Mengenal Mikroprosesor Zilog

1

MAKALAH

Mikroprosesor Zilog Z80

DI SUSUN OLEH:

M.RIZAL PAHLEPI

SAIFANNUR

FIZATUL VUZA

HERU RINALDI

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL

POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

2

Da

ftar isi

A. Mengenal Mikroprosesor Zilog Z80

B.Instruksi dan Chip Pendukung Mikroprosesor Zilog Z80

C.Arsitektur Mikroprosesor Zilog Z80

3

A. Mengenal Mikroprosesor Zilog Z80

Mikroprosesor Zilog Z80 dikembangkan oleh Zilog Inc. dan mulai dipasarkan pada tahun 1976. Z80 merupakan sebuah mikroprosesor satu chip dan dimaksudkan untuk menggantikan Intel 8080 yang memerlukan dua chip tambahan (sebuah penghasil detak sistem dan sebuah pengontrol sistem) untuk membentuk sebuah CPU yang fungsional.

Pada dasarnya Z80 memiliki semua keistimewaan (features) yang dimiliki Intel 8080, dari segi perangkat keras maupun perangkat lunak. Di samping itu, Z80 masih memiliki sejumlah keistimewaan penting lainnya yang tidak dimiliki Intel 8080. Salah satu keistimewaan Z80 ini adalah kemampuannya untuk melakukan penyegaran memori secara dinamis (dynamic memory refresh) secara otomatis. Adalah menarik untuk diketahui bahwa beberapa pendiri Zilog Inc. adalah mantan para ahli Intel Corporation yang ikut merancang Intel 8080, tetapi kemudian pindah ke Zilog Inc.

Mikroprosesor Z80 dibuat dengan menggunakan teknologi NMOS dan dikemas dalam sebuah DIP (dual inline package) dengan 40 pin. Jumlah saluran alamatnya sama dengan 16, dan jumlah saluran datanya delapan. Saluran-saluran ini tidak di-multiplexed. Mikroprosesor Z80 sudah memiliki penghasil detak (clock) sendiri dan hanya memerlukan satu tegangan catu +5 volt.

Secara garis besar dapat dikatakan bahwa jumlah register dan jumlah instruksi Z80 kira-kira dua kali Intel 8080/8085. Kumpulan instruksi Intel 8080 merupakan suatu sub kumpulan dari kumpulan instruksi Z80, artinya Z80 memiliki semua instruksi yang dimiliki Intel 8080, tetapi selain itu Z80 masih memiliki banyak instruksi lain yang tidak dimiliki Intel 8080.

mikroprosesor Z80 memiliki 158 instruksi dasar, sedangkan Intel 8080 hanya 78. Karena itu bisa dikatakan bahwa Z80 upward compatible dengan Intel 8080.

4

Z80 adalah mikroprosesor yang digunakan dalam komputer pribadi Radio Shack TRS-80. Z80 bekerja dengan sinyal detak (clock) 2,5 MHz. Versi Z80A sama dengan Z80, hanya Z80A dapat bekerja dengan sinyal detak 4 MHz.

Fitur Zilog Z80

1. Perluasan set instruksi terdiri dari 158 instruksi, termasuk 78 instruksi 8080A sebagai subsetnya (semuanya kompatibel). Instruksi baru termasuk operasi 4-, 8- dan 16-bit dengan mode pengalamatan lebih berguna seperti pengalamatan terindeks, bit, dan pengalamatan relatif.

2. Chip tunggal. Dengan versi NMOS untuk solusi harga rendah kinerja tinggi, sementara versi CMOS untuk rancangan kinerja tinggi berdaya rendah

 NMOS Z0840004 – 4 MHz; NMOS Z0840006 – 6,17 MHz; NMOS Z0840008 – 8 MHz.

 CMOS Z84C0006 – DC sampai 6,17 MHz; CMOS Z84C0008 – DC sampai 8 MHz; CMOS Z84C0010 – DC sampai 10 MHz; CMOS Z84C0020 – DC sampai 20 MHz

 Versi 6 MHz bisa beroperasi pada clock 6,144 MHz.

