Septa Rainisa Ulfa 213002: UTS Nomor 1

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

Rancangan Rangkaian rancangan rangkaian decoder memori dan I/O untuk suatu sistem minimum 8086

1. Tujuan [Kembali]

Untuk memahami bagaimana IC 8255,6116,6264,2764 decoder 74LS139 bekerja.
Untuk mampu membuat rangkaian dengan led atau logicprobe sebagai output.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

a) IC 8255

b) 74LS139

c) Ram 6116

f). Ram 6264

g) ROM 2764

3. Dasar Teori [Kembali]

Dasar Teori IC 8255

IC 8255 adalah Programmable Peripheral Interface (PPI) yang digunakan dalam sistem mikroprosesor untuk menghubungkan mikroprosesor dengan perangkat input/output (I/O). IC ini memiliki 24 saluran I/O yang dapat diprogram dalam tiga grup port, yaitu Port A, Port B, dan Port C, yang masing-masing dapat dikonfigurasi sebagai input atau output.

Berikut adalah dasar teori mengenai IC 8255:

1. Fungsi Utama IC 8255

IC 8255 digunakan untuk menyediakan antarmuka antara mikroprosesor dan perangkat periferal. Mikroprosesor dapat berinteraksi dengan perangkat eksternal seperti keyboard, display, sensor, atau aktuator melalui port I/O dari IC ini.

2. Struktur Internal

IC 8255 memiliki tiga port utama yang dapat digunakan:

Port A (8 bit)
Port B (8 bit)
Port C (dibagi menjadi dua grup, C tinggi dan C rendah, masing-masing 4 bit)

Masing-masing port ini dapat dikonfigurasi secara individual sebagai input atau output, tergantung pada mode operasi yang dipilih.

3. Mode Operasi

IC 8255 memiliki tiga mode operasi utama:

Mode 0 (Basic Input/Output): Dalam mode ini, setiap port dapat diprogram sebagai input atau output tanpa fungsi kontrol tambahan. Mode ini digunakan untuk operasi I/O dasar.
Mode 1 (Strobed Input/Output): Mode ini menyediakan mekanisme kontrol tambahan, di mana sinyal strobed digunakan untuk sinkronisasi data I/O. Port C dapat digunakan untuk mengontrol operasi strobed.
Mode 2 (Bidirectional Bus): Dalam mode ini, Port A digunakan sebagai bus bidirectional untuk komunikasi data dua arah. Port C berfungsi sebagai kontroler bus.

4. Control Word

IC 8255 dikendalikan menggunakan sebuah register kontrol yang disebut Control Word Register (CWR). Untuk mengonfigurasi mode operasi dan fungsi setiap port, mikroprosesor menulis sebuah control word ke dalam register ini. Control word menentukan mode operasi, konfigurasi input/output, serta pengaturan bit-bit kontrol lainnya.

5. Port C sebagai Kontrol

Port C dapat digunakan untuk dua tujuan:

Sebagai port I/O standar dalam mode 0.
Sebagai port kontrol dalam mode 1 dan mode 2, di mana bagian dari port C mengelola sinyal kontrol seperti handshaking dalam mode strobed atau bidirectional.

6. Aplikasi IC 8255

IC 8255 banyak digunakan dalam sistem tertanam, seperti:

Pengendalian perangkat I/O.
Komunikasi antar perangkat periferal.
Sistem kendali proses industri yang memerlukan banyak jalur I/O.

IC 8259 (Programmable Interrupt Controller) adalah sebuah komponen yang digunakan dalam sistem komputer untuk menangani dan mengelola permintaan interupsi (interrupt request) dari berbagai perangkat eksternal. IC ini memungkinkan CPU untuk menangani interupsi secara efisien dan terorganisir, terutama pada sistem dengan beberapa perangkat yang dapat mengirimkan interupsi pada waktu yang bersamaan. Berikut ini adalah beberapa konsep dasar mengenai IC 8259:

1. Fungsi Utama

IC 8259 berfungsi sebagai pengendali interupsi (interrupt controller) yang menyediakan antarmuka antara CPU dan perangkat keras lain yang menghasilkan sinyal interupsi. Dengan menggunakan IC 8259, CPU dapat diperingatkan ketika ada perangkat yang membutuhkan perhatian segera tanpa harus memeriksa status setiap perangkat secara terus-menerus (polling).

2. Arsitektur dan Cara Kerja

IC 8259 memiliki beberapa bagian penting:

Interrupt Request Lines (IR0-IR7): Terdapat 8 saluran interupsi yang dapat menerima sinyal interupsi dari perangkat eksternal.
Interrupt Mask Register (IMR): Menyimpan informasi mengenai saluran interupsi mana yang diizinkan untuk diteruskan ke CPU.
Interrupt Priority Encoder: Menentukan prioritas dari interupsi yang terjadi, sehingga interupsi dengan prioritas lebih tinggi dapat diatasi lebih dulu.
In-Service Register (ISR): Menyimpan informasi mengenai interupsi yang sedang diproses oleh CPU.
Priority Resolver: Mengelola prioritas interupsi dan memastikan bahwa interupsi dengan prioritas tertinggi dilayani terlebih dahulu.

3. Mode Operasi

IC 8259 dapat beroperasi dalam dua mode:

Edge Triggered Mode: Interupsi dipicu oleh perubahan sinyal dari rendah ke tinggi pada saluran IR.
Level Triggered Mode: Interupsi terjadi ketika sinyal pada saluran IR tetap berada dalam keadaan tinggi.

4. Prioritas Interupsi

IC 8259 menggunakan mekanisme penentuan prioritas yang bisa diatur oleh pengguna. Misalnya, jika dua atau lebih perangkat mengirimkan permintaan interupsi secara bersamaan, IC 8259 akan memberikan prioritas kepada perangkat dengan level prioritas yang lebih tinggi.

5. Cascade Mode

IC 8259 dapat bekerja dalam mode cascaded untuk mendukung lebih dari 8 interupsi. Ini dilakukan dengan menghubungkan beberapa IC 8259 dalam konfigurasi cascade, memungkinkan hingga 64 sumber interupsi dikelola oleh sistem.

IC 8253 adalah sebuah Programmable Interval Timer (PIT) yang digunakan untuk menghasilkan sinyal timing atau sinyal clock dalam sistem mikroprosesor. IC ini dirancang oleh Intel dan biasanya digunakan dalam sistem berbasis mikroprosesor seperti komputer untuk keperluan seperti mengontrol kecepatan prosesor, menghasilkan delay, atau menjalankan operasi counter.

Fungsi Dasar IC 8253

IC 8253 memiliki tiga counter yang dapat diprogram secara independen, di mana setiap counter dapat menghasilkan sinyal sesuai dengan mode operasi yang dipilih. Masing-masing counter memiliki lebar 16-bit, dan mereka dapat menghitung nilai dari 0 hingga 65535. Setiap counter memiliki input clock, gate input, dan output untuk mengeluarkan sinyal yang telah diatur.

Fitur Utama IC 8253:

Tiga Counter: Masing-masing memiliki register 16-bit.
Clock Input: Setiap counter dapat dikonfigurasi untuk menerima sinyal clock dari sumber eksternal atau internal.
Gate Input: Digunakan untuk mengendalikan operasi counter.
Mode Operasi yang Fleksibel: Ada enam mode operasi yang memungkinkan IC ini digunakan untuk berbagai keperluan, seperti pengukuran waktu, pembangkitan frekuensi, dan pemicu berbasis waktu.

