MATERI ADMIN SERVER ( MikroController )

1. Sejarah Keluarga Mikrokontroler dan Mikroprosesor

Sejarah Mikrokontroler

Mikrokontroler populer yang pertama dibuat oleh Intel pada tahun 1976, yaitu mikrokontroler 8-bit Intel 8748. Mikrokontroler tersebut adalah bagian dari keluarga mikrokontroler MCS-48. Sebelumnya, Texas instruments telah memasarkan mikrokontroler 4-bit pertama yaitu TMS 1000 pada tahun 1974. TMS 1000 yang mulai dibuat sejak 1971 adalah mikrokomputer dalam sebuah chip, lengkap dengan RAM dan ROM.

Intel mengeluarkan mikrokontrolernya yang populer di dunia yaitu 8051, kemudian diadopsi oleh vendor lain seperti Phillips, Siemens, Atmel, dan vendor-vendor lain. Selain itu masih ada mikrokontroler populer lainnya seperti Basic Stamps, PIC dari Microchip, MSP 430 dari Texas Instrument

Mikrokontroler AVR merupakan salah satu jenis arsitektur mikrokontroler yang menjadi andalan Atmel. digunakan di dunia sebagai mikrokontroler yang bersifat low cost dan high performance.

Keterangan: 

• Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil buatan manusia yang harus dijalankan oleh mikrokontroler
• RAM (Random Acces Memory) merupakan memori yang membantu CPU untuk penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running
• EEPROM  (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) adalah memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang running
• Port I/O adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran ataupun masukan bagi program
• Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung waktu/pulsa
• UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial asynchronous
• PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa
• ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu
• SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial secara serial synchronous
• ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin yang minimal

2. Sistem Mikrokontroler 8051 dan Keluarga

Mikrokontroler keluarga 8051 berasal dari MCS-51 terdiri dari: 8051 , 8031, 8751H ,80C51 ,80C31 ,8052 dan 8032. Setiap uC memiliki pola atau bentuk detail yang berbeda-beda, tetapi meskipun uC berbeda,tetap ada persamaannya yakni dalam konsep pembuatannya yaitu terdiri atas Processor, Memory, Saluran I/O yang dapat diprogram, Clock Generator, Reset. Dallas semiconductor merupakan vendor dari uC 8051 Family.

Beberapa keluarga mikrokontroler yang akan dibahas pada artikel ini adalah PIC dari Microchip, Intel MCS-51 dan Atmel 89CXX /89CXX51.

1. 1.      Mikrokontroler MCS-51 dan Atmel 89CXX, 89CXX51

Tahun 1976 Intel memperkenalkan mikrokontroler pertama kali yaitu 8748 yang merupakan keluarga dari MCS-48 dengan satu IC berisi lebih dari 17.000 transistor. tahun 1980 Intel mengumumkan mikrokontroler 8051 yang termasuk dalam keluarga MCS-51 yang memiliki lebih dari 60.000 transistor didalamnya serta 4 kbyte ROM, 128 byte RAM, 32 jalur I/O, serial port, dan dua timer 16 bit. Disamping keluarga MCS-51 dan MCS-48 ada juga mikrokontroler dari keluarga MCS-96 yang juga dikenal sebagai keluarga 8098, yaitu suatu mikrokontroler 8 bit dengan 16 bit unit pemrosesan pusat ( Kuo, 1998 ).
Mikrokontroler MCS-51 dan Atmel 89CXX, 89CXX51 adalah mikrokontroler 8-bit. Atmel 89CXX dan 89CXX51 kompatibel dengan keluarga MCS-51. Oleh karena itu, ketika mempelajari MCS-51 seseorang juga dapat mempelajari mikrokontroler Atmel versi tersebut.

1. Keluarga MCS-51

MCS-51 merupakan keluarga mikrokontroler 8-bit, beroperasi pada frekuensi 12 MHz, dan mikrokontroler ini diperkenalkan sebagai pengganti generasi mikrokontroler sebelumnya, MCS-48. Desain mikrokontroler ini menggunakan dasar teknologi HMOS (High-Speed Metal Oxide Semiconductor). Perangkat keluarga ini juga menyediakan versi CHMOS (Complementary High-Speed Metal Oxide Semiconductor) yang dipresentasikan dengan penambahan huruf ‘C’ pada nomer part serinya, contoh 80C51, 87C51, dsb. CHMOS merupakan nama yang diberikan untuk proses high-speed CMOS yang dimiliki intel. Ada beberapa keuntungan menggunakan versi CHMOS dari mikrokontroler MCS-51 dibanding dengan versi HMOS. Konsumsi power versi CHMOS lebih rendah, ketahanan noise yang lebih tinggi dan kecepatan yang lebih tinggi pula. Dari segi arsitektur perangkat CHMOS kompatibel dengan HMOS. Perbedaannya hanya pada perangkat CHMOS telah ditambahkan

beberapa fitur seperti idle mode, power down dsb.

