Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto...
Transcript of Pendahuluan Sistem Digital @2012,Eko Didik Widianto...
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem Digital
Lisensi
Pendahuluan Sistem DigitalKuliah#1 TSK205 Sistem Digital - TA 2011/2012
Eko Didik Widianto
Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem Digital
Lisensi
Tentang Kuliah
I Pembahasan tentang deskripsi, tujuan, sasaran danmateri kuliah TSK205 Sistem Digital. Selain itu, jugadibahas tentang tata tertib kuliah dan sistem evaluasi
I Pengantar sistem digitalI Link
I Website: http://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/
I Email: [email protected]
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem Digital
Lisensi
Bahasan
Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi
Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital
Lisensi
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Bahasan
Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi
Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital
Lisensi
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Deskripsi KuliahDasar-dasar Sistem Digital
Kredit: 2 SKS Kuliah, 1 SKS PraktikumMetode pengajaran: tatap muka (2 x 50 menit), presentasi materi dan diskusi,UTS, UAS, Tugas, QuizWaktu: ±14 Minggu
1. Sistem digital dan metodologi desain;
2. Rangkaian logika: konsep, aljabar Boolean, gerbang logika,analisis, sintesis, minimisasi rangkaian menggunakan petaKarnaugh dan metode Quine-McKluskey, serta rangkaianmultilevel;
3. Teknologi implementasi: CMOS dan tinjauan praktis, teknologichip;
4. Representasi bilangan dan rangkaian aritmetika: unsigned,signed, fixed-point, floating point, operasi aritmetika dan desainrangkaian;
5. Blok rangkaian kombinasional;
6. Rangkaian sekuensial: elemen dasar latch dan flip-flop, register,pencacah, SRAM;
7. Desain rangkaian sekuensial sinkron: finite state machine/FSM,model Moore dan Mealy;
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Standar Kompetensi
Mahasiswa akan mampu:1. memahami secara komprehensif tentang konsep sistem
digital;2. merancang dan menganalisis, mengimplementasikan,
mengaplikasikan rangkaian digital (menggunakanteknologi TTL/CMOS) dan mengkomunikasikan solusidesain sistem digital dengan jelas, runut dan tepat baiktertulis maupun lisan
3. melakukan simulasi rangkaian logika denganmenggunakan program simulator, misalnya Qucs atauprogram lainnya
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Tata Tertib Kuliah
Berlaku bagi Dosen dan MahasiswaI Dosen dan mahasiswa diharapkan hadir pada waktunya
I Batas wajar 15 menit dari jadwal yang telah ditentukanI Namun, tidak ada sangsi keterlambatan bagi mahasiswa
I Kehadiran minimal 75% (11 / 14 pertemuan) sebagaisyarat minimal mengikuti UTS dan/atau UAS
I Sesuai keputusan jurusan Teknik Sistem Komputer
I Kuliah yang batal diadakan karena hari libur, kegiataninsidental jurusan ataupun dosen berhalangan, akandigantikan di hari lain sesuai kesepakatandosen-mahasiswa
I Akan diberitahukan lewat blog/facebook
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Bahasan
Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi
Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital
Lisensi
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Buku Acuan/Referensi
1. Peter J. Ashenden, Digital Design: An Embedded SystemsApproach Using Verilog/VHDL, Morgan Kaufmann, 2008
2. Stephen Brown and Zvonko Vranesic, Fundamentals ofDigital Logic with Verilog/VHDL, 2nd Edition, McGraw-Hill,2005
3. Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, Gregory L. Moss, “DigitalSystems: Principles and Applications”, Edisi 11, Pearson,2011Buku ini bisa dipinjam di perpustakaan jurusan
4. Sumber lain: paper ilmiah, website project5. Buku Ajar/Handout:
Eko didik widianto (2011): Sintesis rangkaian logika
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Bahasan
Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi
Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital
Lisensi
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Rencana Acara PerkuliahanTentative 14 minggu/tatap muka
Detail: http://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/
1. Pengenalan sistem digital
2. Rangkaian logika
3. Aljabar Boolean dan sintesis rangkaian logika
4. Rangkaian logika optimal: peta Karnaugh dan rangkaian multi-keluaran
5. Penyederhanaan fungsi logika dengan metode tabular Quine-McKluskey,rangkaian multilevel
6. Implementasi gerbang dan rangkaian logika: teknologi CMOS dantinjauan praktikal
7. Teknologi rangkaian terintegrasi
8. Representasi bilangan digital dan operasi bilangan (penjumlahan danpengurangan)
9. Desain rangkaian aritmatika
10. Rangkaian kombinasional
11. Elemen dasar rangkaian sekuensial
12. Rangkaian sekuensial: register, counter dan SRAM
13. Desain Rangkaian Sekuensial Sinkron
14. Model Mealy, Minimisasi State
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Kompetensi Dasar
I menjadi dasar evaluasi pembelajaranI 33 kompetensi dasar yang harus dimiliki mahasiswa
setelah mengikuti kuliah iniI mengenal (C1, cognitive level-1, understand) sampai
mampu berkreasi (C6, cognitive level-6, creating)
