Topik1-pengenalan

E4160 - SISTEM MIKROPEMPROSES & PENGAWALMIKRO TOPIK 1 PENGENALAN KEPADA MIKROPEMPROSES (Introduction To Microprocessor)

(GAMBARAJAH BLOK SISTEM MIKROKOMPUTER) (Block Diagram Of A Microcomputer System) INPUT

CPU

OUTPUT

(Control + Arithmetic)

Program Memory

Data Memory

MEMORY

Sistem Komputer Berdigit Terdiri Daripada 3 Bahagian Utama Iaitu: •Unit Masukan (Input Unit) •Unit Pemprosesan Pusat (Central Processing Unit)-(CPU) •Unit Ingatan (Memory Unit) •Unit Keluaran (Output Unit)

UNIT PEMPROSESAN PUSAT (CPU)

• •

Sebagai otak komputer. merupakan pusat kawalan bagi komputer untuk mengawal seluruh operasi di dalam komputer (Fetches, decode and executes the programmed Instruction). • 3 komponen: – Unit Arithmetik & Logik (ALU) – Daftar (Register) – Unit kawalan( Control & Timing Unit)

Komponen UPP (CPU) • Unit kawalan: – mengawal operasi CPU berdasarkan isyarat kawalan. • Unit Arithmetik & Logik: – Operasi arithmetik – penambahan, darab dan sebagainya – Operasi logik – DAN, ATAU, TAK • Daftar: – Ruang ingatan sementara untuk menyimpan keputusan pemprosesan dan maklumat kawalan. – Terdapat sejumlah daftar untuk fungsi-fungsi tertentu. – Antara daftar yang ada seperti • daftar pembilang aturcara – memegang suruhan berikutnya. • Daftar suruhan – memegang suruhan yang sedang dilaksanakan.

UNIT INGATAN (MEMORY) • Komponen Komputer Di Mana Aturcara Dan Data Disimpan. • Data-data Yang Disimpan Akan Diproses Dan digunakan Oleh Mikropemproses • Ingatan – Ingatan Utama-(ada 2 Jenis) • Ram(random Acces Memory) • Rom(read Only Memory) – INGATAN SEKUNDER• Disket, Hard-disk, CD-ROM…

UNIT MASUKAN/KELUARAN • • • • • •

Peranti Yang Menghubungkan Antara ‘Dunia Luar’ (External World) Dengan Komputer. Perantaran Pemindahan Data Diantara Dunia Luar & Sistem Komputer Dilakukan. Peranti Input (Masukan) – Menukarkan Data Dari Luar Kebentuk Yang Difahami Oleh Komputer. – Cth.Papan Kunci,Tetikus,Mikrofon... • Peranti Output (Keluaran) – Menerima KodBerdigit Daripada Komputer Dan Menukarkannya Ke Bentuk Yang Sesuai Untuk Dibaca Oleh Manusia Atau Peranti Lain . – Cth. Monitor Dan Pencetak ...

EVOLUSI MIKROPEMPROSES

MIKROPEMPROSES INTEL • Cip 4004 – Pemproses 4 Bit – Pengeluar Pertama (4004) – Cip Tunggal Pertama Dicipta – Untuk Kegunaan Kalkulator – Memproses Data 4 Bit & Suruhan 8 Bit. • Cip 8008-Pemproses 8 Bit – Merupakan Cip Yang Pertama Digunakan Secara Serius. – Sambungan Dari 4004. – Menggunakan Aliran Data 8 Bit 8008 8080 8085 – Saiz Ingatan 16kb 8-bit Intel Processor

MIKROPEMPROSES INTEL • 8080 – Lanjutan 8008 – 4 kali lebih banyak ingatan berbanding 8008 – 10 kali lebih laju drpd 8008





