TEK 2524 Organisasi Komputer Perangkat Instruksi SAP-1 Dosen: Abdillah, S.Si, MIT HP: 0852 7120 6665 Email: abdill01@gmail.com Website: http://abdill01.wordpress.com

Tujuan Mahasiswa memahami arsitektur komputer SAP-1 dan gagasan penting di balik operasi komputer tanpa kerumitan yang tidak perlu.

Apa itu Komputer SAP? SAP adalah tahap pertama dalam evolusi ke arah pengembangan komputer modern. Yang perlu dipahami dari SAP adalah arsitektur, cara pemrograman dan rangkaiannya. Tabel pemrograman mikro komputer dewasa ini jauh lebih kompleks daripada yang berlaku untuk SAP, akan tetapi gagasan pokoknya tetap sama, yakni mikro instruksi disimpan dalam ROM kontrol dan diakses dengan memberikan alamat mikroinstruksi yang diinginkan.

SAP-1 SAP-1 adalah sebuah komputer berorganisasi bus. Semua keluaran register menuju bus W merupakan saklar tiga-keadaan. Arsitekturnya terdiri atas unit kendali, ALU, memori dan unit I/O. Unit kendali SAP-1 mengandung pencacah program, register instruksi dan pengendali pengurut yang menghasilkan kata kendali, sinyal clear dan clock. ALU SAP-1 terdiri atas akumulator A, penjumlah- pengurang, dan register B. Memori SAP-1 memiliki RAM 16x8, masukan dan MAR. Unit I/O mengandung saklar pemrograman masukan, port keluaran dan peraga biner. Susunan pada gambar berikut menonjolkan fungsi register yang dipakai dalam SAP-1.

Arsitektur SAP-1

Pencacah Program Pencacah program mencacah dari 0000 sampai 1111. Tugasnya adalah mengirimkan ke memori alamat dari instruksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan. Pencacah program direset ke 0000 setiap kali sebelum komputer dijalankan. Ketika komputer mulai bekerja, program komputer mengirim alamat 0000 ke memori. Kemudian pencacah program meningkatkan angka cacahannya menjadi 0001. Setelah instruksi pertama diambil dan dilaksanakan, pencacah program mengirimkan alamat 0001 ke memori. Pencacah program kembali meningkatkan angka cacahannya. Pencacah program disebut juga pointer (penunjuk) karena menunjuk ke suatu alamat tertentu dalam memori.

Masukan dan MAR Masukan terdiri atas register-register saklar yang memungkinkan pengiriman 4 bit alamat dan 8 bit data kepada RAM. MAR (Memory Address Register) adalah bagian dari memori SAP-1. Selama komputer bekerja, alamat dan program counter ditahan (latched) pada MAR, sejenak kemudian MAR mengirimkan alamat 4-bit ini ke dalam RAM dimana operasi membaca dilaksanakan.

RAM RAM dalam SAP-1 adalah SRAM TTL 16x8 (dapat menyimpan 16 kata masing-masing 8 bit). RAM dapat diprogram dengan register saklar alamat dan register saklar data. Dengan cara ini program dan data dapat dimasukkan ke dalam memori sebelum komputer bekerja. Selama komputer beroperasi, RAM menerima alamat 4-bit dari MAR dan operasi membaca dilaksanakan.

Register Instruksi Register instruksi merupakan bagian unit kendali. Untuk mengambil sebuah instruksi dari memori, komputer melakukan operasi membaca memori. Dalam operasi ini isi dari lokasi memori yang ditunjuk alamatnya ditempatkan pada bus W. Pada waktu yang sama, register instruksi disiapkan untuk pengisian pada tepi positif dari sinyal clock berikutnya. Isi register instruksi dibagi dua nibble. Nibble bagian atas merupakan keluaran dua- keadaan yang langsung dikirim pada blok controller-sequencer. Nibble bagian bawah adalah keluaran tiga-keadaan yang dapat dibaca (ditempatkan) pada bus W bila diperlukan.

Pengendali Pengurut Sebelum komputer bekerja, sinyal-sinyal CLR dikirimkan ke pencacah program dan register instruksi. Sebagai akibatnya, program counter direset ke 0000 dan instruksi terakhir dalam register instruksi dihapus. Sebuah sinyal CLK dikirimkan ke semua register buffer. Sinyal ini mensinkronkan operasi komputer, yang menjamin bahwa setiap langkah operasi akan terjadi sebagaimana mestinya. Dengan kata lain, semua transfer dalam register terjadi pada tepi positif dari sinyal CLK yang sama.

Akumulator A Akumulator adalah sebuah register buffer yang menyimpan jawaban sementara selama komputer beroperasi. Akumulator memiliki dua keluaran. Keluaran dua keadaan secara langsung diteruskan ke bagian penjumlah- pengurang. Keluaran tiga-keadaan dikirim kepada bus W.

Penjumlah-Pengurang SAP-1 menggunakan penjumlah-pengurang komplemen-2. Bila Sub berharga rendah, maka fungsinya penjumlah. Tapi bila Sub berharga tinggi maka fungsinya adalah pengurang. Rangkaian penjumlah-pengurang bersifat asynchronous, artinya keluaran tidak diatur oleh sinyal clock tapi oleh perubahan pada kata-kata masukan.

Register B Register B adalah register buffer yang digunakan dalam operasi aritmetika. Sinyal Lb yang rendah dan tepi positif dari sinyal clock akan mengisikan kata pada bus W ke dalam register B. Keluaran dua-keadaan dari register B kemudian menggerakkan penjumlah-pengurang, memasukkan bilangan yang akan dijumlahkan dengan atau dikurangkan dari isi akumulator

Register Keluaran Register keluaran sering disebut port keluaran karena data yang telah diproses dapat meninggalkan komputer melalui register ini. Dalam mikrokomputer, register keluaran ini dihubungkan dengan sirkuit interface yang menggerakkan alat-alat periferal seperti printer, tabung sinar catoda (CRT), dll.

Peraga Biner Peraga biner adalah suatu barisan yang terdiri atas 8 buah LED. Oleh karena itu setiap LED dihubungkan dengan sebuah flip-flop dari register keluaran, maka peraga biner akan menyajikan isi register keluaran. Dengan demikian, setelah suatu jawaban dipindahkan dari akumulator ke register keluaran, jawaban dapat dilihat dalam bentuk biner

Perangkat Instruksi Perangkat instruksi (instruction set) adalah operasi-operasi dasar yang dapat dilakukan oleh komputer. Perangkat instruksi SAP-1 adalah LDA, ADD, SUB, OUT dan HLT. Instruksi singkat seperti ini disebut mnemonic. LDA berarti isikan data RAM ke akumulator. ADD artinya tambahkan data RAM pada akumulator. SUB artinya kurangkan data RAM dari akumulator. OUT artinya isikan data akumulator ke dalam register keluaran. HLT artinya hentikan pemrosesan. Contoh: LDA 8H artinya isilah akumulator dengan isi dari lokasi memori 8H.

Tugas 9