MAKALAH SAP-1

BAB I

PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

SAP merupakan software yang banyak dipakai di perusahaan besar untuk mendukung integrasi proses bisnis. SAP (System Application and Product in data processing ) adalah suatu software yang dikembangkan untuk mendukung suatu organisasi dalam menjalankan kegiatan operasionalnya secara lebih efisien dan efektif.SAP terdiri dari sejumlah modul aplikasi yang mempunyai kemampuan mendukung semua transaksi yang perlu dilakukan suatu perusahaan dan tiap aplikasi bekerja secara berkaitan satu dengan yang lainnya. Semua modul aplikasi di SAP dapat bekerja secara terintegrasi/terhubung yang satu dengan lainnya.

B.  Rumusan Masalah

1.    Gambar arsitektur SAP-1

2.    Bagaimana perangkat instruksi?

3.    Bagaimana pemrograman SAP-1?

4.    Bagaimana siklus pengambilan (FETCH CYCLE)?

5.    Bagaimana siklus eksekusi?

6.    Bagaimana mikroprogram SAP-1?

7.    Gambar diagram skematik SAP-1?

8.    Bagaimana pengadaan mikroprogram?

C.  Tujuan Masalah

1.    Mengetahui Gambar arsitektur SAP-1

2.    Mengetahui perangkat instruksi SAP-1

3.    Mengetahui pemrograman SAP-1

4.    Mengetahui Siklus Pengambilan SAP-1

5.    Mengetahui Siklus eksekusi SAP-1

6.    Mengetahui Mikroprogram SAP-1

7.    Mengetahui gambar diagram skematik SAP-1

8.    Mengetahui pengadaan mikroprogram SAP-1

BAB II

PEMBAHASAN

Komputer SAP (Simple-As Possible; artinya sederhana mungkin) telah dirancang untuk anda sebagai seorang pemula dalam bidang ini. Tujuan utama perancangan komputer SAP adalah untuk memperkenalkan semua gagasan penting dibalik operasi komputer tanpa membenamkan anda kedalam kerumitan yang tidak perlu. Meskipun demikian, sebuah komputer sederhana seperti SAP sudah mengandung banyak konsep yang lanjut. Untuk menghindarkan beban pemahaman yang terlampau banyak sekaligus, kita akan mengkaji secara tiga generasi yang berbeda dari komputer SAP.

A.  ARSITEKTUR

`Gambar 1 memperlihatkan arsitektur (struktur) dari SAP-1, sebuah komputer berorganisasi-bus. Semua keluaran register menuju bus W merupakan saklar tiga-keadaan, yang memungkinkan transfer data secara teratur. Semua keluaran register yang lain hanya memiliki dua keadaan; keluaran-keluaran ini secara kontinu menggerakkan kotak-kotak yang disambungkan kepadanya.

Susunan pada Gambar1 menonjolkan fungsi register-register yang dipakai dalam SAP-1. Karena itu, tidak ada usaha untuk menempatkan semua rangkaian pengendali dalam satu blok yang disebut untuk kendali,  ataupun meletakkan semua rangkaian-rangkaian masukan-keluaran di dalam blok lain yang disebut unit I/O, dsb.

	CP  Ep  LM  CE  LI  EI  LA  EA  SU  EU  LB  LO

Gambar 1 Arsitektur SAP-1

1.    Penahan Tiga Keadaan (Three State Buffer – TSB)

Semua keluaran register menuju Bus W yang dikendalikan oleh Penahan Tiga Keadaan (Three State Buffer – TSB) yang memungkinkan transfer data dari register ke BUS secara teratur.

Keluaran dari TSB, D OUT, memungkinkan tiga kondisi; 1, 0, atau hambatan tinggi (impedensi tinggi). Pada saat ENABLE = 0, maka terjadi hambatan tinggi pada TSB sehingga tidak ada data yang mengalir dari D IN menuju D OUT. Pada SAP-1, TSB banyak digunakan untuk menahan data dari register menuju ke BUS W atau sebaliknya. Jalur kendali umum yang hampir ada pada setiap komponen dalam komputer, fungsi masing-masing jalur adalah sebagai berikut:

a.    CLK adalah sebagai pemicu pengaktifan komponen dengan mode Active High, akan aktif jika nilainya = 1

b.    CLK` adalah sebagai pemicu pengaktifan komponen dengan mode Active Low, akan aktif jika nilainya = 0

c.    CLR adalah untuk me-reset komponen dengan mode Active High, akan aktif jika nilainya = 1

d.   CLR` adalah untuk me-reset komponen dengan mode Active Low, akan aktif jika nilainya = 0

2.    Bagian-bagian dari Arsitektur SAP-1

a.    Pencacah Program – Program Counter (PC)

Pencacah program dalam SAP-1 disimpan pada RAM (Random Access Memory) dengan instruksi pertama kode biner 0000. Instruksi kedua pada alamat 0001, dan instruksi ketiga pada alamat 0010. Pencacah program di bawah kendali CU (Control Unit) bertugas untuk mencacah dari 0000-1111 atau dari 0-15. Keluaran dari pencacah akan menunjukkan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi, misalnya 1100. Ketika computer mulai bekerja, pencacah program di-reset sehingga nilainya menjadi 0000. Nilai ini dikirimkan ke Register Alamat Memori (MAR) sebagai alamat memori yang akan diambil instruksinya. pencacah program akan menentukan cacahnya menjadi 001. Jalur kendali yang ada pada pencacah program :
E_p, berfungsi mengeluarkan nilai dari pencacah ke dalam BUS W
C_p, berfungsi mengendalikan increment pencacah (PC = PC + 1).

b.    MAR (Memory Address Register)

Di bawah pencacah program, terdapat register masukan dan MAR, dan termasuk Register untuk alamat dan data (Register Saklar). Register ini merupakan bagian dari unit masukan yang memungkinkan pengiriman 4 bit alamat dan 8 bit data ke Memory.

Fungsi dari masukan dan MAR adalah untuk mengirimkan alamat 4 bit ke dalam memory (RAM) serta untuk membaca instruksi di dalam memory.

c.    Memory RAM (Random Access Memory) 16 X 8

Bagian ini berperan sebagai memory utama tempat menyimpan instruksi dan data, selama computer beroperasi, RAM akan menerima alamat 4 bit dari MAR dan operasi membaca dilaksanakan. Memori terdiri dari 16 alamat yang lebarnya 8 bit. Untuk mengakses RAM, diperlukan alamat dengan lebar 2 log 16 bit = 4 bit.Jalur kendali yang ada pada RAM, yaitu : C_E, berfungsi mengeluarkan data 8 bit dari memory ke BUS W.

d.   Register Instruksi

Instruksi yang dieksekusi dibaca dari memory utama dan masuk ke dalam BUS W, pada waktu bersamaan register instruksi diaktifkan sehingga instruksi yang dibaca dari memori akan masuk ke dalam register instruksi. Di dalam proses kerjanya, register instruksi dibagi menjadi dua bagian, bagian atas dikirim ke blok pengendali pengurut (sebanyak 4 bit) sedangkan bagian bawah sebanyak 4 bit lagi dikirim menuju ke BUS W yang dikendalikan oleh TSB. Jalur kendali yang ada pada register instruksi: L_i ,mengambil data 8 bit dari BUS W
E_i, mengendalikan data 4 bit dari Register menuju ke BUS W.

e.    Pengendali Pengurut

Register ini berfungsi mengatur seluruh jalannya computer termasuk eksekusi instruksi. Sebelum computer bekerja pada CLR dan CLK, masing-masing dikirimkan ke pencacah program dan register instruksi.

f.     Akumulator

Berfungsi menyimpan sementara hasil operasi dari sebuah computer. Keluaran dari akumulator dibagi 2 bagian/ keluaran pertama diteruskan ke bagian penjumlah pengurang (8 bit) kemudian keluaran kedua diteruskan ke BUS W (Keluaran Tiga). Jalur kendali pada register instruksi :
L_A` , berfungsi mengambil data 8 bit dari BUS W
E_n, berfungsi mengendalikan data 8 bit dari Register menuju ke BUS W.