8085 8086 8087 8088

INTEL 8085 Simple Microprocessor 8-bit

EVOLUSI MIKROPEMPROSES (Mikropemproses – 70an) 4004

8008

8080

8086

8088

Diperkenal-kan

1971

1972

1974

1978

1979

Kelajuan Jam

108KHz

108KHz

2MHz

10MHz

8MHz

Lebar Bas

4 bit

8 bit

8 bit

16 bit

8 bit

Bil. Transistor

2300

3500

6000

29,000

29,000

Ingatan

640b

16Kb

64Kb

1Mb

1Mb

EVOLUSI MIKROPEMPROSES (Mikropemproses – 80an) 80286

80386DX

80386 SX

80486 DX

Diperkena-kan

1982

1985

1988

1989

Kelajuan Jam

12.5MHz

33MHz

33MHz

50MHz

Lebar Bas

16bit

32bit

16bit

32bit

Bil. Transistor

134,000

275,000

275,000

1.2 million

Ingatan

16Mb

4Gb

4Gb

4Gb

EVOLUSI MIKROPEMPROSES (Mikropemproses – 90an) 486SX

Pentium

Pentium Pro

Pentium II

Diperkenalkan

1991

1993

1995

1997

Kelajuan Jam

33MHz

166MHz

200MHz

300MHz

Lebar Bas

32bit

32bit

64bit

64bit

Bil. Transistor

1.185 million

3.1 million

5.5 million

7.5 million

Ingatan

4M

4G

64G

64G

Pengeluar Mikropemproses Lain • • • • • •

Motorola NEC Ross Technology Sun Microsystems Texas Instruments Advanced Micro Devices (AMD) • AT&T • Cyrix











Digital Equipment Corporation Fairchild Semiconductor Fujitsu Hewlett-Packard IBM Inmos Integrated Device Technology (IDT)

ISTILAH BIT,NIBBLE, BYTE, WORD LONG WORD Bit (binary digit) – terdiri daripada dua nilai iaitu 0 dan 1. Nibble - satu nibble mewakili 4 bit dan setengah byte Byte - kumpulan bit terkecil yang boleh diproses serentak iaitu 8 bit. Perkataan (word) – mengandungi 2 byte dalam setiap perkataan iaitu 16 bit saiz perkataan. Panjang perkataan (long word) – mempunyai 4 byte setiap perkataan iaitu 32 bit.

Kitar Pengambilan (FETCH) & Pelaksanaan (EXECUTE)

STRUKTUR UMUM BINAAN MIKROPEMPROSES

•Unit Arithmetik Dan Logik (ALU) –Litar yang melakukan operasi-operasi Arithmetik & Logik keatas data dalam Register dan disimpan dalam Accumulator. •Unit Kawalan (Control Unit) –Mengawal semua operasi didalam Mikropemproses supaya dilakukan segerak. –Memberi denyut baca/tulis untuk daftar,ingatan dan unit I/O melalui Bas Kawalan

•

•

•

STRUKTUR BINAAN MIKROPEMPROSES (REGISTER/DAFTAR) Accumulator (Acc) – Daftar(Register) Am yang menyimpan hasil operasi yang dilakukan oleh ALU. Program Counter (PC) – mengandungi alamat ingatan yang mengandungi suruhan yang akan dilaksanakan. – PC adalah daftar 16-bit yang sentiasa memegang alamat arahan seterusnya untuk dilaksanakan. Stack Pointer (SP) – daftar alamat ingatan khas yang mengandungi 16-bit alamat yang dinyatakan teratas tindanan dimana data akan diletak dan diambil. – Tindanan adalah sebahagian dari RAM yang disimpan untuk simpanan dan pengambilan sementara maklumat.

