Teknologi Mikrokontroller

Sejarah Mikroprosesor dan Komputer

• Komputer Generasi Pertama

Teknologi Mikrokontroler dalam berbagai aspek kehidupan sangatlah penting. Dengan kehadiran mikrokontroler yang canggih dan dengan harga yang relatif murah, telah memudahkan kehidupan kita.

Meskipun perkembangan mikrokontroler didahului dengan munculnya mikroprosesor yang sangat berdampak pada pesatnya perkembangan teknologi komputer, mikrokontroler sangat dibutuhkan untuk menjadi pengontrol utama sistem elektronika digital, baik yang berukuran kecil maupun menengah. Dengan memahami berbagai kelebihan dan penerapan mikrokontroler, maka sesungguhnya banyak hal yang berguna yang dapat kita lakukan untuk kehidupan sehari – hari.

Jauh sebelum ditemukannya transistor pada tahun 1947, sebenarnya komputer berukuran besar sudah digunakan untuk melakukan komputasi data. Bahasa pemrograman juga sudah ada pada tahun 1945 yang bernama Plankalkul (artinya program kalkulus) yang dibuat oleh ilmuwan Jerman bernama Konrad Zuse (baca Tsoo zuh), namun belum sempat dipublikasikan hingga tahun 1972 karena kondisi pada saat itu sedang perang. Konrad Zuse pada tahun 1945 juga telah membuat komputer dari relay elektromekanik meskipun akhirnya musnah karena perang kecuali satu model terakhirnya, yaitu Z4.

Jenis komputer digital pertama bernama ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Digunakan untuk menghitung jarak tembakan pada perang dunia ke-2. Komputertersebut menggunakan tabung vakum sebanyak 19.000 buah yang setara dengan kecepatan kalkulator standar kita saat ini.

Dengan ditemukannya transistor, maka ukuran komputer yang berukuran satu ruangan besar dapat diperkecil. Ukuran komputer menjadi sangat kecil sebab penggunaan teknologi nano yang mapu menghasilkan chip yang terdiri atas ribuan bahkan jutaan transistor. Anda mungkin pernah mendengar prosesor terbaru bernama Itanium yang dibuat menggunakan jutaan transistor.

Penelitian pada tahun 1947 menghasilkan kemajuan dengan menggantikan material yang lebih baik, dengan dihasilkannya transistor yang berfungsi sebagai penguat arus atau saklar elektronik. Transistor inilah yang menjadi cikal bakal dihasilkannya chip yang mampu membuat komputer menjadi seukuran jam tangan.

• Mikroprosesor

Pada sebuah komputer, terdapat mikroprosesor yang digunakan untuk memproses data. Mikroposesor merupakan sebuah chip yang berfungsi sebagai pemroses data input yang diterima dari sebuah sistem digital. Mikroprosesor paling mudah ditemukan pada komputer atau Central Processing Unit (CPU). Mikroprosesor yang umum ditemukan pada komputer biasanya bermerek INTEL, AMD, atau CYRIX.

Mikroprosesor merupakan bagian yang sangat penting di dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Pada tahun 1971, Intel memperkenalkan mikroprosesor pertama di dunia dengan seri 4004, yang digunakan untuk kalkulator. Seri 4004 hanya mempunyai 2300 transistor dan merupakan chip 4 bit. Berselang satu tahun kemudian, muncul mikroprosesor 8008 yang merupakan mikroprosesor 8 bit pertama dengan 3300 transistor. Dua tahun kemudian (tahun 1947), Intel memperkenalkan mikroprosesor general purpose 8080 dengan 6000 transistor yang digunakan sebagai mikroprosesor untuk komputer di rumah – rumah.

