Partially Decoded Addressing (Non Fully Decoded Addresing)

(1)

MODUL KE _

5 Sistem Mikroprosesor (3 sks)

MATERI KULIAH :

Perancangan peta memori, tabel saluran alamat, address decoder, dan blok diagram sistem mikroprosesor menggunakan merode partially decoded addressing (non fully decoded addressing), contoh kasus untuk mikroprosesor dengan jumlah saluran alamat yang berbeda serta menggunakan komponen beberapa sekunder yang mempunyai kapasitas berbeda.

POKOK BAHASAN :

Perancangan

Hardware

Sistem Mikroprosesor Menggunakan Metode

Partially Decoded Addressing

(

Non Fully Decoded Addresing

)

Oleh Ir. INDRAGUNG PRIYAMBODO, MT.

5.1 Perancangan Memory Map, Tabel Saluran Alamat,

dan Rangkaian Address Decoder Menggunakan

Metode Non Fully (Partially) Decoded Addressing

Seperti telah dijelaskan pada modul sebelumnya bahwa dalam mendesain hardware sistem mikroprosesor menggunakan metode Non Fully Decoded

Addressing atau metode Partially Decoded Addressing mempunyai beberapa

keuntungan dan kerugian, yaitu :

 Tidak menggunakan seluruh saluran alamatnya;

 Terjadi duplikasi alamat yang tidak mengganggu, karena duplikasi yang terjadi adalah duplikasi dengan alamat pada area/daerah kosong (daerah yang tidak dipakai/digunakan);

 Hardware relatif lebih sederhana;

 Relatif lebih mudah dalam mendesainnya

 Relatif lebih murah.

 Hampir tidak dapat diperluas/dikembangkan;

(2)

Untuk memudahkan pemahaman dalam perancangan memory map, tabel saluran alamat, dan rangkaian address decoder menggunakan metode Non Fully

Decoded Addressing, maka akan langsung dijelaskan disini melalui berbagai

contoh kasus baru.

CONTOH KASUS 5.1.1

Terdapat beberapa komponen berikut ini untuk didesain/dirancang/dirangkai menjadi sistem mikroprosesor dengan menggunakan metode fully decoded

addressing, yaitu :

 Sebuah mikroprosesor 16 bit dengan 20 saluran alamat.

 Sebuah RAM 128 kByte dengan satu saluran chip select active low dan dua saluran chip select active high.

 Sebuah PROM 64 kByte dengan saluran CS active high

 Sebuah I/O 4 kByte dengan saluran CS0 active high, CS1 dan CS2 active low Dalam mendesain hardware sistem mikroprosesor, maka terlebih dahulu yang dilakukan adalah :

 mendesain memory map

 mendesain tabel saluran alamat

 mendesain rangkaian address decoder

Untuk contoh kasus ini solusinya seperti berikut ini.

SOLUSI CONTOH KASUS 5.1.1

 Mikroprosesor yang digunakan adalah mikroprosesor 16 bit, berarti :  Word size-nya = 16 bit = 2 Byte

 1 word = 2 Byte  berarti 1 Byte = ½ word, sehingga HARUS mengkonversikan komponen lainnya ke satuan word seperti berikut ini

 RAM 128 kByte = 128 kilo x ½ word = 64 kword

 PROM 64 kByte = 64 kilo x ½ word = 32 kword

 I/O 4 kByte = 4 kilo x ½ word = 2 kword

 Mikroprosesor yang digunakan mempunyai 20 saluran alamat, berarti :



Memory space-nya

= 2

20 word

= 2

10

.2

10 word

= 1

Mega word

= 1

Mword, ini berarti seluruh komponen selain mikroprosesor, masih dapat “ditampung” dalam memory space tersebut.

 Menentukan alamat awal dan alamat akhir dari memory space.

