Kenalan dengan Otak Komputer

SALAH satu keunggulan sebuah komputer ada pada otaknya, yang punya "nama asli" mikroprosesor. Otak itulah yang selama ini jadi salah satu pertimbangan kita dalam membeli komputer. Tetapi, masak, sih, gunanya hanya itu?
SELAMA ini kita lebih mengenal merek si mikroprosesor, seperti Intel (tipe Pentium, Celeron, Xeon, dan sebagainya), AMD (Athlon, Duron, dan sebagainya), atau Motorolla (biasanya dipergunakan untuk Macintosh). Karena mikroprosesor adalah otak yang mengatur sebagian besar aktivitas kerja komputer, maka bagus tidaknya si mikroprosesor memengaruhi bagus tidaknya kerja komputer. Pemahaman terhadap otak komputer ini tidak hanya berguna ketika memilih komputer, tetapi juga bisa dimanfaatkan untuk membuat hal lain yang lebih seru.
Mikroprosesor berbentuk komponen IC (integrated circuit). Sebagaimana layaknya IC, mikroprosesor berbentuk persegi panjang dengan sejumlah kaki komponen di dua sisi panjangnya, atau bujur sangkar dengan sejumlah kaki komponen di keempat sisinya. Pada bagian atas badannya juga tercetak jenis atau nama IC, produsen, dan beberapa keterangan lain. Jenis dan spesifikasi mikroprosesor sangat menentukan unjuk kerja atau performa dari komputer. Namun, unjuk kerja dari komputer juga tergantung pada bagian-bagian tertentu dalam komputer yang tentu saja saling terkait dan saling mendukung dengan mikroprosesor. Mereka membentuk teamwork yang kuat untuk menjadi komputer yang mampu melakukan tugas-tugas berat.
Dalam istilah keteknikan, mikroprosesor dan bagian-bagian tertentu itu membentuk sistem yang disebut sistem mikroprosesor. Sistem ini mencakup perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Suatu sistem mikroprosesor ternyata tidak hanya berupa komputer PC desktop, notebook, atau laptop saja, tetapi juga berupa single board microprocessor system dan single chip microprocessor system yang lebih kompak, kecil, dan spesifik.
Menariknya, ternyata komputer (yang lebih banyak dikenal dalam bentuk PC) tidak hanya dapat digunakan untuk mengetik dokumen atau surat, membuat gambar, mengerjakan tugas-tugas sekolah, memainkan game saat kita suntuk, atau berinternet ria dengan memanfaatkan fasilitas browsing, e-mail, dan chatting yang sekarang telah menjadi salah satu syarat remaja gaul.
Dengan sedikit saja tertarik, kita dapat memanfaatkan PC untuk mengerjakan hal-hal menantang dan menarik, seperti mengontrol lampu display (seperti di papan iklan atau billboard), mengontrol lampu lalu lintas (traffic light), ataupun mengontrol sistem alarm di rumah. Modal yang diperlukan hanyalah satu bahasa pemrograman tingkat tinggi (BASIC, Pascal, atau C) dan sedikit pengetahuan tentang port serial atau paralel. Port serial pada PC ditandai dengan COM1, COM2, atau COM lain (jika jumlah portnya lebih dari satu). Konektornya terletak di panel belakang komputer, dan biasa kita hubungkan dengan modem eksternal atau mouse (jika tidak terdapat fasilitas PS2 untuk mouse).
Port paralel pada PC ditandai dengan LPT1, LPT2. Konektornya juga terletak di panel belakang komputer, dan biasa kita hubungkan dengan printer. Jadi, kita bisa memanfaatkan PC untuk hal yang lebih menarik di sekitar rumah, seperti mengontrol lampu rumah, televisi, dan peralatan elektronik di rumah kita dari tempat yang jauh (misalnya saja saat kita harus bepergian atau berlibur di lain tempat), atau menggunakannya untuk komunikasi antarkomputer (chatting, file transfer, multimedia) lewat frekuensi radio. Bahkan, proyek-proyek lebih canggih yang kita inginkan.
Jika kita berminat mendalami lebih jauh, rangkaian-rangkaian kontrol untuk keperluan macam-macam itu juga dapat kita buat dalam bentuk sistem mikroprosesor yang lebih kompak dan ringkas, seperti single board microprocessor system (sistem mikroprosesor papan tunggal) atau single chip microprocessor system (sistem mikroprosesor chip/IC tunggal).