3. Mikroprosesor Z80 dan keluarga periferal Z80 bisa dihubungkan dengan sebuah sistem interupsi tervektor. Sistem ini bisa dihubungkan secara daisy-chain yang mengijinkan implementasi skema interupsi terprioritas.

4. Penggandaan kumpulan (set) register serba-guna dan flag 5. 17 register internal termasuk dua register indeks 16-bit 6. Tiga mode interupsi maskable

 Mode 0 – sama dengan 8080A

 Mode 1 – Lingkungan non-Z80, beralamat di 38H

 Mode 2 – periferal keluarga Z80, interupsi tervektor 7. Pencacah refresh memori dinamis dalam chip

8. Antarmuka langsung dengan memori dinamis atau statis kecepatan standar tanpa membutuhkan logika eksternal

9. Kinerja jauh di atas mikroprosesor chip tunggal lain dalam aplikasi 4-, 8-, atau 16-bit 10. Semua pin kompatibel dengan level tegangan TTL (TTL Compatible).

B. Instruksi dan Chip Pendukung Mikroprosesor

Zilog Z80

Mikroprosesor Z80 memiliki sekumpulan instruksi yang sangat berdaya guna dan dan serba guna yang tersedia di beberapa mikroprosesor 8-bit. Itu termasuk operasi yang khas (unik) seperti pemindahan blok untuk transfer data yang cepat dan efisien dalam memori atau antara memori dan I/O. Itu juga mengijinkan operasi beberapa bit di dalam beberapa lokasi di memori.

5

Instruksi-instruksi mikroprosesor Zilog Z80 dibagi ke dalam kategori berikut ini:

 Pemuatan 8-bit

 Pemuatan 16-bit

 Pertukaran, transfer blok dan pencarian

 Operasi logika dan aritmatika 8-bit

 Aritmatika serba-guna dan kontrol CPU

 Perputaran (rotasi) dan pergeseran (shift)

 Operasi set, reset dan tes bit

 Lompatan

 Pemanggilan (call), kembali (return) dan restart

 Operasi masukan dan keluaran

Sejumlah mode pengalamatan yang beragam diimplementasikan untuk mengijinkan transfer data yang cepat dan efisien antara berbagai register, lokasi memori dan divais

masukan/keluaran. Mode pengalamatan yang disertakan:

 Cepat (immediate)

 Perluasan cepat (immediate extended)

 Halaman nol termodifikasi (modified page zero)

 Relatif (relative)

 Perluasan (Extended)

 Terindeks (Indexed)

 Register

 Register tak langsung

 Tersirat (Implied)

 Bit

Chip Pendukung

Mikroprosesor datang berserta seperangkat periferal pendukungnya yang dikenal dengan periferal keluarga Z80. Periferal-periferal yang mendukung mikroprosesor Z80 di antaranya, yaitu:

 Pengontrol Masukan/Keluaran Paralel (Z80 PIO: Parallel Input/Output)

 Pengontrol Masukan/Keluaran Serial (Z80 SIO: Serial Input/Output)

 Sirkuit Pewaktuan/Pencacah (Z80 CTC: Counter/Timer Circuit)

 Pengontrol Akses Memori Langsung (Z80 DMA: Direct Memory Access)

6

Chip pendukung: Z8420 PIO

Mikroprosesor Z80 tidak hanya dapat berantarmuka dengan periferal keluarga Z80 saja, namun bisa dihubungkan dengan periferal dari keluarga mikroprosesor yang lain seperti periferal keluaran Intel. Karena kedua mikroprosesor ini masih satu rumpun (keturunan).

C.Arsitektur Mikroprosesor Zilog Z80

CPU Z80 adalah mikroprosesor generasi keempat yang ditingkatkan tak terkecuali untuk kebutuhan daya komputasi. Mikroprosesor ini menawarkan throughput sistem yang lebih tinggi dan penggunaan memori yang efisien dibandingkan dengan mikroprosesor yang sama pada generasi kedua dan ketiga. Register internalnya terdiri dari 208-bit memori baca/tulis yang bisa diakses oleh programmer. Register-register tersebut termasuk dua set enam register serba-guna yang bisa digunakan secara sendiri-sendiri (individual) sebagai register 8-bit atau sebagai pasangan register 16-bit. Sebagai tambahan, ada dua set register lagi, yaitu

akumulator dan register bendera (flag). Grup perintah “Exchange” membuat set register utama atau register alternatif bisa diakses oleh programmer. Set alternatif mengijinkan operasi dalam mode nampak-tersembunyi (foreground-background) atau bisa digunakan sebagai cadangan bagi tanggapan interupsi sangat cepat.