Lihat: http://didik.blog.undip.ac.id/files/2012/03/Kontrak-Perkuliahan-V120305.pdf
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Sistem Evaluasi
Evaluasi:
No Evaluasi Bobot1 Tugas Mandiri/Kelompok 20%2 Quiz 20%3 Ujian Tengah Semester 30%4 Ujian Akhir Semester 30%
Penilaian Akhir:
AA > 80 A 4.065 < AA ≤ 80 B 3.050 < AA ≤ 65 C 2.035 < AA ≤ 50 D 1.0
AA ≤ 35 E 0.0 (Tidak Lulus)
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Bahasan
Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi
Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital
Lisensi
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Pendekatan KuliahBagaimana Kaitan TSK-205 dengan Mata Kuliah Lainnya
Aplikasi rancangan digital:
1. Menggunakan komponen chip standar TTL/CMOS
2. Menggunakan mikroprosesor/mikrokontroler
3. Menggunakan PLD
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Komputer Operasional
Homebrew Computer: hanya menggunakan TTL, tanpamikroprosesor
1. Yunten Labs: http://www.yuntenlabs.com/csalab.htm
2. Andrew: Mark 1 FORTH Computer(http://www.holmea.demon.co.uk/Mk1/Architecture.htm)
3. Magic 1
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Komputer TTL
Yunten Labs: http://www.yuntenlabs.com/csalab.htm
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Mark 1 Computer
Andrew: Mark 1 FORTH Computer(http://www.holmea.demon.co.uk/Mk1/Architecture.htm)
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Magic 1 Clone
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar KuliahDeskripsi Kuliah
Buku Acuan
Rencana Perkuliahan
Pendekatan dan Motivasi
Sistem Digital
Lisensi
Line Tracer Analog
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Bahasan
Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi
Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital
Lisensi
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Sistem Digital
I Sistem digital mengacu pada rangkaian elektronik yangmenghadirkan informasi dalam bentuk diskrit
I informasi diwujudkan hanya menggunakan 2 level teganganI level tegangan mewakili nilai kebenaran (benar/salah)I analisis dalam bentuk rangkaian logikaI menambah kehandalan dan akurasi
Representasi diskrit sinyal audio analog
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Perangkat Digital
I Rangkaian logika digunakan untuk membangun komputerdan perangkat digital lainnya
I Revolusi digital dimulai awal tahun 1970-an:I Rangkaian terintegrasi (IC, Integrated Circuit)I Transistor lebih kecilI Densitas chip lebih besar (LSI, Large Scale Integration:
puluhan ribu transistor)
I Baca lebih lanjut:http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuit
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Bahasan
Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi
Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital
Lisensi
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Rangkaian Terintegrasi / IC
I Rangkaian terintegrasi difabrikasi di atas wafer silikonI Wafer dipotong dan dikemas untuk membuat satu chipI Chip tersusun atas puluhan hingga milyaran transistor
Atmel SoC: Diopsis 740
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Kompleksitas Rangkaian DigitalHukum Moore: Jumlah Transistor Dua Kali Lipat Setiap 2 Tahun
I Moore, Gordon E. (1965). "Cramming more components onto integrated circuits" (PDF). Electronics Magazine. p. 4
I Gambar: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Transistor_Count_and_Moore%27s_Law_-_2008.svg)
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Kompleksitas Rangkaian Digital
I Lebih banyak transistor memberikan fungsional yang lebihbesar, namun membuat proses desain lebih kompleks
I Intel memproduksi mikroprosesor 22nm di tahun 2011(proses nano)
I Mikroprosesor mencapai 15 milyar transistor di tahun 2015
I Teknik desain berbasis komputer (CAD, computer-aideddesign) diperlukan
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Bahasan
Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi
Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital
Lisensi
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Metodologi Pengembangan Sistem
I Desain didefinisikan sebagai proses sistematik untukmembangun rangkaian yang memenuhi kebutuhan yangditentukan dan tetap memperhatikan batasan (constraint)dalam hal biaya, performansi, konsumsi daya, ukuran,berat dan sifat lainnya
I Bagaimana membangun sistem yang kompleks? denganabstraksi
I Mengidentifikasi aspek yang penting untuk dikerjakan, danmenyembunyikan detail dari aspek lain
I Dengan membuat asumsi dan mengikuti disiplin agarasumsi valid
I Abstraksi digital hanya mengijinkan 2 level tegangan dalamrangkaian: transistor on (tersambung sempurna) atautransistor off (terputus)
I Asumsi: transistor tersambung atau terputus seketikaI Disiplin: meregulasi switching (on/off) agar terjadi dalam
interval waktu yang telah didefinisikan (periode clock)
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Metodologi Top-Down
I Metodologi pengembangan tipikal: pendekatan top-down
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Pendekatan Desain
TradisionalI Mendasarkan pada model
matematikI Pendekatan analitisI Menyediakan pendalaman
dan pemahaman terhadapmasalah desain
I Bisa dilakukan untukproblem yang kecil.