g.    Penjumlah Pengurang

SAP-1 menggunakan penjumlah pengurang komplemen bila SU berharga rendah, maka keluaran jumlah dari penjumlah pengurang dalam S =  A + B. Apabila SU tinggi, maka keluarannya berupa selisih dari A =  A + B. Jalur kendali yang digunakan pada penjumlah pengurang :
SU, menentukan jenis operasi penjumlah atau pengurang. Jika SU aktif maka terjadi penjumlahan atau sebaliknya.
EU, mengendalikan data 8 bit penjumlahan dan pengurangan yang menuju ke BUS.

h.    Register B

Adalah register buffer yang digunakan dalam operasi matematika. Sinyal LB yang rendah dan tepi positif dari sinyal data akan menyalurkan data dari BUS W ke dalam Register. Keluaran dari Register B akan mengaktifkan penjumlahan dan pengurangan, memasukkan bilangan yang akan dijumlah dengan / dikurangkan dengan isi akumulator. Jalur kendali yang digunakan :
L_B, mengambil data 8 bit dari BUS W

i.      Register Keluaran

Pada alur operasi computer, akumulator berisi hasil operasi yang diselesaikan dalam register penjumlah pengurang. Jalur kendali yang digunakan :
L_o, mengambil data 8 bit dari BUS W

j.      Peraga Biner

Adalah suatu alat yang terdiri dari 8 buah LED, dimana fungsi utama dari peraga biner adalah menyajikan isi output, dengan demikian hasil yang ada pada akumulator dapat ditampilkan dalam bentuk peraga biner.

B.  PERANGKAT INSTRUKSI

Perangkat instruksi komputer SAP-1 adalah sebagai berikut.

1.    LDA

LDA merupakan singkatan dari “load the accumulator” (artinya = isilah akumulator). Instruksi LDA yang lengkap mengandung alamat heksadesimal dari data yang hendak diisikan. Sebagai contoh: LDA 8H, artinya: isilah akukulator dengan isi dari lokasi memori 8H”.

Umpamanya:

R₈ = 0000 0010

Maka eksekusi instruksi LDA 8H menghasilkan;

A = 0000 0010

Begitu pula LDA AH berarti: “isilah akumulator dengan isi dari lokasi memori AH”, LDA FH, berarti “isilah akumulator dengan isi dari lokasi memori FH”, dan sebagainya.

2.    ADD

Add adalah instruksi lain dari SAP-1. Instruksi ADD yang lengkap mengandung alamat dari kata yang hendak ditambahkan. Misalnya, ADD 9H berarti “tambahkan isi dari lokasi memori 9H pada isi akumolator.”, hasil penjumlahan ini akan menggantikan isi akumulator semula.

Contoh: Kita umpamakan dalam akumulator tersimpan bilangan desimal 2, dan bilangan 3 desimal menempati lokasi memori 9H. Maka:

A  = 0000 0010                                     R₉ = 0000 0011

Selama pelaksanaan instruksi ADD 9H akan berlangsung operasi sebagai berikut. Pertama, R₉ disisikan ke dalam register B sehingga:

B = 0000 0011

Dan pada waktu yang bersamaan, bagian penjumlah-pengurangan melakukan penjumlahan dari A dan B, menghasilkan jumlah

SUM = 0000 0101

Kedua, hasil jumlahan ini diisikan ke dalam akumulator, sehingga

A = 0000 0101

Urutan langkah operasi diatas digunakan untuk semua instruksi ADD; kata Ram yang dialamatkan akan masuk ke dalam register B dan keluaran dari penjumlah-pengurang memasuki akumulator. Dengan demikian, eksekusi instruksi ADD 9H adalah operasi menambahkan R₉ pada isi akumulator, dan eksekusi instruksi ADD H berupa operasi menambahkan R_F pada isi akumulator, dan sebagainya.

3.    SUB

Instruksi SAP-1 yang lain lagi adalah SUB. Instruksi SUB yang lengkap disertai alamat dari kata yang hendak dikurangkan. Sebagai contoh, SUB CH berarti “kurangkan isi lokasi memori CH dari isi akumulator”, jawaban selisih yang diberikan oleh bagian penjumlah-pengurang kemudian menggantikan isi akumulator semula.

Sebagai contoh yang kongkret; misalkan isi akumulator adalah angka desimal 7 dan lokasi memori CH berisi bilangan desimal 3. Maka

A  = 0000 0111                                     R_c = 0000 0011

Pelaksanaan instruksi SUB CH berlangsung sebagai berikut; Pertama, R_c diisikan ke dalam register B untuk memperoleh:

B = 0000 0011

Pada waktu hampir bersamaan, bagian penjumlah-pengurang dari A dan B menghasilkan selisih:

DIFF = 0000 0100

Kedua, hasil pengurangan ini disimpan dalam akumulator, sehingga isinya menjadi

A = 0000 0100

Urutan langkah operasi seperti di atas dipakai oleh semua instruksi SUB; kata RAM yang dialamatkan akan masuk keregister B dan keluaran dari penjumlah-pengurang masuk ke dalam akumulator. Jadi, eksekusi dari insrtuksi SUB CH adalah mengurangkan R_c dari isi akumulator, eksekusi dari instruksi SUB EH adalah mengurangkan R_E dari isi akumulator, dan demikian seterusnya.

4.    Out

Instruksi OUT memberitahu kepada komputer SAP-1 untuk memindahkan isi akumulator ke bandar keluaran. Sesudah instruksi  OUT dilaksanakan, kita dapat melihat jawaban dari persoalan yang sedang diselesaikannya. Instruksi OUT ini sudah dalam bentuk yang lengkap; kita tidak perlu menyebutkan alamat tertentu dalam menggunakan OUT sebab instruksi ini tidak berhubungan dengan data di dalam memori.

5.    HLT

HLT adalah singkatan dari “halt” (berhenti), Instruksi ini memberitahu kepada komputer untuk berhenti memproses data. HLT menandai akhir suatu program, serupa dengan tanda titik di akhir sebuah kalimat. Kita harus menggunakan instruksi HLT pada akhir setiap program SAP-1; jika tidak, kita akan mendapatkan sampah komputer (jawaban yang tak memiliki arti disebabkan proses yang lepas kendali). Instruksi HLT sudah merupakan bentuk instruksi yang lengkap; kita tidak perlu menyertakan kata RAM bilamana menggunakan HLT, sebab instruksi tersebut tidak melibatkan memori.

6.    Instruksi Rujukan Memori

LDA, ADD, dan SUB disebut instruksi-instruksi rujukan memori (memory-reference instructions) karena semua instruksi yang bersangkutan menggunakan data yang tersimpan dalam memori OUT dan HLT, di pihak lain, bukan instruksi-instruksi rujukan-memori karena mereka tidak melibatkan data yang ada di dalam memori.

7.    Mnemonik

LDA, ADD, SUB, OUT, dan HLT adalah perangkat instruksi bagi SAP-1. instruksi-instruksi singkat seperti ini disebut mnemonik (mnemonic, artinya pembantu ingatan). Mnemonik sangat popular dalam pekerjaan komputer karena singkatan-singkatan tersebut. Meningkatkan kita kepada operasi yang akan berlangsung pada waktu instruksi dilaksanakan. Tabel 10-1 merangkumkan perangkat instruksi SAP-1.

8080 dan 8085

8080 adalah mikroprosesor pertama yang dipakai secara luas. Mikroprosesor ini memiliki 72 instruksi. Versi yang telah dikembangkan dari 8080 adalah mikroprosesor 8085, dengan perangkat instruksi yang pada dasarnya sama. Untuk membuat SAP menjadi komputer yang berguna secara praktis, instruksi-instruksi SAP harus dibuat kompatibel ke atas dengan perangkat instruksi 8080/ 8085. Dengan kata lain, instruksi SAP-1: LDA, ADD, SUB, OUT dan HLT adalah instruksi-instruksi 8080/8085.

