Percobaan 7
REGISTER (PENCATAT)
Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY
E-mail : sumarna@uny.ac.id
Tujuan :
1. Mengenal beberapa jenis register. 2. Menyusun rangkaian register. 3. Mempelajari cara kerja register.
Alat-alat Percobaan :
Catu daya (+ 5 volt), sumber detak (clock), LED, IC-7476, IC-7404, IC-7408, IC-7474, IC-7400, IC-7495) breadboard, kabel penghubung, dan pembentuk bit (saklar anti debouncing).
Dasar Teori :
Register
disimpan (dicatat) agar nantinya dapat diproses bersama angka 7 yang dimasukkan kemudian. Kedua ilustrasi tersebut menunjukkan bahwa register memiliki ingatan (angka atau angka-angka muncul meskipun penekanan tombol dilepaskan), dapat dikenakan pergeseran (shift), dan dapat mencatat atau menyimpan data. Data tersebut ditampung atau disimpan dalam sekelompok flip-flop yang disebut register.
Operasi yang paling sering dilakukan kepada data yang disimpan di dalam register adalah operasi pergeseran (shift) atau pemindahan (transfer). Hal ini mencakup pemindahan data dari satu FF ke FF lain maupun dari satu register ke register lain. Gambar 10.13 menunjukkan pemindahan data dari satu register (misal register X) ke register lain (misal register Y) yang masing-masing register tersusun dari FF-D.
Dengan mengenakan pulsa transfer, nilai yang tersimpan paxa X0 dipindahkan ke Y0,
X1 ke Y1, dan X2 ke Y2. Pemindahan data dari register X ke register Y tersebut
merupakan pemindahan secara sinkron, karena nilai dari X0, X1 dan X2 dipindahkan
secara bersamaan (paralel) berturut-turut ke dalam Y0, Y1 dan Y2. Jika isi register X
dipindahkan ke register Y bit demi bit, maka pemindahan semacam ini disebut sebagai pemindahan secara serial. Gambar 10.14 berikut menunjukkan dua register masing-masing 3 bit yang dihubungkan sedemikian hingga isi register X dipindahkan (digeser) secara serial ke dalam register Y. Jenis FF yang digunakan adalah FF-D karena memerlukan persambungan yang lebih sedikit dari pada FF-JK.
X0
Tampak bahwa FF terakhir (X0) dari register X dihubungkan dengan masukan FF
pertama dari register Y. Ketika pulsa geser dikenakan, maka akan terjadi pemindahan data dengan arah sebagai berikut :
X2 X1 X0 Y2 Y1 Y0 .
Keadaan X2 akan ditentukan oleh masukan D-nya. Sebagai gambaran sebelum
dikenakan satu pulsa geser misalkan register X berisi 101, yakni X2 = 1, X1 = 0, X0 = 1
dan register Y dalam keadaan 000. Tabel berikut menunjukkan cara perubahan setiap FF ketika dikenakan tiga pulsa geser.
Hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa sebelum pulsa geser dikenakan setiap masukan FF (D) mengambil harga yang telah tersimpan dalam keluaran FF di sebelah kirinya. Dari tabel di atas dapat dikemukakan secara umum bahwa untuk memindahkan
D X2
Ck
D X1
Ck
D X0
Ck
D Y2
Ck
D Y1
Ck
D Y0
Ck
Pulsa geser
Gambar : Pemindahan data antar register secara serial.
X2 X1 X0 Y2 Y1 Y0
semua bit (data) dari register X yang terdiri dari N bit seluruhnya ke register Y secara serial memerlukan N pulsa geser. Pada pemindahan data secara paralel, semua bit (data) dipindahkan secara bersamaan mengikuti satu pulsa geser, tidak bergantung banyak bit yang dipindahkan. Dengan membandingkan kedua cara pemindahan data tersebut tampak bahwa pemindahan data secara paralel lebih cepat dari pada pemindahan data yang sama apabila dilakukan secara serial. Namun demikian, pemindahan secara paralel memelukan lebih banyak persambungan dari pada cara serial. Kedua perbedaan tersebut akan lebih nyata untuk sejumlah besar bit data dan untuk pemindahan jarak jauh yang memerlukan persambungan yang lebih panjang. Jadi pemindahan secara paralel lebih cepat dan pemindahan secara serial lebih sederhana.
Jenis register dapat pula diklasifikasikan berdasarkan cara data masuk ke dalam suatu register untuk disimpan dan cara data dikeluarkan dari register tersebut. Untuk memasukkan dan mengeluarkan data masing-masing dapat dilakukan secara serial atau paralel. Cara serial berarti data dimasukkan atau dikeluarkan ke atau dari register secara beruntun bit demi bit. Sedangkan cara paralel berarti data yang terdiri dari beberapa bit dimasukkan atau dikeluarkan ke atau dari register secara serempak. Berdasarkan hal itu maka dikenal 4 jenis register, yaitu (1) Serial In Serial Out (SISO), (2) Serial In Paralel Out (SIPO), (3) Paralel In Serial Out (PISO), dan (4) Paralel In Paralel Out (PIPO). Salah satu rangkaian sederhana dari setiap jenis register itu tampak pada gambar berikut.