(3)

20 

4

Alamat awal = 0000 0000 0000 0000 0000 Biner

0 0 0 0 0 Heksa

Alamat akhir = 1111 1111 1111 1111 1111 Biner

F F F F F Heksa

Jadi  alamat awal memory space = 00000 H  alamat akhir memory space = FFFFF H



Sebuah RAM 64 kword



64

kilo word

= 2

6

.2

10 word

=

2

16word

pangkat 16 dipisah/dibagi dalam kelipatan 4 seperti berikut :

16 

4

Nilai penjumlah/ Penguranganya =

1111 1111 1111 1111 Biner

F F F F Heksa

Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk RAM = FFFF H



Sebuah PROM 32 kword



32

kilo word

= 2

5

.2

10 word

=

2

15word

15 

3

4

111 1111 1111 1111 Biner

7 F F F Heksa

Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk PROM = 7FFF H



Sebuah I/O 2 kword



2

kilo word

= 2

1

.2

10 word

=

2

11word

11 

3

4

111 1111 1111 Biner

7 F F Heksa

(4)



Menentukan alamat awal masing-masing komponen

 Dari hasil perhitungan nilai penjumlah/pengurang masing-masing komponen tersebut yang menghasilkan :

- untuk RAM = FFFF H = 0FFFF H - untuk PROM = 7FFF H = 07FFF H - untuk I/O = 7FF H = 007FF H

 Terdapat 3 komponen (di luar mikroprosesor), maka salah satu alternatifnya yang paling mudah adalah menentukan terlebih dahulu kombinasi biner yang dibutuhkan seperti berikut ini (

disini cukup diberikan satu alternatif

termudahnya, nanti di kelas pada saat kuliah akan dijelaskan

berbagai altentif lainnya

)

No. Nama Komponen Salah Satu

Kombinasi Binernya

1.

RAM

0 0

2.

PROM

0 1

3.

I/O

1 0

Berdasarkan kombinasi biner tersebut serta hasil perhitungan nilai penjumlah/ pengurang masing komponen, maka prediksi alamat awal masing-masing komponen tersebut dapat dibuat tiga alternatif :

 ALTERNATIF 1 (5.1.1.1)

- alamat awal RAM = 00000 H - alamat awal PROM = 10000 H - alamat awal I/O = 20000 H

 ALTERNATIF 2 (5.1.1.2)

 ALTERNATIF 3 (5.1.1.3)

(5)



Menentukan alamat akhir masing-masing komponen

Berdasarkan nilai penjumlah/pengurang tersebut serta berdasarkan prediksi alamat awal tersebut, kemudian menentukan alamat akhir masing-masing komponen pada masing-masing alternatif tersebut.

 ALTERNATIF 1 (5.1.1.1)

- alamat akhir RAM = 00000 H + 0FFFF H = 0FFFF H - alamat akhir PROM = 10000 H + 07FFF H = 17FFF H - alamat akhir I/O = 20000 H + 007FF H = 207FF H

 ALTERNATIF 2 (5.1.1.2)

 ALTERNATIF 3 (5.1.1.3)



Desain memory map dan tabel saluran alamat sekaligus

Berdasarkan hasil prediksi alamat awal serta hasil perhitungan mudah untuk alamat akhir masing-masing komponen pada masing-masing alternatif tersebut, maka dapat didesain memory map dan tabel saluran alamatnya sekaligus, seperti berikut ini.

(6)

 ALTERNATIF 1 (5.1.1.1)

Memory Map

Tabel Saluran Alamat

A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

RAM

00000 H 0FFFF H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 PROM 10000 H 17FFF H 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

I/O

20000 H 207FF H 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

 ALTERNATIF 2 (5.1.1.2)

Memory Map

Tabel Saluran Alamat

RAM

I/O

40000 H 407FF H 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

(7)

 ALTERNATIF 3 (5.1.1.3)

Memory Map

Tabel Saluran Alamat

RAM

I/O

80000 H 807FF H 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1



Desain Rangkaian Address Decoder

Dapat disimpulkan bahwa saluran alamat yang digunakan sebagai Input Rangkaian Address Decoder untuk masing-masing komponen adalah sama untuk setiap alternatifnya, yaitu :

 Untuk Alternatif 1  adalah saluran alamat A17 A16

Sedangkan nilai biner masing saluran alamat tersebut untuk masing-masing komponen adalah sebagaimana kombinasi biner yang telah ditetapkan dari awal yaitu :

 Untuk RAM  adalah 0 0  Untuk PROM  adalah 0 1  Untuk I/O  adalah 1 0

(8)

Berdasarkan hal tersebut maka cukup dipilih salah satu alternatif saja untuk desain rangkaian address decoder masing-masing komponen tersebut (dalam hal ini dipilih alternatif 1 yang termudah).