3. Mikrokontroler Atmel
Beberapa perangkat dari keluarga mikrokontroler Atmel dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Pembahasan utama pada artikel ini adalah tentang ‘reprogramable flash device’. Mikrokontroler Atmel ini mendukung penuh operasi statis mulai dari 0 sampai 24 MHz. Mode power-down dan mode idle dapat digunakan untuk menjaga konsumsi power untuk tetap pada jenjang yang minimum. Beberapa device diantaranya dapat dipilih karena tegangan operasinya sangat  rendah, biasanya dalam jangkauan 2,7-6 V. Atmel 89C1051/2051 merupakan salah satunya. Untuk Atmel 89C4051 jangkauannya adalah 3-6 V.

Mikrokontroler Atmel dengan 20 pin sangat cocok ketika ruang PCB yang tersedia sangat kecil, dan membutuhkan saluran I/O terisi dengan 15 I/O. Komparator analog yang presisi berhubungan dengan pewaktu dapat digunakan untuk membangun ADC type pencacah. Flash PEROM (Programable and Erasable Read Only Memory) adalah salah satu fitur yang sangat berguna lainnya. Device ini tidak memerlukan penghapus EPROM ultraviolet karena device ini dapat diprogram dan dihapus secara elektrik. Atmel 89LV52 adalah mikrokontroler low-voltage dengan 8K flash memori yang kompatibel dengan 8032. Jangkauan tegangan operasinya adalah 2,7 V-6 V.

4. Mikrokontroler PIC
Mikrokontroler 8-bit PIC16CXX dan PIC17CXX dari Microchip menggunakan teknologi CMOS. Mikrokontroler PIC terkenal karena performanya yang tinggi, biaya yang rendah dan ukuran yang kecil. Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur RICS. PIC16CXX hanya memiliki 33 single-word instruksi. Frekuensi operasi untuk 16CXX  berjarak dari DC hingga 20 MHz. Seri ini dapat ditambahkan program memori eksternal hingga 64K word. PIC 17C42 memiliki beberapa pencacah/pewaktu dan kemampuan penanganan I/O, dan 16C71 telah tedapat 4 kanal 8-bit ADC.

Untuk memperoleh 12 kanal 10-bit ADC kita dapat memperolehnya pada 17C752. Fitur-fitur umum termasuk pewaktu, watchdog, ADC, memori data tambahan, komunikasi serial, keluaran pulse width modulated (PWM), dan memori ROM, EPROM dan EEPROM.

Arsitektur Mikrokontroler

Pada mikrokontroler AVR ATmega 16, pin PD0 dan PD1 digunakan untuk komunikasi serial USART (Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter) yang mendukung komunikasi full duplex ( komunikasi 2 arah). Gambar berikut ini menampilkan model hubungan antara mikrokontroler dengan PC melalui format serial.

Gambar Model pengkonversi level serial

Untuk mengirimkan data serial menggunakan CodeVision AVR, bisa menggunakan fungsi putchar, puts atau menggunakan I/O register UDR. Konfigurasi yang umum untuk komunikasi dengan baud rate 9600bps (bit per second) menggunakan kristal 4 MHz,

penggolongan IC berdasar jumlah transistor

* SSI (small-scale integration) : chip dengan maksimum 100 komponen elektronik.
* MSI (medium-scale integration) : chip dengan 100 sampai 3.000 komponen elektronik.
* LSI (large-scale integration) : chip dengan 3.000 sampai 100.000 komponen elektronik.
* VLSI (very large-scale integration) : chip dengan 100.000 sampai 1.000.000 komponen elektronik.
* ULSI (ultra large-scale integration) : chip dengan lebih dari 1 juta komponen elektronik.