STRUKTUR BINAAN MIKROPEMPROSES (REGISTER/DAFTAR) •

Status Register (SR)/ Flag Register – mengandungi maklumat mengenai hasil operasi ALU yang terakhir berdasarkan bit-bit yang terletak dalamnya. – Bit-bit ini digelar bendera (flag). – Daftar status juga dikenali sebagai dafter bendera (Flag Register) atau CCR (Condition Code Register). CCR – merupakan daftar 8-bit yang mengandungi • 6 ‘Flag’ digunakan oleh CPU Motorola 6800. • 5 ‘Flag’ digunakan oleh CPU Intel 8085

Status/ Flag Register (Daftar Bendera)

Flag Register 8085

STRUKTUR BINAAN MIKROPEMPROSES (Timing & Control Unit )

• Litar jam & Pemasaan – Litar jam menjana isyarat berkala yang dihantar ke seluruh bahagian sistem, terutamanya unit kawalan. Isyarat berkala ini yang dinamakan denyut-denyut jam merupakan asas masa yang menentukan pergerakan kesemua komponen sistem komputer – Satu denyut jam memakan satu kitar jam. – Panjang kitar-kitar jam diukur dalam milisaat (ms atau 0.001 saat), mikrosaat (p,s atau 10~6 saat – Kepantasan komputer kerap diukur dengan nilai salingan kitar jam dalam unit Hertz

Sistem BAS (BUS System) •Istilah BAS -di dalam sistem µP adalah merupakan satu kumpulan konduktor yang menghubungkan µP dengan peranti-peranti yang lain. - terdiri daripada talian-tailan selari yang dikongsi oleh semua komponen yang merupakan sumber sepunya CPU dengan peranti-peranti •

Bas sepunya (common bus) atau sistem bas boleh dibahagikan kepada 3 jenis iaitu: 1 - Bas Data (Data Bus) 2 - Bas Alamat (Address Bus) 3 - Bas Kawalan (Control Bus)

Sistem BAS (BUS System) Daripada dunia luar

Talian Kawalan Bas Data (8 talian) Bas Alamat (16 talian)

Ke dunia luar

Sistem BAS (BUS System) •

Bas Data

-

digunakan untuk membawa data dari unit memori/unit input atau output kepada mikropemproses dan sebaliknya. bas dua hala kerana pemindahan data berlaku dari dan kepada mikropemproses. Talian bas data disambung secara selari, oleh itu data dapat dihantar dan diproses serentak. Keupayaan sesuatu mikropemproses boleh dianggarkan melalui saiz bas datanya Talian bas data ditanda dengan huruf ‘D’(D0 ~ D7).

-

Sistem BAS (BUS System) •

Bas Alamat

-

untuk menentukan lokasi memori dan pelabuhan (port) i/o dan bahagian-bahagian lain yang terlibat dengan pemindahan data dari atau kepada mikropemproses. Talian alamat akan menentukan jumlah lokasi yang boleh dicapai oleh sesuatu mikropemproses Semakin banyak talian alamat maka semakin banyaklah ruangan alamat yang boleh dicapai Julat keupayaan pencapaian sesebuah komputer adalah bergantung kepada saiz bas alamat yang dimiliki. Talian bas alamat biasanya ditanda dengan huruf ‘A’ (A0 ~A15) dan ianya talian sehala.

-

-

Sistem BAS (BUS System) • -

-

Bas Kawalan untuk mengawal pemindahan data di dalam sistem mikropemproses supaya ianya segerak (synchronize). mengandungi isyarat-isyarat kawalan yang digunakan bagi mengawal operasi keseluruhan sistem. Isyarat bas kawalan boleh dikeluarkan samada oleh mikropemproses ataupun dari komponen-komponen lain di dalam sistem mikrokomputer. Talian-talian yang ada termasuklah kawalan baca/tulis, sampukan, reset, DMA dan lain-lain. Bas kawalan juga terdiri dari talian-talian yang digunakan untuk membuat ‘hand-shaking’(jabat tangan) didalam penghantaran /pemindahan data secara ‘tak segerak’(asynchronous).

STRUKTUR BINAAN MIKROPEMPROSES (Intel 8085)