CPU Z80 juga tersusun atas sebuah Stack Pointer, Program Counter, dua buah register indeks, sebuah register Refresh (counter), dan sebuah register interupsi.CPU Z80 juga sangat mudah disertakan pada sistem karena hanya memerlukan sumber tegangan tunggal +5V. Semua sinyal output sepenuhnya di-decode dan di-time untuk mengontrol sirkuit memori atau periferal standar. CPU Z80 didukung oleh perluasan keluarga pengontrol periferal.

7

Diagram blok internal Mikroprosesor Zilog Z80

Diagram blok internal memperlihatkan fungsi utama dari prosesor Z80. Bagian-bagian utama mikroprosesor Z80 adalah:

 ALU (Aritmatic and Logic Unit), bagian ini merupakan pusat pengolahan data. Di bagian ini dilakukan operasi-operasi logika, seperti: AND dan OR, serta operasi-perasi aritmatika, seperti: penjumlahan dan pengurangan.

 Larik Register (Registers Array), merupakan kumpulan register-register yang terdiri dari register serba-guna dan register fungsi khusus.

 Register Instruksi (Instruction Register), merupakan tempat untuk menyimpan sementara instruksi yang akan diterjemahkan oleh penerjemah (decoder) instruksi.

 Decoder (Penerjemah) Instruksi (Instruction Decoder), merupakan bagian yang berfungsi dalam menerjemahkan instruksi yang diambil dari memori setelah sebelumnya melewati register instruksi.

 Kontrol Pewaktuan CPU (CPU Timing Control), bagian ini berfungsi dalam mengendalikan kerja CPU secara keseluruhan dan juga pewaktuan bagi periferal atau memori yang memiliki hubungan dengan CPU.

 Antarmuka Bus Data (Data Bus Interface), bagian ini merupakan pintu gerbang untuk keluar-masuk data dari dan ke CPU.

 Penyangga dan Logika Alamat (Address Logic and Buffer), bagian ini berfungsi dalam menyediakan alamat memori atau I/O yang diakses oleh CPU.

8

 Bus Data Internal (Internal Data Bus), di bagian ini lalu lintas data dalam CPU berlangsung.

D.Pengkakian Mikroprosesor Zilog Z80

 Konfigurasi pin mikroprosesor Z80 diperlihatkan pada Gambar di bawah ini.



 Pengkakian mikroprosesor Zilog Z80

 A0 – A15. Bus Alamat (keluaran, aktif High, 3-state). A0 – A15 membentuk bus alamat 16-bit. Bus Alamat menyediakan alamat bagi pertukaran bus data memori (sampai 64Kbyte) dan bagi pertukaran divais I/O.

 BUSACK#. Pemberitahuan Bus (keluaran, aktif Low). Pemberitahuan Bus menunjukkan pada divais yang meminta bahwa bus alamat CPU, dan sinyal kontrol MREQ#, IORQ#, RD#, dan WR# telah memasuki keadaan impedansi tinggi (high-impedance). Sirkuit eksternal sekarang bisa mengontrol jalur-jalur tersebut.

 BUSREQ#. Permintaan Bus (masukan, aktif Low). Permintaan Bus memiliki prioritas lebih tinggi dibandingkan dengan NMI# dan selalu dikenali di akhir siklus mesin yang sedang berjalan. BUSREQ# memaksa bus alamat CPU, bus data dan sinyal kontrol MREQ#, IORQ#, RD# dan WR# menuju keadaan impedansi tinggi sehingga divais lain bisa mengontrol jalur-jalur tersebut. BUSREQ# normalnya terhubung OR (wired-OR) dan memerlukan satu resistor pullup eksternal bagi aplikasi tersebut. Perluasan periode BUSREQ# karena operasi DMA yang luas bisa menjaga CPU dari penyegaran (refreshing) RAM dinamis yang benar.