Output dari rangkaian address decoder berdasarkan chip select masing-masing komponen sebagaimana telah diketahui dalam kasus ini seperti berikut :

 Output untuk RAM  CS0 , CS1 , CS2  0 1 1

 Output untuk PROM  CS  1

 Output untuk I/O  CS0 , CS1 , CS2  1 0 0

Sehingga desain rangkaian address decoder-nya seperti berikut ini.



AD-1

: Rangkaian Address Decoder untuk RAM



AD-2

: Rangkaian Address Decoder untuk PROM



AD-3

: Rangkaian Address Decoder untuk I/O (diberikan 2

CONTOH KASUS 5.1.2

Terdapat beberapa komponen berikut ini untuk didesain/dirancang/dirangkai menjadi sistem mikroprosesor dengan menggunakan metode non fully decoded

addressing, yaitu :

 Sebuah mikroprosesor 32 bit dengan memory space sebesar ½ Mega word

atau 512 kilo word.

 Dua RAM (sebut saja RAM1 dan RAM2) yang masing-masing 64 kByte dengan masing-masing mempunyai satu saluran chip select active low dan satu saluran chip select active high.

 Sebuah EPROM 8 kByte dengan saluran CS active low

 Sebuah ROM 32 kByte dengan saluran CS active high

 Sebuah PIA 1 kByte dengan saluran CS0 active high, CS1 dan CS2 active low Kemudian desainlah hardware sistem mikroprosesor dengan urutan :

 mendesain memory map

 mendesain tabel saluran alamat

 mendesain rangkaian address decoder

Untuk contoh kasus ini solusinya seperti berikut ini.

SOLUSI CONTOH KASUS 5.1.2

 Mikroprosesor yang digunakan adalah mikroprosesor 32 bit, berarti :  Word size-nya = 32 bit = 4 Byte

 1 word = 4 Byte  berarti 1 Byte = 1/4 word, sehingga HARUS mengkonversikan komponen lainnya ke satuan word seperti berikut ini

 RAM1 64 kByte = 64 kilo x (1/4) word = 16 kword

 RAM2 64 kByte = 64 kilo x (1/4) word = 16 kword

 ROM 32 kByte = 32 kilo x (1/4) word = 8 kword

 EPROM 8 kByte = 8 kilo x (1/4) word = 2 kword

 PIA 1 kByte = 1 kilo x (1/4) word = 1/4 kword = 256 word  Mikroprosesor yang digunakan mempunyai memory space 512 kword, berarti :



Memory space-nya

= 512

kword

=

2

19 word, ini berarti mikroprosesor tersebut hanya mempunyai 19 saluran alamat.

(10)

 Menentukan alamat awal dan alamat akhir dari memory space.

2

19



19 

3

4

Alamat awal = 000 0000 0000 0000 0000 Biner 0 0 0 0 0 Heksa Alamat akhir = 111 1111 1111 1111 1111 Biner 7 F F F F Heksa

Jadi  alamat awal memory space = 00000 H  alamat akhir memory space = 7FFFF H



Sebuah RAM1 16 kword



16

kilo word

= 2

4

.2

10 word

=

2

14word

14 

2

4

11 1111 1111 1111 Biner

3 F F F Heksa

Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk RAM1 = 3FFF H



Sebuah RAM2 16 kword

Seperti hanya RAM1, nilai penjumlah/pengurang untuk RAM2 = 3FFF H



Sebuah ROM 8 kword



8

kilo word

= 2

3

.2

10 word

=

2

13word

13 

1

4

1 1111 1111 1111 Biner

1 F F F Heksa

(11)



Sebuah EPROM 2 kword



2

kilo word

= 2

1

.2

10 word

=

2

11word

11 

3

4

111 1111 1111 Biner

7 F F Heksa

Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk EPROM = 7FF H



Sebuah PIA 256 word



256

word

=

2

8word

8 

4

1111 1111 Biner

F F Heksa

Jadi nilai penjumlah/pengurang untuk PIA = FF H



Menentukan alamat awal masing-masing komponen

 Dari hasil perhitungan nilai penjumlah/pengurang masing-masing komponen tersebut yang menghasilkan :

