SAP 1 - Komputer SAP (Simple-As Possible; artinya sederhana mungkin) telah dirancang untuk anda sebagai seorang pemula dalam bidang ini.
Tujuan utama perancangan komputer SAP adalah untuk memperkenalkan semua gagasan penting dibalik operasi komputer tanpa membenamkan anda kedalam kerumitan yang tidak perlu.
Meskipun demikian, sebuah komputer sederhana seperti SAP sudah mengandung banyak konsep yang lanjut. Untuk menghindarkan beban pemahaman yang terlampau banyak sekaligus, kita akan mengkaji secara tiga generasi yang berbeda dari komputer SAP
SAP-1 merupakan tahap pertama dalam evolusi kearah pengembangan komputer-komputer modern. Sekalipun masih terhitung primitif, pemahaman SAP-1 sudah merupakan suatu langkah besar bagi seorang pemula.
Jadi dalam bahan yang disajikan dalam bab ini, kuasai SAP-1, baik arsitekturnya, cara pemrogramannya, maupun rangkaiannya. Setelah ini, anda akan siap untuk mempelajari komputer SAP-2.
10-1 ARSITEKTUR
Gambar 10-1 memperlihatkan arsitektur (struktur) dari SAP-1, sebuah komputer berorganisasi-bus. Semua keluaran register menuju bus W merupakan saklar tiga-keadaan
yang memungkinkan transfer data secara teratur. Semua keluaran register yang lain hanya memiliki dua keadaan; keluaran-keluaran ini secara kontinu menggerakkan kotak-kotak yang disambungkan kepadanya.
yang memungkinkan transfer data secara teratur. Semua keluaran register yang lain hanya memiliki dua keadaan; keluaran-keluaran ini secara kontinu menggerakkan kotak-kotak yang disambungkan kepadanya.
Susunan pada Gambar 10-1 menonjolkan fungsi register-register yang dipakai dalam SAP-1. Karena itu, tidak ada usaha untuk menempatkan semua rangkaian pengendali dalam satu blok yang disebut untuk kendali
ataupun meletakkan semua rangkaian-rangkaian masukan-keluaran di dalam blok lain yang disebut unit I/O, dsb.
Kebanyakan register dari Gambar 10-1 sudah pernah dikenal dari contoh dan pembahasan sebelumnya. Berikut ini adalah uraian singkat dari setiap kotak diagram, dan penjelasan yang terinci akan diberikan kemudian.
Gambar 10-1 Arsitektur SAP-1
Pencacah Program
Program disimpan pada bagian awal dari memori dengan instruksi pertama pada alamat biner 0000, intruksi kedua pada alamat 0001, instruksi ketiga pada alamat 0010, dan seterusnya.
Pencacah program, yang merupakan bagian dari unit kendali, mencacah dari 0000 sampai 1111. Tugasnya adalah mengirimkan ke memori alamat dari instruksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan. Hal ini dilaksanakan sebagai berikut.
Pencacah program, yang merupakan bagian dari unit kendali, mencacah dari 0000 sampai 1111. Tugasnya adalah mengirimkan ke memori alamat dari instruksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan. Hal ini dilaksanakan sebagai berikut.
Pencacah program direset ke 0000 setiap kali sebelum komputer dijalankan. Ketika komputer mulai bekerja, pencacah program mengirimkan alamat 0000 ke memori. Kemudian mencacah 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. Sesudah instruksi kedua diambil dan dieksekusi, pencacah program mengirimkan alamat 0010 ke memori.
Dengan demikian, pencacah program dapat menentukan instuksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan.
Pencacah program di sini dapat dibayangkan seperti seseorang yang memakai jarinya untuk menunjuk kepada suatu daftar instruksi ini harus dilaksanakan pertama, itu kedua, itu ketiga, dan seterusnya.
Itu sebabnya mengapa pencacah program kadang-kadang disebut penunjuk (pointer): pencacah itu menunjuk kepada suatu alamat tertentu dalam memori yang menyimpan isi penting pada alamat tsb.
Masukan dan MAR
Di bawah pencacah program adalah blok masukan dan MAR. Disini sudah termasuk register saklar untuk alamat dan data seperti dibahas dalam Pasal 9-4.
Register-register saklar ini, yang merupakan bagian dari unit masukan, memungkinkan pengiriman 4 bit alamat dan 8 bit data kepada RAM. Ingatlah bahwa instruksi dan kata-data dituliskan ke dalam Ram sebelum komputer bekerja.