 D0 – D7. Bus Data (masukan/keluaran, aktif High, 3-state). D0 – D7 membuat sebuah bus data dua arah (bidirectional) 8-bit, yang digunakan untuk pertukaran data dengan memori dan I/O.

9

 HALT#. Keadaan Berhenti (Halt) (output, aktif Low). HALT# menunjukkan bahwa CPU telah mengeksekusi perintah Halt dan sedang menunggu sebuah interupsi

non-maskable atau non-maskable (dengan mask aktif) sebelum operasi bisa dilanjutkan kembali. Ketika terhenti, CPU mengeksekusi NOP untuk menjaga refresh memori.

 INT#. Permintaan Interupsi (masukan, aktif Low). Permintaan Interupsi dihasilkan oleh divais I/O. CPU menerima sebuah interupsi di akhir instruksi yang sedang berjalan jika flip-flop pengaktif interupsi terkontrol software internal (IFF) diaktifkan. INT#

normalnya dihubung OR dan memerlukan resistor pullup eksternal bagi aplikasi-aplikasi tersebut.

 IORQ#. Permintaan Masukan/Keluaran (keluaran, aktif Low, 3-state). IORQ#

menunjukkan bahwa setengah bus alamat rendah memegang sebuah alamat I/O yang sah bagi sebuah operasi penulisan atau pembacaan I/O. IORQ# juga dihasilkan secara bersamaan dengan M1# selama sebuah siklus pemberitahuan interupsi untuk

menunjukkan bahwa sebuah vektor tanggapan interupsi bisa ditempatkan pada bus data.

 M1#. Siklus Mesin (keluaran, aktif Low). M1#, bersama-sama dengan MREQ#, menunjukkan bahwa siklus mesin yang sedang berjalan adalah siklus pengambilan opcode dari sebuah eksekusi instruksi. M1#, bersama-sama dengan IORQ# menunjukkan bahwa siklus pemberitahuan interupsi.

 MREQ#. Permintaan Memori (keluaran, aktif Low, 3-state). MREQ# menunjukkan bahwa bus alamat memegang alamat yang sah bagi operasi pembacaan memori atau penulisan memori.

 NMI#. Interupsi Non-Maskable (masukan, terpicu ujung negatif). NMI# memiliki

prioritas lebih tinggi dibandingkan dengan INT#. NMI# selalu dikenali di akhir instruksi yang sedang berjalan, tak tergantung dari status flipf-flop pengaktif interupsi

(interrupt enable flip-flop), dan secara otomatis memaksa CPU untuk memulai kembali pada alamat 0066H.

 RD#. Baca (keluaran, aktif Low, 3-state). RD# menunjukkan bahwa CPU ingin membaca data dari memori atau divais I/O. Divais I/O atau memori yang dialamati akan

menggunakan sinyal ini untuk menempatkan data ke dalam bus data CPU.

 RESET#. Reset (masukan, aktif Low). RESET# mengawali CPU sebagai berikut: me-reset flip-flop pengaktif interupsi, menghapus PC dan register I dan R, men-set status

interupsi ke Mode 0. Selama waktu reset, bus alamat dan data berkondisi impendansi tinggi, dan semua sinyal keluaran kontrol menjadi tidak aktif. Catat bahwa RESET# harus aktif minimal selama tiga siklus clock penuh sebelum operasi reset lengkap.

 RFSH#. Refresh (keluaran, aktif Low). RFSH#, bersama-sama dengan MREQ# menunjukkan tujuh bit bus alamat sistem terendah bisa digunakan sebagai alamat penyegaran ke memori dinamis sistem.

10

 WAIT#. Tunggu (masukan, aktif Low). WAIT# menunjukkan pada CPU bahwa memori atau divais I/O yang dialamati tidak siap untuk sebuah pengiriman data. CPU

selanjutnya memasuki sebuah keadaan tunggu selama sinyal tersebut aktif. Perluasan periode WAIT# bisa menjaga CPU dari penyegaran memori dinamis yang benar.

 WR#. Tulis (keluaran, aktif Low, 3-state). WR# menunjukkan bahwa bus data CPU memegang data yang sah untuk disimpan pada lokasi memori atau I/O yang dialamati.

11 Referensi