Organisasi dan Arsitektur Komputer Bab 3

Bab 3 Rangkaian Sekuensial

Berbeda dengan rangkaian kombinasional yang hanya bergantung pada
masukan saat ini saja. Rangkaian sequensial adalah rangkaian yang mempunyai
output yang tidak hanya tergantung pada masukkan saat ini saja, tapi bergantung
juga pada masukkan sebelumnya / kondisi sebelumnya. Biasanya rangkaian ini
difungsikan sebagai memori penyimpan suatu nilai rangkaian dimana nilai tersebut
akan berpengaruh pada nilai selanjutnya.
Ada beberapa ciri dari rangkaian sequensial yang membedakan dengan
rangkaian kombinasional. Adapun ciri tersebut antara lain :
· Outputnya bergantung pada input saat ini dan input sebelumnya.
· Pada umumnya terdapat satu atau lebih rangkaian logika yang memperhatikan
faktor clock (waktu).
· Memiliki elemen nilai balik.
· Sangat memperhatikan state dari device tersebut (previous state, present state,
dan next state).

State adalah suatu set nilai logic yang unik yang memperlihatkan status atau
nilai suatu mesin atau device pada suatu waktu tertentu.
Clock adalah kontroler kerja suatu komponen atau rangkaian dimana
fungsinya adalah sebagai detak jantung aktif dan tidak aktifnya suatu komponen
tertentu berdasarkan urutan kerja komponen tersebut dalam rangkaiannya.
Ada 2 jenis rangkaian sequensial jika di lihat dari prinsip kerjanya, yaitu :

1.  Rangkaian sequensial sinkron

Rangkaian sequensial sinkron adalah rangkaian sequensial yang semua
perpindahan state dilakukan secara serentak berdasarkan clock tertentu.

 

           2       Rangkain sequensial asinkron

            Rangkaian sequensial asinkron adalah rangkaian sequensial yang tidak
            memiliki clock, sehingga perpindahan statenya bisa terjadi kapan saja dengan
            memanfaatkan konsep kestabilan.

Suatu rangkaian bisa dikatakan sebagai rangkaian sequensial asalkan
rangkaian tersebut memberikan umpan balik ke sistem itu lagi yang nantinya
mempengaruhi output selanjutnya. 

Flip Flop

Seperti halnya register, flip-flop adalah rangkaian sequensial yang
mempunyai fungsi sebagai pengingat (memory). Dalam hal ini flip-flop mampu
melakukan proses penyimpanan data sesuai dengan kombinasi masukan yang
diberikan dan data yang tersimpan itu dapat dikeluarkan sesuai dengan kombinasi masukan yang diberikan. Ada beberapa hubungan antara inputoutput
yang mungkin terjadi pada flip-flop. Hubungan-hubungan tersebut antara
lain adalah :

Hafalkan Tabel berikut  

penjelasan :

PS/Qt = Present state

NS/Qt+1 = Next state

x = dont care

· Set
Set adalah kondisi dimana output yang dihasilkan akan bernilai 1 apapun
kondisi inputan yang diberikan.

· Reset
Reset adalah kondisi dimana output yang dihasilkan akan bernilai 0
apapun kondisi inputan yang diberikan.

 · Hold
Hold adalah kondisi dimana output yang dihasilkan tidak berubah dari
kondisi inputan yang diberikan.

 

· Toogle
Toogle adalah kondisi dimana output yang dihasilkan merupakan
kebalikan dari kondisi yang diberikan.

Ada beberapa jenis flip-flop yang ada, antara lain :

1. R-S Flip-Flop
R-S Flip-Flop merupakan rangkaian dasar dari semua jenis flip-flop.
Sejatinya R-S Flip-Flop terdiri dari empat buah gerbang NAND yang memiliki 2
buah inputan ( S/set dan R/reset ) dan 2 buah output ( Q dan Q’ ).
R-S Flip-Flop akan aktif jika terjadi perubahan clock dan clock bernilai 1.
Output dari R-S Flip-Flop tidak akan berubah jika kedua masukan bernilai 0.
Dan jika keduanya bernilai 1 maka kedua keluaran akan akan bernilai 1 dan
akan disebut sebagai kondisi yang terlarang, karena jika masukkan diubah
menjadi 0 maka outputannya tidak akan bisa terprediksi, bisa 0 ataupun 1.
Berikut adalah gambar R-S Flip-Flop jika dilihat dari komponen
penyusunnya beserta tabel kebenarannya.

2.JK Flip-Flop
JK Flip-flop disebut juga rangkaian penyempurna dari RS Flip-flop, karena
rangkaian JK flip-flop dibangun untuk megantisipasi keadaan terlarang pada
SR flip-flop. Yaitu pada kondisi dimana masukan J dan K bernilai 1, maka
keluaran menjadi berlawanan dengan kondisi keluaran sebelumnya atau
sering disebut deengan toogle.
Seperti halnya SR flip-flop, JK flip-flop memiliki 2 buah inputan (J dan K)
dan akan mengeluarkan 2 buah output (Q dan Q’). Serta JK flip-flop akan
aktif jika terjadi perubahan clock dan clock bernila 1. dedrikut adalah
gambar JK flip-flop beserta tabel kebenarannya.

3.D Flip-Flop
D flip-flop dapat disusun dari SR flip-flop atau JK flip-flop dimana
masukannya saling berkebalikan dengan karakteristik yang mengindikasikan
memilih salah satu dari dua operasi (SET dan RESET). D flip-flop dimungkinkan
dengan menambahkan salah satu masukannya dengan inverter agar kedua
masukan flip-flop selalu dalam kondisi berlawanan. D flip-flop juga disebut
sebagai flip-flop data karena keluarannya selalu sama dengan masukan
yang diberikan.
Berbeda dengan SR flip-flop dan JK flipflop yang memiliki 2 buah inputan,
D Flip-flop hanya memiliki 1 buah inputan ( D ) dan akan menghasilkan 2
buah output ( Q dan Q’ ). D Flip-flop juga akan aktif jika terjadi perubahan
clock dan clock bernilai 1. Dan berikut adalah gambar rangkaian D flip-flop
beserta tabel kebenarannya.

 4.T Flip-Flop