Sistem mikroprosesor papan tunggal adalah sistem mikroprosesor yang dipasang hanya pada satu printed circuit board (PCB) saja. PCB adalah papan rangkaian (terbuat dari sejenis bahan isolator) yang di permukaannya terdapat alur-alur konduktor (biasanya dari tembaga) yang menghubungkan kaki suatu komponen elektronika dengan komponen lainnya. Pada sistem ini, sebuah mikroprosesor dipasang pada PCB dan ditambah dengan komponen sistem mikroprosesor lainnya. Biasanya juga dilengkapi dengan keyboard dan display sederhana. Mikroprosesor yang dipasang di antaranya adalah mikroprosesor lama, seperti Z80 buatan Zilog, 8085 atau 8088 buatan Intel, atau produk lain yang saat ini sudah tidak digunakan lagi dalam PC.
Sistem mikroprosesor chip/IC tunggal adalah sistem mikroprosesor yang mikroprosesor dan komponen-komponen sistem lainnya sudah terpasang pada satu chip/IC tunggal. Nama lain untuk sistem mikroprosesor ini adalah mikrokontroler. Contoh mikrokontroler adalah 8031 produksi Intel dan 89C51 produksi Atmel. Dengan komponen ini, rangkaian kontrol terlihat sangat praktis sehingga dapat mengurangi ukuran fisik sistem dan mengurangi kerumitan rangkaian. Bentuknya sama seperti bentuk mikroprosesor atau komponen IC pada umumnya.
Tentu saja dibanding penggunaan PC yang hanya memerlukan modal satu bahasa pemrograman tingkat tinggi dan sedikit pengetahuan tentang port serial/paralel, penggunaan sistem single board dan single chip memerlukan pengetahuan yang lebih banyak tentang hardware dan software sistem mikroprosesor. Akan tetapi, berapa banyak pun pengetahuan yang harus diketahui, mempelajari mikroprosesor tetaplah menjadi hal yang menarik dan menantang karena kita mempunyai banyak pilihan untuk mencobanya. Dengan pengetahuan yang sedikit, tetapi dengan kreativitas yang tinggi, sudah banyak hal menyenangkan yang dapat kita lakukan dengan PC. Apalagi jika faktor kesulitan kita tambah dengan mempelajari single board system atau single chip system.
Dengan mempelajari kedua sistem dan senantiasa mencoba mengaplikasikan pada permasalahan kontrol di sekitar kita, seperti kontrol lampu traffic light, kontrol lampu display, kontrol sistem alarm, remote control, dan lain sebagainya, maka pengetahuan tentang sistem mikroprosesor dapat menjadi lahan penghasil duit.
Diagram blok sistem mikroprosesor
Diagram blok sistem mikroprosesor ditunjukkan dalam gambar 1. Sistem mikroprosesor tersusun dari empat komponen, yaitu mikroprosesor itu sendiri, Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), dan Port Input/Output (PIO). Dalam bekerja, keempat komponen tersebut saling berkomunikasi/mentransfer data. Media transfer datanya berupa sekelompok jalur-jalur penghubung yang disebut bus. Tiga jenis bus yang terdapat dalam sistem mikroprosesor adalah bus alamat (address bus), bus data (data bus), dan bus kontrol (control bus).
Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya, mikroprosesor berfungsi sebagai otak sistem. Ia mengatur kerja sistem berdasarkan urutan program yang telah ditetapkan. Ia mengatur aktivitas keluar atau masuk data dari/ke antarbagian dalam sistem. Ia juga mengatur aktivitas keluar atau masuk data dari/ke perangkat di luar sistem.
RAM adalah media pengingat sementara. Serupa dengan fungsi papan tulis, RAM dapat menjadi tempat menulis hasil kerja, hasilnya dapat dibaca oleh komponen lain, kemudian isinya dihapus jika tidak diperlukan lagi. Pada saat catu daya listrik dimatikan, isi RAM akan lenyap dan RAM kembali kosong. Karena itu, RAM disebut sebagai memory volatile (memori yang isinya dapat menguap). RAM diperlukan oleh sistem karena selama proses kerja, banyak proses tulis/baca data yang tidak bersifat permanen. Jika proses tulis/baca ini dilakukan pada media semacam disket, harddisk, atau CD (jenis Read/Write yang dapat dibaca dan ditulis), maka aksesnya membutuhkan waktu yang lebih lama. Oleh karena itu, kapasitas RAM yang lebih besar mengakibatkan bertambahnya kecepatan proses kerja sistem mikroprosesor. Hal ini dapat diamati pada komputer PC yang kita gunakan. Tambahkan kapasitas RAM PC kita dua atau empat kali lipat, pasti akan diperoleh proses kerja yang lebih cepat.
Sesuai dengan namanya, data pada Read Only Memory (ROM) hanya dapat dibaca. Data ditulis sekali dan setelah itu hanya dibaca saja. Kita tidak dapat dengan mudah menulis data ke ROM semudah menulis ke RAM. Data yang ditulis pada ROM lebih bersifat permanen dibandingkan data pada RAM. Karena itu, ROM disebut juga memory non-volatile. Karena sifatnya itu, oleh produsen mainboard, ROM pada komputer PC diisi program awal berupa identifikasi sistem dan pengaktifan program sistem operasi (terdapat dalam disket/harddisk). Tanpa adanya program awal ini, ketika komputer PC dinyalakan, mikroprosesor tidak dapat melakukan apa-apa. Berbeda dengan ROM pada PC yang hanya diisi program mula, ROM pada sistem single chip atau single board diisi dengan seluruh program yang akan dijalankan. Proses pengisian kita lakukan dengan alat yang bernama ROM writer.
Port I/O berfungsi sebagai pelabuhan keluar masuknya data ke perangkat di luar sistem mikroprosesor. Contoh perangkat di luar sistem mikroprosesor adalah keyboard, mouse, monitor, display, printer, modem, dan lainnya. Susunan data yang dikirim ke atau diterima dari luar dapat berupa susunan paralel (yang menggunakan banyak jalur data) atau susunan serial (yang hanya menggunakan satu atau dua jalur data). Perbedaan susunan paralel dan serial ditunjukkan dalam gambar 2.
Jenis dan fungsi bus
Bus pada sistem mikroprosesor dibagi menjadi tiga jenis, yaitu bus data, bus alamat, dan bus kontrol. Tiap-tiap bus tersusun atas beberapa jalur yang menghubungkan satu komponen dengan komponen lain dalam sistem. Tiap komponen pasti mempunyai kaki atau terminal yang dihubungkan dengan ketiga jenis bus. Fungsi dati tiap-tiap bus adalah sebagai berikut.
1. Bus data berfungsi sebagai jalan data dari satu komponen ke komponen lain. Bus data dapat terdiri dari 8, 16, dan 32 jalur paralel atau lebih. Karena data yang dikirim berupa data digital yang satu word-nya (kata-nya) minimal mempunyai lebar 8 bit (BInary digiT), maka paling tidak terdapat delapan jalur paralel untuk melewatkan satu word tiap pengiriman. Jumlah jalur bus data ditentukan oleh mikroprosesor sehingga memori dan port harus mempunyai jumlah jalur bus yang dapat disesuaikan. Arah aliran data dari satu komponen ke komponen lain dalam sistem biasanya bolak-balik (bidirectional), kecuali yang berhubungan dengan ROM. Arah alirannya dari ROM ke komponen lain karena ROM hanya dapat dibaca saja.
2. Bus alamat digunakan oleh mikroprosesor untuk memilih lokasi memori atau port yang akan ditulis atau dibaca. Proses pemilihan lokasi ini dilakukan terlebih dahulu sebelum data ditulis atau dibaca dari memori atau port. Semua memori dan port dibagi menjadi kapling-kapling yang ditandai dengan alamat-alamat tersendiri. Tiap alamat hanya dimiliki oleh satu kapling sehingga jika pemilihan alamatnya benar, data akan dikirim ke/diambil dari alamat memori atau port yang sesuai. Aliran data alamat yang dikirim hanya satu arah (unidirectional), yaitu dari mikroprosesor ke memori atau port.
3. Bus kontrol digunakan mikroprosesor antara lain untuk mengatur memori atau port agar siap ditulis atau dibaca. Bus kontrol juga digunakan memori atau port untuk memberi tahu kesiapan mereka menerima/mengirim data ke mikroprosesor. Karena kedua fungsi ini, maka bus kontrol terdiri dari beberapa jalur unidirectional dengan arah keluar mikroprosesor dan beberapa jalur unidirectional dengan arah masuk ke mikroprosesor.
Akhirnya, semoga sedikit ulasan di atas dapat membuka wawasan tentang sistem mikroprosesor sehingga dapat menggerakkan keinginan untuk ikut menekuni hal yang cukup menjanjikan ini. Semakin banyak kreativitas yang tergali, akan membantu mengurangi kesenjangan teknologi yang selama ini kita alami.

Sumber : http://www.kompas.com/kompas-cetak/0308/08/muda/481155.htm