MAKALAH
REGISTER
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Pada Semester 3 Jurusan D3 Teknik Elektro Dengan Mata Kuliah “Sistem Digital & Mikroprosessor”
Disusun Oleh :
Nisvi Fatimah
2213030006
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur akan Kehadirat Allah SWT dan Shalawat serta salam kepada junjungan Nabi Muhammad SAW senantiasa dipanjatkan. Dengan berkat Rahmat dan Hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Makalah “Sistem Digital &
Mikroprosessor”. Adapun maksud dari penyusuanan Makalah ini adalah untuk
memenuhi Tugas dari mata kuliah Sistem Digital & Mikroprosessor. Sedangkan materi yang menjadi pembahasan adalah Register. Dalam penyusunan Makalah ini, penyusun bekerja dengan sebaik-baiknya. Meskipun masih terdapat beberapa kekurangan, penyusun tetap berupaya untuk mencapai kesempurnaan.
Makalah ini dapat terselesaikan dengan dukungan dari berbagai pihak terkait. Penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang membantu penyelesaian makalah ini. Khususnya kepada orang tua yang telah memberikan izin dan mendukung penuh penulis dan kepada Dosen mata kuliah bersangkutan yang telah banyak membimbing dalam penyusunan makalah ini, serta teman-teman yang telah memberikan semangat dan dukungan. Tentunya penyusun juga berharap makalah ini dapat diterima dan bermanfaat bagi pembaca. Dengan penuh kerendahan hati penyusun akan menerima segala saran dan kritik yang bersifat membangun sehingga menambah kesempurnaan dari makalah ini.
Surabaya, 19 November 2014 Penyusun,
BAB I PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Mikroprosesor adalah suatu rangkaian digital yang terpadu yang memiliki dimensi ukuran sangat kecil. Mikroprosesor merupakan komponen sentral pada system mikrokomputer. Sistem mikroprosesor terbagi menjadi dua bagian perangkat, perangkat keras dan perangkat lunak. Secara mudahnya dapat dikatakan bahwa sistem mikroprosesor merupakan rangkaian digital kompleks yang terintegrasi dalam suatu sistem. Perubahan fungsi sistem mikroprosesor tergantung dari program pada sistem perangkat lunak yang mendukung kerja sistem mikroprosesor. Pada sistem mikroprosesor prinsip kerjanya adalah mengolah suatu data masukan, yang kemudian hasil olahan tersebut akan menghasilkan keluaran yang dikehendaki. Proses pengolahan datanya dapat difungsikan sesuai dengan instruksi yang diprogramkan . Masing – masing mikroprosesor memiliki bahasa pemrograman yang berbeda-beda. Namun secara prinsip, dasar dari tiap mikroprosesor adalah sama. Tiap Mikroprosesor memiliki satu bus data, satu bus alamat dan satu bus kendali. Dalam mikroprosesor terdapat suatu unit untuk mengerjakan fungsi – fungsi logika dan aritmetika, register – register untuk menyimpan data sementara dan unit pengendalian .Register tidak dapat dilepaskan dari mikroprosessor, sebab pada mikroprosessor terdapat register yang berfungsi untuk menyimpan sementara hasil dari tahapan operasi arithmetika dan logika pada mikroprosessor. Fungsi register digunakan untuk menyimpan data, alamat, kode instruksi dan bit status berbagai operasi mikroprosesor. Prinsip dari register – register pada berbagai mikroprosesor adalah sama, namun memiliki perbedaan dalam struktur registernya.
2. Rumusan Masalah
Adapun point-point permasalahan pada makalah ini adalah sebagai berikut. a. Apa yang dimaksud dengan register?
b. Bagaimana jenis-jenis register sebagai penyimpan (storage) sementara? c. Bagaimana yang dimaksud dengan shift register?