Sejarah Processor Intel — Presentation Transcript

• 1. Tahun 1971 Microprocessor 4004Pada tahun 1971 munculah microprocessor pertamaIntel , microprocessor 4004 ini digunakan padamesinkalkulator Busicom. Dengan penemuan ini makaterbukalah jalan untuk memasukkan kecerdasanbuatan padabenda mati
• 2. 1972 dan 1974 8008 8080 munculah microprocessor Menjadi otak dari sebuah 8008 yang berkekuatan 2 komputer yang bernama Altair,Kali lipat dari pendahulunya pada saat itu terjual sekitar yaitu 4004 sepuluh ribu dalam 1 bulan. hmz#design
• 3. Tahun 1978  Processor 8086vi8086-i8088 Microprocessor (1978) merupakan CPU 16 bit pertama Intel yang menggunakan bus sistem 16 bit. Tetapi perangkat keras 16 bit seperti motherboard saat itu terlalu mahal, dimana komputer mikro 8 bit merupakan standart. Pada 1979 Intel merancang ulang CPU sehingga sesuai dengan perangkat keras 8 bit yang ada. PC pertama (1981) mempunyai CPU 8088 ini. 8088 merupakan CPU 16 bit, tetapi hanya secara internal. Lebar bus data eksternal hanya 8 bit yang memberi kompatibelan dengan perangkat keras yang ada.
• 4. Tahun 1982 Microprocessor i286 Microprocessor 1. Frekuensi clock ditingkatkan, tetapi perbaikan yang utama ialah optimasi penanganan perintah. 286 menghasilkan kerja lebih banyak tiap tik clock daripada 8088/8086. Pada kecepatan awal (6 MHz) berunjuk kerja empat kali lebih baik dari 8086 pada 4.77 MHz. Belakangan diperkenalkan dengan kecepatan clock 8,10,dan 12 MHz yang digunakan pada IBM PC-AT (1984). Pembaharuan yang lain ialah kemampuan untuk bekerja pada protected mode/mode perlindungan – mode kerja baru dengan “24 bit virtual address mode”/mode pengalamatan virtual 24 bit, yang menegaskan arah perpindahan dari DOS ke Windows dan multitasking. Tetapi anda tidak dapat berganti dari protected kembali ke real mode / mode riil tanpa mere- boot PC, dan sistem operasi yang menggunakan hal ini hanyalah OS/2 saat itu.
• 5. Tahun 1985 Microprocessor Intel386™ 1. 386 diluncurkan 17 Oktober 1985. 80386 merupakan CPU 32 bit pertama. Prosessor ini dapat mengalamati memori hingga 4 GB dan mempunyai cara pengalamatan yang lebih baik daripada 286. 386 bekerja pada kecepatan clock 16,20, dan 33 MHz2. 386 mengenalkan mode kerja baru. Mode Kerja Baru itu disebut virtual 8086 yang terbuka untuk multitasking karena CPU dapat membuat beberapa 8086 virtual di tiap lokasi memorinya sendiri-sendiri.
• 6. 1989: Intel486 DX CPU Microprocessor1. 80486 dikeluarkan 10 April 1989 dan bekerja dua kali lebih cepat dari pendahulunya. Hal ini dapat terjadi karena penanganan perintah-perintah x86 yang lebih cepat, lebih-lebih pada mode RISC. Pada saat yang sama kecepatan bus dinaikkan, tetapi 386DX dan 486DX merupakan chip 32 bit. Sesuatu yang baru dalam 486 ialah menjadikan satu math coprocessor/prosesor pembantu matematis.2. Processor yang pertama kali memudahkan berbagai aplikasi yang tadinya harus mengetikkan command-command menjadi hanya sebuah klik saja, dan mempunyai fungsi komplek matematika sehinggamemperkecil beban kerja pada process
• 7. 1993: Intel® Pentium® Processor 1. Processor generasi baru yang mampu menangani berbagai jenis data seperti suara, bunyi, tulisan tangan, danfoto 1995: Intel® Pentium® Pro Processor2.Processor yang dirancang untuk digunakan pada aplikasi server dan workstation, yang dibuat untukmemproses data secara cepat, processor ini mempunyai 5,5 jt transistor yang tertanam.
• 8. 1997: Intel® Pentium® II ProcessorDiperkenalkan 7 Mei 1997, Pentium II mempunyai fitur- fitur :1. CPU diletakkan bersama dengan 512 KB L2 di dalam sebuah modul SECC (Single Edge Contact Cartridge)2. Terhubung dengan motherboard menggunakan penghubung/konektor slot one dan bus P6 GTL+.3. Perintah-perintah MMX.4. Perbaikan menjalankan program 16 bit (menyenangkan bagi pengguna Windows 3.11)5. Penggandaan dan perbaikan cache L1 (16 KB + 16 KB).6. Kecepatan internal meningkat dari 233 MHz ke 300 MHz (versi berikutnya lebih tinggi).7. Cache L2 bekerja pada setengah kecepatan CPU.
• 9. 1998: Intel® Pentium II Xeon®  Processor yang dibuat untuk kebutuhan padavProcessor aplikasi server. Intel saat itu ingin memenuhi strateginya yangingin memberikan sebuah processor unik untuk sebuah pasar tertentu. 1999: Intel® Celeron® Processor v Processor Intel Celeron merupakan processor yang dikeluarkan sebagai processor yang ditujukan untukpengguna yang tidak terlalu membutuhkan kinerja processor yang lebih cepat bagi pengguna yang inginmembangun sebuah system computer dengan budget (harga) yang tidak terlalu besar. Processor Intel Celeronini memiliki bentuk dan formfactor yang sama dengan processor Intel jenis Pentium, tetapi hanya denganinstruksi-instruksi yang lebih sedikit, L2 cache-nya lebih kecil, kecepatan (clock speed) yang lebih lambat, danharga yang lebih murah daripada processor Intel jenis Pentium. Dengan keluarnya processor Celeron ini maka Intel kembalimemberikan sebuah processor untuk sebuah pasaran tertentu.
• 10. 1999: Intel® Pentium® III Processor 1. Processor Pentium III merupakan processor yang diberi tambahan 70 instruksi baru yang secara dramatismemperkaya kemampuan pencitraan tingkat tinggi, tiga dimensi, audio streaming, dan aplikasi-aplikasi videoserta pengenalan suara 1999: Intel® Pentium® III Xeon® Processor2. Intel kembali merambah pasaran server dan workstation dengan mengeluarkan seri Xeon tetapi jenis PentiumIII yang mempunyai 70 perintah SIMD. Keunggulan processor ini adalah ia dapat mempercepat pengolahaninformasi dari system bus ke processor , yang juga mendongkrak performa secara signifikan. Processor ini jugadirancang untuk dipadukan dengan processor lain yang sejenis