• Mikroprosesor 8086 dan Generasi Terbaru

Pada tahun 1978, Intel memperkenalkan mikroprosesor 16 bit yang bernama 8086, yang merupakan pengembangan dari mikroprosesor sebelumnya, yaitu 8080/8085. 8086 merupakan mikroprosesor dengan lebar bus data sebesar 16 bit, baik internal maupun eksternal. Maksudnya ialah seluruh register lebarnya 16 bit dan bus data selebar 16 bit untuk mentransfer data ke dalam maupun keluar CPU. Oleh karena masih ada perangkat keras yang masih memiliki lebar data 8 bit dan 16 bit, maka mikroprosesor ini mengalami masalah dengan lebar data tersebut. Oleh karena itu, Intel meluncurkan mikroprosesor 8088 yang mampu menangani data 16 bit dan juga 8 bit. Pada tahun 1981 Intel mengubah komputer IBM menggunakan mikroprosesor 8088 yang ternyata sangat sukses di pasaran karena kompatibilitasnya.

Saat ini kecepatan prosesor INTEL Pentium 4 sudah sampai 3GHz. Semakin tinggi frekuensi prosesor dan lebar data (saat ini sudah mencapai 64 bit), maka semakin cepat pemrosesan yang dilakukan prosesor. Bahkan prosesor XEON yang umunya digunakan pada BladeServer IBM mampu menghasilkan kecepatan 3,6 GHz. Pada sebuah motherboard saat ini juga sudah dapat mendukung 2-4 prosesor, seperti pada server IBM eSeries.

Peranan Mikrokontroler pada Teknologi Elektronika

• Munculnya Mikrokontroler

Perlu diketahui terlebih dahulu perbedaan antara minikomputer, mikroprosesor dan mikrokontroler. Komputer digital umumnya terdiri atas tiga unit utama, yaitu CPU, program dan memori data serta input/output (I/O). Hampir semua pemrosesan dilakukan di dalam Arithmetic Logic Unit (ALU) di dalam CPU. Jika CPU dari sebuah komputer dibuat pada sebuah PCB disebut sebagai minikomputer.

Mikroprosesor merupakan CPU yang dipaket menjadi 1 chip sedangkan mikrokontroler merupakan keseluruhan komputer yang dibuat dalam satu chip. Seiring berkembangnya teknologi mikroprosesor 8 bit dan 16 bit, muncul pula kebutuhan agar perangkat elektronika dapat dikemas sekecil mungkin, seperti Atari, Nintendo, Sega, PS2 dan peralatan hiburan serta peralatan rumah tangga, seperti AC dan Audio/Video.

Untuk mendukung hal tersebut, mikroprosesor standar tidaklah cukup untuk melakukannya. Hal ini karena mikroprosesor membutuhkan komponen eksternal tambahan seperti memori, pengolah analog ke digital dan juga perangkat komunikasi serial lainnya. Oleh karena itu, dikembangkanlah chip yang di dalam kemasannya sudah terdapat mikroprosesor, I/O pendukung, memori, bahkan ADC yang dikenal dengan istilah mikrokontroler.

Mikrokontroler terdiri atas :

- CPU (Central Processing Unit)

Merupakan bagian paling penting dari sebuah mikroprosesor, yang akan melakukan pemrosesan data.

- RAM (Random Access Memory)

Digunakan untuk menyimpan data sementara.

- EPROM/PROM/ROM (Erasable Programmable Read Only Memory)

Digunakan untuk menyimpan program yang bersifat permanen.

- I/O (input/output) Serial dan Paralel

Unit ini berfungsi agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dalam format serial atau paralel sehingga dapat berkomunikasi dengan mudah pada PC dan devais standar digital lainnya.

- Timer

Berguna untuk mengatur pewaktuan dari sistem yang berbasis mikrokontroler, missal untk delay atau pencacah.

- Interrupt Controller

Berfungsi menangani suatu request pada saat mikrokontroler sedang running.

• Berbagai Tipe Mikrokontroler

- Mikrokontroler ATMEL

Mikrokontroler keluaran ATMEL dapat dikatakan sebagai mikrokontroler terlaris dan termurah saat ini. Chip mikrokontroler ini dapat diprogram menggunakan port paralel atau serial. Selain itu, dapat beroperasi hanya dengan satu chip dan beberapa komponen dasar seperti kristal, resistor, dan kapasitor.