- untuk RAM1 = 3FFF H = 03FFF H - untuk RAM1 = 3FFF H = 03FFF H - untuk ROM = 1FFF H = 01FFF H - untuk EPROM = 7FF H = 007FF H - untuk PIA = FF H = 000FF H

 Terdapat

5 komponen

(di luar mikroprosesor), maka salah satu alternatifnya yang paling mudah adalah menentukan terlebih dahulu kombinasi biner yang dibutuhkan seperti berikut ini (

disini cukup

diberikan satu alternatif termudahnya, nanti di kelas pada saat

(12)

No. Nama Komponen Salah Satu Kombinasi Binernya 1.

RAM1

0 0 0

2.

RAM2

0 0 1

3.

ROM

0 1 0

4.

EPROM

0 1 1

5.

PIA

1 0 0

Berdasarkan kombinasi biner tersebut serta hasil perhitungan nilai penjumlah/ pengurang masing komponen, maka prediksi alamat awal masing-masing komponen tersebut dapat dibuat tiga alternatif :

- alamat awal RAM1 = 00000 H - alamat awal RAM2 = 10000 H - alamat awal ROM = 20000 H - alamat awal EPROM = 30000 H - alamat awal PIA = 40000 H



Menentukan alamat akhir masing-masing komponen

Berdasarkan nilai penjumlah/pengurang tersebut serta berdasarkan prediksi alamat awal tersebut, kemudian menentukan alamat akhir masing-masing komponen pada masing-masing alternatif tersebut.

- alamat akhir RAM1 = 00000 H + 03FFF H = 03FFF H - alamat akhir RAM2 = 10000 H + 03FFF H = 13FFF H - alamat akhir ROM = 20000 H + 01FFF H = 21FFF H - alamat akhir EPROM = 30000 H + 007FF H = 307FF H - alamat akhir PIA = 40000 H + 000FF H = 400FF H

(13)



Desain memory map dan tabel saluran alamat sekaligus

Berdasarkan hasil prediksi alamat awal serta hasil perhitungan mudah untuk alamat akhir masing-masing komponen tersebut, maka dapat didesain memory map dan tabel saluran alamatnya sekaligus, seperti berikut ini.

Memory Map

Tabel Saluran Alamat

A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

RAM1

00000 H 03FFF H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

RAM2

10000 H 13FFF H 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

ROM

20000 H 21FFF H 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 EPROM 30000 H 307FF H 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

PIA

40000 H 400FF H 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1



Desain Rangkaian Address Decoder

Dapat disimpulkan bahwa Input Rangkaian Address Decoder untuk masing-masing komponen adalah :

 Untuk RAM1  saluran alamat A18 s/d A16  dengan input 000

 Untuk RAM2  saluran alamat A18 s/d A16  dengan input 001

 Untuk ROM saluran alamat A18 s/d A16  dengan input 010

 Untuk EPROM  saluran alamat A18 s/d A16  dengan input 011

(14)

Output dari rangkaian address decoder berdasarkan chip select masing-masing komponen sebagaimana telah diketahui dalam kasus ini seperti berikut :

 Output untuk RAM1  CS0 , CS1  0 1

 Output untuk RAM2  CS0 , CS1  0 1

 Output untuk ROM  CS  1

 Output untuk EPROM  CS  0

 Output untuk PIA  CS0 , CS1 , CS2  1 0 0

Sehingga desain rangkaian address decoder-nya seperti berikut ini.