Contoh sebuah program SAP-1 dalam bentuk mnemonik.

                        Alamat                                    Mnemonik

                        OH                              LDA 9H

                        1 H                              ADD AH

                        2 H                              ADD BH

                        3 H                              SUB CH

                        4 H                              OUT

                        5 H                              HLT

Data dalam memori dengan alamat selanjutnya adalah

                        Alamat                                    Data

                        6 H                              FFH

                        7 H                              FFH

                        8 H                              FFH

                        9 H                              01H

                        AH                              02H

                        BH                              03H

                        CH                              04H

                        DH                              FFH

                        EH                               FFH

                        FH                               FFH

                       

Apa yang dilakukam oleh setiap instruksi ?

Program tersebut terdapat dalam bagian memori yang rendah , yaitu terletak pada lokasi dengan alamat 0H sampai 5H. Pelaksanaan instruksi pertama adalah mengisi akumulator dengan isi dari lokasi memori 9H,  dengan ini isi akumulator  menjadi :

A = 01H

Instruksi kedua adalah menambahkan isi lokasi memori AH pada isi akumulator untuk memperoleh isi akumulator yang baru yaitu :

A = 01H +02H = 03H

Begitu pula pelaksanaan instruksi yang ketiga akan menambahkan isi lokasi memori BH pada akumulator sehingga :

A = 03H + 03H = 06H

Instruksi SUB akan mengurangkan isi lokasi memori CH untuk menghasilkan ;

A = 06H – 04H = 02H

Instruksi OUT memindahkan isi akumulator kepada bandar keluaran, dengan demikian peraga biner menyajikan angka  0000 0010

Instruksi  HLT menghentikan  pemrosesan data.

C.  ­­­­­­­PEMROGAMAN SAP – 1

Untuk memasukkan instruksi dan kata-data kedalam  memori SAP-1 kita harus menggunakan kode tertentu yang dapat ditafsirkan oleh komputer. Tabel 10–2 memperlihatkan kode yang dipakai dalam SAP-1. Bilangan 0000 mewakiliki LDA, 0001 untuk ADD, 0010 untuk SUB, 1110 untuk OUT, dan 1111 untuk HLT. Karena  kode-kode ini memberitahu kepada komputer tentang operasi yang harus dilaksanakan. Maka kode yang bersangkutan disebut  kode operasi (operation code) ; disingkat opcode).

Berdasarkan rancangan rangkaian, saklar-saklar tersebut menghasilkan logika 1 untuk posisi keatas (U) dan logika 0 untuk posisi Ke bawah (D). Dalam peprograman saklar data dilaksanakan dengan satu instruksi, kode operasi yang akan diberikan  sebagai nibble bagian atas, dan operand (pelengkap instruksi ) sebagai nibble bagian bawah.

Sebagai contoh, misalkan kita akan menyimpan instruksi sebagai Berikut :  alamat dengan instruksi :

Alamat                        Instruksi

0H                               LDA FH

1H                               ADD EH

2H                               HLT

Pertama, ubahlah setiap instruksi kedalam bentuk biner :

LDA FH  = 0000 1111

                                                ADD EH = 0001 1110

                                                HLT        = 1111 XXXX

Dalam instruksi pertama,  0000 adalah kode operasi untuk LDA, dan 1111 adalah ekivalen biner dari FH. Dalam instruksi kedua,  0001 adalah kode operasi untuk ADD, dan 1110 adalah ekivalen biner dari EH. Dalam instruksi ketiga, 1111 adalah kode operasi untuk HLT, dan XX adalah nibble yang  tak diperdulikan karena HLT bukan instruksi rujukan – memori. Selanjutnya , susunlah saklar-saklar alamat dan data sebagai berikut : 

                        Alamat                                    Data

                        DDDD                                                DDDD UUUU

                        DDDU                                                DDDU UUUD

                        DDUD                                                UUUU XXXX

Setiap kali setelah selesai menyusun suatu alamat dan kata- data, tekanlah tombol “tulis” (write). Karena D menyimpan biner  0 dan U menyimpan biner 1, tiga lokasi memori yang pertama sekarang mempunyai isi :

                        Alamat                                                Data

0000                                        0000 1111

0001                                        0001 1110

0010                                        1111 XXXX

       Suatu hal lagi yang perlu diketahui dalam penyusunan program adalah bahwa bahasa asembli (assembly language)  menyangkut tata cara penulisan program dan mnemonik, sedangkan bahasa mesin (macine language) menyangkut tata cara penulisan dengan bilangan 0 dan 1, Contoh yang berikut, akan memperjelas perbedaan antara kedua bahasa tersebut.

D.  SIKLUS PENGAMBILAN (FETCH CYCLE)

Unit kendali adalah kunci dari pengoperasian komputer secara otomatik. Unit kendali membangkitkan atau mengeluarkan kata-kata kendali untuk mengambil dan melaksanakan setiap instruksi. Pada waktu suatu instruksi diambil dan dilaksanakan, komputer akan melewati beberapa keadaan pewaktuan (timing state: disingkat T state = keadaan T), yaitu periode-periode waktu pada saat mana terjadi perubahan isi-isi register. Berikut ini akan kita pelajari lebih lanjut arti keadaan T tersebut.

1.    Pencacah Putar (Lingkar)

Kita telah membicarakan pencacah putar SAP-1

                        T = T₆T₅T₄T₃T₂T₁

Pada permulaan operasi komputer kata lingkar T menunjukkan pulsa detak yang berturut-turut menghasilkan kata-kata lingkar:

                        T = 000010

                        T = 000100

                        T = 001000

                        T = 010000

                                    T = 100000

Gambar Pencacah Lingkar (a) simbol   (b) Diagram Pewaktuan

Kemudian pencacah lingkar direset menjadi 000001, dan siklus yang sama akan berulang. Setiap kata lingkar merepresentasikan satu keadaan T.

Keadaan T₁ berawal pada suatu tepi negatif pulsa detak dan berakhir pada tepi negatif yang berikutnya. Selama keadaan T ini, bit keluarkan T₁ dari pencacah lingkar  merupakan tingkat logika tinggi. Keadaan-keadaan Y yang selanjutnya berturut-turut T₂ tinggi, disusul T₃ tinggi, kemudian T₄ tinggi, dan seterusnya. Sebagaimana dapat  kita lihat, pencacah putar menghasilkan enam  keadaan T. Setiap instruksi diambil dan dilaksanakan selama enam keadaan T ini. Perhatikan bahwa tepi CLK yang positif terjadi dipertengahan setiap keadaan T. Pentingnya hal ini akan dibicarakan kemudian.

2.    Keadaan Alamat

Keadaan  T₁ disebut keadaan alamat (address State) karena alamat didalam pencacah program (PC ) dipindahkan  kepada register alamat memori (MAR) selama keadaan ini. Gambar memperlihatkan  bagian-bagian komputer yang  aktif  selama keadaan T₁  (bagian  aktif digambarkan terang, dan bagian tidak aktif gelap).