- Mikrokontroler PIC

PIC merupakan keluarga mikrokontroler tipe RISC buatan Microchip Technology yang bersumber dari PIC1650 yang dibuat oleh Divisi Mikroelektronika General Instruments. Teknologi Microchip tidak menggunakan PIC sebagai akronim, melainkan nama brandnya, yaitu PICmicro. Hal ini karena PIC singkatan dari Peripheral Interface Controller sedangkan General Instruments mempunyai akronim PIC1650 sebagai Programmable Intelligent Computer.

PIC pada awalnya dibuat menggunakan teknologi General Instruments 16 bit CPU, yaitu CP1600. PIC dibuat pertama kali pada tahun 1975 untuk meningkatkan perfoma sistem pada I/O. Saat ini PIC telah dilengkapi dengan EPROM dan komunikasi serial, UAT, kernel, control motor, dan lain – lain serta memori program dari 512 word hingga 32 word. Satu word dalam hal ini sama dengan satu instruksi bahasa assembly yang bervariasi dari 12 hingga 16 bit, tergantung dari tipe PICmicro tersebut.

- Mikrokontroler Maxim

Maxim merupakan salah satu produsen chip yang fokus pada komponen digital dan komunikasi, seperti mikrokontroler, akuisisi data, dan komponen RF (Radio Frekuensi). Maxim cukup inovatif dengan meluncurkan mikrokontroler yang mendukung jaringan komputer antara lain, 80C400 dengan kecepatan tinggi.

• Aplikasi Mikrokontroler

Mikrokontroler dan prosesor sering digunakan sebagai penngendalli oven microwave, kulkas, televise dan VCR, radio tape stereo, komputer dan perlengkapan komputer, seperti laser printer, modem dan disk drive. Penerapan lainnya, antara lain pada automobile, pengendali lingkungan, instrumentasi, robotika, aerospace, dan climate control. Mikrokontroler pada umumnya digunakan dimana kemampuan prosesnya tidak begitu penting (tidak dibutuhkan kecepatan yang sangat tinggi) dibandingkan mikroprosesor yang mampu bekerja dengan kecepatan tinggi.

TEKNOLOGI MIKROKONTROLER

Sejarah Mikroprosesor dan Komputer

• Komputer Generasi Pertama

Teknologi Mikrokontroler dalam berbagai aspek kehidupan sangatlah penting. Dengan kehadiran mikrokontroler yang canggih dan dengan harga yang relatif murah, telah memudahkan kehidupan kita.

Meskipun perkembangan mikrokontroler didahului dengan munculnya mikroprosesor yang sangat berdampak pada pesatnya perkembangan teknologi komputer, mikrokontroler sangat dibutuhkan untuk menjadi pengontrol utama sistem elektronika digital, baik yang berukuran kecil maupun menengah. Dengan memahami berbagai kelebihan dan penerapan mikrokontroler, maka sesungguhnya banyak hal yang berguna yang dapat kita lakukan untuk kehidupan sehari – hari.

Jauh sebelum ditemukannya transistor pada tahun 1947, sebenarnya komputer berukuran besar sudah digunakan untuk melakukan komputasi data. Bahasa pemrograman juga sudah ada pada tahun 1945 yang bernama Plankalkul (artinya program kalkulus) yang dibuat oleh ilmuwan Jerman bernama Konrad Zuse (baca Tsoo zuh), namun belum sempat dipublikasikan hingga tahun 1972 karena kondisi pada saat itu sedang perang. Konrad Zuse pada tahun 1945 juga telah membuat komputer dari relay elektromekanik meskipun akhirnya musnah karena perang kecuali satu model terakhirnya, yaitu Z4.

Jenis komputer digital pertama bernama ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Digunakan untuk menghitung jarak tembakan pada perang dunia ke-2. Komputertersebut menggunakan tabung vakum sebanyak 19.000 buah yang setara dengan kecepatan kalkulator standar kita saat ini.

Dengan ditemukannya transistor, maka ukuran komputer yang berukuran satu ruangan besar dapat diperkecil. Ukuran komputer menjadi sangat kecil sebab penggunaan teknologi nano yang mapu menghasilkan chip yang terdiri atas ribuan bahkan jutaan transistor. Anda mungkin pernah mendengar prosesor terbaru bernama Itanium yang dibuat menggunakan jutaan transistor.