Register-register saklar ini, yang merupakan bagian dari unit masukan, memungkinkan pengiriman 4 bit alamat dan 8 bit data kepada RAM. Ingatlah bahwa instruksi dan kata-data dituliskan ke dalam Ram sebelum komputer bekerja.
Memory address register (disingkat MAR: artinya register alamat memori) adalah bagian dari memori SAR-1. Selama komputer bekerja,
alamat dalam pencacah program ditahan (latched) pada MAR. Sejenak kemudian, MAR mengirimkan alamat 4 bit ini ke dalam RAM, dimana operasi membaca dilaksanakan.
RAM
Kotak Ram dalam gambar merupakan sebuah RAM TTL statik 16 x 8. Sebagaimana dibahas dalam Pasal 9-4, kita dapat memprogram RAM dengan register saklar alamat dan register saklar data.
Melalui cara ini kita dapat memasukkan program dan data ke dalam memori sebelum komputer bekerja.
Melalui cara ini kita dapat memasukkan program dan data ke dalam memori sebelum komputer bekerja.
Selama komputer beroperasi, RAM menerima alamat 4-bit dari MAR dan operasi membaca dilaksanakan. Dalam proses ini, instruksi dan kata-data yang tersimpan dala RAM ditempatkan pada bus W untuk digunakan oleh beberapa bagian lain dari komputer.
Register instruksi
Register instruksi merupakan bagian dari 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 detak (clock) berikutnya.
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 detak (clock) berikutnya.
Isi register instruksi dibagi menjadi dua nibble. Nibble bagian atas merupakan keluaran dua-keadaan yang langsung dikirimkan kepada blok “ pengendali-pengurut”.
Nibble bagian bawah adalah keluaran tiga-keadaan yang dapat dibaca (ditempatkan) pada bus W bilamana diperlukan.
Pengendali Pengurut
Blok terbawah di bagian kiri berisi pengendali-pengurut (controller-sequencer) sebelum komputer bekerja, sinyal-sinyal CLR dan CLR masing-masing dikirimkan ke pencanah program dan register instruksi.
Sebagai akibatnya, pencacah program direset ke 0000 dan bersamaan ini instruksi terakhir dalam register instruksi dihapus.
Sebagai akibatnya, pencacah program direset ke 0000 dan bersamaan ini instruksi terakhir dalam register instruksi dihapus.
Sebuah sinyal detak CLK dikirimkan ke semua register bufer; sinyal ini mensinkronkan operasi komputer, yang menjamin bahwa setiap langkah operasi akan terjadi sebagaimana mestinya.
Dengan kata lain, semua transfer dalam regiter terjadi pada tepi positif dari sinyal detak CLK yang sama. Perhatikan bahwa sinyal CLK juga memasuki pencacah program.
Dengan kata lain, semua transfer dalam regiter terjadi pada tepi positif dari sinyal detak CLK yang sama. Perhatikan bahwa sinyal CLK juga memasuki pencacah program.
Data 12-bit yang berasal dari pengendali-pengurut membentuk suatu kata-pengendalian komputer (seperti seorang pengawas yang memberitahu tentang apa yang harus dikerjakan).
12 kawat yang menyalurkan kata-kendali itu disebut bus kendali (control bus).
12 kawat yang menyalurkan kata-kendali itu disebut bus kendali (control bus).
Kata kendali mempunyai format sbb:
Kata ini menentukan bagaimana register-register harus bereaksi terhadap tepi positif sinyal detak berikutnya. Misalnya, Ep tinggi dan LM rendah berarti
bahwa isi pencacah program ditahan di dalam MAP pada tepi positif berikutnya. Sebagai contoh yang lain, L dan LA yang rendah berrati kata RAM yang telah ditunjuk alamatnya akan ditransfer ke akumulator pada tepi positif berikutnya dari lonceng.
Kelak kita akan mempelajari diagram pewaktuan yang bersangkutan untuk melihat tepatnya kapan dan bagaimana transfer data ini dilakukan.
bahwa isi pencacah program ditahan di dalam MAP pada tepi positif berikutnya. Sebagai contoh yang lain, L dan LA yang rendah berrati kata RAM yang telah ditunjuk alamatnya akan ditransfer ke akumulator pada tepi positif berikutnya dari lonceng.
Kelak kita akan mempelajari diagram pewaktuan yang bersangkutan untuk melihat tepatnya kapan dan bagaimana transfer data ini dilakukan.