AD-1

: Rangkaian Address Decoder untuk RAM1



AD-2

: Rangkaian Address Decoder untuk RAM2



AD-3

: Rangkaian Address Decoder untuk ROM

A

16

= 0

A

17

= 0

1 = CS

1

0 = CS

0

A

18

= 0

A

16

= 1

A

17

= 0

1 = CS

1

0 = CS

0

A

18

= 0

A

16

= 0

A

17

= 1

1 = CS

A

18

= 0

(15)



AD-4

: Rangkaian Address Decoder untuk EPROM



AD-5

: Rangkaian Address Decoder untuk PIA (dibuat dua

alternatif)

5.2 Perancangan Blok Diagram Sistem Mikroprosesor

Menggunakan Metode Non Fully (Partially)

Decoded Addressing

Perancangan diagram blok hardware sistem mikroprosesor menggunakan metode Non Fully Decoded Addressing mirip dengan metode Fully Decoded Addressing. Hanya saja disini TIDAK SELURUH SALURAN ALAMAT DIGUNAKAN, sehingga lebih mudah.

CONTOH KASUS 5.2.1

Berdasarkan hasil yang diperoleh pada contoh kasus 5.1.1., dapat didesain diagram blok sistem mikroprosesornya sebagaimana pada SOLUSI CONTOH KASUS 5.2.1.

CONTOH KASUS 5.2.2

Berdasarkan hasil yang diperoleh pada contoh kasus 5.1.2., dapat didesain diagram blok sistem mikroprosesornya sebagaimana pada SOLUSI CONTOH KASUS 5.2.2.

A

16

= 0

A

17

= 0

0 = CS

1

1 = CS

0

0 = CS

2

A

18

= 1

A

18

= 1

A

17

= 0

0 = CS

1

1 = CS

0

0 = CS

2

A

16

= 0

A

16

= 1

A

17

1

:

A

10

uP

A

0

A

1

:

A

19

15

AD-1

AD-3

AD-2

CS

:

A

10

(17)

SOLUSI CONTOH KASUS 5.2.2.

Diagram blok sistem mikroprosesor untuk contoh kasus

5.2.2 seperti berikut ini

ROM

D0 D1 : : : : D31 D0 D1 : : : : D31 A0 A1 : : : A12 A0 A1 : : : A12

uP

A0 A1 : : : : : : : : A18 A0 A1 : : : : : : : : A18 D0 D1 : : : : D31 D0 D1 : : : : D31

RAM1

D0 D1 : : : : D31 D0 D1 : : : : D31 A0 A1 : : : : A13 A0 A1 : : : : A13 CS0 CS1

RAM2

D0 D1 : : : : D31 D0 D1 : : : : D31 A0 A1 : : : : A13 A0 A1 : : : : A13 CS0 CS1

PIA

D0 D1 : : : : D31 D0 D1 : : : : D31 A0 A1 : A7 A0 A1 : A7

EPROM

D0 D1 : : : : D31 D0 D1 : : : : D31 A0 A1 : : A10 A0 A1 : : A10 CS0 CS1 CS2 CS CS AD-3 A16 A17 A18 AD-4 A16 A17 A18 AD-5 A16 A17 A18 AD-2 A16 A17 A18 AD-1 A16 A17 A18

(18)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Lance A. Leventhal, Introduction to Microprocessors : Software, Hardware, Programming, Prentice Hall,1978.

[2] Pasahow, Edward, J. , Microprocessor and Microcomputer Interfacing for Electronics Technicians, McGraw-Hill, New York, 1981.

[3] Chris H. Pappas dan Willian H. Murray III, 80386 Mikroprocessor Handbook, Osborne McGraw-Hill, 1988

[4] Avtar Singh dan Walter A. Triebel, The 8088 Microprocessor : Programmnig, Interfacing, Software, Hardware, and Applications, Prentice Hall, International Editions, 1989

[5] Charles M.Gilmore , Microprocessors:Principles and Applications, Glencoe/McGraw-Hill, 2nd International Ed. , 1995

[6] Rodnay Azks (alih bahasa : S.H. Nasution), From Chips to Systems : An

Introduction to Microprocessors ( Dari Chip ke Sistem : Pengantar Mikroprosesor), Sybec Inc., 1981 (Penerbit Erlangga, 1986).

[7] Harry Garland (alih bahasa : M. Barmawi dan M.O. Tjia), Introduction to Microprocessor System Design ( Pengantar Desain Sistem Mikroprosesor), McGraw-Hill Inc., 1979 (Penerbit Erlangga, 1984).

[8] Barry B. Brey , Microprocessors and Peripherals : Hardware,Software,Interfacing, and Applications, Merrill Publishing Company, 1988.