• 11. 2000: vIntel® Pentium® 4 Processor Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESS 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel Centrino dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah komputer yang mudah dibawa kemana-mana. 2001: Intel® Xeon® Processor  Processor Intel Pentium 4v Xeon merupakan processor Intel Pentium 4 yang ditujukan khusus untuk berperansebagai computer server. Processor ini memiliki jumlah pin lebih banyak dari processor Intel Pentium 4 sertadengan memory L2 cache yang lebih besar pula.
• 12. 2001-2002: Intel® Itanium® danIntel® Itanium®2 Processor1. tanium adalah processor pertama berbasis 64 bit yang ditujukan bagi pemakain pada server dan workstationserta pemakai tertentu. Processor ini sudah dibuat dengan struktur yang benar-benar berbeda darisebelumnya yang didasarkan pada desain dan teknologi Intel Explicitly Parallel Instruction Computing ( EPIC). s2. Itanium 2 adalah generasi kedua dari keluarga Itanium.
• 13. Tahun 2003: Intel® Pentium® M  Chipset 855, dan Intel® PRO/WIRELESSvProcessor 2100 adalah komponen dari Intel® Centrino™. Intel Centrino dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar akan keberadaan sebuah komputer yang mudah dibawa kemana-mana. Tahun 2004: Intel Pentium M 735/745/755 processors v Dilengkapi dengan chipset 855 dengan fitur baru 2Mb L2 Cache 400MHz system bus dan kecocokan dengan soket processor dengan seri-seri Pentium M sebelumnya.
• 14. Tahun 2004: Intel E7520/E7320 Chipsets 7320/7520 dapat digunakan untuk dual processor dengan konfigurasi 800MHz FSB, DDR2 400 memory, and PCI Express peripheral interfaces.Tahun 2005: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHzSebuah processor yang ditujukan untuk pasar penggunakomputer yang menginginkan sesuatu yang lebih darikomputernya, processor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHzfrequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, danHyperThreading.
• 15.  Processor berbasis 64 bit danvTahun 2005: Intel Pentium D 820/830/840 disebut dual core karena menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading. Tahun 2006: Intel Core 2 Quad Q6600  Processor untuk type desktop dan digunakanv pada orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2 buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan 4MB yang dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power ( TDP ).
• 16. Tahun 2006: Intel Quad-core Xeon X3210/X3220 Processor yang digunakan untuk tipe server dan memiliki 2 buah core dengan masing-masing memiliki konfigurasi 2.13 dan 2.4GHz, berturut-turut , dengan 8MB L2 cache ( dapat mencapai 4MB yang diakses untuk tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power (TDP).Tahun 2005: Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.73GHzSebuah processor yang ditujukan untuk pasar penggunakomputer yang menginginkan sesuatu yang lebih darikomputernya, processor ini menggunakan konfigurasi 3.73GHzfrequency, 1.066GHz FSB, EM64T, 2MB L2 cache, danHyperThreading.
• 17. Tahun 2005: Intel Pentium D  Processor berbasis 64 bit dan disebut dual core karenav820/830/840 menggunakan 2 buah inti, dengan konfigurasi 1MB L2 cache pada tiap core, 800MHz FSB, dan bisa beroperasi pada frekuensi 2.8GHz, 3.0GHz, dan 3.2GHz. Pada processor jenis ini juga disertakan dukungan HyperThreading. Tahun 2006: Intel Core 2 Quad Q6600  Processor untuk type desktop dan digunakan padav orang yang ingin kekuatan lebih dari komputer yang ia miliki memiliki 2 buah core dengan konfigurasi 2.4GHz dengan 8MB L2 cache (sampai dengan 4MB yang dapat diakses tiap core ), 1.06GHz Front-side bus, dan thermal design power ( TDP ).
• 18. 2010 : Intel Core i3 ( 7 January 2010 ) Intel Core i3 merupakan varian paling value dibandingkan dua saudaranya yang lain.Processor ini akan mengintegrasikan GPU (Graphics Processing Unit) alias Graphics On-board didalam processornya. Kemampuan grafisnya diklaim sama dengan Intel GMA padachipset G45. Selain itu Core i3 nantinya menggunakan manufaktur hybrid, inti processordengan 32nm, sedangkan memory controller/graphics menggunakan 45nm. Code produkCore i3 adalah “Arrandale” 2010 : Intel Core i5 ( 7 January 2010 )Kelebihan Core i5 ini adalah ditanamkannya fungsi chipset Northbridgepada inti processor(dikenal dengan nama MCH pada Motherboard).Maka motherboard Core i5 yang akanmenggunakan chipset Intel P55(dikelas mainstream) ini akan terlihat lowong tanpakehadiran chipsetnorthbridge. Jika Core i7 menggunakan Triple Channel DDR 3, makadiCore i5 hanya menggunakan Dual Channel DDR 3. Penggunaandayanya juga diturunkanmenjadi 95 Watt. Chipset P55 ini mendukungTriple Graphic Cards (3x) dengan 1 16 PCI-Eslot dan 2 8 PCI-E slot
• 19. 2010 : Intel Core i7 ( 7 January 2010 dan 30 May 2010 )  Core i7 sendiriv merupakan processor pertama dengan teknologi “Nehalem”. Nehalemmenggunakan platform baru yang betul-betul berbeda dengan generasi sebelumnya. Salahsatunya adalah mengintegrasikan chipset MCH langsung di processor, bukan motherboard.Nehalem juga mengganti fungsi FSB menjadi QPI (Quick Path Interconnect) yang lebihrevolusioner.