Mode Operasi IC 8253

Mode 0 (Interrupt on Terminal Count): Counter menghitung mundur dari nilai awal, dan saat mencapai 0, sebuah sinyal output akan dihasilkan. Biasanya digunakan untuk menghasilkan sinyal interrupt.
Mode 1 (Programmable One-Shot): Digunakan untuk menghasilkan pulsa tunggal setelah gate input diberikan.
Mode 2 (Rate Generator): Mode ini sering digunakan untuk menghasilkan sinyal clock periodik.
Mode 3 (Square Wave Generator): Mode ini menghasilkan sinyal gelombang persegi dengan periode yang ditentukan.
Mode 4 (Software Triggered Strobe): Output menjadi 1 setelah counter selesai menghitung.
Mode 5 (Hardware Triggered Strobe): Counter akan memulai hitungan setelah ada sinyal dari gate, dan output akan aktif saat hitungan selesai.

Aplikasi IC 8253

Pengaturan Timer dalam Komputer: Digunakan untuk mengatur waktu dalam sistem operasi dan perangkat keras komputer.
Pembangkitan Sinyal PWM: Mode tertentu dari IC ini dapat digunakan untuk menghasilkan sinyal gelombang persegi dengan duty cycle tertentu.
Pengaturan Kecepatan I/O: Dalam sistem mikroprosesor, IC 8253 dapat digunakan untuk mengatur kecepatan transfer data antar perangkat.

IC 8253 adalah bagian penting dalam sistem mikroprosesor dan digunakan dalam berbagai aplikasi yang memerlukan pengaturan waktu yang presisi.

74LS139 adalah salah satu tipe dari IC (Integrated Circuit) yang termasuk dalam keluarga TTL (Transistor-Transistor Logic). IC ini adalah sebuah decoder 2-to-4 yang dapat digunakan untuk menerjemahkan dua bit input menjadi salah satu dari empat output.

Fitur Utama 74LS139:

Decoder 2-to-4:
- Input: 2 bit (A0 dan A1).
- Output: 4 output (Y0, Y1, Y2, Y3), masing-masing output adalah 1-bit.
Active Low Outputs:
- Semua output (Y0, Y1, Y2, Y3) adalah active-low, artinya output yang aktif adalah pada level logika rendah (0).
Pengendali Enable:
- 74LS139 memiliki dua input enable (G1 dan G2A/G2B) yang dapat digunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan decoder.
Pinout:
- Pin 1-2: G1 dan G2A/G2B (enable inputs).
- Pin 3-4: A0 dan A1 (data inputs).
- Pin 5-8: Y0, Y1, Y2, Y3 (active-low outputs).
- Pin 9-16: Vcc (power supply) dan GND (ground).

Prinsip Kerja:

74LS139 menerjemahkan dua bit input menjadi satu dari empat output. Ketika input A0 dan A1 ditetapkan pada kombinasi tertentu, satu dari empat output (Y0, Y1, Y2, Y3) akan aktif pada level rendah (0), sementara yang lainnya tetap pada level tinggi (1).

Contoh Keluaran:
- Jika A0 = 0 dan A1 = 0, maka Y0 = 0 (aktif), dan Y1, Y2, Y3 = 1.
- Jika A0 = 0 dan A1 = 1, maka Y1 = 0 (aktif), dan Y0, Y2, Y3 = 1.
- Jika A0 = 1 dan A1 = 0, maka Y2 = 0 (aktif), dan Y0, Y1, Y3 = 1.
- Jika A0 = 1 dan A1 = 1, maka Y3 = 0 (aktif), dan Y0, Y1, Y2 = 1.

Aplikasi:

Alamat Decoding: Digunakan dalam sistem memori untuk memilih alamat tertentu.
Digital Display: Menerjemahkan data input untuk mengontrol tampilan digital.
Data Routing: Mengarahkan sinyal digital ke jalur yang tepat dalam sistem digital.