Selama keadaan alamat E_p dan L_m  merupakan  bit-bit  yang aktif ;  sedangkan semua bit kendali yang lain tidak aktif. Ini berarti  selama keadaan  bagian pengendali – pengurut (CON) mengeluarkan kata kendali berbentuk 

CON  =  C_p E_{p M             1 1 A} E_A         S_u E_{u B o}                      

          =   0   1    0    1            1    1    0    0           0   0   1   1

3.    Keadaan  Penambahan

T₂ Keadaan ini disebut keadaan penambahan (increment state) karena hitungan pada encacaph program ditingkatkan (ditambah) selama periode ini.  Selama keadaan penambahan bagian pengendali-pengurut menghasilkan sebuah kata-kendali berbentuk :

CON  =  C_p E_{p M             1 1 A} E_A         S_u E_{u B o}       

 =   1   0    1    1            1    1    1     0            0   0   1   1

Terlihat disini bahwa C_P adalah bit yang aktif

4.    Keadaan Memori

Keadaan T₃ disebut keadaan memori (memory state)  karena instruksi pada RAM dengan alamat yang ditunjuk dipindahkan dari memori keregister instruksi.  Gambar  10 –3c melukiskan bagian-bagian aktif dari SAP-1 selama keadaan memori ini.  Selama keadaan ini bit-bit kendali yang aktif hanyalah CE dan L­_1, dan  kata yang dikeluarkan oleh bagian pengendali- pengurut adalah 

CON  =  C_p E_{p M             1 1 A} E_A         S_u E_{u B o}                      

          =   0   0   1    0             0    1    1    0           0   0   1   1

5.    Siklus  pengambilan

Keadaan-keadaan alamat, penambahan, dan memori disebut siklus pengambilan/ penjemputan (Fetch cycle) dari SAP-1. Selama keadaan alamat, E_P dan _M aktif ini berarti pencacah program mengaktifkan MAR melalui bus W. Dalam gambar 10-2b, tepi positif sinyal detak muncul pada pertengahan keadaan alamat; peristiwa ini digunakan untuk mengisi MAR dengan isi PC. C_P adalah satu-satunya bit kendali yang aktif selama keadaan penambahan. Pencacah program diaktifkan guna mencacah tepi positif pulsa detak.  Dipertengahan keadaan penambahan, tepi positif sinyal detak diterima pencacah program dan ini meningkatkan cacahan dengan  1 angka . Dalam keadaan memori, bit-bit  dan ₁ yang aktif. Dengan ini, kata RAM  dengan alamat yang ditentukan mengaktifkan register instruksi bus W. Pada pertengahan keadaan memori, sebuah tepi positif  sinyal detak akan mengisi register instruksi dengan kata RAM tadi.

E.   SIKLUS EKSEKUSI (PELAKSANAAN)

Tiga keadaan berikutnya (T₄, T­₅, dan T₆) merupakan siklus eksekusi dari SAP-1. Transfer-transfer register yang terjadi selama siklus eksekusi bergantung pada macam instruksi yang sedang dieksekusi. Misalny, LDA 9H memerlukan operasi transfer register yang berbeda daripada ADD BH. Apa yang diuraikan berikut ini adalah rutin kendali (control routine), artinya rangkaian langkah kendali bagi instruksi-instruksi SAP-1 yang berbeda.

1.    Rutin LDA

Demi kejelasan pembahasan, kita mengandaikan bahwa register intruksi  (IR) telah diisi dengan instruksi LDA 9H:           IR = 0000 1001

Selama keadan T_4, medan instruksi 0000 dikirim ke dalam pengendali-pengurut yang melakukan pendekodean; sedangkan medan alamat 1001 diisikan  ke dalam MAR, Gambar memperlihatkan bagian-bagian yang aktif dari SAP-1 selama keadaan T₄. Perlu dicatat bahwa E₁ dan L_M1 adalah bit-bit yang aktif; dan bit-bit kendali yang lain tidak aktif.

Gambar  Rutin LDA  (a) Keadaan T₄ (b) Keadaan T₅ (c) Keadaan T₆

        Selama keadaan T₅ bit-bit dan L_A menjadi aktif. Ini berarti kata data yang telah dilamatkan dalam memori akan diisi kedalam akumulator pada tepi positif pulsa detak yang berikutnya (lihat gambar 10-4b). T₆ adalah keadaan tanpa operasi (no-operation; disingkat  Nop). Selama keadaan eksekusi yang ketiga ini semua register dalam kondisi tidak aktif  (gambar 10-4c). Ini berarti bahwa bagian pengendali-pengurut mengeluarkan kata dengan bit-bit yang bersesuaian dengan keadaan tidak aktif. Keadaan T₆ dari rutin LDA adalah keadaan Nop.

Gambar  Diagram Pewaktuan Siklus Pengambilan LDA

Gambar memperlihatkan diagram pewaktuan untuk rutin pengambilan dan rutin LDA. Selama keadaan T₁, E_p dan _M menjadi aktif : dan tepi positif  detak pada pertengahan keadaan ini akan memindahkan alamat didalam pencacah program  kedalam MAR. Selama keadaan T₂, C_P yang aktif dan hitungan pada pencacah program  dinaikkan Pada waktu tibanya tepi positif. Selama keadaan T₃, dan ₁ yang aktif;  ketika muncul tepi positif dari sinyal pewaktu, kata RAM yang ditunjuk alamatnya dipindahkan ke register instruksi. Eksekusi LDA dimulai dengan keadaan T­₄, dimana  _M dan ₁ yang aktif . Pada tepi positif detak, medan alamat didalam register instruksi dipindahkan ke MAR. Selama keadaan T₅, dan _A  menjadi aktif;  ini berarti kata data RAM  dengan alamat yang ditentukan itu ditransfer kepada akumulator pada tepi positif detak. Sebagaimana diketahui keadaan T₆ dari rutin LDA adalah keadaan nop.

2.    Rutin ADD

Umpamakan bahwa pada akhir siklus pengambilan register instruksi berisi kata ADD  BH.

IR = 0001 1011

Selama keadaan T₄ medan instruksi memasuki  pengendali-pengurut dan medan alamat berpindah ke MAR (lihat gambar 10-6a). Dalam keadaan ini ₁ dan _M yang aktif .

Gambar  Rutin ADD dan SUB (a) Keadaan T₄ (b) Keadaan T₅ (c) Keadaan T₆

        Bit-bit kendali  dan _B menjadi aktif selama keadaan T_5. Ini memungkinkan kata RAM  yang  telah ditunjuk alamatnya itu untuk mempersiapkan register B . Seperti biasa, pengisian terjadi pada pertengahan keadaan ketika tepi positif detak memasuki  saluran-saluran CLK dari register B. Selama keadaan T₆, E_u dan _A yang menjadi aktif. Dengan ini, bagian penjumlah-pengurang (Add/Sub) mempersiapkan akumulator. Pada pertengah keadaan ini, tepi positif detak mengisikan  hasil jumlahan kedalam akumulator. Kebetulan waktu siap (set up time) dan waktu tunda propagasi dalam rangkaian mempunyai harga yang tepat mencegah terjadinya keadaan pacu pada akumulator selama keadaan eksekusi terakhir.

Rutin pengambilan ini serupa dengan yang telah dibahas sebelumnya; keadaan T₁ mengisikan  alamat PC kedalam MAR; keadaan T₂ menaikkan hitungan pencacah program; keadaan T₃ mengirimkan instruksi dari lokasi menuju ke register instruksi.

Gambar  Diagram Pewaktuan untuk Rutin ADD

Selama keadaan T₄, _c1 dan _M menjadi aktif.  Pada tepi pulsa detak berikutnya, medan alamat didalam register instruksi berpindah ke MAR. Selama keadaan T₅ CE, dan _B  yang aktif. Oleh karena itu, kata RAM yang dialamatkan itu, diisikan kedalam register B dipertengahan keadaan ini. Selama keadaan T_{6 U} dan _A menjadi aktif,  dan pada waktu tibanya  tepi poositif, hasil jumlahan dari penjumlah-pengurang didalam akumulator.

3.    Rutin SUB

Rutin Sub serupa dengan  rutin ADD. Gambar 10-6a dan b melukiskan bagian-bagian yang aktif dari SAP-1 selama keadaan T₄ dan T₅. Selamna keadaan T₆ , S_U yang tinggi disalurkan kepada bagian penjumlah-pengurang dari gambar 10-6c. Diagram pewaktuan yang bersangkutan hampir identik dengan  gambar 10-7. Bayangkan bahwa S_U rendah selama keadaan T₁ sampai T₅ dan S_U menjadi tinggi selama keadaan T₆.

4.    Rutin Out

Andaikan  bahwa register  instruksi berisi instruksi OUT pada akhir sebuah siklus pengambilan.  Maka  medan instruksi akan memasuki pengendali-pengurut guna pendekodeannya. Kemudian pengendali-pengurut mengeluarkan kata-kendali yang  diperlukan mengeluarkan isi akumulator ke register keluaran.