Akumulator
Akumulator (A) adalah sebuah register buffer yang menyimpan jawaban sementara (tahap menengah, intermediate) selama komputer beroperasi. Dalam Gambar 10-1 diperlihatkan bahwa akumulator mempunyai dua macam keluaran.
Keluaran dua keadaan secara langsung diteruskan ke bagian penjumlahan-pengurang. Keluaran tiga-keadaan dikirimkan kepada bus W. Karena itu kata 8-bit dari akumulator secara terus menerus menggerakkan rangkaian penjumlah-pengurangan; dan kata yang sama juga muncul pada bus W bilamana EA tinggi.
Keluaran dua keadaan secara langsung diteruskan ke bagian penjumlahan-pengurang. Keluaran tiga-keadaan dikirimkan kepada bus W. Karena itu kata 8-bit dari akumulator secara terus menerus menggerakkan rangkaian penjumlah-pengurangan; dan kata yang sama juga muncul pada bus W bilamana EA tinggi.
Penjumlah dan Pengurangan
SAP-1 menggunakan sebuah penjumlah-pengurang komplemen-2. Bila Su berharga rendah, maka keluaran jumlah dari penjumlah-pengurang dalam Gambar 10-1 adalah:
S = A + B
Apalagi Su tinggi, keluarannya berupa selisih
A = A + B’
(ingat kembali bahwa komplemen-2 ekivalen dengan perubahan tanda dalam bilangan desimal)
Rangkaian penjumah-pengurang bersifat asinkron (tidak diatur oleh sinyal detak); ini berarti isi keluarannya akan berubah bila terjadinya perubahan pada kata-kata masukan. Bilamana Eu tinggi, isi yang bersangkutan akan muncul pada bus W.
Register B
Register B adalah register bufer yang lain diantara register-register bufer yang ada. Register ini digunakan dalam operasi aritmetik. Sinyal 
B yang rendah dan tepi positif dari sinyal detak 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.
B yang rendah dan tepi positif dari sinyal detak 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
Dalam Contoh 8-1 telah dibahas cara kerja register keluaran. Pada akhir operasi komputer, akumulator berisi jawaban dari persoalan yang diselesaikan. Pada saat ini, kita perlu memindahkan jawaban yang bersangkutan ke “dunia luar”.
Untuk keperluan inilah register keluaran dipergunakan. Apabila EA tinggi dan0 rendah tepi positif sinyal detak berikutnya akan memasukkan kata dari akumulator ke dalam register keluaran.
Untuk keperluan inilah register keluaran dipergunakan. Apabila EA tinggi dan
0 rendah tepi positif sinyal detak berikutnya akan memasukkan kata dari akumulator ke dalam register keluaran.Register keluaran sering disebut bandar keluaran (output port) karena data yang telah diproses dapat meninggalkan komputer melalui register ini.
Dalam mikrokomputer, bandar-bandar keluaran dihubungkan dengan rangkaian perantara (interface circuits) yang menggerakkan alat-alat periferal
seperti: printer, tabung sinar-katoda (CRT), teletypewriter, dan sebagainya. (Rangkaian perantara menyiapkan data untuk menggerakkan setiap alat).
Peraga Biner
Peraga biner adalah suatu barisan yang terdiri dari 8 buah LED. Oleh karena setiap LED dihubungkan dengan sebuah flip-flop dari bandar keluaran, maka peraga biner akan menyajikan isi bandar keluaran, kita dapat melihat jawaban itu dalam bentuk biner.
Rangkuman
Unit kendali SAP-1 mengandung pencacah program, register instruksi, dan pengendali-pengurut yang menghasilkan kata kendali, sinyal-sinyal CLEAR, dan sinyal detak. ALU SAP-1 terdiri dari sebuh akumulator, sebuah penjumlah-pengurang, dan sebuah register B. Memori SAP-1 memiliki MAR dan sebuah RAM 16 x 8. Unit I/O mengandung saklar pemrograman masukan, bandar keluaran, dan peraga biner.
10-2 PERANGKAT INSTRUKSI
Komputer merupakan timbunan perangkat-keras yang tak berguna sebelum diprogram operasinya. Ini berarti bahwa sebelum operasi komputer dimulai, instruksi-instruksi harus dimasukkan langkah demi langkah ke dalam memori.
Sebelum dapat memprogram sebuah komputer, kita harus mempelajari dahulu perangkat instruksi (instruction set) dari komputer yang bersangkutan, yaitu operasi-operasi dasar yang dapat dilaksanakan. Perangkat instruksi komputer SAP-1 adalah sebagai berikut.
