Sebuah chip sirkuit terpadu yang menggabungkan unit pemrosesan pusat (CPU), RAM, ROM, port I/O, dan sistem interupsi dikenal sebagai mikrokomputer satu chip. Mikrokomputer ini menjadi populer pada tahun 1970-an dan 1980-an berkat peningkatan kemampuan mikroprosesor. Mikrokomputer satu chip telah berkembang dari desain 4-bit dan 8-bit menjadi mikrokomputer satu chip berkecepatan tinggi 300M saat ini.
Sejarah Mikrokomputer Satu Chip
Mikrokomputer satu chip pertama kali dikembangkan pada awal tahun 1970-an. Contoh paling awalnya adalah Intel 4004 dan Motorola 6800, yang keduanya diluncurkan pada tahun 1971. Mikrokomputer-mikrokomputer awal ini terutama digunakan untuk aplikasi ilmiah dan industri.
Intel 4004 - tahun 1970-an
Perkembangan mikroprosesor pada awal tahun 1970-an memungkinkan terciptanya mikrokomputer bersirkuit tunggal. Mikroprosesor adalah prosesor komputer yang dibuat dalam satu sirkuit terpadu. Mikroprosesor pertama adalah Intel 4004, yang diluncurkan pada tahun 1971.
Commodore PET - 1977
Mikrokomputer satu chip pertama yang diproduksi secara massal adalah Commodore PET, yang diluncurkan pada tahun 1977. PET kemudian disusul oleh Apple II, yang diluncurkan pada tahun 1978. Apple II adalah mikrokomputer pertama yang dirancang untuk digunakan di rumah. Tak lama kemudian, muncul komputer rumahan lainnya seperti TRS-80 dan Commodore 64.
Mikrokomputer satu chip telah merevolusi industri komputer. Perangkat ini jauh lebih kecil dan lebih murah daripada komputer-komputer sebelumnya, serta lebih hemat daya. Hal ini menjadikannya pilihan yang ideal untuk digunakan dalam berbagai perangkat elektronik, termasuk mobil, peralatan rumah tangga, dan mainan.
Seiring dengan meningkatnya daya komputasi mikroprosesor, mikrokomputer satu chip pun menjadi semakin canggih. Mereka mampu melakukan tugas-tugas yang lebih kompleks dan menjadi lebih bertenaga. Saat ini, mikrokomputer satu chip merupakan salah satu jenis komputer yang paling populer dan banyak digunakan di dunia.
Struktur Dasar
Struktur dasar mikrokomputer satu chip biasanya terdiri dari unit pemroses pusat (CPU), memori baca-saja (ROM), memori akses acak (RAM), port masukan/keluaran (I/O), dan pengendali interupsi.
- CPU adalah otak dari mikrokomputer, yang bertanggung jawab untuk menjalankan instruksi dari sebuah program.
- ROM menyimpan instruksi program yang memberi tahu CPU apa yang harus dilakukan.
- RAM digunakan untuk menyimpan data dan program yang dapat diakses dan diubah oleh CPU.
- Port I/O menyediakan sarana bagi mikrokomputer untuk berkomunikasi dengan dunia luar.
- Pengendali interupsi bertanggung jawab untuk menangani interupsi, yaitu sinyal khusus yang menandakan bahwa telah terjadi suatu peristiwa yang memerlukan perhatian mikrokomputer.
Fitur Utama
- Ukuran Kecil dan Ringkas: Komponen ini sangat ringkas dan hanya membutuhkan sedikit rangkaian eksternal. Hal ini membuatnya sangat cocok untuk aplikasi dengan ruang terbatas, seperti pada perangkat genggam atau sistem tertanam.
- Relatif Murah: Biaya produksinya bisa sangat murah, karena semua komponen terdapat dalam satu IC.
- Konsumsi Daya Rendah: umumnya mengonsumsi daya lebih sedikit daripada mikroprosesor konvensional. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa komponen-komponen individual pada chip jauh lebih kecil dan membutuhkan daya yang lebih sedikit untuk beroperasi.
Aplikasi
Mikrokomputer satu chip dapat ditemukan dalam berbagai macam perangkat dan aplikasi. Perangkat ini digunakan dalam berbagai hal, mulai dari sistem kontrol mesin kendaraan bermotor hingga perangkat elektronik konsumen portabel.
Elektronik Konsumen
Mikrokomputer satu chip terdapat pada banyak produk elektronik konsumen, seperti kamera digital, pemutar media portabel, dan perangkat GPS. Dalam hal ini, mikrokomputer tersebut menjalankan semua fungsi komputer lengkap, seperti memproses data, menyimpan informasi, dan menjalankan aplikasi.