Gambar  Keadaan T₄ instruksi OUT

Gambar memperlihatkan bagian-bagian aktif dari SAP=1 selama eksekusi dari sebuah  instruksi out. Sehubungan dengan E_A dan _O yang aktif, tepi positif berikutnya dari sinyal detak akan memindahkan isi akumlator ke register keluaran selama keluaran T₄. Pada keadaan T₅ dan T₆  tidak terjadi operasi (nop).

Dalam gambar ditunjukkan diagram  pewaktuan untuk rutin pengambilan dan rutin OUT. Sekali lagi, siklus pengambilannya sama : keadaan alamat, keadaan penambahan dan keadaan memori. Selama keadaan T₄, E_A dan _O aktif ; dan kata akumulator dipindahkan keregister keluaran pada waktu tibanya tepi positif dari pulsa detak.

Gambar  Diagram Pewaktuan untuk Rutin OUT

Siklus mesin dan siklus instruksi

SAP-1 memiliki enam keadaan T (tiga untuk pengambilan dan tiga untuk eksekusi). Enam keadaan tersebut dinamakan satu siklus mesin (lihat gambar 10-10a). Komputer membutuhkan satu siklus mesin untuk mengambil dan melaksanakan setiap instruksi. Pendetak SAP-1 berprekuensi KHz yang ekivalen dengan periode 1 ms. Dengan demikian,  satu siklus mesin SAP-1 memerlukan waktu 6 ms. Mesin SAP-1 memerlukan waktu 6 ms.

Gambar (a) Siklus Instruksi SAP-1 (b) Siklus Instruksi untuk Dua siklus Mesin

F.   MIKRO PROGRAM SAP-1

1.    Mikroinstruksi

Pengendali-pengurut mengirimkan kata-kata kendali dengan laju satu kata dalam setiap keadaan T atau satu siklus detak. Kata-kata ini merupakan pengarahan kepada komputer tentang operasi yang harus dilakukan oleh bagian lain dari komputer. Karena masing-masing kata-kata kendali itu menimbulkan satu langkah kecil dalam pemrosesan data, maka setiap kata kendali disebut suatu mikroinstruksi.  Bila kita lihat kembali diagram blok SAP-1  (gambar 10-1),  kita dapat membayangkan adanya suatu arus lunak dari sederet mikro instruksi yang mengalir keluar dari pengendali-pengurut menuju kerangkaian-rangkaian SAP-1 yang lain.

2.    Makroinstruksi

Instruksi-instruksi yang pernah kita pergunakan dalam pemrogaman (LDA. ADD. SUB,….) kadang-kadang disebut makroinstruksi untuk membedakannya dari mikroinstruksi. Setiap makroinstruksi SAP-1 tersusun dari mikroinstruksi. Setiap makroinstruksi SAP=1 tersusun dari tiga mikroinstruksi. Misalnya  makroinstruksi LDA terdiri dari tiga macam mikroinstruksi seperti tercantum dalam tabel 1.  Guna menyederhanakan  bentuk mikroinstruksi itu kita dapat menggunakan bentuk heksadesimal sebagaimana terlihat pada tabel 2.

Tabel 1

Makro	Keadaan	Cp  Ep M	1  1 A  EA	SU EU B  O	Yang aktif
LDA	T4	0    0    0     1	1     0    1     0	0   0    1     1	M, 1
	T5	0    0    1     0	1     1    0     0	0   0    1     1	, A
	T6	0    0    1     1	1     1    1     0	0   0    1     1	Tidak ada

Tabel 2

Tabel 3 Mikroprogram SAP-1

Mikro program SAP-1 disajikan dalam tabel 10-5 yang merupakan daftar dari setiap makro instruksi dan mikroinstruksi-mikroinstruksi yang diperlukan bagi pelaksanaannya. Tabel ini merangkum rutin-rutin eksekusi untuk instruksi SAP-1. Tabel yang sama dapat pula dipakai bagi perangkat instruksi tingkat lebih lanjut.

TABEL 6.  ROM  KENDALI  SAP-1

Alamat	Isi	Rutin	Bit aktif
0H	5E3H	Fetch	Ep,  M
1H	BE3H		Cp
2H	263H		,  1
3H	1A3H	LDA	M,  1
4H	2C3H		,  A
5H	3E3H		Tidak ada
6H	1A3H	ADD	M,  1
7H	2E1H		,  B
8H	3C7H		A,  u
9H	1A3H	SUB	M,  1
AH	2E1H		,  B
BH	3CFH		A,  u,  u
CH	3F2H	OUT	u,  o
DH	3E3H		Tidak ada
EH	3E3H		Tidak ada
FH	X	X	Tidak dipakai

CON  =  C_p E_{p M             1 1 A} E_A         S_u  E_{u B o}     

Tabel 7                

G. DIAGRAM SKEMATIK SAP-1

1.    Pencacah Program

Serpih-serpih C1, C2 dan C3 dari gambar 10-12 adalah pencacah program. Serpih C1, yaitu IC 74LS5107, adalah flip-flop JK majikan–budak berjumlah rangkap yang menghasilkan 2 - bit alamat bagian atas.  Serpih C2, yaitu IC 74LS107 yang lain, menghasilkan 2 - bit alamat bagian bawah. Serpih C3 yaitu IC 74LS126, adalah susunan empat saklar tiga – keadaan yang normalnya terbuka; saklar ini berfungsi sebagai keluaran – keadaan dari pencacah program. Pada awal operasi komputer, CLR yang rendah mengosongkan (mereset) pencacah program menjadi 0000. Selama keadaan T₁ , E_P yang tinggi akan menempatkan alamat pada bus W. Selama keadaan T₂ C_P yang tinggi dikirimkan kepencacah program untuk menambaha cacahannya ketika merima  tepi negatif sinyal CLK (ekivalen dengan tepi positif CLK) pada pertengahan keadaan T₂ ini. Pencacah program berada pada kondisi tidak aktif selama keadaan T₃­ sampai T₆.

2.    MAR

Serpih C4, atau IC 74LS173, adalah sebuah register bufer 4 bit yang berfungsi sebagai MAR. Keluaran tiga-keadaan diubah menjadi menjadi keluaran dua-keadaan dengan mengetanahkan penyemat 1 dan 2. Keluaran dari MAR tidak perlu mempunyai modus tiga-keadaan mengingat keluaran MAR ini tidak disambungkan ke bus W.

3.    Multiplekser 2-ke-1

Serpih C5 yang merupakan ID 74LS157 adalah sebuah multiplekser nibble 2-ke-1. Nibble sebelah kiri (penyemat 14, 11, 5,2) berasal dari register saklar alamat (S₁). Nibble sebelah kanan (penyemat 13, 10, 6, 3) berasal dari MAR. Saklar RUN-PROG (S₂) memilih nibble yang akan diteruskan kepada keluaran serpih C5. Apabila S₂ pada posisi PROG maka pemilihan jatuh pada nibble yang berasal dari register saklar alamat. Apabila S₂ pada posisi RUN, nibble yang terpilih adalah yang keluar dari MAR.

Gambar. Pencacah Program, Memori dan Register Instruksi

Gambar. Register A dan B, Penjumlah-Pengurang dan Rangkaian Keluaran

 

4.    RAM 16 x 8

Serpih C6 dan C7 adalah IC 74189. Setiap serpih merupakan sebuah RAM statik 16 x 4. Bersama-sama, kedua serpih menghasilkan sebuah memori baca-tulis (read-write memory; RAM) 18 x 8. S₃ adalah register saklar data (8-bit), dan S₄ merupakan saklar baca-tulis (saklar tombol-tekan). Untuk memprogram memori, S₂ dipasang pada posisi PROG; yang akan membuat masukan CE rendah (penyemat 2). Saklar data dan alamat kemudian diatur supaya memberikan kata-data dan kata alamat yang benar. Dengan menekan  sejenak tombol dari saklar baca-tulis akan dihasilkan WE yang rendah (penyemat 3) dan pengisian memori. Sesudah program dan data berada di dalam memori, saklar RUN-PROG (S₂) dipindahkan ke posisi RUN untuk mempersiapkan operasi komputer.

