Komponen Sistem Perangkat Keras Tertanam: Prosesor, Memori (RAM/ROM), Perangkat I/O, Unit Konversi Analog-Digital (A/D, D/A), Modul Komunikasi, Modul Daya. Artikel ini memberikan pengenalan mendetail mengenai unit inti dari sistem perangkat keras tertanam: prosesor.
Jenis-jenis Prosesor Tertanam
Unit Pengendali Mikro (MCU)
Mikrokontroler tertanam, yang juga dikenal sebagai mikrokontroler satu chip, mengintegrasikan seluruh sistem komputer ke dalam satu chip. Mikrokontroler ini biasanya memiliki inti mikroprosesor dan mengintegrasikan berbagai komponen fungsional serta periferal yang diperlukan ke dalam chip, seperti ROM, EPROM, RAM, bus, logika bus, timer, penghitung, watchdog, port I/O, port serial, output modulasi lebar pulsa, konverter A/D, konverter D/A, Flash RAM, EEPROM, dan banyak lagi.
MCU umumnya digunakan dalam sistem kontrol, seperti kontrol penerbangan pada drone, kontrol sasis pada penyedot debu robotik, dan ABS pada mobil, terutama untuk menjalankan tugas-tugas.
DSP adalah chip yang dirancang untuk pemrosesan sinyal digital, yang dikenal karena kecepatan tinggi, fleksibilitas, dan konsumsi daya yang rendah. Chip ini menggunakan arsitektur Harvard yang disempurnakan, yang memisahkan penyimpanan program dan data, serta sering kali dilengkapi dengan pengali perangkat keras. Di era digital, DSP memainkan peran penting dalam bidang komunikasi, komputasi, dan produk elektronik konsumen.
Prosesor DSP dirancang khusus untuk tugas pemrosesan sinyal digital waktu nyata, dan algoritma DSP semakin banyak diterapkan dalam domain tertanam, beralih dari implementasi fungsi DSP menggunakan instruksi biasa pada mikrokontroler umum ke penggunaan prosesor DSP tertanam.
Unit Pemroses Mikro (MPU)
MPU mengintegrasikan unit aritmatika dan pengendali dalam satu chip. Unit aritmatika terutama melakukan operasi aritmatika dan logika, sedangkan pengendali mengontrol pelaksanaan program, termasuk pengendalian instruksi, pengendalian waktu, dan pengendalian operasi. Unit ini mengambil instruksi dari memori utama, menentukan lokasi instruksi berikutnya dalam memori, mendekode instruksi, menghasilkan sinyal kontrol, serta mengelola aliran data antara CPU, memori utama, dan perangkat masukan/keluaran.
Mikroprosesor tertanam menggunakan mikroprosesor serbaguna yang telah ditingkatkan. Karena biasanya digunakan dalam lingkungan yang keras, mikroprosesor tertanam memiliki persyaratan yang lebih tinggi terkait suhu kerja, kompatibilitas elektromagnetik, dan keandalan dibandingkan dengan mikroprosesor serbaguna standar.
SoC dapat dipahami sebagai sebuah chip yang menggabungkan inti mikroprosesor umum dengan berbagai blok IP (kekayaan intelektual) dan periferal, yang mengintegrasikan berbagai modul untuk menciptakan chip tingkat sistem. SoC dapat dilengkapi dengan RAM/ROM bawaan, serta kemampuan canggih dari sebuah MPU, sehingga membentuk sirkuit terpadu khusus yang dirancang untuk tujuan tertentu.
Prosesor Tertanam ARM
Prosesor ARM dirancang oleh perusahaan asal Inggris, Acorn Limited, dan dikenal karena arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang hemat daya dan hemat biaya. Prosesor ARM pada dasarnya dirancang sebagai arsitektur 32-bit, namun juga dilengkapi dengan set instruksi 16-bit, yang umumnya dapat mengurangi ukuran kode hingga 35% dibandingkan dengan kode 32-bit yang setara, sekaligus tetap mempertahankan semua keunggulan sistem 32-bit.
Prosesor ARM dikategorikan ke dalam lima kelas: prosesor ARM Klasik, prosesor tertanam ARM Cortex, prosesor tertanam waktu nyata ARM Cortex, prosesor aplikasi ARM Cortex, dan prosesor ahli ARM.
Prosesor ARM Cortex
Seri Cortex-A (A=Application), dirancang untuk aplikasi kelas atas dengan frekuensi clock tinggi, performa unggul, dan konsumsi daya yang wajar. Model A5 hingga A15 adalah versi 32-bit, sedangkan A53 hingga A57 adalah versi 64-bit. Prosesor-prosesor ini dikenal sebagai prosesor aplikasi ARM Cortex.
Seri Cortex-R (R=Real Time), dirancang khusus untuk aplikasi kontrol waktu nyata dengan waktu respons yang cepat, kinerja yang memadai, dan konsumsi daya yang rendah. Prosesor ini dikenal sebagai prosesor tertanam waktu nyata ARM Cortex.
Seri Cortex-M (M=Mikrokontroler), ditujukan untuk aplikasi mikrokontroler dengan efisiensi biaya tinggi, biaya rendah, dan konsumsi daya minimal. Prosesor ini dikenal sebagai prosesor tertanam ARM Cortex.
Secara umum, seri -R dan seri -M disebut sebagai prosesor Cortex tertanam. Prosesor yang dikhususkan untuk aplikasi kartu pintar, dengan penekanan pada keamanan dan keandalan, disebut Prosesor Ahli Keamanan atau Prosesor Ahli (SecurCore). Ini mencakup tiga seri: SC000 berbasis ARM7TDMI, SC100 berbasis Cortex-M0, dan SC300 berbasis Cortex-M3.