(1). Serial In Serial Out (SISO)
Pulsa geser D Q3
Ck
D Q2
Ck
D Q1
Ck
D Q0
Ck
(2). Serial In Paralel Out (SIPO)
(3). Paralel In Serial Out (PISO)
Gambar : Register Serial In Paralel Out (SIPO). D Q3
Ck
D Q2
Ck
D Q1
Ck
D Q0
Ck
Pulsa geser
Q3 Q2 Q1 Q0
OE
Keluaran serial Reset
Pr
D Q3
Ck
Cr
Pr
D Q2
Ck
Cr
Pr
D Q1
Ck
Cr
Pr
D Q0
Ck
Cr
Gambar : Register Paralel In Serial Out (PISO) IE
Pulsa geser
(4). Paralel In Paralel Out (PIPO)
Langkah-langkah Percobaan :
A. Paralel In - Paralel Out (PIPO)
1. Susunlah rangkaian register seperti gambar berikut pada breadboard. Putuskan lebih dahulu hubungan dengan catu daya. Rangkaian berikut terdiri dari 2 buah IC-7474 (Flip-flop D), sebuah IC-7408 (gerbang AND), 4 buah LED dan sumber detak.
D0
D1 D3
Pulsa geser
Gambar : Register Paralel In Paralel Out (PIPO). D Q3
Ck
D Q2
Ck
D Q1
Ck
D Q0
Ck
D2
Q3
OE
2. Hubungkan keluaran Q0, Q1, Q2, dan Q3 masing-masing dengan LED. Setelah
rangkaian diyakini benar, hubungkan dengan catu daya dan hidupkan ! Saluran OE (Output Enable) mula-mula dihubungkan ke gnd (keadaan logik 0). Catat keadaan logik awal dari keluaran Q0, Q1, Q2, dan Q3 ketika OE dikenai keadaan 1
sesaat. Masukkan sembarang data 4 bit (misal D3D2D1D0 = 1011) pada saluran
D0, D1, D2, dan D3. Kemudian masukkan pulsa detak saluran pulsa geser dengan
mengubah sebentar keadaan yang semula 0 menjadi 1 dan kembalikan ke 0 lagi. 3. Keluarkan data dengan mengatur OE pada keadaan logik 1. Nilai data yang keluar
dapat diamati pada LED keluaran dan catatlah keadaan tersebut dengan urutan Q3
Q2 Q1 Q0.
D0
D1 D3
Pulsa geser
Gambar : Register Paralel In Paralel Out (PIPO). D Q3
Ck
D Q2
Ck
D Q1
Ck
D Q0
Ck
D2
Q3
OE
4. Ulangi percobaan di atas (langkah 2 dan 3) dengan data lain sebanyak 4 kali lagi, dan tuliskan hasil pengamatan tersebut pada tabel berikut !
No. Masukan Keluaran
D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0
1 1 0 1 1
2 3 4 5
B. Serial In - Paralel Out (SIPO)
1. Susunlah rangkaian register seperti gambar berikut pada breadboard. Putuskan lebih dahulu hubungan dengan catu daya. Rangkaian berikut terdiri dari 2 buah IC-7474 (Flip-flop D), sebuah IC-7408 (gerbang AND), 4 buah LED dan sumber detak.
2. Hubungkan keluaran Q0, Q1, Q2, dan Q3 masing-masing dengan LED. Setelah
rangkaian diyakini benar, hubungkan dengan catu daya dan hidupkan ! Saluran OE (Output Enable) mula-mula dihubungkan ke gnd (keadaan logik 0). Catat keadaan logik awal dari keluaran Q0, Q1, Q2, dan Q3 ketika OE dikenai keadaan 1
sesaat. Masukkan sembarang data 4 bit secara serial (misal 1011) pada saluran Gambar : Register Serial In Paralel Out (SIPO).
D Q3
Ck
D Q2
Ck
D Q1
Ck
D Q0
Ck
Pulsa geser
Q3 Q2 Q1 Q0
OE
masukan. Kemudian masukkan pulsa detak pada saluran pulsa geser dengan mengubah sebentar keadaan yang semula 0 menjadi 1 dan kembalikan ke 0 lagi. 3. Keluarkan data dengan mengatur OE pada keadaan logik 1. Nilai data yang keluar
dapat diamati pada LED keluaran dan catatlah keadaan tersebut dengan urutan Q3
Q2 Q1 Q0.
4. Ulangi percobaan di atas (langkah 2 dan 3) dengan data lain sebanyak 4 kali lagi, dan tuliskan hasil pengamatan tersebut pada tabel berikut !