Sebelum dapat memprogram sebuah komputer, kita harus mempelajari dahulu perangkat instruksi (instruction set) dari komputer yang bersangkutan, yaitu operasi-operasi dasar yang dapat dilaksanakan. Perangkat instruksi komputer SAP-1 adalah sebagai berikut.
LDA
Sebagaimana telah disebutkan dalam Bab 9, kata-kata dalam memori dapat diberi lambang R0 R1, R2 dan setetusnya. Artinya, R0 disimpan pada alamat 0H, R1 disimpan pada alamat 1H, R2disimpan pada alamat 2H, dan seterusnya.
LDA merupakan singkatan dari “load the accumulator” (artinya = isilah akumulator). Instruksi LDA yang lengkap mengandung alamat heksadesimal dari data yang hendak diisikan. Sebagai contoh: LDA 8H, artinya: isilah akukulator dengan isi dari lokasi memori 8H”.
Umpamanya
R8= 0000 0010
Maka eksekusi instruksi LDA 8H menghasilkan;
A = 0000 0010
Begitu pula LDA AH berarti: “isilah akumulator dengan isi dari lokasi memori AH”, LDA FH, berarti “isilah akumulator dengan isi dari lokasi memori FH”, dan sebagainya.
ADD
Add adalah instruksi lain dari SAP-1. Instruksi ADD yang lengkap mengandung alamat dari kata yang hendak ditambahkan. Misalnya, ADD 9H berarti “tambahkan isi dari lokasi memori 9H pada isi akumolator.”, hasil penjumlahan ini akan menggantikan isi akumulator semula.
Ikutilah contoh berikut ini. Kita umpamakan dalam akumulator tersimpan bilangan desimal 2, dan bilangan 3 desimal menempati lokasi memori 9H. Maka:
A = 0000 0010
R9= 0000 0011
Selama pelaksanaan instruksi ADD 9H akan berlangsung operasi sebagai berikut. Pertama, R9 disisikan ke dalam register B sehingga:
B = 0000 0011
Dan pada waktu yang bersamaan, bagian penjumlah-pengurangan melakukan penjumlahan dari A dan B, menghasilkan jumlah
SUM = 0000 0101
Kedua, hasil jumlahan ini diisikan ke dalam akumulator, sehingga
A = 0000 0101
Urutan langkah operasi diatas digunakan untuk semua instruksi ADD; kata Ram yang dialamatkan akan masuk ke dalam register B dan keluaran dari penjumlah-pengurang memasuki akumulator.
Dengan demikian, eksekusi instruksi ADD 9H adalah operasi menambahkan R9 pada isi akumulator, dan eksekusi instruksi ADD H berupa operasi menambahkan RF pada isi akumulator, dan sebagainya.
Dengan demikian, eksekusi instruksi ADD 9H adalah operasi menambahkan R9 pada isi akumulator, dan eksekusi instruksi ADD H berupa operasi menambahkan RF pada isi akumulator, dan sebagainya.
SUB
Instruksi SAP-1 yang lain lagi adalah SUB. Instruksi SUB yang lengkap disertai alamat dari kata yang hendak dikurangkan. Sebagai contoh, SUB CH berarti “kurangkan isi lokasi memori CH dari isi akumulator”, jawaban selisih yang diberikan oleh bagian penjumlah-pengurang kemudian menggantikan isi akumulator semula.
Sebagai contoh yang kongkret; misalkan isi akumulator adalah angka desimal 7 dan lokasi memori CH berisi bilangan desimal 3. Maka
A = 0000 0111
Rc= 0000 0011
Pelaksanaan instruksi SUB CH berlangsung sebagai berikut; Pertama, Rc diisikan ke dalam register B untuk memperoleh:
B = 0000 0011
Pada waktu hampir bersamaan, bagian penjumlah-pengurang dari A dan B menghasilkan selisih:
DIFF = 0000 0100
Kedua, hasil pengurangan ini disimpan dalam akumulator, sehingga isinya menjadi
A = 0000 0100
Urutan langkah operasi seperti di atas dipakai oleh semua instruksi SUB; kata RAM yang dialamatkan akan masuk keregister B dan keluaran dari penjumlah-pengurang masuk ke dalam akumulator. Jadi, eksekusi dari insrtuksi SUB CH adalah mengurangkan Rcdari isi akumulator, eksekusi dari instruksi SUB EH adalah mengurangkan REdari isi akumulator, dan demikian seterusnya.
Out
Instruksi OUT memberitahu kepada komputer SAP-1 untuk memindahkan isi akumulator ke bandar keluaran. Sesudah instruksi OUT dilaksanakan, kita dapat melihat jawaban dari persoalan yang sedang diselesaikannya.