2. Full adder dan half adder

Full adder adalah  rangkaian elektronik yang bekerja melakukan perhitungan penjumlahan sepenuhnya dari dua buah bilangan binary, yang masing-masing terdiri dari satu bit. Rangkaian ini memiliki tiga input dan dua buah output, salah satu input merupakan nilai dari pindahan penjumlahan, kemudian sama seperti pada half adder salah satu outputnya dipakai sebagai tempat nilai pindahan dan yang lain sebagai hasil dari penjumlahan.

Full Adder dapat digunakan untuk menjumlahkan bilangan-bilangan biner yang lebih dari 1bit. Penjumlahan bilangan-bilangan biner sama halnya dengan penjumlahan bilangan decimal dimana hasil penjumlahan tersebut terbagi menjadi 2bagian, yaitu SUMMARY (SUM) dan CARRY, apabila hasil penjumlahan pada suatu tingkat atau kolom melebihi nilai maksimumnya maka output CARRY akan berada pada keadaan logika.

Half Adder adalah rangkaian elektronik yang bekerja melakukan perhitungan penjumlahan dari dua buah bilangan binary, yang masing-masing terdiri dari satu bit. Rangkaian ini memiliki dua input dan dua buah output, salah satu outputnya dipakai sebagai tempat nilai pindahan dan yang lain sebagai hasil dari penjumlahan.

3. Ripple Carry Adder , Half Adder , Full Adder

RIPPLE CARRY ADDER , Half Adder , Full Adder

Ada 3 jenis adder

    1. Rangkaian Adder dengan menjumlahkan dua bit disebut Half Adder
        2. Rangkaian Adder dengan menjumlahkan tiga bit disebut Full Adder
            3. Rangkaian Adder dengan menjumlahkan banyak bit disebut Paralel Adder

• Ripple Carry Adder

Ripple carry adder adalah kumpulan dari full adder yang dihubungkan carryout dari full adder yang sebelumnya sebagai carry input untuk full adder berikutnya. Hal ini berfungsi untuk melakukan penjumlahan aritmatik bilangan binner dengan jumlah n-bit dan diimplementasikan dengan n-full adder.

• Half adder

Half adder adalah rangkaian kombinasi yang membentuk suatu penjumlahan aritmatik dari dua dijit bilangan binner. Susunan half adder terdiri dari output “S” yang menyatakan  hasil dari SUM dan “C” yang mernyatakan hasil dari carry. Susunan rangakaiannya adalah S = AÅB dan C = AB.

• Full Adder

Full adder adalah rangkaian kombinasi yang membentuk suatu penjumlahan aritmatik dengan tiga input bit. Full adder bisa juga dibentuk dengan dua buah half adder. Meskipun memiliki tiga input, output yang dihasilkan dari full adder tetap dua, yaitu S sebagai sum dan C sebagai carry. Dalam full adder S = AÅBÅCin dan Cout = AB+BC+AC

4. FLIP-FLOP , COUNTER ,GERBANG LOGIKA DAN RANGKAIAN KOMBINASIONAL

1.    FLIP-FLOP

Flip-flop adalah keluarga Multivibrator yang mempunyai dua keadaaan stabil atau disebut Bistobil Multivibrator. Rangkaian flip-flop mempunyai sifat sekuensial karena sistem kerjanya diatur dengan jam atau pulsa, yaitu sistem-sistem tersebut bekerja secara sinkron dengan deretan pulsa berperiode T yang disebut jam sistem (System Clock atau disingkat menjadi CK).