3. Manfaat dan Tujuan
Manfaat dan tujuan yang diharapkan dalam makalah ini adalah seperti berikut dibawah ini.
a. Memahami terhadap apa yang dimaksud dengan register b. Mengetahui jenis dan macam register secara menyeluruh c. Memahami tentang shift register
BAB II PEMBAHASAN
1. Pengertian
Register merupakan sebagian memori dari mikroprosessor yang dapat diakses dengan kecepatan yang sangat tinggi. Dalam melakukan pekerjaannya mikroprosessor selalu menggunakan register-register sebagai perantaranya sehingga register dapat diibaratkan sebagai kaki dan tangannya dari mikroprosessor. Register adalah kumpulan elemen-elemen memori yang bekerja bersama sebagai satu unit. Register dapat dibentuk dari rangkaian logika sekuensial yang dibentuk dari D flip-flop yang disusun sedemikian rupa untuk penyimpanan sementara data bit. Jumlah flip-flop bergantung dari lebar dan jumlah bit yang hendak disimpan, pada umumnya 4,8,12, atau 16 bit. Isi atau muatan-muatan register-register dapat dengan mudah dipindahkan atau digeser dari register yang satu ke register yang lain, dengan demikian dikenallah apa yang disebut dengan ‘shift register’. Register juga dapat diartikan sebagai sekelompok flip-flop yang dapat dipakai untuk menyimpan dan untuk mengolah informasi dalam bentuk linier.
Register adalah internal memori yang membantu diakses dengan kecepatan tinggi. Register adalah internal memori yang membantu Arithmatic Logic Unit dalam membantu dalam proses data dalam central prosessing Unit. Jadi dalam melakukan pekerjaannya mikroprosessor selalu menggunakan register-register sebagai perantaranya, jadi register dapat juga disebut sebagai kaki tangannya mikroprosessor. Boleh dianggap sebagai wakil variabel. Register merupakan sebagian kecil memori komputer yang dipakai untuk tempat penampungan data dengan ketentuan bahwa data yang terdapat dalam register dapat diproses dalam berbagai operasi dengan melihat berapa besar kemampuan menampung register tersebut.
Register adalah sekumpulan sel biner yang dipakai untuk menyimpan informasi yang disajikan dalam kode-kode biner. Penulisan (pemuatan) informasi itu
tidak lain daripada penyetelan keadaan kumpulan flip-flop dalam register itu secara serentak sebagai satu kesatuan. Setiap flip-flop dalam register membentuk satu sel dan dapat menyimpan 1 angka biner (binary digit, bit). Satu register yang tersusun atas n sel dapat menyimpan n bit data yang dapat menyatakan salah satu dari 2n macam kode yang dapat dibentuk dari n bit tersebut, yang untuk data desimal dapat berharga dari 0 sampai dengan 2n-1. Register 8 bit, misalnya, dapat menyimpan salah satu dari 256
macam kode atau harga desimal 0 sampai dengan 255. Register dapat menyimpan informasi dalam kode biner dan menampilkannya kembali dan dikatakan dapat melakukan operasi baca dan tulis. Dalam lingkungan komputer digital, register menjadi bagian yang sangat penting. Dalam lingkungan ini, istilah register digunakan khusus bagi register dalam prosesor yang mempunyai fungsi khusus dengan kemampuan tambahan di samping kemampuan baca/tulis. Register yang hanya mempunyai kemampuan baca/tulis disebut memory (pengingat) atau storage (penyimpan). Penyimpanan data dalam memori bersifat jauh lebih permanen dibanding penyimpanan dalam register. Pada umumnya, dalam satu prosesor disediakan register dalam jumlah yang sangat terbatas sedangkan memori disediakan dalam ukuran yang sangat besar, dalam ukuran KB (Kilo Byte) sampai MB (Mega Byte) yang masing-masing byte terdiri atas 8 sel. Dalam pandangan rangkaian logika, memori dan register khusus tetap sama dan disebut register.
2. Jenis – Jenis Register (Storage Register)
Register yang digunakan oleh mikroprosesor dibagi menjadi 5 bagian dengan tugasnya yang berbeda-beda pula, yaitu sebagai berikut.
Segmen Register.Register yang termasuk dalam kelompok ini terdiri atas register CS,DS,ES dan SS yang masing-masingnya merupakan register 16 bit. Register-register dalam kelompok ini secara umum digunakan untuk menunjukkan alamat dari suatu segmen.