5.    Register Instruksi

Serpih C8 dan C9 adalah IC 74LS173. Setiap serpih merupakan sebuah register bufer tiga-keadaan dengan 4-bit. Dua serpih ini berfungsi sebagai register instruksi. Dengan menghubungkan ke tanah penyemat 1 dan 2 dari C8, keluaran tiga-keadaan akan diubah menjadi keluaran dua-keadaan, I₁ I₆ I₅ I₄. Nibble ini akan diteruskan kepada dekoder instruksi di dalam pengendali-pengurut. Sinyal E₁ mengendalikan keluaran C9, yaitu nibble bagian bawah dari register instruksi. Bilamana ₁ menjadi rendah, nibble ini akan ditempatkan pada bus W.

6.    Akumulator

Serpih C10 dan C11 yang merupakan IC74LS173, adalah akumulator (lihat Gambar 10-3). Penyemat 1 dan 2 pada kedua serpih itu diketanahkan untuk memperoleh keluaran dua-keadaan yang berhubungan dengan rangkaian penjumlah-pengurang. Serpih C12 dan C13 adalah IC 74LS126; saklar tiga–keadaan ini menempatkan  isi akumulator pada bus W apabila E_A tinggi.

7.    Penjumlah-Pengurang

Serpih C14 dan C15 adalah 1C 74LS86. gerbang  EXCLUSIVE – OR ini merupakan pembalik (inverter) terkendali. Apabila S_U menjadi rendah, isi dari register B akan dikeluarkan. Bilamana S_U tinggi yang dikeluarkan adalah komplement – 1 dari isi  register, dan angka 1 ditambahkan pada LSB untuk memperoleh komplement - 2. Serpih C16 dan C17 adalah 1C 74LS83, dan masing-masing merupakan sebuah penjumlah-penuh 4-bit yang disusun menjadi rangkaian penjumlah atau pengurang 8-bit. Serpih C18 dan C19 yang merupakan 1C  74LS126, mengubah jawaban 8-bit ini menjadi keluaran tiga-keadaan untuk menjalankan bus W.

8.    Register B dan register Keluaran

Serpih-serpih C20 dan C21 yang merupakan 1C 74LS173, bersama-sama membentuk  register B. Register ini mengandung data yang akan dijumlahkan atau dikurangkan dengan isi akumulator. Penyemat 1 dan 2 pada kedua serpih diketanahkan untuk menghasilkan keluaran dua – keadaan yang dihubungkan dengan rangkaian penjumlah data pengurang. Serpih-serpih C22 dan C23 adalah 1C 74LS173 dan membentuk register keluaran, yang berfungsi mengeluarkan peraga biner  untuk menyajikan data yang telah diproses.

9.      Debounser (Peredam Pelantingan) Clear – Start

Pada Gambar debounser “clear-start”  menghasilkan dua keluaran : CLR untuk register instruksi dan CLR untuk pencacah program serta pencacah lingkar. CLR juga disalurkan kepada C29, yaitu flip-flop yang mengaktifkan detak. S­₅ merupakan sebuah saklar tombol-tekan. Apabila ditekan, kedudukan saklar berpindah keposisi CLEAR, dan membangkitkan sinyal CLR tinggi dan CLR rendah. Bila S₅ dilepaskan, kedudukan saklar kembali ke posisi START, menghasilkan CLR rendah dan CLR tinggi. Perhatikan bahwa separuh dari isi serpih C24 digunakan dalam rangkaian debounser clear – start dan separuh yang lain digunakan dalam rangkaian debounser langkah-tunggal (single – step). Serpih C24 adalah 1C 7400, yaitu kemasan empat gerbang NAND 2- masukan.

10.     Debounser Langkah- Tunggal

SAP-1 dapat beroperasi dalam dua ragam  yaitu ragam manual dan ragam, otomatik. Dalam ragam manual, kita menekan dan melepaskan tombol S₆ guna  membangkitkan satu pulsa detak. Bilamana S₆ ditekan, CLK menjadi tinggi : dan ketika dilepaskan, CLK menjadi rendah. Dengan katalain debounser langkah- tunggal  dari Gambar 10-14 membangkitkan satu keadaan  T pada saat kita menekan dan melepaskan tombol. Ini memungkinkan kita untuk menelusuri melalui keadaan-keadaan T yang berbeda selama melakukan trouble  shooting mencari sumber kesulitan dan mengatasinya atau debuging (mengidentifikasi kesalahan dalam program mengidentifikasikan perangkat lunak/perangkat keras/trouble shoot.

11.     Debounser Manual – Auto

Saklar S₇ adalah sebuah saklar single-pole double Throw (disingkat SPDT) yang dapat bertahan pada posisi MANUAL atau pada posisi AUTO. Dalam posisi MANUAL, tombol langkah-tunggal (single step) yang aktif. Bilamana

Gambar. Rangkaian-Rangkaian Catu Daya, Detak dan Clear

saklar dalam Posisi AUTO komputer akan beroperasi Secara otomatik. Dua dari gerbang  NAND dalam serpih (C26 digunakan untuk menghindari  efek pelantingan  (bouncing) pada saklar MANUAL – AUTO. Dua gerbang NAND lainnya dari C26 merupakan bagian dari rangkaian NAND-NAND yang  mengemudikan detak langkah–tunggal atau detak otomatik untuk memberikan keluaran CLK dan CLK.

12.     Bufer Detak

Keluaran pada penyemat 11 dari C26 menggerakkan bufer-detak (clock buffers). Seperti dapat dilihat daslam Gambar 10-14, dua buah imverter digunakan untuk menghasilkan keluaran CLK dan sebuah inverter untuk keluaran  CLK. Tidak seperti kebanyakan Serpih-serpih yang lain, C27 adalah  1C standar TTL dan bukan piranti Schottky daya rendah (lihat daftar komponen SAP-1, Lampiran 4).  Penggunaan standar TTL disebabkan oleh keperluan untuk menggerakkan 20 beban TTL Schottky  daya – rendah. Jika anda memeriksa  lembaran data 74LS107 dan 74LS173 mengenai arus masukan, anda dapat menghitung jumlah beban TTL Schottky daya- rendah  (LS) pada sinyal detak dan sinyal kosong (clear)  sebagai berikut.

            CLK = 19 beban  LS

            CLK =   2 beban  LS

            CLR  =  1 beban  LS

            CLR  = 20 beban LS

Ini berarti sinyal-sinyal keluar CLK dan CLK  dari C24 (standar TTL) cukup memadai untuk menggerakkan beban-beban TTL Schottky daya rendah . Demikian pula sinyal-sinyal keluaran CLR dan CLR dari C24 (standar TTL) dapat menggerakkan beban-bebannya.

13.     Rangkaian Detak Dan Catu Daya

Serpih C28 adalah sebuah pewaktu (timer) 555.  1C ini mengeluarkan gelombang persegi berprekuensi 2 kHz dengan siklus kerja (duty cycle) 75 persen. Sebagaimana dibahas sebelumnya flip-flop yang menghdiupkan detak (start-the clock flip-flop), C29, membagi frekuensi sinyal  tersebut menjadi 1 kHz dan menurunkan siklus kerjanya menjadi 50 persen. Rangkaian catu daya (power supply), terdiri dari sebuah penyearah jembatan gelombang penuh (full- wave bridge  rectifier) dengan sebuah penapis (filter) kapasitor. Tegangan dc yang melalui kapasitor 1000 mF ini berharga sekitar 20 V. Serpih C30, sebuah 1C LM340T-5,adalah sebuah regulator tegangan yang menghasilkan keluaran stabil + 5V.

14.     Dekoder Instruksi

Serpih C31 yang merupakan sebuah inverter heks, menghasilkan sinyal komplemen dari bit-bit  kode-operasi, I ₇ I₆ I₅ I₄ (lihat Gambar 10-15). Lalu, serpih C32, C33 dan C34 menterjemahkan kode – operasi menjadi lima sinyal keluaran : LDA, ADD, SUB, OUT dan HLT. Pelu diingat bahwa hanya satu diantara sinyal-sinyal ini yang menjadi aktif pada sesuatu saat. (HLT aktif – rendah, dan yang lain aktif – tinggi).

Gambar . Dekoder Instruksi, Pencacah Lingkar dan Matriks Kendali

Pada waktu instruksi HLT berada pada register instruksi, bit-bit I₇I₆ I₅I₄ berharga 1111 dari HLT rendah. Sinyal ini kembali memasuki C25 (detak langkah – tunggal ) dan C29 (detak otomatik).  Baik dalam ragam MANUAL maupun ragam AUTO, detak akan berhenti sebagai akibatnya dan Operasi komputerpun akan berakhir.

15.     Pencacah Lingkar

Pencacah lingkar, kadang-kadang disebut Pula pencacah keadaan (state counter) , tersusun dari tiga buah serpih, C36.C37 dan C38, setiap serpih adalah 1C 74LS107, yang tak lain adalah sebuah flip-flop JK  majikan – budak. Pencacah ini dapat direset dengan menekan tombol kosong – mulai (S₅). Flip-flop Q₀ diberi pembalik sehingga keluaran Q (C38, penyemat 6) menggerakkan masukan J dari flip-flop Q₁ (C38,penyemat 1). Sebagai akibatnya, keluaran I₁ merupakan tingkat logika tinggi pada saat awalnya. Sinyal CLK menggerakkan Suatu masukan aktif-rendah. Ini berarti tepi negatif sinyal CLK akan mengawali setiap keadaan T. Setengah siklus kemudian, tepi  positif dari sinyal CLK akan menyebabkan pengisian register sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya.

16.     Matriks Kendali Sinyal-sinyal LDA, ADD, SUB dan OUT yang berasal dari dekoder instruksi menggerakkan matriks  kendali (control matrix) yang terdiri  dari C39 sampai C48. Pada waktu yang sama,  sinyal-sinyal dari pencacah lingkar, yaitu T₁ sampai T₆, akan menggerakkan matriks  tersebut (rangkaian yang  menerima dua kelompok  bit dari sumber  yang berbeda) Matriks ini menghasil sinyal CON yang berupa mikroinstruksi yang memberitahu komputer tentang apa yang harus dikerjakan. Dalam Gambar 10-15 pertama-tama T₁ yang menjadi tinggi, kemudian T₂, lalu T₃, dan seterusnya. Analisis matriks kendali ini dapat diikuti sebagai berikut. T₁ yang tinggi menghasilkan E_p rendah dan _M  rendah (keadaan alamat); T₂ yang tinggi menghasilkan C_p tinggi (keadaan penambahan); dan T₃ yang tinggi menghasilkan  rendah dan ₁ rendah (keadaan memori). Jadi tiga keadaan T yang pertama merupakan siklus pengambilan di dalam SAP-1. Dalam rotasi ringkas, kata-kata CON bagi siklus pengambilan adalah

                        ___________________________________

                        Keadaan          CON               Bit-bit aktif

                        ___________________________________

                        T₁                     5E3H               E_p, _M

                        T₂                     BE3H              C_P

                        T₃                     263H               , ₁

                        ___________________________________

Selama keadaan eksekusi, T₄ dan T₆ menjadi tinggi secara berurutan. Pada waktu yang sama, hanya satu di antara sinyal-sinyal yang telah didekode (LDA sampai OUT) itu berada dalam keadaan tinggi. Karena itu, matriks kendali secara otomatik mengarahkan bit-bit aktif menuju ke saluran kendali keluaran yang tepat.

Misalnya, pada waktu LDA tinggi, gerbang-gerbang NAND 2-masukan yang aktif hanyalah terdiri dari gerbang pertama, gerbang keempat, gerbang ketujuh, dan gerbang kesepuluh. Bilamana T₄ tinggi, gerbang NAND pertama dan ketujuh akan diaktifkan, dan ini menghasilkan _M rendah dan ₁ rendah (mengisi MAR dengan medan alamat). Pada waktu  T₅ tinggi, gerbang NAND keempat dan kesepuluh diaktifkan ini menghasilkan  rendah dan _A rendah (mengisikan data RAM ke dalam akumulator). Misalnya, ketika T₆ menjadi tinggi, tidak  ada satupun diantara bit-bit kendali yang aktif (nop). Anda harus menganalisis operasi matriks kendali selama keadaan eksekusi dari kemungkinan-kemungkinan yang lain; yaitu ADD, SUB, dan OUT yang tinggi. Dengan demikian, anda akan menyetujui bahwa matriks kendali dapat membangkitkan mikroinstruksi ADD, SUB, dan OUT yang diperlihatkan pada Tabel 10-5 (mikroprogram SAP-1).

17.     Operasi

Setiap kali sebelum komputer bekerja, operator memasukkan program dan data ke dalam memori SAP-1. Program tersebut menempati lokasi-lokasi memeori yang rendah (awal) dan data disimpan pada lokasi-lokasi memori yang berikutnya (lebih tinggi). Selanjutnya, operator menekan dan melepaskan kembali tombol- CLEAR. Sebagai akibatnya, sinyal CLK dan sinyal CLK akan menggerakkan semua register dan pencacah. Mikroinstruksi yang dikeluarkan oleh pengendali-pengendali akan menentukan langkah-langkah yang harus dilaksanakan pada setiap tepi CLK yang positif. Siklus mesin dalam SAP-1 selalu dimulai dengan siklus pengambilan. Siklus pengambilan meliputi keadaan-keadaan T_1, T_2, dan T₃, masing-masing merupakan keadaan alamat, keadaan penambahan dan keadaan memori. Pada akhir siklus pengambilan, instruksi disimpan dalam register instruksi. Sesudah medan instruksi didekode, matriks kendali secara otomatis membangkitkan rutin eksekusi yang tepat. Di akhir siklus eksekusi, pencacah lingkar ( putar) mengalami reset dan selanjutnya dimulai siklus mesin yang berikutnya. Pemrosessan data akan berakhir bilamana instruksi HLT diisikan ke dalam register instruksi.

H.  PANGADAAN MIKROPROGRAM

1.    Penyimpanan Mikroprogram

Mikroinstruksi ini dapat disimpan di dalam sebuah ROM kendali lengkap dengan rutin pengambilan pada alamat 0H sampai 5H, rutin ADD pada alamat 6H sampai 8H, rutin SUB pada alamat 9H sampai BH, dan rutin OUT pada alamat CH sampai EH. Untuk mengakses yang manapun, kita perlu memberikan alamat yang tepat. Misalnya, untuk mendapatkan rutin ADD, kita harus memberikan alamat 6H, 7H, 8H. Untuk mendapatkan rutin OUT, harus diberikan alamnat CH, DH, dan EH. Dengan ini, dalam mengakses suatu rutin siperlukan tiga langkah sbb:

a.    Mengetahui alamat awal dari rutin yang dimaksud

b.    Menelusuri dengan tepat semua alamat dari rutin itu

c.    Memberikan alamat kepada ROM kendali.

2.    ROM  Alamat

Bilamana bit-bit kode operasi I₇ I₆ I₅ I₄ menggerakkan ROM maka alamat awal dari rutin akan dibangkitkan sebagai contoh, jika instruksi ADD sedang dilaksanakan, maka  I₇ I₆ I₅ I₄   menunjukkan kata 0001, Ini merupakan masukan kepada ROM alamat, dan keluaran ROM ini adalah 0110.