No. Masukan pada detak Keluaran
1 2 3 4 Q3 Q2 Q1 Q0
1 2 3 4 5
C. Serial In - Serial Out (SISO)
1. Susunlah rangkaian register seperti gambar berikut pada breadboard. Putuskan lebih dahulu hubungan dengan catu daya. Rangkaian berikut terdiri dari 2 buah IC-7474 (Flip-flop D), sebuah IC-7408 (gerbang AND), sebuah LED dan sumber detak.
2. Hubungkan saluran keluaran dengan LED. Setelah rangkaian diyakini benar, hubungkan dengan catu daya dan hidupkan ! Saluran OE (Output Enable) mula-mula dihubungkan ke gnd (keadaan logik 0). Catat keadaan logik awal dari keluaran ketika OE dikenai keadaan 1 sesaat. Masukkan sembarang data 4 bit secara serial (misal 1011) pada saluran masukan. Kemudian masukkan pulsa
Pulsa geser D Q3
Ck
D Q2
Ck
D Q1
Ck
D Q0
Ck
Gambar : Register Serial In Serial Out (SISO). Serial In
Serial Out
detak pada saluran pulsa geser dengan mengubah sebentar keadaan yang semula 0 menjadi 1 dan kembalikan ke keadaan 0 lagi.
3. Keluarkan data dengan mengatur OE pada keadaan logik 1. Nilai data yang keluar dapat diamati pada LED keluaran secara serial dan catatlah keadaan tersebut secara serial.
4. Ulangi percobaan di atas (langkah 2 dan 3) dengan data lain sebanyak 4 kali lagi, dan tuliskan hasil pengamatan tersebut pada tabel berikut !
No. Masukan pada detak Keluaran pada detak
1 2 3 4 1 2 3 4
1. Susunlah rangkaian register seperti gambar berikut pada breadboard. Putuskan lebih dahulu hubungan dengan catu daya. Rangkaian berikut terdiri dari 2 buah IC-7474 (Flip-flop D), sebuah IC-7400 (gerbang NAND), sebuah LED dan sumber
Gambar : Register Paralel In Serial Out (PISO) IE
Pulsa geser
2. Hubungkan saluran keluaran dengan LED. Setelah rangkaian diyakini benar, hubungkan dengan catu daya dan hidupkan ! Saluran IE (Input Enable) mula-mula dihubungkan ke gnd (keadaan logik 0). Catat keadaan logik awal dari keluaran ketika Reset dikenai keadaan 0 sesaat. Masukkan sembarang data 4 bit (misal P3P2P1P0 = 1011) pada saluran P0, P1, P2, dan P3. Kemudian ubah IE
sebentar ke keadaan 1.
3. Selanjutnya masukkan pulsa detak ke saluran pulsa geser secara serial dengan mengubah sebentar keadaan yang semula 0 menjadi 1 sebanyak 3 kali. Amati dan catat nilai/keadaan LED pada keadaan awal dan pada setiap kali pulsa detak dimasukkan.
4. Ulangi percobaan di atas (langkah 2 dan 3) dengan data lain sebanyak 4 kali lagi, dan tuliskan hasil pengamatan tersebut pada tabel berikut !
No. Masukan Keluaran pada detak P3 P2 P1 P0 0 1 2 3
1 1 0 1 1
2 3 4 5
Catatan :
IC-7474 (Flip-flop D) dapat digantikan dengan IC-7476 (Flip-flop JK) dan IC-7404 (gerbang NOT) dengan konfigurasi sebagai berikut :
Pr J Q Ck
K Q Cr Pr
D Q Ck
E. IC- Register
Dengan sejumlah informasi berikut, selidikilah rangkaian register di dalam IC-7495 (4 bit right/left shift register). Penyelidikannya meliputi transfer data baik secara serial maupun paralel dan geser data baik ke kiri maupun ke kanan. Susunlah tabel untuk mencatat hasil penyelidikan tersebut.
1
CP : Masukan detak serial
2
CP : Masukan detak paralel Ds : Masukan data serial P0– P3 : Masukan data paralel
PE : Masukan Paralel Enable (aktif HIGH) Q0– Q3 : Keluaran paralel
Ketika PE HIGH, CP2enable dan memungkinkan terjadinya transfer data paralel dari masukan P0 - P3 ke keluaran Q0– Q3. Ketika PE LOW, CP1 enable dan memungkinkan
transfer data dari masukan serial (Ds) ke Q0 dan menggeser data berturut-turut dari Q0
ke Q1, dari Q1 ke Q2 dan dan dari Q2 ke Q3. Geser kiri dilakukan dengan cara
menghubungkan Q3 ke P2, Q2 ke P1, dan Q1 ke P0, serta mengoperasikan IC tersebut
dalam mode paralel (PE dalam keadaan HIGH).
PE P0 P1 P2 P3 Vcc
CP1
CP2
7495
Ds
Q0 Q1 Q2 Q3 Gnd
14
7 9
8
1
6 2 3 4 5
