Organisasi dan Arsitektur Komputer Bab 2

BAB 2 Rangkaian Sekuensial

Pendahuluan
Sebuah perangkat system digital dapat digambarkan sebagai modul yang
memiliki port input dan output.

Di dalam perangkat digital tersebut, terdapat suatu mekanisme pengolahan data
yang akan menghasilkan output sesuai dengan input yang diterima. Pengolahan
data ini disebut arsitektur dari perangkat digital.


Decoder n to 2n
Decoder n to 2n adalah alat yang digunakan untuk mengaktifkan salah satu
bit dari 2n bit output yang ada, dimana n adalah jumlah bit input. Untuk lebih
jelasnya lihat tabel kebenaran dari decoder 2 to 4 berikut:

Pada truth table, terlihat bahwa output dari decoder(y0,y1,y2,y3)
bergantung pada nilai input(w1,w0). Contoh, saat (w1,w0)=(1,1) maka bit output
yang aktif(bernilai ‘1’) adalah y3.hal ini karena nilai biner dr ‘11’ adalah 3.


Encoders
Encoder adalah kebalikan dari decoder. Encoder akan mereduksi inputan
sebanyak 2n bit menjadi outputan n bit. Mekanisme pereduksian bit-bit tersebut
dapat dilihat pada tabel kebenaran dari encoder 4 to 2n berikut:

Multiplexer
Multiplexer berfungsi untuk memilih salah satu data 2n data input dimana n
adalah jumlah bit selektor. Data outputan yang dipilih bergantung pada nilai bitbit
pada selektor. Berikut penjelasan gambarnya:

Keterangan gambar:
I1..I8 : inputan multiplexer yang akan dipilih
S2,S1,S0 : bit-bit selektor yang mementukan hasil keluaran
Y : output multiplexer

Mekanisme pemilihan output oleh selektor dari multiplexer diatas dapat dilihat
pada tabel kebenaran berikut:

Adder
Sesuai namanya, adder berfungsi untuk penjumlahan dari 2 atau lebih
inputan. Adder terbagi menjadi 2 jenis yaitu half adder dan full adder.
Perbedaan antara keduanya adalah, half adder tidak memiliki inputan “carry in”
sedangkan full adder punya. Berikut diagram block dari kedua jenis adder:

Ket:
A : inputan pertama(1 bit)
B : inputan kedua(1 bit)
Cin :carry in, yaitu carry dari penjumlahan sebelumnya
Cout :carry out, yaitu carry dari penjumlahan sekarang

Ilustrasi penambahan half adder dan full adder:

N-Bit Parallel Full Adder

Subtractor
Termasuk juga dalam rangkaian aritmatika. Diagram block dari substraktor:

Berikut tabel kebenaran dari subtractor:

Dengan melakukan penyederhanaan dengan k’map dari tabel kebenaran
diatas:

Dengan menggunakan data diatas, kita bisa membuat desain vhdl-nya.
Pengurangan pada substractor sama halnya pada adder, hanya bisa dilakukan
untuk inputan sebesar 1-bit.



Multiplier
Perkalian pada multiplier bisa dilakukan dengan inputan dengan n X m bit.
Contoh perkalian biner sbb:

Diagram blocknya:

Untuk lebih jelasnya perhatikan miltiplier 2 X 2 bit di bawah:

Jika dilakukan perhitungan maka didapat:

Dari data P0,P1,P2,P3 diatas, kita bisa membuat implementasi vhdl-nya. Kali ini
temen-temen coba buat sendiri yah.



Divider
Inputan pada divider bisa berukuran sembarang bit.

A : yang dibagi
B : pembagi
Quotient : hasil bagi
Remainder : sisa bagi
untuk lebih mengerti tentang divider, perhatikan tabel kebenaran dari 2-bit ÷2-bit
divider berikut:

Dengan tabel kebenaran diatas, kita bisa mengetahui rumus logika dari
outputannya dengan menggunakan penyederhanaan K’map:

Comparator
Comparator digunakan untuk membandingkan 2 inputan dimana kedua
inputan tersebut harus memiliki jumlah bit yang sama. Comparator akan memiliki
3 outputan yang melambangkan keadaan yang berbeda, yaitu saat A<B, A>B,
dan A=B. Bila setelah dibandingkan, misalnya inputan A lebih besar daripada B,
maka output A>B akan bernilai ‘1’ dan outputan yang lain akan bernilai ‘0’.
Untuk lebih jelasnya perhatikan diagram blok dan tabel kebenaran untuk 1-bit

Shift Register
Shift register memiliki 2 komponen input yaitu data input dan control input.
Control input akan menentukan bagaimana data input tadi diproses.

Keterangan:
· R: Rotation. Berfungsi menentukan jenis operasi dari shift register.Jika bernilai 0,
maka operasi yang akan dilakukan adalah shift(penggeseran).jika bernilai 1
maka shift register akan melakukan operasi rotate. Saat operasi yang
dilakukan adalah rotate maka nilai F tidak digunakan.
· F: Fill. Menentukan jenis fill dari operasi shift. Jika bernilai 0, maka operasi yang
dilakukan adalah zero fill sedangkan jika 1 maka jenis fill-nya adalah spill fill.
· D: direction. Berfungsi untuk menentukan arah penggeseran(shift). Jika
bernilai 0 maka arahnya ke kiri, sedangkan jika 1 maka arahnya ke kanan.
· A: amount. Berfungsi menentukan jumlah posisi bit yang akan digeser.
Cara kerja dari shift register adalah sebagai berikut:
a. Jika nilai R=0 maka operasi yang dilakukan adalah shift.
· Lihat nilai F dan D untuk mengetahui jenis fill dan arah pergeseran.
· Lakukan pergeseran dengan arah yang ditentukan oleh D dan isi bagian
yang kosong sesuai dengan nilai F, jika F=0 maka isi bagian kosong
tersebut dengan nilai ‘0’, sedangkan jika F=1, maka isi bagian kosong
dengan nilai dari bit yang di-geser.
· Contoh pergeseran(R=0,F=1,D=1,A=2):

Jika nilai R=1 maka operasi yang dilakukan adalah rotate. Nilai dari F tidak
digunakan, tetapi nilai D tetap digunakan untuk menentukan arah rotasi.
Contoh: