagaimanakah kode operasi diproses oleh Pengendali/Pengurut sehingga menghasilkan 12 bit mikro instruksi. Kita bisa bisa perhatikan lebih detail lagi

Register Intruksi

ROM Alamat 16 x 4

T3

Pencacah Presettable

CLK T3 CLR

| |

ROM Kendali 16 x 12

Cp Ep LM CE Li E i L A EA S u Eu L B

Gambar 5.25 Komponen dalam Pengendali/Pengurut Organisasi dan Arsitektur Komputer - Sejarah Komputer

Komponen yang terdapat dalam Pengendali/Pengurut adalah : ROM Alamat 16 x 4 Tabel 5.3 Isi ROM Alamat 





ALAMAT

DATA

INSTRUKSI

0000

0011

LDA

0001

0110

ADD

0010

1001

SUB

0011

XXXX

NONE

0100

XXXX

NONE

0101

XXXX

NONE

0110

XXXX

NONE

0111

XXXX

NONE

1000

XXXX

NONE

1001

XXXX

NONE

1010

XXXX

NONE

1011

XXXX

NONE

1100

XXXX

NONE

1101

XXXX

NONE

1110

XXXX

OUT

1111

1100

NONE

Pencacah Presettable Pencacah Presettable akan mencacah dari 0000 sampai dengan 0011. Selanjutnya tergantung dari kode operasi yang masuk dari ROM Alamat. Jika instruksinya LDA maka nilai pencacah berikutnya adalah 0011, jika instruksinya OUT maka nilai pencacahnya berikutnya 1100. ROM Kendali 16 x 12 Tabel 5.4 Isi ROM Kendali


Mikro Instruksi adalah isi ROM kendali 16 12 yang lebarnya 12 bit. Makro Instruksi adalah instruksi dalam bahasa assembl seperti LDA, ADD, SUB, dab OUT sering juga disebut Mnemonik, Secara singkat insruksi SAP-1 : Tabel 5.5 Mnemonik SAP-1 MNEMONIK OPERASI LDA Memasukan data RAM ke Akumulator ADD Menambahkan data RAM ke Akumulator SUB Mengurangkan data RAM ke Akumulator OUT Memasukan data Akumulator ke register Keluaran HLT Menghentikan program Mikroprgram adalah program yang disimpan dalam ROM kendali. Isi (CON) merupakan mikroprogram yang secara permanen disimpan dalam ROM kendali.


Sap 1

Recommend Documents