Gambar. Kendali SAP-1 yang dibuat dengan “Micro Programming”

3.    Pencacah yang dapat dipreset

Apabila T₃ tinggi,  masukan LOAD dari pencacah Dapat dipreset menjadi tinggi dan pencacah akan mengisikan alamat awal yang berasal dari ROM  alamat. Selama keadaan-keadaan T yang lain  pencacah melakukan pencacahan. Mula-mula sinyal CLR tinggi yang berasal dari debounser  kosong-mulai (clear- start) dideferensiasi menjadi paku tegangan positif yang tajam dan sinyal ini akan mereset pencacah. Pada waktu komputer mulai bekerja keluaran pencacah menunjukkan :0000 selama keadaan T₁ 0001 selama keadaan T₂ , dan 0010 selama keadaan T₃, setiap kali berlangsung siklus pengambilan, hal yang serupa akan terulang karena selalu akan dikeluarkan  kata-kata 0000, 0001, dan 0010 dari pencacah selama keadaan  T_1, T_2, T₃. Kode operasi (op code) dalam register instruksi mengendalikan siklus  eksekusi. Jika instruksi ADD telah diambil, bit-bit  I₇ I₆ I₅ I_{4  =} 0001. Bit-bit  kode operasi ini  menggerakkan ROM alamat, menghasilkan keluaran 0110 (Tabel 10-7). Alamat awal ini merupakan masukan ke pencacah pre-setabel ( yang dapat dipreset). Ketika T₃ menjadi tinggi, tepi pulsa datak negatif yang berikutnya akan mengisikan 0110 kedalam pencacah presetabel tersebut. Pencacah kini dalam kondisi preset, dan pencacahan dapat memulai lagi dari alamat rutin ADD. Keluaran pencacah menunjukkan angka 0110 selama keadaan T₄, 0111 selama keadaan T₅ dan 1000 selama keadaan T₆. Pada waktu dimulainya keadaan T₁, tepi awal dari sinyal T₁ didiferensiasi menjadi paku tegangan positif tajam yang akan mereset pencacah pada 0000 : yaitu alamat awal dari sikllus pengambilan. Selanjutnya siklus mesin yang baru akan dimulai lagi.

4.    ROM Kendali

ROM kendali menyimpan mikroinstruksi SAP-1. Selama berlangsung siklus pengambilan.  ROM  ini menerima alamat 0000, 0001 dan 0010.  Karena itu, keluarannya adalah

                                    SE3H

                                    BE3H

                                    263H

Mikroinstruksi yang tertera dalam tabel 10-6 ini menghasilkan  keadaan alamat, keadaan penambahan dan keadaan memori. Selama sebuah instruksi  ADD dilaksanakan ROM kendali menerima alamat 0110, 0111 dan 1000 selama siklus eksekusi. Ini menghasilkan keluaran :

                                    1A3H

                                    2E1H

                                3C7H

                       

5.    Siklus Mesin Variabel

Mikro instruksi 3E3H  dalam Tabel 10-6 menyatakan nop, dan ini muncul satu kali dalam rutin LBA dan dua kali dalam rutin OUT. Kadang nop ini  dipakai dalam   SAP-1 untuk mendapatkan satu siklus mesin yang tetap (fixed machine cycle) bagi semua instruksi . Dengan kata lain  setiap  siklus mesin memerlukan tepat  enam keadaan T  untuk jenis instruksi apapun. Bagi  beberapa  komputer  adanya sebuah siklus  mesin yang tetap mendatangkan  keuntungan.  Akan tetapi,  bilamana  kecepatan yang  diutamakan, adanya  keadaan nop  akan memboroskan waktu, dan karena itu dapat dihilangkan. Satu cara mempercepat operasi komputer SAP-1 adalah dengan melompati (melewati ) setiap keadaan T yang mengandung nop. Kita dapat  menghapuskan keadaan nop melalui perancangan ulang dari rangkaian Gambar 10-16 Ini akan dapat mempersingkat  siklus mesin dari instruksi LDA menjadi lima keadaan (T_1, T_2, T₄ dan T₅). Dan siklus instruksi OUT menjadi empat keadaan T (T₁, T₂, T₃, dan T₄).

Gambar. Siklus Mesin Variabel

Gambar memperlihatkan suatu cara menyusun siklus mesin variabel (Variabel mashine cycle: siklusmesin yang dapat diubah-ubah/ diatur). Untuk intruksi LDA, operasi tetap sama dari T₁ sampai T₅. Ketika keadaan T₆ dimulai, ROM kendali menghasilkan keluaran 3E3H (mikroinstruksi nop). Gerbang NAND dengan  segera akan mendeteksi keadaan nop ini dan menghasilkan sinyal keluaran NOP. Sinyal NOP ini diumpanbalikkan ke pencacah lingkar melalui sebuah gerbang AND, seperti ditunjukkan oleh gambar 10-18. Sinyal ini mereset pencacah lingkar kepada keadaan T₁, dan dengan demikian siklus mesin yang baru akan dimulai kembali. Operasi di atas telah mengurangi siklus mesin instruksi LDA dari enam  keadaan menjadi lima keadaan.

Gambar

     Pada instruksi OUT, nop yang pertama terjadi dalam keadaan T₅. Dalam hal ini, sesaat setelah keadaan T₅ dimulai, ROM kendali menghasilkan keluaran 3E3H, yang segera akan dideteksi oleh gerbang NAND. Sinyal NOP yang rendah dari NAND tersebut. Kemudian mereset pencacah program kembali ke kedaan T₁. Dengan cara ini kita telah mengurangi siklus mesin instruksi OUT dari enam keadaan menjadi empat keadaan.

6.    Keuntungan

Satu keuntungan dari mikroprogramming adalah penghapusan bagian dekoder instruksi dan matriks kendali; kedua bagian ini menjadi sangat kompleks bagi perangkat instruksi yang lebih luas. Dengan kata lain, jauh lebih mudah menyimpan mikroinstruksi di dalam sebuah ROM daripada membuat rangkaian  dekoder instruksi dan matriks kendali.

Gambar Skematik Lengkap SAP-1 (a)

Gambar. Skematik Lengkap SAP-1 (b)

Gambar Skematik Lengkap SAP-1 (c)

Gambar.  Skematik Lengkap SAP-1 (d)

BAB III

PENUTUP

A.  Kesimpulan

Unit kendali SAP-1 mengandung pencacah program, register instruksi, dan pengendali-pengurut yang menghasilkan kata kendali, sinyal-sinyal CLEAR, dan sinyal detak. ALU SAP-1 terdiri dari sebuh akumulator, sebuah penjumlah-pengurang, dan sebuah register B. Memori SAP-1 memiliki MAR dan sebuah RAM 16 x 8. Unit I/O mengandung saklar pemrograman masukan, bandar keluaran, dan peraga biner.

Sebagai kesimpulan dapat diutarakan bahwa kebanyakan komputer dewasa ini telah dirancang dengan menggunakan kendali yang dimikroprogram sebagai pengganti sistem  kendali perangkat-keras Tabel pemikroprograman dan rangkaian-rangkaian yang bersangkutan dari komputer dewasa ini jauh lebih kompleks daripada yang berlaku untuk SAP-1, akan tetapi gagasan  pokoknya tetap sama. Mikroinstruksi disimpan di dalam sebuah ROM kendali dan diakses dengan memberikan alamat mikroinstruksi yang diinginkan.

B.  Saran

Demikianlah tugas penyusunan makalah ini kami persembahkan. Harapan kami dengan adanya tulisan ini bisa menjadikan kita tau mengenai SAP-1. Serta dengan harapan dapat bermanfaat dan bisa difahami oleh para pembaca. Kritik dan saran sangat kami harapkan dari para pembaca, khususnya dari Dewan Guru yang telah membimbing kami dan para Mahasiswa demi kesempurnaan makalah ini. Apabila ada kekurangan dalam penyusunan makalah ini, kami mohon maaf yang sebesar-besarnya.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.slideshare.net/derist/bab-5-komputer-sederhana-sap1

http://id.scribd.com/doc/40826579/bab8-sap1