BAB I
SEJARAH DAN TEKNOLOGI
MIKROPROSESOR
1.1. Sejarah Mikroprosesor
Mikroprosesor pertama kali diperkenalkan oleh Intel Corporation pada tahun 1971 berupa
sebuah chip Intel 4004. Chip 4004 berupa LSI (Large Scale Integration)
yang berisi rangkaian logika yang cukup besar, karena chip LSI mampu
menggantikan ratusan rangkaian yang digunakan dalam sistem mikro komputer konvensional
yang digunakan pada waktu itu. Pada 4004 memiliki 46 perintah (instruction) dan
mampu memuat data sebanyak 4 bit setiap saat. Selanjutnya mikroprosesor tersebut dikembangkan menjadi 8 bit
data dan jumlah instruksi diperbanyak menjadi 48 instruksi dan nama
barunya adalah 8008. Pada chip 8008 memiliki kecepatan proses yang lebih
tinggi daripada 4004.
Gambar 1.1 Mikroprosesor intel 4004
Chip 4004 dan 8008 digunakan
secara luas dalam berbagai bidang dan mampu memacu perkembangan industri dalam waktu
yang sangat singkat dan hanya dalam waktu 2 tahun berikutnya telah dikembangkan
mikroprosesor standar 8 bit tipe 8080 yang merupakan penyempurnaan dari 8008 sehingga
lebih canggih dan 19 memiliki kecepatan yang lebih tinggi
serta jumlah instruksi yang lebih banyak. Dan satu tahun kemudian pabrik-pabrik
komponen elektronik yang lain terinspirasi dengan intel 8080 dengan
mengeluarkan berbagai macam mikroprosesor 8 bit dengan tipe yang sesuai dengan pabrik pembuatnya. Misalnya Motorola dengan tipe 6800, Signetic dengan tipe
2650, Rokwell dengan PPS-8 dan sebagainya.
Pada tahun 1972, 8008 dengan bus data
8 bit digunakan oleh Don Lancaster untuk membuat cikal-bakal personal
komputer. 8008 membutuhkan 20 komponen tambahan
untuk dapat bekerja penuh sebagai CPU.
Gambar 1.2 Mikroprosesor intel 8008
Tahun 1974, 8080 menjadi otak personal pertama
komputer, Altair, diduga merupakan nama tujuan pesawat Starship Enterprise di film TV Star Trek.8080 hanya membutuhkan 2 perangkat tambahan untuk
bekerja. Selain itu 8080 terbuat dari transistor NMOS yang
bekerja lebih cepat. 8080 disebut sebagai mikroprosesor generasi kedua. Segera sesudah
itu Motorolla membuat MC6800 yang juga merupakan CPU multiguna. MC6800 sangat
populer karena menggunakan
catu daya +5V, dibanding 8080 dengan catu
daya –5V, +5V, -12V, dan +12V.
Pada tahun 1975
muncul mikroprosesor generasi ketiga yang dikeluarkan oleh Zilog
Inc, yaitu dengan tipe Z80
yang mampu menutup kekurangan dari intel
8080 baik dari segi kecepatan, jumlah instruksi dan kemudahan dalam
operasionalnya, dan pada saat itu pula pabrik-pabrik yang lain mulai
berlomba-lomba untuk saling mengungguli antara yang satu dengan yang lain. Bahkan
dikembangkan pula komputer dalam satu chip (single chip microcomputer) misalnya
F8 dari Fairchild dan Mostek 8048 dari Intel dan lain-lainnya.
Gambar 1.3 Mikroprosesor Zilog 80 dari
Motorola
Tahun 1978, IBM menciptakan personal
komputer PC-XT yang sangat populer menggunakan mikroprosesor 8086 dan 8088.
Keduanya mampu menangani data 16 bit. Bedanya hanya pada ukuran bus data yang hanya
8 bit untuk 8088 (operasi internal 16 bit), dan 16 bit untuk 8086. Kemudian Intel
membut 80186 dan 80188 yang juga berisi perangkat peripheral
terprogram. Tahun 1982, 80286 adalah prosesor pertama
yang dapat menjalankan perangkat lunak yang ditulis untuk pendahulunya, karena
instruksi yang dimiliki oleh seri sebelumnya semuanya dimiliki dan ditambahi dengan
instruksi lain. Kompatibilitas ke atas ini kemudian menjadi ciri khas mikroprosesor
Intel. Dalam 6 tahun, Ada 15 juta PC-AT yang menngunakan
80286 sebagai CPU.
Tahun 1985, Intel membuat 80386 (386TM) yang
mengandung 275 ribu transistor, dan merupakan mikroprosesor 32 bit yang dapat melakukan multi tasking
(menjalankan beberapa program dalam waktu yang bersamaan). Tahun 1989, Intel 486TM
adalah prosesor pertama yang mempunyai math coprosesor secara built-in di dalamnya.
Gambar 1.4 Mikroprosesor intel 80386
Tahun 1993, lahir
keluarga prosesor Pentium®. Tahun 1995, prosesor Pentium® Pro didesain
untuk server 32-bit, mengandung 5,5 juta transistor
dan mempunyai chip memori
cache kedua di dalamnya. Tahun 1997, dibuat prosesor Pentium® II dengan 7,5 juta
transistor dan teknologi MMX, yang didesain khusus untuk memproses data
video, audio and grafik
secara efisien. Prosesor ini juga diperkenalkan dengan bentuk cartridge Single Edge
Contact (S.E.C). Seiring dengan itu bermunculan seri Celeron yang merupakan versi Pentium dengan
beberapa fitur yang dihilangkan
untuk menekan biaya produksi.
Tahun 1999 muncul Pentium III dengan
70 instruksi baru yang mendukung Internet Streaming SIMD.
Prosesor ini berisi 9,5 juta transistor, dan
mengintroduksi teknologi 0,25-micron. Pada saat ini sedang dikembangkan mikroprosesor
64 bit, sehingga operasi-operasi matematis yang dilakukan dapat lebih cepat.
Prosesor Intel Celeron merupakan prosesor yang dikeluarkan sebagai prosesor yang ditujukan
untuk pengguna
yang tidak terlalu membutuhkan kinerja
prosesor yang lebih cepat bagi pengguna
yang ingin membangun sebuah system
computer dengan budget (harga)
yang tidak terlalu besar. Prosesor Intel Celeron ini memiliki bentuk dan form factor
yang sama dengan prosesor Intel jenis Pentium, tetapi hanya dengan instruksi-
instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan (clock speed)
yang lebih lambat, dan harga yang lebih
murah daripada prosesor Intel jenis Pentium. Dengan keluarnya prosesor
Celeron ini maka Intel
kembali memberikan sebuah prosesor untuk sebuah pasaran tertentu.
Gambar 1.5 Bentuk Intel Pentium III
Internet Streaming SIMD
Tahun 2000 Intel mengeluarkan produk
terbarunya yaitu Intel® Pentium® 4 Prosesor,
prosesor Pentium 4 merupakan produk Intel yang kecepatan prosesnya mampu menembus kecepatan hingga 3.06 GHz. Pertama kali keluar prosesor ini berkecepatan 1.5GHz dengan formafactor
pin 423, setelah itu intel merubah formfactor prosesor
Intel Pentium 4 menjadi pin 478
yang dimulai dari prosesor Intel Pentium 4 berkecepatan 1.3 GHz sampai yang
terbaru yang saat ini mampu menembus kecepatannya hingga 3.4 GHz.
Tahun 2001 intel memperbarui prosessornya
yaitu Intel® Xeon® Prosesor, prosesor Intel Pentium 4 Xeon merupakan prosesor Intel
Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperan sebagai computer server. Prosesor
ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari prosesor Intel Pentium 4 serta dengan
memori L2 cache yang lebih besar pula. Pada tahun yang sama intel juga
mengeluarkan produk yang lain yang dinamakan Itanium. Itanium adalah prosesor pertama
berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstation serta pemakai tertentu. Prosesor ini sudah dibuat
dengan struktur yang benar-benar berbeda dari sebelumnya
yang didasarkan pada desain
dan teknologi Intel’s Explicitly Parallel
Instruction Computing ( EPIC ).
Gambar 1.6 Layout mikroprosesor
intel pentium 4
Tahun 2002 Intel
memperbaiki produk Itaniumnya
yaitu Intel® Itanium® 2 Prosesor. Itanium
2 adalah generasi kedua dari keluarga Itanium.
Tahun 2003 intel
mengeluarkan produk barunya
yaitu Intel® Pentium® M Prosesor, dimana
Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™.
Intel Centrino dibuat
untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah komputer yang mudah
dibawa kemana-mana.