Penelitian pada tahun 1947 menghasilkan kemajuan dengan menggantikan material yang lebih baik, dengan dihasilkannya transistor yang berfungsi sebagai penguat arus atau saklar elektronik. Transistor inilah yang menjadi cikal bakal dihasilkannya chip yang mampu membuat komputer menjadi seukuran jam tangan.

• Mikroprosesor

Pada sebuah komputer, terdapat mikroprosesor yang digunakan untuk memproses data. Mikroposesor merupakan sebuah chip yang berfungsi sebagai pemroses data input yang diterima dari sebuah sistem digital. Mikroprosesor paling mudah ditemukan pada komputer atau Central Processing Unit (CPU). Mikroprosesor yang umum ditemukan pada komputer biasanya bermerek INTEL, AMD, atau CYRIX.

Mikroprosesor merupakan bagian yang sangat penting di dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Pada tahun 1971, Intel memperkenalkan mikroprosesor pertama di dunia dengan seri 4004, yang digunakan untuk kalkulator. Seri 4004 hanya mempunyai 2300 transistor dan merupakan chip 4 bit. Berselang satu tahun kemudian, muncul mikroprosesor 8008 yang merupakan mikroprosesor 8 bit pertama dengan 3300 transistor. Dua tahun kemudian (tahun 1947), Intel memperkenalkan mikroprosesor general purpose 8080 dengan 6000 transistor yang digunakan sebagai mikroprosesor untuk komputer di rumah – rumah.

• Mikroprosesor 8086 dan Generasi Terbaru

Pada tahun 1978, Intel memperkenalkan mikroprosesor 16 bit yang bernama 8086, yang merupakan pengembangan dari mikroprosesor sebelumnya, yaitu 8080/8085. 8086 merupakan mikroprosesor dengan lebar bus data sebesar 16 bit, baik internal maupun eksternal. Maksudnya ialah seluruh register lebarnya 16 bit dan bus data selebar 16 bit untuk mentransfer data ke dalam maupun keluar CPU. Oleh karena masih ada perangkat keras yang masih memiliki lebar data 8 bit dan 16 bit, maka mikroprosesor ini mengalami masalah dengan lebar data tersebut. Oleh karena itu, Intel meluncurkan mikroprosesor 8088 yang mampu menangani data 16 bit dan juga 8 bit. Pada tahun 1981 Intel mengubah komputer IBM menggunakan mikroprosesor 8088 yang ternyata sangat sukses di pasaran karena kompatibilitasnya.

Saat ini kecepatan prosesor INTEL Pentium 4 sudah sampai 3GHz. Semakin tinggi frekuensi prosesor dan lebar data (saat ini sudah mencapai 64 bit), maka semakin cepat pemrosesan yang dilakukan prosesor. Bahkan prosesor XEON yang umunya digunakan pada BladeServer IBM mampu menghasilkan kecepatan 3,6 GHz. Pada sebuah motherboard saat ini juga sudah dapat mendukung 2-4 prosesor, seperti pada server IBM eSeries.

Peranan Mikrokontroler pada Teknologi Elektronika

• Munculnya Mikrokontroler

Perlu diketahui terlebih dahulu perbedaan antara minikomputer, mikroprosesor dan mikrokontroler. Komputer digital umumnya terdiri atas tiga unit utama, yaitu CPU, program dan memori data serta input/output (I/O). Hampir semua pemrosesan dilakukan di dalam Arithmetic Logic Unit (ALU) di dalam CPU. Jika CPU dari sebuah komputer dibuat pada sebuah PCB disebut sebagai minikomputer.

Mikroprosesor merupakan CPU yang dipaket menjadi 1 chip sedangkan mikrokontroler merupakan keseluruhan komputer yang dibuat dalam satu chip. Seiring berkembangnya teknologi mikroprosesor 8 bit dan 16 bit, muncul pula kebutuhan agar perangkat elektronika dapat dikemas sekecil mungkin, seperti Atari, Nintendo, Sega, PS2 dan peralatan hiburan serta peralatan rumah tangga, seperti AC dan Audio/Video.