Keluaran dari pembangkit pulsa yang digunakan sebagai deretan pulsa untuk sinkronisasi suatu sistem digital sekuensial Lebor pulsa tp diandaikan kecil terhadap T
. Berbeda dengan uraian materi sebelumnya yang bekerja atas dasar gerbang logika dan logika kombinasi, keluarannya pada saat tertentu hanya tergantung pada harga-harga masukan pada saat yang sama. Sistem seperti ini dinamakan tidak memiliki memori. Disamping itu bahwa sistem tersebut menghafal hubungan fungsional antara variabel keluaran dan variabel masukan. Sedangkan fungsi rangkaian flip-flop yang utama adalah sebagai memori (menyimpan informasi) 1 bit atau suatu sel penyimpan 1 bit. Selain itu flip-flop juga dapat digunakan pada Rangkaian Shift Register, rangkaian Counter dan lain sebagainya.
Macam - macam Flip-Flop:

1. RS Flip-Flop

2. CRS Flip-Flop

3. D Flip-Flop

4. T Flip-Flop

5. J-K Flip-Flop

ad 1. RS Flip-Flop

RS Flip-Flop yaitu rangkaian Flip-Flop yang mempunyai 2 jalan keluar Q dan Q (atasnya digaris). Simbol-simbol yang ada pada jalan keluar selalu berlawanan satu dengan yang lain. RS-FF adalah flip-flop dasar yang memiliki dua masukan yaitu R (Reset) dan S (Set). Bila S diberi logika 1 dan R diberi logika 0, maka output Q akan berada pada logika 0 dan Q not pada logika 1. Bila R diberi logika 1 dan S diberi logika 0 maka keadaan output akan berubah menjadi Q berada pada logik 1 dan Q not pada logika 0.

Sifat paling penting dari Flip-Flop adalah bahwa sistem ini dapat menempati salah satu dari dua keadaan stabil yaitu stabil I diperoleh saat Q =1 dan Q not = 0, stabil ke II diperoleh saat Q=0 dan Q not = 1

RS-FF yang disusun dari gerbang NAND

Tabel Kebenaran:

S	B	Q	Q	Keterangan
0	0	1	1	Terlarang
0	1	1	0	Set (memasang)
1	1	1	0	Stabil I
1	0	0	1	Reset (melepas)
1	1	0	1	Stabil II
0	0	1	1	Terlarang
1	1	Qn	Qn	Kondisi memori (mengingat)

Yang dimaksud kondisi terlarang yaitu keadaaan yang tidak diperbolehkan kondisi output Q sama dengan Q not yaitu pada saat S=0 dan R=0.

Yang dimaksud dengan kondisi memori yaitu saat S=1 dan R=1, output Q dan Qnot akan menghasilkan perbedaan yaitu jika Q=0 maka Qnot=1 atau sebaliknya jika Q=1 maka Q not =0.

ad 2. CRS Flip-Flop

Tabel kebenarannya:

S	R	Qn +1
0	0	Qn
0	1	0
1	0	1
1	1	terlarang

Keterangan:

Q_n = Sebelum CK

Qn +1 = Sesudah CK

CRS Flip-flop adalah clocked RS-FF yang dilengkapi dengan sebuah terminal pulsa clock. Pulsa clock ini berfungsi mengatur keadaan Set dan Reset. Bila pulsa clock berlogik 0, maka perubahan logik pada input R dan S tidak akan mengakibatkan perubahan pada output Q dan Qnot. Akan tetapi apabila pulsa clock berlogik 1, maka perubahan pada input R dan S dapat mengakibatkan perubahan pada output Q dan Q not.

ad 3. D Flip-Flop

D flip-flop adalah RS flip-flop yang ditambah dengan suatu inventer pada reset inputnya. Sifat dari D flip-flop adalah bila input D (Data) dan pulsa clock berlogik 1, maka output Q akan berlogik 1 dan bilamana input D berlogik 0, maka D flip-flop akan berada pada keadaan reset atau output Q berlogik 0.