Register CS(Code Segment) digunakan untuk menunjukkan tempat dari segmen yang sedang aktif, sedangkan register SS(Stack Segment) menunjukkan letak dari segmen yang digunakan oleh stack. Kedua register ini sebaiknya tidak sembarang diubah karena akan menyebabkan kekacauan pada program anda nantinya.
Register DS(Data Segment) biasanya digunakan untuk menunjukkan tempat segmen dimana data-data pada program disimpan. Umumnya isi dari register ini tidak perlu diubah kecuali pada program residen.
Register ES(Extra Segment), sesuai dengan namanya adalah suatu register bonus yang tidak mempunyai suatu tugas khusus. Register ES ini biasanya digunakan untuk menunjukkan suatu alamat di memory, misalkan alamat memory video.
Pada prosesor 80386 terdapat tambahan register segment 16 bit, yaitu FS<Extra Segment> dan GS<Extra Segment>.
Pointer dan Index Register.Register yang termasuk dalam kelompok ini adalah register SP,BP,SI dan DI yang masing-masing terdiri atas 16 bit. Register- register dalam kelompok ini secara umum digunakan sebagai penunjuk atau pointer terhadap suatu lokasi di memory.
Register SP(Stack Pointer) yang berpasangan dengan register segment SS(SS:SP) digunakan untuk mununjukkan alamat dari stack, sedangkan register
BP(Base Pointer)yang berpasangan dengan register SS(SS:BP) mencatat suatu alamat di
memory tempat data.
Register SI(Source Index) dan register DI(Destination Index) biasanya digunakan pada operasi string dengan mengakses secara langsung pada alamat di memory yang ditunjukkan oleh kedua register ini. Pada prosesor 80386 terdapat tambahan register 32 bit, yaitu ESP,EBP,ESI dan EDI.
General Purpose Register.Register yang termasuk dalam kelompok ini adalah register AX,BX,CX dan DX yang masing-masing terdiri atas 16 bit. Register- register 16 bit dari kelompok ini mempunyai suatu ciri khas, yaitu dapat dipisah menjadi 2 bagian dimana masing-masing bagian terdiri atas 8 bit, seperti pada gambar 4.1. Akhiran H menunjukkan High sedangkan akhiran L menunjukkan Low.
+ A X + + B X + + C X + + D X +
+-+--+--+-+ +-+--+--+-+ +-+--+--+-+ +-+--+--+-+ | AH | AL | | BH | BL | | CH | CL | | DH | DL | +---- +---- + +---- +---- + +---+----+ +---+---+
Gambar General purpose Register
Secara umum register-register dalam kelompok ini dapat digunakan untuk berbagai keperluan, walaupun demikian ada pula penggunaan khusus dari masing-masing register ini yaitu :
Register AX, secara khusus digunakan pada operasi aritmatika terutama dalam operasi pembagian dan pengurangan. Register ax adalah biasanya berfungsi sebagai register yang menangani proses aritmatik atau proses pertambahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Tapi bisa menyimpan data sementara maupun sebagai tempat transit data. Register ax terbagi atas high dan low yaitu :
register ah (8bit) sebagai register high sering dipakai sebagai service number pada interrupt
register al (8bit) sebagai register low merupakan tempat transit data.