Tahun 2004 mengeluarkan produk Intel Pentium M735/745/755 prosesors dan Intel E7520/E7320 Chipsets dimana dilengkapi dengan
chipset 855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan dengan
soket prosesor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya, sedangkan 7320/7520 dapat
digunakan untuk dual prosesor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400 memori,
and PCI Express peripheral interfaces.
Intel memperbaiki produknya pada tahun
2005 dengan mengeluarkan Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHz, dimana
prosesor yang ditujukan untuk pasar pengguna komputer yang menginginkan sesuatu
yang lebih dari komputernya, prosesor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHz frequency,
1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, dan Hyper Threading.
Gambar 1.7 Intel pentium 4 extreme
edition 3.73GHz
Pada tahun yang sama mengeluarkan juga
Intel Pentium D820/830/840 yaitu Prosesor berbasis
64 bit dan disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi
1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz
FSB, dan bisa beroperasi pada
frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada prosesor jenis ini juga disertakan
dukungan Hyper Threading.
Tahun 2006 mengeluarkan lagi produk
Intel Core 2 Quad Q6600 dimana Prosesor untuk type desktop dan digunakan pada
orang yang ingin kekuatan
lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2 buah core dengan
konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai
dengan 4MB yang
dapat diakses tiap core), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal
design power ( TDP ). Tahun 2006 juga mengeluarkan produk Intel
Quad-core Xeon X3210/X3220 yaitu Prosesor yang digunakan untuk tipe server dan
memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki konfigurasi 2.13
dan 2.4GHz, berturut-turut , dengan
8MB L2 cache (dapat mencapai 4MB yang
diakses untuk tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal
design power (TDP)
1.2. Teknologi Mikroprosesor
Saat sekarang sebuah mikroprosesor
yang cukup canggih dapat diperoleh dengan harga yang murah tidak lain disebabkan
oleh perkembangan teknologi pembuatan mikroprosesor yang sudah sangat maju sehingga
kerumitan dalam suatu rangkaian ribuan hingga jutaan komponen dapat dibuat dalam
satu chip yang kira-kira hanya berukurankurang lebih hanya 1 cm2 saja.
Dalam pembuatan mikroprosesor
dikenal bermacam-macam teknologi yang diterapkan. Pada masing-masing teknologi memiliki
karakteristik tertentu yang dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan. Yaitu kecepatan
proses, harga yang lebih ekonomis atau dalam hal penggunaan daya yang sangat rendah.
Teknologi dalam pembuatan mikroprosesor yang dikenal saat ini adalah:
o Teknologi PMOS (chanel P Metal
Oxide Semiconductor)
o Teknologi NMOS (chanel N Metal
Oxide Semiconductor)
o Teknologi CMOS (Complementary-NMOS)
o Teknologi bipolar jenis ECL
o Teknologi bipolar jenis Schottky
o Teknologi bipolar TTL
o Teknologi Galium Arsenide dan lain-lain.
Dari sekian teknologi
yang
digunakan dalam pembuatan mikroprosesor
maka yang paling murah adalah teknologi PMOS dan yang paling sedikit penggunaan
daya adalah jenis teknologi CMOS.
Pada Tabel 1.1 dijelaskan beberapa
macam mikroprosesor dan jenis teknologi yang dipergunakannya.
Tabel 1.1 Macam dan teknologi mikroprosesor
Jenis Teknologi
|
Mikroprosesor Pengguna Teknologi
|
PMOS
|
Intel 4004, 4040, 8008
|
NMOS
|
Intel 8080, 8085, 8086, 8748
Motorola 6800, 6801, 6802, 6805,
6809
Zilog Z80, Z8000
NS 32032
|
CMOS
|
Motorola 145805, 14500
Intersil 80c41, 87c48
|
Schottky
|
Intel 1001
AMD Am2901, 2903
|
TTL
|
TI SBP 0400, SBP 9900
|
ECL
|
Motorola 10800
|
- Penggunaan Mikroprosesor
Penggunaan sebuah mikroprosesor
sebenarnya sangatlah luas karena mampu menggantikan hampir
semua perangkat yang
berbasis sistem digital
serta flexibilitas kerjanya yang
sangat tinggi. Keterbatasan dalam pemakaiannya pada umumnya banyak
dipengaruhi antara lain:
o Kemampuan untuk memahami kerja
mikroprosesor
o Kemampuan daya imajinasi perancang dan
pemrograman
o Kompatibilitas perangkat tambahan serta tersedianya
sarana pendukungnya.
