Ringkasan Komputer SAP-1 PDF

SAP-1 Komputer SAP (Simple-As Possible) merupakan sebuah rancangan komputer yang ditujukan khusus untuk mengenalkan operasi komputer pada pemula dengan tingkat kerumitan yang sedikit dan tidak terlalu mendetail. Meskipun demikian, sebuah komputer sederhana seperti SAP sudah mengandung banyak konsep...

SAP-1 Komputer SAP (Simple-As Possible) merupakan sebuah rancangan komputer yang ditujukan khusus untuk mengenalkan operasi komputer pada pemula dengan tingkat kerumitan yang sedikit dan tidak terlalu mendetail. Meskipun demikian, sebuah komputer sederhana seperti SAP sudah mengandung banyak konsep yang lanjut. Arsitektur komputer SAP: Gambar 1: Arsitektur SAP-1 Program Counter (Pencacah Program) Pencacah program, yang merupakan bagian dari unit kendali, mencacah dari 0000 sampai 1111. Tugasnya adalah mengirimkan ke memori alamat dari instruksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan. Program akan disimpan pada bagian awal dari memori dengan instruksi pertama pada alamat biner 0000, intruksi kedua pada alamat 0001, instruksi ketiga pada alamat 0010, dan seterusnya. Tahapannya adalah sebagai berikut: Pencacah program direset ke 0000 setiap kali sebelum komputer dijalankan. Ketika komputer mulai bekerja, pencacah program mengirimkan alamat 0000 ke memori. Kemudian mencacah program meningkatkan angka cacahannya menjadi 0001. Setelah instruksi pertama diambil dan dilaksanakan, pencacah program mengirimkan alamat 0001 ke memori. Pencacah program kembali meningkatkan angka cacahannya. Sesudah instruksi kedua diambil dan dieksekusi, pencacah program mengirimkan alamat 0010 ke memori. Dengan demikian, pencacah program dapat menentukan instuksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan. Masukan dan MAR MAR (Memory Address Register) termasuk register saklar untuk alamat dan data merupakan bagian dari unit masukan, memungkinkan pengiriman 4 bit alamat dan 8 bit data kepada RAM. Memory address register adalah bagian dari memori SAR-1. Selama komputer bekerja, alamat dalam pencacah program ditahan (latched) pada MAR. Kemudian, MAR mengirimkan alamat 4 bit ini ke dalam RAM, dimana operasi membaca dilaksanakan. RAM RAM TTL statik 16 x 8, kita dapat memprogram RAM dengan register saklar alamat dan register saklar data. Melalui cara ini kita dapat memasukkan program dan data ke dalam memori sebelum komputer bekerja. Selama komputer beroperasi, RAM menerima alamat 4-bit dari MAR dan operasi membaca dilaksanakan. Dalam proses ini, instruksi dan kata-data yang tersimpan dala RAM ditempatkan pada bus W untuk digunakan oleh beberapa bagian lain dari komputer. Register Instruksi Register instruksi merupakan bagian dari unit kendali. Untuk mengambil sebuah instruksi dari memori, komputer melakukan operasi membaca memori. Dalam operasi ini, isi dari lokasi memori yang ditunjuk alamatnya ditempatkan pada bus W. Pada waktu yang sama, register instruksi disiapkan untuk pengisian pada tepi positif dari sinyal detak (clock) berikutnya. Isi register instruksi dibagi menjadi dua nibble. Nibble bagian atas merupakan keluaran dua-keadaan yang langsung dikirimkan kepada blok “ pengendali-pengurut”. Nibble bagian bawah adalah keluaran tiga-keadaan yang dapat dibaca (ditempatkan) pada bus W bilamana diperlukan. Pengendali-Pengurut Sebelum komputer bekerja, sinyal-sinyal CLR dan CLR masing-masing dikirimkan ke pencanah program dan register instruksi. Sebagai akibatnya, pencacah program direset ke 0000 dan bersamaan ini instruksi terakhir dalam register instruksi dihapus. Sebuah sinyal detak CLK dikirimkan ke semua register bufer; sinyal ini mensinkronkan operasi komputer, yang menjamin bahwa setiap langkah operasi akan terjadi sebagaimana mestinya. Dengan kata lain, semua transfer dalam regiter terjadi pada tepi positif dari sinyal detak CLK yang sama. Perhatikan bahwa sinyal CLK juga memasuki pencacah program. Data 12-bit yang berasal dari pengendali-pengurut membentuk suatu kata-pengendalian komputer (seperti seorang pengawas yang memberitahu tentang apa yang harus dikerjakan). 12 kawat yang menyalurkan kata- kendali itu disebut bus kendali (control bus). Kata kendali mempunyai format sbb: CON = CpEp L M CE L 1 E 1 L AEA SuEu L B L o Kata ini menentukan bagaimana register-register harus bereaksi terhadap tepi positif sinyal detak berikutnya. Misalnya, E p tinggi dan L M rendah berarti bahwa isi pencacah program ditahan di dalam MAP pada tepi positif berikutnya. Sebagai contoh yang lain, CE dan L A rendah berarti word RAM yang telah dituju akan ditransfer ke akumulator pada tepi positif clock berikutnya. Akumulator Akumulator (A) adalah sebuah register buffer yang menyimpan jawaban sementara (tahap menengah, intermediate) selama komputer beroperasi. Pada komputer SAP-1 diketahui bahwa akumulator mempunyai dua macam keluaran. Keluaran dua keadaan secara langsung diteruskan ke bagian penjumlahan-pengurang. Keluaran tiga-keadaan dikirimkan kepada bus W. Karena itu word 8-bit dari akumulator secara terus menerus menggerakkan rangkaian penjumlah-pengurangan; dan kata yang sama juga muncul pada bus W bilamana EA tinggi. Penjumlah- Pengurang SAP-1 menggunakan sebuah penjumlah-pengurang komplemen-2. Bila Su berharga rendah, maka keluaran jumlah dari penjumlah-pengurang dalam Gambar 1 adalah: S=A+B Jika Su tinggi, keluarannya berupa selisih A = A + B’ (perlu diingat bahwa komplemen-2 ekivalen dengan perubahan tanda dalam bilangan desimal) Rangkaian penjumah-pengurang bersifat asinkron (tidak diatur oleh sinyal detak); ini berarti isi keluarannya akan berubah bila terjadinya perubahan pada kata-kata masukan. Bilamana Eu tinggi, isi yang bersangkutan akan muncul pada bus W. Register B Register B adalah register bufer yang digunakan dalam operasi aritmetik. Sinyal L B yang rendah dan tepi positif dari sinyal detak akan mengisikan kata pada bus W ke dalam register B. Keluaran dua-keadaan dari register B kemudian menggerakkan penjumlah-pengurang, memasukkan bilangan yang akan dijumlahkan dengan atau dikurangkan dari isi akumulator. Register Keluaran Pada akhir operasi komputer, akumulator berisi jawaban dari persoalan yang diselesaikan. Apabila EA tinggi dan L 0 rendah tepi positif sinyal detak berikutnya akan memasukkan kata dari akumulator ke dalam register keluaran. Register keluaran sering disebut output port karena data yang telah diproses dapat meninggalkan komputer melalui register ini. Dalam mikrokomputer, port keluaran dihubungkan dengan rangkaian perantara (interface circuits) yang menggerakkan alat- alat periferal seperti: printer, tabung sinar-katoda (CRT), teletypewriter, dan sebagainya. Peraga Biner Peraga biner adalah suatu barisan yang terdiri dari 8 buah LED. Oleh karena setiap LED dihubungkan dengan sebuah flip-flop dari bandar keluaran, maka peraga biner akan menyajikan isi bandar keluaran, kita dapat melihat jawaban itu dalam bentuk biner. Rangkuman Unit kendali SAP-1 mengandung pencacah program, register instruksi, dan pengendali-pengurut yang menghasilkan kata kendali, sinyal-sinyal CLEAR, dan sinyal detak. ALU SAP-1 terdiri dari sebuh akumulator, sebuah penjumlah- pengurang, dan sebuah register B. Memori SAP-1 memiliki MAR dan sebuah RAM 16 x 8. Unit I/O mengandung saklar pemrograman masukan, bandar keluaran, dan peraga biner. 10-2 PERANGKAT INSTRUKSI LDA Instruksi LDA (load the accumulator) yang lengkap mengandung alamat heksadesimal dari data yang hendak diisikan. Sebagai contoh: LDA 8H, artinya: isilah akukulator dengan isi dari lokasi memori 8H”. Umpamanya R8 = 1111 0000 Maka eksekusi instruksi LDA 8H menghasilkan; A = 1111 0000 Begitu pula LDA AH berarti: “isilah akumulator dengan isi dari lokasi memori AH”, LDA FH, berarti “isilah akumulator dengan isi dari lokasi memori FH”, dan sebagainya. ADD Instruksi ADD yang lengkap mengandung alamat dari kata yang hendak ditambahkan. Misalnya, ADD 9H berarti “tambahkan isi dari lokasi memori 9H pada isi akumolator.”, hasil penjumlahan ini akan menggantikan isi akumulator semula. Contoh:Jika seandainya di dalam akumulator tersimpan bilangan desimal 2, dan bilangan 3 desimal menempati lokasi memori 9H. Maka: A = 0000 0010 R9 = 0000 0011 Selama pelaksanaan instruksi ADD 9H akan berlangsung operasi sebagai berikut. Pertama, R9 disisikan ke dalam register B sehingga: B = 0000 0011 Dan pada waktu yang bersamaan, bagian penjumlah-pengurangan melakukan penjumlahan dari A dan B, menghasilkan jumlah SUM = 0000 0101 Kedua, hasil jumlahan ini diisikan ke dalam akumulator, sehingga A = 0000 0101 Urutan langkah operasi diatas digunakan untuk semua instruksi ADD; kata Ram yang dialamatkan akan masuk ke dalam register B dan keluaran dari penjumlah- pengurang memasuki akumulator. Dengan demikian, eksekusi instruksi ADD 9H adalah operasi menambahkan R9 pada isi akumulator, dan eksekusi instruksi ADD H berupa operasi menambahkan RF pada isi akumulator, dan sebagainya. SUB Instruksi SUB yang lengkap disertai alamat dari kata yang hendak dikurangkan. Mirip seperti instruksi ADD, SUB CH berarti “kurangkan isi lokasi memori CH dari isi akumulator”, jawaban selisih yang diberikan oleh bagian penjumlah-pengurang kemudian menggantikan isi akumulator semula. Contoh: misalkan isi akumulator adalah angka desimal 7 dan lokasi memori CH berisi bilangan desimal 3. Maka A = 0000 0111 Rc = 0000 0011 Pelaksanaan instruksi SUB CH berlangsung sebagai berikut; Pertama, Rc diisikan ke dalam register B untuk memperoleh: B = 0000 0011 Pada waktu hampir bersamaan, bagian penjumlah-pengurang dari A dan B menghasilkan selisih: DIFF = 0000 0100 Kedua, hasil pengurangan ini disimpan dalam akumulator, sehingga isinya menjadi A = 0000 0100 Urutan langkah operasi seperti di atas dipakai oleh semua instruksi SUB; kata RAM yang dialamatkan akan masuk keregister B dan keluaran dari penjumlah- pengurang masuk ke dalam akumulator. Jadi, eksekusi dari insrtuksi SUB CH adalah mengurangkan Rc dari isi akumulator, eksekusi dari instruksi SUB EH adalah mengurangkan RE dari isi akumulator, dan demikian seterusnya. Out Instruksi OUT memberitahu kepada komputer SAP-1 untuk memindahkan isi akumulator ke port keluaran. HLT HLT (halt) berfungsi untuk memberitahu kepada komputer untuk berhenti memproses data. HLT menandai akhir suatu program, serupa dengan tanda titik di akhir sebuah kalimat. Instruksi HLT harus disertakan pada akhir setiap program SAP-1 agar tidak terjadi computer trash (jawaban yang tak memiliki arti disebabkan proses yang lepas kendali). Instruksi Rujukan Memori LDA, ADD, dan SUB disebut instruksi-instruksi rujukan memori (memory-reference instructions) karena semua instruksi yang bersangkutan menggunakan data yang tersimpan dalam memori OUT dan HLT, di sisi lain, bukan instruksi-instruksi rujukan-memori karena mereka tidak melibatkan data yang ada di dalam memori. Mnemonik LDA, ADD, SUB, OUT, dan HLT adalah perangkat instruksi bagi SAP-1. Instruksi mnemonik merupakan instruksi singkat yang dibuat agar dapat mengingatkan programer tentang operasi yang akan berlangsung pada waktu instruksi dilaksanakan. Yang termasuk mnemonik adalah LDA, ADD, SUB, OUT, dan HLT.  TABEL 1. PERANGKAT INSTRUKSI SAP-1 Mnemonik Operasi LDA Isikan data RAM ke dalam akumulator ADD Tambahkan data RAM pada akumulator SUB Kurangkan data RAM dari akumulator OUT Isikan data akumulator ke dalam register keluaran HLT Hentikan pemrosesan 10 –3 PEMROGAMAN SAP – 1 Untuk memasukkan data ke dalam memori, kita harus menggunakan kode yang mewakili mnemonik yang dimengerti oleh mesin. Kode tersebut berupa deretan biner dan disebut dengan operation code (op code). Berikut tabel yang berisi mnemonik dan op code nya: TABEL 2. KODE OPERASI SAP-1 Mnemonik Kode Operasi LDA 0000 ADD 0001 SUB 0100 OUT 1110 HLT 1111 10-4 SIKLUS PENGAMBILAN (FETCH CYCLE) Unit kendali adalah kunci dari pengoperasian komputer secara otomatik. Unit kendali membangkitkan atau mengeluarkan kata-kata kendali untuk mengambil dan melaksanakan setiap instruksi. Pada waktu suatu instruksi diambil dan dilaksanakan, komputer akan melewati beberapa keadaan pewaktuan (timing state: disingkat T state = keadaan T), yaitu periode-periode waktu pada saat mana terjadi perubahan isi-isi register. Berikut ini akan kita pelajari lebih lanjut arti keadaan T tersebut. Pencacah Putar (Lingkar) Kita telah membicarakan pencacah putar SAP-1 (lihat diagram skematik dalam gambar 8-16). Gambar 10-2a melukiskan simbol pencacah lingkar dengan keluaran. T = T6T5T4T3T2T1 Pada permulaan operasi komputer kata lingkar T menunjukkan pulsa detak yang berturut-turut menghasilkan kata-kata lingkar: T = 000010 T = 000100 T = 001000 T = 010000 T = 100000 Gambar 10-2 Pencacah Lingkar (a) simbol (b) Diagram Pewaktuan Kemudian pencacah lingkar direset menjadi 000001, dan siklus yang sama akan berulang. Setiap kata lingkar merepresentasikan satu keadaan T Gambar 10-2b memperlihatkan pulsa-pulsa pewaktuan yang dikeluarkan oleh pencacah lingkar. Keadaan T1 berawal pada suatu tepi negatif pulsa detak dan berakhir pada tepi negatif yang berikutnya. Selama keadaan T ini, bit keluarkan T 1 dari pencacah lingkar merupakan tingkat logika tinggi. Keadaan-keadaan Y yang selanjutnya berturut-turut T2 tinggi, disusul T3 tinggi, kemudian T4 tinggi, dan seterusnya. Sebagaimana dapat kita lihat, pencacah putar menghasilkan enam keadaan T. Setiap instruksi diambil dan dilaksanakan selama enam keadaan T ini. Perhatikan bahwa tepi CLK yang positif terjadi dipertengahan setiap keadaan T. Pentingnya hal ini akan dibicarakan kemudian. Keadaan Alamat Keadaan T1 disebut keadaan alamat (address State) karena alamat didalam pencacah program (PC ) dipindahkan kepada register alamat memori (MAR) selama keadaan ini. Gambar 3a memperlihatkan bagian-bagian komputer yang aktif selama keadaan T 1 (bagian aktif digambarkan terang, dan bagian tidak aktif gelap). Gambar 10-3 Siklus Pengambilan (a) Keadaan T1 (b) Keadaan T2 (c) Keadaan T3 Selama keadaan alamat Ep dan Lm merupakan bit-bit yang aktif ; sedangkan semua bit kendali yang lain tidak aktif. Ini berarti selama keadaan bagian pengendali – pengurut (CON) mengeluarkan kata kendali berbentuk CON = Cp Ep L M CE L 1 E 1 L A EA Su Eu L B L o = 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 Selama keadaan ini Keadaan Penambahan Gambar 3b memperlihatkan bagian-bagian aktif dari SAP-1 selama keadaan T 2. Keadaan ini disebut keadaan penambahan (increment state) karena hitungan pada encacaph program ditingkatkan (ditambah) selama periode ini. Selama keadaan penambahan bagian pengendali-pengurut menghasilkan sebuah kata-kendali berbentuk : CON = Cp Ep L M CE L 1 E 1 L A EA Su Eu L B L o = 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 Terlihat disini bahwa CP adalah bit yang aktif Keadaan Memori Keadaan T3 disebut keadaan memori (memory state) karena instruksi pada RAM dengan alamat yang ditunjuk dipindahkan dari memori keregister instruksi. Gambar 3c melukiskan bagian-bagian aktif dari SAP-1 selama keadaan memori ini. Selama keadaan ini bit-bit kendali yang aktif hanyalah CE dan L 1, dan kata yang dikeluarkan oleh bagian pengendali- pengurut adalah  CON = Cp Ep L M CE L 1 E 1 L A EA Su Eu L B L o = 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 Siklus pengambilan Keadaan-keadaan alamat, penambahan, dan memori disebut siklus pengambilan/ penjemputan (Fetch cycle) dari SAP-1. Selama keadaan alamat, E P dan L M aktif ini berarti pencacah program mengaktifkan MAR melalui bus W. Dalam gambar 2b, tepi positif sinyal detak muncul pada pertengahan keadaan alamat; peristiwa ini digunakan untuk mengisi MAR dengan isi PC. CP adalah satu-satunya bit kendali yang aktif selama keadaan penambahan. Pencacah program diaktifkan guna mencacah tepi positif pulsa detak. Dipertengahan keadaan penambahan, tepi positif sinyal detak diterima pencacah program dan ini meningkatkan cacahan dengan 1 angka. Dalam keadaan memori, bit-bit CE dan L 1 yang aktif. Dengan ini, kata RAM dengan alamat yang ditentukan mengaktifkan register instruksi bus W. Pada pertengahan keadaan memori, sebuah tepi positif sinyal detak akan mengisi register instruksi dengan kata RAM tadi. 10-5 SIKLUS EKSEKUSI (PELAKSANAAN) Tiga keadaan berikutnya (T4, T5, dan T6) merupakan siklus eksekusi dari SAP-1. Transfer-transfer register yang terjadi selama siklus eksekusi bergantung pada macam instruksi yang sedang dieksekusi. Misalnya, LDA 9H memerlukan operasi transfer register yang berbeda daripada ADD BH. Apa yang diuraikan berikut ini adalah rutin kendali (control routine), artinya rangkaian langkah kendali bagi instruksi-instruksi SAP-1 yang berbeda. Rutin LDA Demi kejelasan pembahasan, kita mengandaikan bahwa register intruksi (IR) telah diisi dengan instruksi LDA 9H: IR = 0000 1001 Selama keadan T4, medan instruksi 0000 dikirim ke dalam pengendali-pengurut yang melakukan pendekodean; sedangkan medan alamat 1001 diisikan ke dalam MAR, Gambar 10-4a memperlihatkan bagian-bagian yang aktif dari SAP-1 selama keadaan T4. Perlu dicatat bahwa E1 dan LM1 adalah bit-bit yang aktif; dan bit-bit kendali yang lain tidak aktif.  Gambar 4 Rutin LDA (a) Keadaan T4 (b) Keadaan T5 (c) Keadaan T6 Selama keadaan T5 bit-bit CE dan LA menjadi aktif. Ini berarti kata data yang telah dilamatkan dalam memori akan diisi kedalam akumulator pada tepi positif pulsa detak yang berikutnya (lihat gambar 4b). T6 adalah keadaan tanpa operasi (no-operation; disingkat Nop). Selama keadaan eksekusi yang ketiga ini semua register dalam kondisi tidak aktif (gambar 4c). Ini berarti bahwa bagian pengendali-pengurut mengeluarkan kata dengan bit-bit yang bersesuaian dengan keadaan tidak aktif. Keadaan T6 dari rutin LDA adalah keadaan Nop. Gambar 5 Diagram Pewaktuan Siklus Pengambilan LDA Gambar 5 memperlihatkan diagram pewaktuan untuk rutin pengambilan dan rutin LDA. Selama keadaan T1, Ep dan L M menjadi aktif : dan tepi positif detak pada pertengahan keadaan ini akan memindahkan alamat didalam pencacah program kedalam MAR. Selama keadaan T2, CP yang aktif dan hitungan pada pencacah program dinaikkan Pada waktu tibanya tepi positif. Selama keadaan T 3, CE dan L 1 yang aktif; ketika muncul tepi positif dari sinyal pewaktu, kata RAM yang ditunjuk alamatnya dipindahkan ke register instruksi. Eksekusi LDA dimulai dengan keadaan T4, dimana L M dan E 1 yang aktif. Pada tepi positif detak, medan alamat didalam register instruksi dipindahkan ke MAR. Selama keadaan T 5, CE dan L A menjadi aktif; ini berarti kata data RAM dengan alamat yang ditentukan itu ditransfer kepada akumulator pada tepi positif detak. Sebagaimana diketahui keadaan T 6 dari rutin LDA adalah keadaan nop. Rutin ADD Umpamakan bahwa pada akhir siklus pengambilan register instruksi berisi kata ADD BH. IR = 0001 1011 Selama keadaan T4 medan instruksi memasuki pengendali-pengurut dan medan alamat berpindah ke MAR (lihat gambar 6a). Dalam keadaan ini E 1 dan L M yang aktif. Gambar 6 Rutin ADD dan SUB (a) Keadaan T4 (b) Keadaan T5 (c) Keadaan T6 Bit-bit kendali CE dan L B menjadi aktif selama keadaan T5. Ini memungkinkan kata RAM yang telah ditunjuk alamatnya itu untuk mempersiapkan register B (gambar 6b). Seperti biasa, pengisian terjadi pada pertengahan keadaan ketika tepi positif detak memasuki saluran-saluran CLK dari register B. Selama keadaan T6, Eu dan L A yang menjadi aktif. Dengan ini, bagian penjumlah-pengurang (Add/Sub) mempersiapkan akumulator (lihat gambar 10-6c). Pada pertengah keadaan ini, tepi positif detak mengisikan hasil jumlahan kedalam akumulator. Kebetulan waktu siap (set up time) dan waktu tunda propagasi dalam rangkaian mempunyai harga yang tepat mencegah terjadinya keadaan pacu pada akumulator selama keadaan eksekusi terakhir. Bilamana tepi positif sinyal detak muncul dalam keadaan gambar 6c, maka isi akumulator akan berubah dan menyebabkan isi penjumlah-pengurang mengalami perubahan pula. Isi yang baru ini akan beredar kembali kemasukan akumulator, akan tetapi isi itu tidak akan tiba disana sebelum berlalunya dua kali waktu tunda propagasi sesudah munculnya tepi positif dari pulsa detak (satu waktu tunda propagasi pada akumulator dan satu lagi terjadi pada penjumlah-pengurang). Saat tibanya isi baru itu sudah terlalu terlembat untuk mempersiapkan akumulator. Akibatnya, akumulator terhindar dari keadaan pacu (yaitu pengisian lebih dari sekali pada tepi pulsa detak yang sama). Gambar 7 memperlihatkan diagram pewaktuan untuk siklus pengambilan dan rutin ADD. Rutin pengambilan ini serupa dengan yang telah dibahas sebelumnya; keadaan T1 mengisikan alamat PC kedalam MAR; keadaan T 2 