Register BX, biasanya digunakan untuk menunjukkan suatu alamat offset dari suatu segmen. register bx biasanya berfungsi sebagai register basis untuk mereferensikan lokasi memori atau lebih tepatnya menunjukan lokasi memori. Yang dapat pula mengambil atau menulis langsung dari atau ke memori. Register bx terbagi atas high dan low yaitu :
register bh (8bit) sebagai register high register bl (8bit) sebagai register low
Register CX, digunakan secara khusus pada operasi looping dimana register ini menentukan berapa banyaknya looping yang akan terjadi. register cx biasanya berfungsi sebagai counter atau digunakan jika nanti ada melakukan berapa banyak kita melakukan looping atau pengulangan. Atau lebih tepatnya menentukan banyaknya looping atau pengulangan. Cx terbagi atas high dan low yaitu :
register ch (8bit) sebagai register high register cl (8bit) sebagai register low
Register DX, digunakan untuk menampung sisa hasil pembagian 16 bit. Pada prosesor 80386 terdapat tambahan register 32 bit, yaitu EAX,EBX,ECX dan EDX. register dx biasanya berfungsi sebagai penampung isi hasil pembagian 16 bit. Merupakan pula register offset dari ds. Register dx juga menunjukkan nomor port pada operasi port. Register ini juga merupakan register offset atau menyimpan alamat data. Register dx juga terbagi atas high dan low yaitu :
register dh (8bit) sebagai register high register dl (8bit) sebagai register low
Index Pointer RegisterRegister IP berpasangan dengan CS(CS:IP) menunjukkan alamat dimemory tempat dari intruksi(perintah) selanjutnya yang akan dieksekusi. Register IP juga merupakan register 16 bit. Pada prosesor 80386 digunakan register EIP yang merupakan register 32 bit.
Pointer register adalah rergister yang mempunyai tugas khusus untuk menunjukan alamat offset, yang terbagi atas tiga register yaitu :
register ip (instruction pointer)
register ip fungsinya menunjukkan offset dari alamat program. Yang berpasangan dengan register cs
register sp (stack pointer)
register sp fungsinya mencatat alamat stack dan menunjukkan offset dari alamat stack, yang berpasangan dengan register ss
register bp (base pointer)
fungsi dari register bp adalah untuk membaca dan menulis dengan segment ss (stack pointer)
Sedangkan index register yang terbagi atas dua register yaitu : register si (source index register)
register si merupakan register yang mencatat alamat memori yang isi memorinya akan digunakan. Register si sebagai sumber pembacaan memori.
register di (destination index register)
register di seperti si juga membaca alamat memori untuk tempat tujuan penulisan data di memori.
Flag RegisterSesuai dengan namanya Flags(Bendera) register ini menunjukkan kondisi dari suatu keadaan< ya atau tidak >. Karena setiap keadaan dapat digunakan 1 bit saja, maka sesuai dengan jumlah bitnya, Flags register ini mampu memcatat sampai 16 keadaan. Flag register merupakan suatu pemberi tanda setiap operasi contohnya jika kita sedang menjalankan interupt maka if akan hidup atau jika sedang menjalankan debugger maka if akan hidup. Macam-macam dari flag register adalah of (oferflow flag), df (direction flag), if (intterupt flag), tf (trap flag), sf (sign flag), zf (zero flag), dan cf (carry flag). Adapun flag yang terdapat pada mikroprosesor adalah :
OF <OverFlow Flag>
Jika terjadi OverFlow pada operasi aritmatika, bit ini akan bernilai 1. SF <Sign Flag>
Jika digunakan bilangan bertanda bit ini akan bernilai 1 ZF <Zero Flag>
Jika hasil operasi menghasilkan nol, bit ini akan bernilai 1. CF <Carry Flag>
Jika terjadi borrow pada operasi pengurangan atau carry pada penjumlahan, bit ini akan bernilai 1.
PF <Parity Flag>.
Digunakan untuk menunjukkan paritas bilangan. Bit ini akan bernilai 1 bila bilangan yang dihasilkan merupakan bilangan genap.
DF <Direction Flag>
Digunakan pada operasi string untuk menunjukkan arah proses. IF <Interrupt Enable Flag>
CPU akan mengabaikan interupsi yang terjadi jika bit ini 0. TF <Trap Flag>
Digunakan terutama untuk Debugging, dengan operasi step by step. AF <Auxiliary Flag>
Digunakan oleh operasi BCD, seperti pada perintah AAA. NT <Nested Task>
Digunakan pada prosesor 80286 dan 80386 untuk menjaga jalannya interupsi yang terjadi secara beruntun.
IOPL <I/O Protection level>
Flag ini terdiri atas 2 bit dan digunakan pada prosesor 80286 dan 80386 untuk mode proteksi.