Sampai saat ini mikroprosesor digunakan
secara luas dalam berbagai bidang, baik yang menyangkut penggunaan langsung dalam sebuah
sistem komputer personal sampai komputer main frame maupun bidang lain dalam sistem
elektrik sampai mekanik yang memerlukan pengendalian yang langsung dapat ditangani
oleh sebuah mikroprosesor, bahkan dari alat rumah tangga, alat hiburan, sistem komunikasi,
industri sampaim dengan perlengkapan militer.
Adapun kriteria pemilihan mikroprosesor
ditentukan antara lain:
o Persyaratan yang harus dipenuhi
oleh sistem
o Jumlah dan jenis komponen yang dipergunakan
o Kecepatan operasi kerja
o Kompatibilatas perangkat
penghubung/tambahan
o Ada tidaknya modifikasi yang akan dilakukan
terhadap sistem dikemudian hari.
Disamping itu harus
diperhatikan pula keuntungan
dan kerugian yang ditimbulkan oleh pemakaian
suatu sistem mikroprosesor dalam penggunaanya. Beberapa keuntungan dari
penggunaan sistem mikroprosesor antara lain:
o Sistem mikroprosesor dapat diprogram
(programable), sehingga dengan perangkat keras (hardware)
yang relatif sama tetapi dapat dipergunakan untuk
bermacam- macam sistem aplikasi yang berbeda tergantung dari program yang diberikan
pada perangkat keras tersebut.
o Sistem menjadi lebih handal
baik dalam kecepatan
maupun ketepatan
o Operasional menjadi lebih mudah, bahkan
dapat diatur untuk kearah otomasi
o Jumlah komponen yang diperlukan
semakin sedikit serta daya yang diperlukan semakin kecil pula.
Disamping keuntungan yang menjanjikan,
sistem mikroprosesor juga memiliki kerugian-kerugian sebagai berikut:
o Mikroprosesor banyak jenisnya dan antara
satu dengan yang lainnya tidak kompatible karena dari segi hardware maupun
softwarenya berbeda, sehingga pengembangan sistemnya juga tidak sama
o Mikroprosesor mengalami perkembangan yang sangat
pesat sehingga suatu sistem
mikroprosesor menjadi cepat usang (out of date).
Aplikasi yang memungkinkan menggunakan
mikroprosesor dapat dikelompokkan dalam berbagai bidang, diantaranya adalah Bidang
komputer yaitu komputer (mikro komputer),
terminal peripheral controller ( printer,
disk, key board). Bidang komunikasi dan jaringan komputer (switch, router). Bidang
kedokteran contohnya yaitu instrumentasi kedokteran. Bidang industri yaitu PLC (Programable
Logic Controller), kendali (control) ban
berjalan (conveyor), pengatur kecepatan motor (motor dc dan ac), servo posisi, kendali proses, robotika.
Aplikasi dibidang lain adalah
bidang militer contohnya Peluru Kendali (Rudal), bidang kedirgantaraan
contohnya sistem avionik, bidang alat-alat rumah tangga contohnya adalah mesin cuci, microwave oven, pemrograman acara (kanal)
pada
TV, remote control, sound system, syntesizer. Bidang hiburan dan mainan anak-anak contohnya adalah
Game dan Play Station.
1.4 Soal
Latihan
- Uraikan perkembangan mikroprosesor generasi ke tiga ?
- Jelaskan kerugian dan keuntungan menggunakan mikroprosesor ?
- Jelaskan keunggulan dan kelemahan teknologi NMOS dan CMOS untuk mikroprosesor ?
- Jelaskan keuntungan dan kerugian antara teknologi bipolar dan unipolar ?
- Sebutkan dan jelaskan aplikasi-aplikasi penggunaan mikroprosesor ?
1.5. Referensi
- Dauglas V. Hall, 1986, Microproseor and Interfacing Programing and Hardware. New York: Mc Graw Hill.
- Harry Garland, 1979, Introduction to Mocroprocessor System Design, New Jersey, Mc Graw Hill.
- Intel® 4 Series Chipset Family Datasheet, Maret 2010
- Siwo Wardoyo, 2004, BPK Mikroprosesor, Surakarta: POLITAMA.
- Yoyo Somantri & Erik Haritman, 2006, Hand Out Bahan Kuliah, Bandung: UPI.
sumber : Modul Dasar Mikroprosesor by. Siswo Wardoyo
Tidak ada komentar:
Posting Komentar