Tabel Kebenaran:

D	Qn+1
0 1	0 1

ad 4. T Flip-Flop

Tabel Kebenaran:

T	Q
0	0
1	0
0	1
1	1
0	0
1	0
0	1
1	1

Rangkaian T flip-flop atau Togle flip-flop dapat dibentuk dari modifikasi clocked RSFF, DFF maupun JKFF. TFF mempunyai sebuah terminal input T dan dua buah terminal output Q dan Qnot. TFF banyak digunakan pada rangkaian Counter, frekuensi deviden dan sebagainya.

ad 5. J-K Flip-Flop

JK flip-flop sering disebut dengan JK FF induk hamba atau Master Slave JK FF karena terdiri dari dua buah flip-flop, yaitu Master FF dan Slave FF. Master Slave JK FF ini memiliki 3 buah terminal input yaitu J, K dan Clock. Sedangkan IC yang dipakai untuk menyusun JK FF adalah tipe 7473 yang mempunyai 2 buah JK flip-flop dimana lay outnya dapat dilihat pada Vodemaccum IC (Data bookc IC). Kelebihan JK FF terhadap FF sebelumnya yaitu JK FF tidak mempunyai kondisi terlarang artinya berapapun input yang diberikan asal ada clock maka akan terjadi perubahan pada output

Tabel Kebenaran:

J	K	Qn+1	Keterangan
0	0	Qn	Mengingat
0	1	0	Reset
1	0	1	Set
1	1	Qn (strep)	Togle

2.    COUNTER

Ada beberapa pertanyaan dan permintaan yang ditujukan kepada ElectronicLab agar membahas rangkaian counter yang akan digunakan untuk berbagai keperluan. Mulai dari aplikasi sederhana penghitung botol di ban berjalan, display nomer antrian di sebuah praktek dokter, display timer untuk lomba renang, sampai yang agak rumit untuk menampilkan jumlah rotasi dalam satu menit putaran mesin. Ada juga pertanyaan yang cukup punya alasan, yaitu permintaan konsultasi dari seorang siswa yang ingin membuat penghitung jumlah orang yang keluar masuk sebuah kelas. Lampu kelas akan segera menyala jika ada orang pertama masuk kelas dan lampu mati dengan sendirinya jika orang terakhir sudah keluar. Pada kesempatan ini, ElectronicLab akan membahas rangkaian counter up/down tersebut secara umum. Pembaca sekalian tentu dapat memodifikasi bagian-bagian tertentu dari rangkaian ini untuk disesuaikan dengan aplikasi yang sedang anda buat. Komponen-komponen penting pada rangkaian yang akan dibuat adalah 74LS192, lalu ada driver display IC 74LS47 (BCD to 7 segment driver) dan indikator display LED 7 segment common anode. Sebenarnya ada pencacah lain, seperti 4 bit binary counter yang bisa mencacah sampai 16, tetapi di sini yang digunakan adalah pencacah 10 (decade counter) karena yang hendak dibuat adalah alat pencacah bilangan desimal. Komponen utama IC 74LS192 adalah sebuah up/down decade counter, yaitu sebuah komponen yang dapat melakukan pencacahan sampai 10 (0 sampai 9) naik dan turun. Komponen 16 pin ini cukup banyak dapat dijumpai di toko komponen elektronika. 74LS192 dibangun dengan beberapa flip-flop JK dan gerbang-gerbang logik. Transisi logik dari 0 ke 1 (Low to High) pada pin UP (pin 5), menyebabkan keluaran BCD (binary code decimal) QA,QB,QC dan QD menaik 1 digit. Demikian juga jika ada transisi logik 0 ke 1 pada pin DN (pin 4), menyebabkan keluaran BCD turun 1 digit. Ada baiknya jika dijelaskan sedikit tentang aturan dari BCD seperti yang ada pada tabel disebelah ini. Pada tabel ini ditunjukkan kode biner 4 bit QD .. QA me-representasikan kode desimal dari 0 hingga 9. Agar dapat dimengerti oleh orang yang melihatnya, kode biner ini diubah untuk men-drive LED 7 segment dengan menggunakan komponen IC 74LS47. Dengan demikian, rangkaian ini dapat menampilkan angka desimal yang sesuai. Pada rangkaian ini dipakai LED 7 segment Common Anoda, dimana semua anoda dari masing-masing LED segment-nya terhubung menjadi satu dan mendapat suplai Vcc. Untuk menyalakan satu segmentnya, pin LED 7 segment yang bersangkutan harus di-sink (short) ke ground melalui sebuah resistor. Resistor yang digunakan adalah 100 Ohm dan ini sudah cukup terang untuk menyalakan segment LED ini. Untuk lebih jelas. IC 74LS192 dilengkapi juga dengan pin keluaran CO (Carry Out) dan BO (Borrow Out) yang masing-masing adalah normally high dan bekerja secara terpisah. Transisi keluaran desimal dari 9 ke 0 (counting up) men-trigger pin CO mengeluarkan pulsa 0 ke 1 (Low to High). Sebaliknya transisi desimal dari 0 ke 9 (counting down), men-trigger pin BO mengeluarkan pulsa 0 ke 1. Dengan demikian kedua keluaran ini dapat dipakai sebagai trigger clock untuk tingkat pencacahan berikutnya. Seperti contoh pada rangkaian-1 di bawah ini, 2 buah IC 74LS192 di-cascade untuk membuat pencacah nilai satuan dan puluhan. Pembaca dengan mudah tentu dapat melanjutkannya jika perlu membuat pencacah tingkat berikutnya untuk nilai ratusan, ribuan dan seterusnya. Perlu diingat, rangkaian pencacah ini akan bekerja jika pin CLR = 0 (low). Untuk itu port input RESET harus di ground atau diberi logik 0 dalam keadaan normal. Reset (tampilan desimal menunjukkan angka 0) berlaku jika pada pin CLR (pin 14) ada transisi logik dari 0 ke 1. Demikian juga dengan pin UP dan pin DN, akan bekerja (counter naik/turun) hanya jika ada transisi dari 0 ke 1 pada pin ini. Pembaca perlu menambahkan rangkaian saklar (tombol) untuk men-trigger counter (naik/turun) maupun Reset. Pembaca dapat mencoba rangkaian-2 di atas untuk membuat saklar penghasil pulsa clock masing-masing bagi Count Up, Count Down ataupun RESET pada rangkaian-1. Di sini digunakan IC 74LS14 yang tidak lain adalah inverter schmitt trigger yang banyak digunakan untuk menghasilkan pulsa yang bebas bouncing. Dengan tambahan resistor pull up dan kapasitor keramik, dapat dihasilkan pulsa clock yang bebas noise. Ini berguna untuk mencegah counter naik atau turun 2, 3 digit atau lebih, padahal anda hanya menekan tombol saklar ini satu kali saja. Prinsip yang sama tentu bisa saja dilakukan dengan mengganti tombol-tombol ini dengan sensor cahaya, misalnya dengan menggunakan sensor photo-transistor. 3. GERBANG LOGIKA DAN RANGKAIAN KOMBINASIONAL Gerbang logika atau sering juga disebut gerbang logika Boolean merupakan sebuah sistem pemrosesan dasar yang dapat memproses input-input yang berupa bilangan biner menjadi sebuah output yang berkondisi yang akhirnya digunakan untuk proses selanjutnya. Gerbang logika dapat mengkondisikan input - input yang masuk kemudian menjadikannya sebuah output yang sesuai dengan apa yang ditentukan olehnya. Terdapat tiga gerbang logika dasar, yaitu : gerbang AND, gerbang OR, gerbang NOT. Ketiga gerbang ini menghasilkan empat gerbang berikutnya, yaitu : gerbang NAND, gerbang NOR, gerbang XOR, gerbang XAND. Rangkaian aritmatika dasar termasuk kedalam rangkaian kombinasional yaitu suatu rangkaian yang outputnya tidak tergantung pada kondisi output sebelumnya, hanya tergantung pada present state dari input. a. Half Adder dan Full Adder Sebuah rangkaian kombinasional yang melaksanakan penjumlahan 2 digit biner disebut dengan half adder, sedangkan rangkaian yang melaksanakan penjumlahan 3 bit disebut full adder. Rangkaian full adder dapat tersusun dari dua buah half adder. Di pasaran rangkaian full adder sudah ada yang berbentuk IC, seperti 74LS83 (4-bit full adder). b. Half Substractor dan Full Substractor Rangkaian half substractor hampir sama dengan rangkaian half adder. D (Difference) ekivalen dengan S (sum), dan B (borrow) ekivalen dengan C (carry) pada half adder. Kedua rangkaian ini melakukan operasi pengurangan biner. Half substractor untuk pengurangan satu bit biner, sedangkan full substractor untuk pengurangan lebih dari satu bit biner. c. Decoder<!--[endif]--> Decoder adalah rangkaian kombinasional logika dengan n-masukan dan 2n keluaran yang berfungsi mengaktifkan 2n keluaran untuk setiap pola masukan yang berbeda-beda. Hanya satu output decoder yang aktif pada saat diberi suatu input n-bit. Sebuah decoder biasanya dilengkapi dengan sebuah input enable low sehingga rangkaian ini bisa di on-off-kan untuk tujuan tertentu. Fungsi enable untuk meng-aktif-kan atau men-tidak-aktif-kan keluarannya. d. Priority Encoder Sebuah Priority encoder adalah rangkaian encoder yang mempunyai fungsi prioritas. Operasi dari rangkaian priority encoder adalah sebagai berikut : jika ada dua atau lebih input bernilai 1 pada saat yang sama, maka input yang mempunyai prioritas tertinggi yang akan diambil. Kondisi x adalah kondisi don`t care, yang menyatakan nilai input bisa 1 atau 0. e. Multiplexer Multiplexer merupakan rangkaian logika yang berfungsi memilih data yang ada pada input-nya untuk disalurkan ke output-nya dengan bantuan sinyal pemilih atau selektor. Multiplexer disebut juga sebagai pemilih data (data selector). Multiplexer adalah rangkaian yang memiliki fungsi untuk memilih dari 2n bit data input ke satu tujuan output.