Sejarah Keluarga Mikrokontroler dan Mikroprosesor

Sejarah Keluarga Mikrokontroler dan Mikroprosesor

26 May

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

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.