Komponen - Komponen pada Embedded Sistem Komputer Tersemat
1. Central Processing Unit (CPU)
Central Processing Unit atau sering lebih dikenla dengan processor bertugas melakukan fungsi logika dan matematika, transfer data, dan pengolah instruksi. Sebuah CPU berisikan register-register, Arithmetic Logic Unit (ALU), Program Couter dan Stack Pointer.
Operasi dasar suatu CPU adalah mengeksekusi sederetan perintah tersimpan yang disebut sebagai program. Wujud program berupa sederetan bilangan yang disimpan dalam memori. Menurut arsitektur von Neumann ada empat langkah proses dalam CPU, yaitu fetch, decode, execute, dan writeb ack.
Langkah fetch adalah langkah untuk mengambil instruksi dari memori program. Lokasi pengambilan program ditentukan oleh PC (Program Counter). Pada langkah selanjutnya, yaitu decode, instruksi yang telah diambil diuraikan untuk diolah lebih lanjut pada bagian – bagian khusus CPU. Sedangkan langkah execute, beberapa operasi hasil penguraian pada langkah sebelumnya mulai bekerja sama dan menyelesaikan perintah tersebut. Jika pada langkah ini terjadi penghitungan aritmatika maka ALU akan mulai berfungsi. Langkah terakhir, yaitu writeback, adalah menuliskan kembali hasil operasi pada memori maupun register-register yang telah ditunjuk. Hasil tersebut mungkin saja digunakan untuk proses eksekusi perintah berikutnya, yang akan kembali melalui langkah pertama.
Perbedaan CPU antarprodusen terletak pada hal-hal berikut :
• Lebar jalur data (data bus). Ada yang menggunakan 4,8,16, dan 32 bit
• Daftar instruksi : RISC, CISC
• Jumlah register
• Mode pengalamatan
• Jumlah interrupt
• Kecepatan/daya/ukuran
Lebar jalur data merepresentasikan kemampuan CPU untuk mengolah banyaknya informasi dalam sekali waktu pemrosesan. Semakin lebar jalur data, maka kemampuannya semakin besar. Perbedaan lainnya pada daftar instruksi. Ada dua jenis arsitektur CPU, yaitu RISC (Reduced Instruction Set Computer) dan CISC (Complex Intruction Set Computer). Perbedaan utama keduanya adalah CPU RISC mengeksekusi perintah lebih cepat daripada CISC karena tidak melalui proses konversi micro code.
CPU CISC dilengkapi dengan banyak daftar instruksi untuk mempermudah programmer membuat program dengan kode sumber sesingkat mungkin. CPU RISC memiliki lebih sedikit variasi instruksi sehingga programmer harus menulis lebih banyak baris kode untuk menghasilkan programm yang sama. CPU CISC memiliki converter microcode di dalamnya sehingga membutuhkan lebih banyak siklus mesin saat eksekusi instruksi sehingga kecepatan CISC relatif lebih lambat dibandingkan RISC.
Register merupakan sebuah lokasi atau wadah sementara untuk penyimpanan hasil operasi. Jumlah register antar CPU dapat berbeda. Mode pengalamatan berhubungan dengan mode CPU mem-fetch informasi dari memori. Baik register maupun mode pengalamatan berpengaruh tarhadap kemudahan pemrograman mikrokontroler.
Sebuah interrupt, dapat dianalogikan seperti interupsi terhadap suatu kegiatan yang sedang berlangsung, misalnya interupsi pada proses pengadilan. Jika interupsi diizinkan, maka proses sebelumnya akan dihentikan untuk mengerjakan kegiatan baru yang diminta interrupt. Setelah kegiatan interupsi tersebut selesai , maka kegiatan dikembalikan ke proses sebelumnya.
2. Port Input-Output
Bagian yang sangat penting ini dapat di ibaratkan sebagai kaki-tangan dan panca indera pada tubuh manusia. Port Input ibarat panca indera manusia. Dia menerima masukan dari dunia luar untuk diproses lebih lanjut pada tubuh mikrokontroler. Contoh konkret input bagi mikrokontroler adalah sensor suhu, sensor garis, sensor asap, dan penekanan tombol. Sedangkan port output ibarat kaki- tangan pada manusia. Melalui port output, mikrokontroler mengirimkan sinyal ke dunia luar. Sinyal itu dapat digunakan untuk menyalakan led, motor, membunyikan speaker/ buzzer, dan mengendalikan apa saja dengan mempertimbangkan perantara/ rangkaian drivernya.
3. Memori
Memori ini terdiri atas internal ROM (Read Only Memory) dan internal RAM (Random Acces Memory). Internal ROM merupakan memori penyimpanan program yang isinya tidak dapat diubah atau dihapus.
Umumnya, internal ROM disebut sebagai memori program. Ada berbagai jenis ROM, antara lain Mask ROM, PROM/OTP, EPROM, EEPROM. Mask ROM diprogram saat manufaktur. PROM/OTP hanya dapat diprogram sekali saja, sesuai namanya : One Time Programmable (OTP). EPROM memerlukan sinar ultraviolet untuk penghapusan data. Sedangkan EEPROM dapat dihapus dan diisi kapan saja hanya dengan menggunakan proses elektrik. Perkembangan ROM menghantarkannya pada teknologi flash ROM (EEPROM). Dengan teknoloi ini, ROM dapat ditulis atau diprogram berulang-ulang. Meskipun catu daya dimatikan, data pada ROM tidak hilang.
Sedangkan internal RAM merupakan penyimpanan datta yang isinya dapat diubah dan dihapus. RAM biasanya berisi data variabel dan register yang umumnya disebut memori data. Data yang tersimpan pada RAM bersifat sementara dan dapat dihilangkan jika catu data dimatikan. RAM terbagi atas SRAM dan DRAM. Hampir semua RAM dalam mikrokontroler adalah SRAM karena waktu aksesnya lebih cepat, sedangkan komputer PC menggunkan DRAM.
4. Periperal Tambahan
Periperal adalah perangkat dengan fungsi tertentu. Periperal tambahan dapat dianalogikan sebagai senjata pelengkap dalam suatu permainan perang. Semakin banyak senjata pelengkap, semakin mudah kita menghadapi permasalahan yang dipecahkan dengan mikrokontroler.
Periperal sering disertakan dalam mikrokontroler adalah timer, konverter analog ke digital dan sebaliknya (AD/DA), dan komunikasi serial. Komunikasi serta yang umum tersedia adalah UART, USART. Namunn, bentuk komunikasi serial lain mulai banyak dijumpai pada mikrokontroler yaitu I2C, USB, dan SPI.