I Problem besar (real)?
CADI Menggunakan perangkat
bantu software CAD/EDAI Software mengguankan
model matematik danpendekatan analitis
I Transparan terhadappengguna, banyak detaildiabstrakkan
I Diperlukan untukmenyelesaikan problem real
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Tradisional vs CAD
I Sebagian besar pekerjaan rekayasa digital dilakukandengan menggunakan CAD
I Namun, pemahaman dasar dengan pendekatantradisional masih diperlukan
I Konseptual masih tradisionalI Penggunaan CAD yang efektif memerlukan pemahaman
tentang kerja perangkat tersebutI Penggunaan opsi desain memerlukan pendalaman konsep
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Bahasan
Pengantar PerkuliahanDeskripsi KuliahBuku AcuanRencana Perkuliahan dan Kompetensi DasarPendekatan dan Motivasi
Sistem DigitalSistem dan Perangkat DigitalRangkaian TerintegrasiMetodologi Desain Sistem DigitalIC Digital
Lisensi
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
Chip Digital: Standar, PLD, Custom-designed
I Chip standarI Berisi sejumlah kecil rangkaian (<100 transistor)I Melakukan fungsi logika sederhanaI Contoh: IC seri 7400
I Programmable logic devices (PLD)I Berisi kumpulan gerbang dengan interkoneksi terprogramI Fungsi dikonfigurasi oleh desainer/penggunaI Desain dilakukan dengan perangkat CAD: Xilinx, Altera
I Custom-designed (ASIC, Application Specific Integrated Circuit)I Dioptimasi untuk keperlukan/tugas tertentuI Performansi lebih baikI Terdiri atas rangkaian logika dalam jumlah besarI Biaya produksi tinggi: memerlukan produksi dalam jumlah besar
untuk menekan biaya
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem DigitalSistem dan PerangkatDigital
Rangkaian Terintegrasi
Metodologi Desain SistemDigital
IC Digital
Lisensi
IC Seri 7400: Teknologi BJT vs CMOS
I BJT (Bipolar Junction Transistor), disebut juga TTL(transistor-transistor logic) -> kecepatan lebih tinggi
I CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) ->daya lebih rendah
I BiCMOS (Bipolar-CMOS)
Implementasi fungsi NAND dengan CMOS dan BJTSource: http://en.wikipedia.org/wiki/NAND_gate
Pendahuluan SistemDigital
@2012,Eko DidikWidianto
Pengantar Kuliah
Sistem Digital
Lisensi
Lisensi
Creative Common Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (CCBY-SA 3.0)
I Anda bebas:I untuk Membagikan — untuk menyalin, mendistribusikan,
dan menyebarkan karya, danI untuk Remix — untuk mengadaptasikan karya
I Di bawah persyaratan berikut:I Atribusi — Anda harus memberikan atribusi karya sesuai
dengan cara-cara yang diminta oleh pembuat karyatersebut atau pihak yang mengeluarkan lisensi.
I Pembagian Serupa — Jika Anda mengubah, menambah,atau membuat karya lain menggunakan karya ini, Andahanya boleh menyebarkan karya tersebut hanya denganlisensi yang sama, serupa, atau kompatibel.
I Lihat: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0Unported License