Otomotif
Mikrokomputer dapat digunakan untuk mengontrol mesin dan transmisi pada mobil, serta mengelola dan mengoordinasikan operasi perangkat lain dalam sistem.
Kontrol Industri
Mikrokomputer chip tunggal sering digunakan dalam sistem tertanam karena ukurannya yang kecil, daya yang rendah, dan harganya yang murah. Sistem tertanam adalah sistem komputer yang dirancang untuk melakukan satu atau beberapa tugas tertentu dalam sistem yang lebih besar.
Peralatan Medis
Mikrokomputer satu chip semakin umum digunakan dalam peralatan medis, terutama karena pemantauan cerdas terhadap data fisik pasien, beberapa di antaranya dapat dikenakan oleh pasien dan mengumpulkan data dari tubuh pasien. Data ini kemudian diproses oleh sistem kontrol di latar belakang.
Intel MCS 51
Intel MCS-51 (juga dikenal sebagai mikrokontroler 8051) adalah arsitektur mikrokontroler 8-bit yang dikembangkan oleh Intel pada awal tahun 1980-an. Mikrokontroler ini merupakan salah satu mikrokontroler pertama yang hadir di pasaran dan dengan cepat menjadi populer berkat beragam kemampuannya serta harganya yang terjangkau. MCU 8051 awalnya dirancang untuk digunakan dalam sistem tertanam, namun dengan cepat menemukan aplikasi di berbagai bidang lain, termasuk otomotif dan kontrol industri.
Sejarah MCS 51
Prosesor 8051 awalnya dikembangkan sebagai pengontrol untuk prosesor 8086 baru dari Intel. Prosesor 8086 adalah prosesor 16-bit, yang berarti prosesor ini dapat memproses dua byte (16 bit) data sekaligus. 8051 dirancang sebagai alternatif yang lebih efisien dan lebih murah daripada 8086 untuk aplikasi yang tidak memerlukan daya pemrosesan ekstra dari prosesor 16-bit.
Terdapat tiga versi: 8051 standar, 8052 berdaya rendah, dan 8031 berkecepatan tinggi. 8052 identik dengan 8051, kecuali bahwa ia dilengkapi dengan osilator terintegrasi yang mengurangi kebutuhan akan komponen eksternal. 8031 dirancang untuk aplikasi yang memerlukan 8051 berkecepatan tinggi, dan dilengkapi dengan pengganda clock terintegrasi yang meningkatkan kecepatan clock internal dari 6 MHz menjadi 12 MHz.
8051 sangat populer dan dengan cepat menjadi mikrokontroler standar untuk berbagai macam aplikasi. Pada tahun 1998, Intel merilis versi terbaru dari 8051, yang disebut MCS-51. MCS-51 mencakup sejumlah peningkatan dibandingkan 8051 asli, termasuk memori terintegrasi yang lebih besar, set instruksi yang ditingkatkan, dan dukungan untuk kecepatan clock yang lebih tinggi.
Arsitektur MCS 51
Komponen logika mikrokontroler MCS-51 mencakup CPU 8-bit dan osilator terintegrasi, ROM masker 80514B, EPROM 87514KB, 8031 tanpa ROM, register fungsi khusus SFR128BRAM, timer/penghitung T0 dan T1, antarmuka I/O paralel: P0, P1, P2, P3; antarmuka serial: TXD, RXD; sistem interupsi: INT0, INT1.
Fungsi
8051 memiliki beragam kemampuan dan dapat diprogram untuk melakukan berbagai tugas.
- CPU dengan bus data 8-bit dan bus alamat 16-bit;
- Memiliki kemampuan pemrosesan Boolean dan kemampuan pemrosesan bit;
- Mengadopsi struktur Harvard, dan ruang alamat memori program serta memori data bersifat independen, yang memudahkan dalam pemrograman;
- Memori program 64KB dan memori data 64KB pada alamat yang sama;
- Memori program on-chip 0-8KB (8031 tidak memiliki, 8051 memiliki 4KB, 8052 memiliki 8KB, 89C55 memiliki 20KB);
- Memori data on-chip 128 byte (8051 memiliki 256 byte);
- 32 jalur I/O dua arah dan dapat dialamatkan per bit;
- Dua timer/penghitung 16-bit (8052 memiliki 3);
- Antarmuka I/O serial full-duplex;
10. Struktur interupsi dari berbagai sumber interupsi memiliki dua prioritas interupsi;
11. Osilator jam internal.
