Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Mikrokomputer adalah interkoneksi antara mikroprosesor (CPU) dengan memori utama (main memory) dan antarmuka input/output (I/O interface) yang dilakukan dengan menggunakan sistem interkoneksi bus. Definisi ini mengacu pada konsep arsitektur mesin Von Neumann yang merupakan dasar bagi pengembangan mesin-mesin komputer modern. Mikroprosesor diartikan sebagai suatu chip yang didalamnya terkandung rangkaian Aritmethic Logic Unit (ALU), rangkaian Control Unit (CU) dan beberapa register. Mikroprosesor disebut juga dengan CPU (Central Processing Unit). Rangkaian ALU memegang peranan yang amat penting dalam keseluruhan kerja sistem mikrokomputer, karena bagian ini mengemban tugas yang paling utama yakni melakukan proses komputasi. Aritmethic Logic Unit (ALU) : menyediakan fungsi pengolahan. Control Unit (CU) : mengontrol fungsi prosesor. Register : penyimpan sementara dalam mikroprosesor. Andang, Elektronika Komputer Digital 1

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Sistem Mikrokomputer: C P Main Memori Interconec tion system peripheral I/O Interface peripheral Andang, Elektronika Komputer Digital 2

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Sistem Mikrokomputer: Disk Drive (Periferal Input/Output) CD-ROM Drive (Periferal Input) Monitor (Periferal Output) Harddisk (Periferal Input/Output) Keyboard (Periferal Input) Board Sistem Interkoneksi Andang, Elektronika Komputer Digital 3

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Sistem Interkoneksi Bus pada Mikrokomputer: MP ROM RAM I/O Interface Bus Alamat Bus Data Bus Kontrol Andang, Elektronika Komputer Digital 4

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Sistem Interkoneksi Bus pada Mikrokomputer: Bus adalah kumpulan konduktor, yang membawa sinyal-sinyal seperti alamat, data, dan kontrol. Bus alamat adalah kumpulan konduktor, yang membawa kode-kode alamat dari mikroprosesor ke unit-unitnya, dan memiliki sifat aliran satu arah. Bus data adalah kumpulan konduktor, yang membawa kode-kode instruksi atau data dari mikroprosesor ke unit-unitnya atau sebaliknya, dan memiliki sifat aliran dua arah. Bus kontrol adalah kumpulan konduktor, yang membawa sinyal-sinyal kontrol. Andang, Elektronika Komputer Digital 5

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Sistem Mikroprosesor: Andang, Elektronika Komputer Digital 6

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU 1. Rangkaian Aritmetika Secara umum ALU terdiri dari rangkaian aritmetika dan rangkaian logika. Rangkaian aritmetika dibangun dari rangkaian full adder yang dilengkapi dengan beberapa rangkaian pemilih fungsi. Kemampuan ALU dalam melaksanakan fungsi komputasi sangat tergantung dari kerumitan rangkaian pemilih fungsi ini. Pada contoh berikut akan ditunjukkan rangkaian aritmetika yang mampu melaksanakan 7 operasi aritmetika. Untuk membangun rangkaian aritmetika n-bit, dimulai dari rangkaian aritmetika 1-bit. Rangkaian Simbol Andang, Elektronika Komputer Digital 7

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Tabel fungsi rangkaian aritmetika dari rangkaian sebelumnya : PEMILIH FUNGSI OUTPUT NAMA OPERASI S1 S0 Ci F F=A Transfer A 1 F=A+1 Increment A F=A+not B Penjumlahan A dengan not B F=A-B Pengurangan F=A+B Penjumlahan F=A+B+1 Penjumlahan dengan carry F=A-1 Decrement A Andang, Elektronika Komputer Digital 8

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU 2. Rangkaian Logika Selain rangkaian aritmetika, dalam ALU terdapat pula rangkaian logika. Rangkaian logika ini merupakan gabungan dari beberapa gerbang logika dasar dan rangkaian pemilih fungsi. Contoh rangkaian logika 1-bit ditunjukkan di bawah ini: Simbol Rangkaian Andang, Elektronika Komputer Digital 9

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Tabel fungsi rangkaian logika dari rangkaian sebelumnya : PEMILIH FUNGSI OUTPUT NAMA OPERASI S1 S0 G G=A.B AND 1 G=A+B OR G=AB XOR G=not A NOT Andang, Elektronika Komputer Digital 10

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU 3. Rangkaian ALU 1-bit Rangkaian ALU 1-bit dibangun dengan menggabungkan rangkaian aritmetika 1-bit dan rangkaian logika, seperti yang ditunjukkan gambar berikut ini: Simbol Rangkaian Andang, Elektronika Komputer Digital 11

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Tabel fungsi rangkaian ALU 1-bit dari rangkaian sebelumnya : PEMILIH FUNGSI OUTPUT NAMA OPERASI S2 S1 S0 Ci Y Y=A Transfer A 1 Y=A+1 Increment A Y=A+not B Penjumlahan A dengan not B Y=A-B Pengurangan Y=A+B Penjumlahan Y=A+B+1 Penjumlahan dengan carry Y=A-1 Decrement A X Y=A.B AND OR Y=AB XOR Y=not A NOT Andang, Elektronika Komputer Digital 12

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU 4. Rangkaian ALU n-bit Rangkaian ALU paralel dengan input dan output n-bit dibangun dengan menggunakan rangkaian ALU 1-bit yang disusun seperti rangkaian full adder paralel. Misal akan dibangun rangkaian ALU paralel 4-bit maka rangkaiannya adalah: Rangkaian Andang, Elektronika Komputer Digital 13

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Simbol rangkaian ALU 4-bit dengan register bendera: Andang, Elektronika Komputer Digital 14

Andang, Elektronika Komputer Digital Rangkaian ALU Rangkaian ALU 4-bit dengan register bendera: Fungsi register bendera adalah untuk menunjukkan hasil komputasi oleh ALU. Pada rangkaian di atas terdapat register bendera 4 bit terdiri atas bit sign (S), bit zero (Z), bit carry (C), dan bit overflow (V). Bit S akan set (S=1) jika hasil perhitungan ALU negatif dan sebaliknya akan reset (S=0) jika hasil perhitungan ALU positif. Bit Z akan set (Z=1) jika hasil pemrosesan ALU nol, dan Z akan reset (Z=0) jika hasilnya tidak nol. Bit C set (C=1) jika perhitungan ALU menghasilkan carry dan reset (C=0) jika tak menghasilkan carry. Bit V akan set (V=1) jika hasil perhitungan ALU overflow, dan reset (V=0) jika tak overflow. Andang, Elektronika Komputer Digital 15