RAM 6116

RAM 6116 adalah jenis chip memori Static Random Access Memory (SRAM) yang populer digunakan pada era 1980-an dan awal 1990-an. Berikut penjelasan detailnya:

Spesifikasi Teknis:

Kapasitas: 2048 x 8 bit (16 Kilobit atau 2 Kilobyte)
Teknologi: CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)
Kecepatan akses: Umumnya antara 70-150 nanosecond
Tegangan operasi: Biasanya 5V
Jumlah pin: 24 pin dalam kemasan DIP (Dual In-line Package)

Cara Kerja:

1. Pengalamatan:

RAM 6116 memiliki 11 pin alamat (A0-A10) yang memungkinkan pengalamatan 2048 lokasi memori. Setiap lokasi memori menyimpan 8 bit data.

2. Operasi Baca:

Untuk membaca data, pin CS (Chip Select) dan OE (Output Enable) diaktifkan (diberi sinyal low).
Alamat yang diinginkan diberikan melalui pin alamat.
Data dari lokasi memori yang dipilih akan muncul di pin data (I/O0-I/O7).

3. Operasi Tulis:

Untuk menulis data, pin CS dan WE (Write Enable) diaktifkan.
Alamat tujuan diberikan melalui pin alamat.
Data yang akan ditulis diberikan melalui pin data.
Data akan disimpan di lokasi memori yang ditentukan.

4. Penyimpanan Data:

SRAM 6116 menggunakan flip-flop untuk menyimpan setiap bit data.
Selama daya tersedia, data akan tetap tersimpan tanpa perlu di-refresh.

Fungsi:

1. Penyimpanan Data Sementara:

RAM 6116 digunakan untuk menyimpan data yang sedang diproses oleh CPU.
Cocok untuk aplikasi yang memerlukan akses cepat ke sejumlah kecil data.

2. Buffer:

Dapat berfungsi sebagai buffer antara perangkat yang memiliki kecepatan berbeda.

3. Memori Kerja:

Dalam sistem mikrokontroler, RAM 6116 sering digunakan sebagai memori kerja untuk menyimpan variabel dan data sementara.

4. Cache:

Dalam beberapa sistem, RAM 6116 digunakan sebagai cache memori untuk meningkatkan kinerja sistem.

5. Video RAM:

Pada beberapa sistem komputer lama, RAM 6116 digunakan sebagai video RAM untuk menyimpan data tampilan.

Keunggulan:

Kecepatan akses yang tinggi dibandingkan dengan DRAM.
Konsumsi daya yang relatif rendah (terutama dalam mode standby).
Tidak memerlukan refresh, sehingga lebih sederhana untuk diimplementasikan.

Keterbatasan:

Kapasitas yang terbatas dibandingkan dengan teknologi memori modern.
Harga per bit yang lebih tinggi dibandingkan DRAM.

Meskipun RAM 6116 sudah jarang digunakan dalam perangkat modern, chip ini masih memiliki tempat dalam sistem embedded sederhana, proyek retro-computing, dan sebagai komponen pengganti untuk peralatan lama yang masih beroperasi.

RAM 6264:

RAM 6264 adalah sebuah chip memori statis (SRAM) yang populer digunakan pada era 1980-an dan awal 1990-an.

Beberapa karakteristik utamanya:

Kapasitas: 8 kilobyte (8192 byte atau 65.536 bit)
Organisasi: 8K x 8-bit, artinya memiliki 8192 lokasi penyimpanan dengan masing-masing lokasi menyimpan 8 bit data
Teknologi: Static RAM (SRAM)
Kecepatan akses: Sekitar 45-150 nanosecond, tergantung versinya
Voltase operasi: Biasanya 5V

Cara Kerja:

Pengalamatan:

RAM 6264 memiliki 13 pin alamat (A0-A12) yang digunakan untuk memilih salah satu dari 8192 lokasi memori.

Baca/Tulis:

Pin WE (Write Enable) mengontrol operasi baca atau tulis.
Ketika WE rendah, operasi tulis dilakukan.
Ketika WE tinggi, operasi baca dilakukan.