Untuk mendukung hal tersebut, mikroprosesor standar tidaklah cukup untuk melakukannya. Hal ini karena mikroprosesor membutuhkan komponen eksternal tambahan seperti memori, pengolah analog ke digital dan juga perangkat komunikasi serial lainnya. Oleh karena itu, dikembangkanlah chip yang di dalam kemasannya sudah terdapat mikroprosesor, I/O pendukung, memori, bahkan ADC yang dikenal dengan istilah mikrokontroler.

Mikrokontroler terdiri atas :

- CPU (Central Processing Unit)

Merupakan bagian paling penting dari sebuah mikroprosesor, yang akan melakukan pemrosesan data.

- RAM (Random Access Memory)

Digunakan untuk menyimpan data sementara.

- EPROM/PROM/ROM (Erasable Programmable Read Only Memory)

Digunakan untuk menyimpan program yang bersifat permanen.

- I/O (input/output) Serial dan Paralel

Unit ini berfungsi agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dalam format serial atau paralel sehingga dapat berkomunikasi dengan mudah pada PC dan devais standar digital lainnya.

- Timer

Berguna untuk mengatur pewaktuan dari sistem yang berbasis mikrokontroler, missal untk delay atau pencacah.

- Interrupt Controller

Berfungsi menangani suatu request pada saat mikrokontroler sedang running.

• Berbagai Tipe Mikrokontroler

- Mikrokontroler ATMEL

Mikrokontroler keluaran ATMEL dapat dikatakan sebagai mikrokontroler terlaris dan termurah saat ini. Chip mikrokontroler ini dapat diprogram menggunakan port paralel atau serial. Selain itu, dapat beroperasi hanya dengan satu chip dan beberapa komponen dasar seperti kristal, resistor, dan kapasitor.

- Mikrokontroler PIC

PIC merupakan keluarga mikrokontroler tipe RISC buatan Microchip Technology yang bersumber dari PIC1650 yang dibuat oleh Divisi Mikroelektronika General Instruments. Teknologi Microchip tidak menggunakan PIC sebagai akronim, melainkan nama brandnya, yaitu PICmicro. Hal ini karena PIC singkatan dari Peripheral Interface Controller sedangkan General Instruments mempunyai akronim PIC1650 sebagai Programmable Intelligent Computer.

PIC pada awalnya dibuat menggunakan teknologi General Instruments 16 bit CPU, yaitu CP1600. PIC dibuat pertama kali pada tahun 1975 untuk meningkatkan perfoma sistem pada I/O. Saat ini PIC telah dilengkapi dengan EPROM dan komunikasi serial, UAT, kernel, control motor, dan lain – lain serta memori program dari 512 word hingga 32 word. Satu word dalam hal ini sama dengan satu instruksi bahasa assembly yang bervariasi dari 12 hingga 16 bit, tergantung dari tipe PICmicro tersebut.

- Mikrokontroler Maxim

Maxim merupakan salah satu produsen chip yang fokus pada komponen digital dan komunikasi, seperti mikrokontroler, akuisisi data, dan komponen RF (Radio Frekuensi). Maxim cukup inovatif dengan meluncurkan mikrokontroler yang mendukung jaringan komputer antara lain, 80C400 dengan kecepatan tinggi.

• Aplikasi Mikrokontroler

Mikrokontroler dan prosesor sering digunakan sebagai penngendalli oven microwave, kulkas, televise dan VCR, radio tape stereo, komputer dan perlengkapan komputer, seperti laser printer, modem dan disk drive. Penerapan lainnya, antara lain pada automobile, pengendali lingkungan, instrumentasi, robotika, aerospace, dan climate control. Mikrokontroler pada umumnya digunakan dimana kemampuan prosesnya tidak begitu penting (tidak dibutuhkan kecepatan yang sangat tinggi) dibandingkan mikroprosesor yang mampu bekerja dengan kecepatan tinggi.

http://wartawarga.gunadarma.ac.id/2010/04/teknologi-mikrokontroler/