Instruksi OUT ini sudah dalam bentuk yang lengkap; kita tidak perlu menyebutkan alamat tertentu dalam menggunakan OUT sebab instruksi ini tidak berhubungan dengan data di dalam memori.
HLT
HLT adalah singkatan dari “halt” (berhenti), Instruksi ini memberitahu kepada komputer untuk berhenti memproses data.
HLT menandai akhir suatu program, serupa dengan tanda titik di akhir sebuah kalimat. Kita harus menggunakan instruksi HLT pada akhir setiap program SAP-1;
jika tidak, kita akan mendapatkan sampah komputer (jawaban yang tak memiliki arti disebabkan proses yang lepas kendali).
HLT menandai akhir suatu program, serupa dengan tanda titik di akhir sebuah kalimat. Kita harus menggunakan instruksi HLT pada akhir setiap program SAP-1;
jika tidak, kita akan mendapatkan sampah komputer (jawaban yang tak memiliki arti disebabkan proses yang lepas kendali).
Instruksi HLT sudah merupakan bentuk instruksi yang lengkap; kita tidak perlu menyertakan kata RAM bilamana menggunakan HLT, sebab instruksi tersebut tidak melibatkan memori.
Instruksi Rujukan Memori
LDA, ADD, dan SUB disebut instruksi-instruksi rujukan memori (memory-reference instructions) karena semua instruksi yang bersangkutan menggunakan data yang tersimpan dalam memori OUT dan HLT, di pihak lain, bukan instruksi-instruksi rujukan-memori karena mereka tidak melibatkan data yang ada di dalam memori.
Mnemonik
LDA, ADD, SUB, OUT, dan HLT adalah perangkat instruksi bagi SAP-1. instruksi-instruksi singkat seperti ini disebut mnemonik (mnemonic, artinya pembantu ingatan).
Mnemonik sangat popular dalam pekerjaan komputer karena singkatan-singkatan tersebut.
Meningkatkan kita kepada operasi yang akan berlangsung pada waktu instruksi dilaksanakan. Tabel 10-1 merangkumkan perangkat instruksi SAP-1.
Mnemonik sangat popular dalam pekerjaan komputer karena singkatan-singkatan tersebut.
Meningkatkan kita kepada operasi yang akan berlangsung pada waktu instruksi dilaksanakan. Tabel 10-1 merangkumkan perangkat instruksi SAP-1.
8080 adalah mikroprosesor pertama yang dipakai secara luas. Mikroprosesor ini memiliki 72 instruksi.
Versi yang telah dikembangkan dari 8080 adalah mikroprosesor 8085, dengan perangkat instruksi yang pada dasarnya sama.
Untuk membusat SAP menjadi komputer yang berguna secara praktis, instruksi-instruksi SAP harus dibuat kompatibel ke atas dengan perangkat instruksi 8080/ 8085.
Dengan kata lain, instruksi SAP-1: LDA, ADD, SUB, OUT dan HLT adalah instruksi-instruksi 8080/8085.
Demikian pula, instruksi-instruksi SAP-2 dan SAP-3 akan merupakan bagian dari perangkat instruksi 8080/8085.
Pemahaman instruksi SAP akan membuat anda siap untuk mempelajari 8080 dan 8085, dua jenis mikroprosesor yang sangat populer.
Sekali anda memahami perangkat instruksi 8080/8085, anda dapat beralih kepada mikroprosesor yang lain.
Versi yang telah dikembangkan dari 8080 adalah mikroprosesor 8085, dengan perangkat instruksi yang pada dasarnya sama.
Untuk membusat SAP menjadi komputer yang berguna secara praktis, instruksi-instruksi SAP harus dibuat kompatibel ke atas dengan perangkat instruksi 8080/ 8085.
Dengan kata lain, instruksi SAP-1: LDA, ADD, SUB, OUT dan HLT adalah instruksi-instruksi 8080/8085.
Demikian pula, instruksi-instruksi SAP-2 dan SAP-3 akan merupakan bagian dari perangkat instruksi 8080/8085.
Pemahaman instruksi SAP akan membuat anda siap untuk mempelajari 8080 dan 8085, dua jenis mikroprosesor yang sangat populer.
Sekali anda memahami perangkat instruksi 8080/8085, anda dapat beralih kepada mikroprosesor yang lain.
Daftar pustaka www.unhas.ac.id>TEK-DIGITAL>sap1