Seleksi Chip:

Pin CS (Chip Select) atau CE (Chip Enable) digunakan untuk mengaktifkan chip.
Biasanya aktif-rendah, artinya chip aktif ketika pin ini diberi sinyal rendah.

Transfer Data:

8 pin I/O (Input/Output) digunakan untuk mentransfer data ke dan dari chip.
Selama operasi tulis, data dikirim ke chip melalui pin-pin ini.
Selama operasi baca, data dikirim dari chip melalui pin-pin yang sama.

Penyimpanan Data:

Menggunakan flip-flop untuk menyimpan setiap bit data.
Tidak memerlukan refresh seperti DRAM, sehingga lebih cepat tapi memakan lebih banyak ruang.

Fungsi:

Penyimpanan Sementara:

Menyimpan data yang sedang aktif diproses oleh CPU.
Cocok untuk aplikasi yang membutuhkan akses cepat ke sejumlah kecil data.

Cache Memory:

Digunakan sebagai cache level 2 atau level 3 pada beberapa sistem komputer lama.

Buffer:

Berfungsi sebagai buffer antara komponen-komponen sistem yang memiliki kecepatan berbeda.

Penyimpanan Konfigurasi:

Menyimpan pengaturan konfigurasi pada berbagai perangkat elektronik.

Aplikasi Embedded:

Digunakan dalam sistem embedded yang memerlukan memori cepat dengan kapasitas menengah.

Video RAM:

Pada beberapa sistem grafis lama, digunakan untuk menyimpan data tampilan.
Sistem Telekomunikasi:
Digunakan dalam peralatan switching dan routing untuk penyimpanan tabel dan buffer.

RAM 6264, meskipun sekarang dianggap kuno untuk standar modern, memainkan peran penting dalam evolusi teknologi komputer. Kecepatannya yang tinggi dan kemudahan penggunaannya membuatnya menjadi pilihan populer untuk berbagai aplikasi pada masanya. Meskipun telah digantikan oleh teknologi memori yang lebih baru dan berkapasitas lebih besar, prinsip-prinsip operasinya masih relevan dalam desain sistem memori modern.

ROM 2764

adalah jenis chip memori Read-Only Memory (ROM) yang populer digunakan pada era 1980-an dan awal 1990-an. Berikut penjelasan detail tentang ROM 2764:

Spesifikasi Umum:

Kapasitas: 64 Kilobit atau 8 Kilobyte (8192 byte)
Organisasi: 8K x 8-bit
Teknologi: EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory)
Paket: 28-pin DIP (Dual In-line Package)

Cara Kerja:

a) Penyimpanan Data:

ROM 2764 menyimpan data dalam bentuk transistor yang diprogram.
Setiap sel memori berisi satu bit informasi.
Data disimpan secara permanen, namun dapat dihapus dengan sinar ultraviolet.

b) Pembacaan Data:

Ketika chip diaktifkan, address bus menentukan lokasi memori yang akan diakses.
Dekoder internal menginterpretasikan alamat dan mengaktifkan sel memori yang sesuai.
Data dari sel yang dipilih kemudian dikirim ke output buffer.
Output buffer mengirimkan data 8-bit ke data bus.

c) Timing:

Chip memiliki waktu akses tertentu, biasanya dalam kisaran 150-450 nanosecond.
Sinyal CE (Chip Enable) dan OE (Output Enable) mengontrol kapan data tersedia di pin output.

Fungsi Utama:

a) Penyimpanan Firmware:

ROM 2764 sering digunakan untuk menyimpan firmware atau BIOS pada komputer dan perangkat elektronik lainnya.

b) Penyimpanan Program:

Menyimpan program tetap pada sistem embedded atau mikrokontroler.

c) Lookup Tables:

Menyimpan tabel referensi untuk berbagai aplikasi, seperti konversi karakter atau fungsi matematika.

d) Emulasi Perangkat Keras:

Digunakan dalam emulator untuk mensimulasikan perilaku perangkat keras lainnya.

Fitur Penting:

a) Non-volatilitas:

Data tetap tersimpan bahkan ketika daya dimatikan.

b) Kemampuan Pemrograman:

Dapat diprogram menggunakan programmer EPROM khusus.

c) Kemampuan Penghapusan:

Dapat dihapus dengan paparan sinar UV melalui jendela kuarsa di bagian atas chip.

d) Kompatibilitas:

Pin-compatible dengan ROM lain dalam seri 27xx, memungkinkan upgrade kapasitas yang mudah.

Proses Pemrograman dan Penghapusan:

a) Pemrograman:

Menggunakan programmer EPROM khusus.
Data ditulis ke chip dengan memberikan pulsa tegangan tinggi ke sel-sel memori.

b) Penghapusan:

Chip dipaparkan ke sinar UV selama 15-20 menit.
Paparan UV mengosongkan muatan dari sel-sel memori, mengembalikannya ke keadaan terhapus.

Aplikasi Historis:

Digunakan secara luas dalam komputer pribadi awal, konsol game, dan berbagai peralatan elektronik lainnya pada tahun 1980-an dan awal 1990-an.

Keterbatasan:

Kapasitas terbatas dibandingkan dengan teknologi penyimpanan modern.
Proses penghapusan yang memakan waktu.
Jumlah siklus hapus-program terbatas (biasanya sekitar 100 kali).

ROM 2764 memainkan peran penting dalam perkembangan elektronik dan komputasi, menyediakan solusi penyimpanan non-volatile yang dapat diprogram ulang untuk berbagai aplikasi. Meskipun sebagian besar telah digantikan oleh teknologi yang lebih baru, pemahaman tentang cara kerjanya tetap relevan untuk memahami evolusi teknologi penyimpanan data.

4. Percobaan [Kembali]

Rangkaian ini terdiri dari beberapa komponen yang pertama itu decoder 74LS139, PPI 8255 , PIT 8253, PIC 8259 dan decoder 74LS138 serta RAM 6116, RAM 6264 dan ROM 2764.
Pada percobaan kali ini kita akan membuat rangkaian io dan decoder io serta memori di mana kita membuat dua buah decoder yang digunakan untuk mengakses interface dan mengakses RAM dan rom sesuai dengan peta memori berikut

Peta Memory I/O

A3	A2	A1	A0	Alamat
0	0	0	0	0H	Port A PPI_1
0	0	0	1	1H	Port B PPI_1
0	0	1	0	2H	Port C PPI_1
0	0	1	1	3H	CW PPI_1
0	1	0	0	4H	Counter1
0	1	0	1	5H	Counter2
0	1	1	0	6H	Counter3
0	1	1	1	7H	Counter CW
1	0	0	0	8H	INTR
1	1	0	0	CH	Port A PPI_2
1	1	0	1	DH	Port B PPI_2
1	1	1	0	EH	Port C PPI_2
1	1	1	1	FH	CW PPI_2

Peta Memory RAM&ROM

XA19	XA18	XA17	XA16	Alamat
0	0	0	0	00000H - 003FF H	6116	2048
0	0	1	0	20000H - 200FFF H	6264	8192
1	1	1	0	E0000H - E00FFF H	2764	8192

Pada decoder 74LS139 yang mana pin A dan B terhubung pada kaki A2 dan A3 maka sesuai dengan peta memori di atas dengan merubah-rubah nilai A2 dan A3 kita dapat mengatur IC interface yang akan kita gunakan untuk alamat 00 kita akan menggunakan PPI yang pertama alamat 01 untuk PIT alamat 10 untuk PIC dan alamat 11 untuk PPI 2

Sedangkan untuk RAM kita menggunakan decoder 74 LS 138 yang mana pin a b dan c terhubung dengan kaki alamat xa17 xa18 XA 19 dengan merubah nilai-nilai berikut sesuai dengan peta kebenaran tadi maka kita dapat mengakses RAM dan rom sesuai dengan tabel di atas.