Adapun susunan dari masing-masing flag didalam flags register dapat anda lihat pada gambar diatas. Pada prosesor 80286 dan 80386 keatas terdapat beberapa tambahan pada flags register, yaitu :
PE <Protection Enable>Digunakan untuk mengaktifkan mode proteksi. flag ini akan bernilai 1 pada mode proteksi dan 0 pada mode real.
MP <Monitor Coprosesor>Digunakan bersama flag TS untuk menangani terjadinya intruksi WAIT.
EM <Emulate Coprosesor>Flag ini digunakan untuk mensimulasikan coprosesor 80287 atau 80387.
TS <Task Switched>Flag ini tersedia pada 80286 keatas.
ET <Extension Type>Flag ini digunakan untuk menentukan jenis coprosesor 80287 atau 80387.
Register ini hanya terdapat pada prosesor 80386 keatas.
VF <Virtual 8086 Mode>Bila flag ini bernilai 1 pada saat mode proteksi, mikroprosesor akan memungkinkan dijalankannya aplikasi mode real pada mode proteksi. Register ini hanya terdapat pada 80386 keatas.
3. Shift Register
Register geser atau Shift Register adalah suatu rangkaian yang menggunakan flip-flop yang saling disambung secara seri sehingga setiap bit yang disimpan di keluaran Q digeser ke flip-flop berikutnya. Pergeseran bit ini terjadi pada setiap pulsa clock. Pulsa-pulsa clock tersebut dikirim kesemua flip-flop dalam register, sehingga operasinya berjalan secara sinkron. Flip-flop jenis apapun yang operasinya sesuai (terpicu tepian) dapat dipakai.
Register merupakan blok logika yang sangat penting dalam kebanyakan sistem digital. Register sering digunakan untuk menyimpan (sementara) informasi biner yang muncul pada keluaran sebuah matrik pengkodean. Disamping itu, register sering digunakan untuk menyimpan (sementara ) data biner yang sedang dikodekan. Maka register membentuk suatu kaitan yang sangat penting antara sistem digital utama dan kanal-kanal keluaran. Register yang paling sederhana terdiri dari satu flip-flop saja, yang berarti hanya dapat menyimpan data terdiri suatu bit bilangan biner saja yaitu 0 atau 1 oleh sebab itu untuk menyimpan data yang terdiri empat bit bilangan biner maka diperlukan empat buah flip-flop.
Register geser merupakan kelas komponen yang sangat penting dalam semua tipe rangkaian digital. Karena keluaran flip-flop diubah hanya oleh pulsa clock yang datang sesudah masukan berubah, maka penghilangan pulsa clock (tegangan catu tetap ada) tidah mengubah keluaran flop selama kondisi ini terjaga.Karena itu, setiap
flip-flop dapat dipakai untuk menyimpan digit biner (bit) selama daya masih dikenakan dan pulsa-pulsa clock ditahan. Seperangkat bit dapat disimpan dalam register, dengan satu flip-flop untuk setiap bit. Register geser mempunyai empat tipe dasar, yaitu :
SISO (Serial Input Serial Output) SIPO (Serial Input Paralel Output) PISO (Paralel Input Serial Input) PIPO (Paralel Output Paralel Input)
SISO (Serial Input Serial Output)
Pada tipe ini data dimasukkan bit demi bit mulai dari flip-flop yang paling ujung dan digeser sampai semuanya terisi. Pergeseran data diatur oleh sinyal clock tiap kali data dimasukkan satu persatu. Cara menyimpan data secara sejajar, semua bagian register atau masing-masing flip-flop akan dimuati pada saat yang bersamaaan. Seperti yang terlihat pada gambar. dimana pada gambar tersebut register geser menggunakan flip-flop tipe D.
Gambar 5.2 SISO (Serial Input Serial Output)
Tegangan logika masukan diumpankan ke dalam register geser pada setiap pulsa clock, dan dapat berubah pada waktu diantara pulsa-pulsa clock. Sesudah sejumlah pulsa clock yang sama dengan jumlah flip-flop dalam register, dikeluaran terdapat bit yang sama dengan bit pertama kali masuk tadi. Register SISO yang dipakai dengan cara ini dapat bertindak sebagai tundaan waktu, dimana bit dikeluaran tertunda selama beberapa pulsa clock (Sama dengan jumlah flip-flop).
PIPO (Paralel Output Paralel Input)
Register geser PIPO diperlihatkan pada gambar. dengan menggunakan flip-flop tipe D. Pada cara ini semua bagian register atau masing-masing flip flop diisi pada saat yang bersamaaan atau output masing-masing flip-flop akan respon sesuai data pada saat yang sama setelah diberikan sinyal input kontrol, dan biasanya menggunakan terminal set/reset bukan dengan pemberian clock.
Gambar 5.3 PIPO (Paralel Output Paralel Input)
Jika tidak ada pulsa clock yang dikenakan, bit tidak digeserkan dan pembacaan di terminal Q adalah sama dengan apa yang dimasukkan.Pemakaian register ini adalah metode yang menyenangkan untuk menyimpan beberapa bit secara sementara. Jika diberi pulsa clock, setiap bit akan digeserkan satu tempat pada setiap pulsa clock.
PISO (Paralel Input Serial Input)
Register ini memungkinkan kita dapat mengirim data secara paralel input melalui satu saluran dengan input serial seperti yang terlihat pada gambar berikut.
Gambar 5.4 PISO (Paralel Input Serial Input)
Jenis flip-flop yang digunakan adalah J-K flip-flop atau flip-flop yang dilengkapi denga input preset dan input preclear. Pemasukan data dilakukan melalui input Preset. Data kemudian digeser keluar satu bit pada saat ketika diberikan pulsa clock. Hal ini memungkinkan data yang disajikan dalam bentuk paralel (beberapa saluran pada saat yang sama)) dapat diubah menjadi bentuk serial (bit demi bit) untuk dipancarkan melalaui satu saluran.
SIPO (Serial Input Paralel Output)
Register ini merupakan kebalika dari register PISO, jika seperti yang terlihat pada gambar berikut.
Gambar 5.5 SIPO (Serial Input Paralel Output)
Dalam tipe ini, data disajikan satu bit pada satu saat lalu digeser masuk pada setiap pulsa clock. Sesudah seperangkat pulsa clock lengkap, register menjadi penuh dan kandungannya dapat dibaca diterminal Q atau dikeluarkan melalui seperangkat saluran paralel. Dalam pengertian ini, dikeeluarkan berarti bahwa bit-bit tersebut dapat dipakai untuk mengoperasikan gerbang atau rangkaiaan lain, sementara registernya sendiri tidak mengalami perubahan karena tindakan ini. Dengan menggunakan register SIPO, bit-bit data yang sudah dipancarkan secara berurutan dari sebuah saluran dapat dikumpiulkan hingga membentuk satu “kata” dari beberapa bit.
BAB III
KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
Register merupakan sebagian memori dari mikroprosessor yang dapat diakses dengan kecepatan yang sangat tinggi. Register dapat dibentuk dari rangkaian logika sekuensial yang dibentuk dari D flip-flop yang disusun sedemikian rupa untuk penyimpanan sementara data bit. Jumlah flip-flop bergantung dari lebar dan jumlah bit yang hendak disimpan, pada umumnya 4,8,12, atau 16 bit. Isi atau muatan-muatan register-register dapat dengan mudah dipindahkan atau digeser dari register yang satu ke register yang lain, dengan demikian dikenallah apa yang disebut dengan ‘shift register’.
2. Saran
Register bekerja dengan memiliki 2 fungsi yaitu sebagai storage register dan shift register. Oleh karena itu, diperlukan pemahaman dan wawasan yang luas. Hendaknya lebih banyak referensi yang digunakan dalam mempelajarinya.
DAFTAR PUSTAKA
Willa, Lukas. 2007. Teknik Digital Mikroprosessor, dan Mikrokomputer. Bandung: Informatika.
Susanto, Heru. Makalah Pengantar Mata Kuliah Mikroprosessor