menaikkan hitungan pencacah program; keadaan T3 mengirimkan instruksi dari lokasi menuju ke register instruksi. Gambar 9 Diagram Pewaktuan untuk Rutin ADD Selama keadaan T4, c1 dan L M menjadi aktif. Pada tepi pulsa detak berikutnya, medan alamat didalam register instruksi berpindah ke MAR. Selama keadaan T 5 CE, dan L B yang aktif. Oleh karena itu, kata RAM yang dialamatkan itu, diisikan kedalam register B dipertengahan keadaan ini. Selama keadaan T6 E U dan L A menjadi aktif, dan pada waktu tibanya tepi poositif, hasil jumlahan dari penjumlah-pengurang didalam akumulator. Rutin SUB Rutin Sub serupa dengan rutin ADD. Gambar 10-6a dan b melukiskan bagian-bagian yang aktif dari SAP-1 selama keadaan T4 dan T5. Selamna keadaan T6 , SU yang tinggi disalurkan kepada bagian penjumlah-pengurang dari gambar 10-6c. Diagram pewaktuan yang bersangkutan hampir identik dengan gambar 10-7. Bayangkan bahwa SU rendah selama keadaan T1 sampai T5 dan SU menjadi tinggi selama keadaan T6. Rutin Out Andaikan bahwa register instruksi berisi instruksi OUT pada akhir sebuah siklus pengambilan. Maka medan instruksi akan memasuki pengendali-pengurut guna pendekodeannya. Kemudian pengendali-pengurut mengeluarkan kata-kendali yang diperlukan mengeluarkan isi akumulator ke register keluaran. Gambar 8 Keadaan T4 instruksi OUT Gambar 8 memperlihatkan bagian-bagian aktif dari SAP=1 selama eksekusi dari sebuah instruksi out. Sehubungan dengan EA dan L O yang aktif, tepi positif berikutnya dari sinyal detak akan memindahkan isi akumlator ke register keluaran selama keluaran T4. Pada keadaan T5 dan T6 tidak terjadi operasi (nop). Dalam gambar 9 ditunjukkan diagram pewaktuan untuk rutin pengambilan dan rutin OUT. Sekali lagi, siklus pengambilannya sama : keadaan alamat, keadaan penambahan dan keadaan memori. Selama keadaan T 4, EA dan L O aktif ; dan kata akumulator dipindahkan keregister keluaran pada waktu tibanya tepi positif dari pulsa detak.  Gambar 9 Diagram Pewaktuan untuk Rutin OUT HLT instruksi HLT tidak membutuhkan rutin kendali karena tidak sebuahpun register terlihat dalam eksekusi dalam eksekusi instruksi bersangkutan. Bilamana IR berisi : IR = 1111 XXXX Medan instruksi 1111 akan memberi tahu pengendali-pengurut untuk menghentikan pemrosesan data. Pengendali-pengurut memberhentikan operasi komputer dengan menghentikan detak (rangkaiannya akan dibahas kemudian. Siklus mesin dan siklus instruksi SAP-1 memiliki enam keadaan T (tiga untuk pengambilan dan tiga untuk eksekusi). Enam keadaan tersebut dinamakan satu siklus mesin (lihat gambar 10a). Komputer membutuhkan satu siklus mesin untuk mengambil dan melaksanakan setiap instruksi. Pendetak SAP-1 berprekuensi KHz yang ekivalen dengan periode 1 ms. Dengan demikian, satu siklus mesin SAP-1 memerlukan waktu 6 ms. Mesin SAP-1 memerlukan waktu 6 ms.  Gambar 10 (a) Siklus Instruksi SAP-1 (b) Siklus Instruksi untuk Dua siklus Mesin SAP-2 sedikit berbeda dari SAP-1 karena beberapa dari instruksinya memerlukan lebih dari satu siklus mesin untuk pengambilan dan eksekusinya gambar 10b memperlihatkan diagram pewaktuan bagi instruksi yang memerlukan dua siklus mesin. Tiga keadaan T yang pertama adalah siklus pengambilan ; namun untuk eksekusinya diperlukan sembilan keadaan T berikutnya. Ini disebabkan oleh karena instruksi dua-siklus mesin lebih rumit sehingga memerlukan keadaan T ekstra untuk menyelesaikan eksekusinya. Jumlah keadaan T yang diperlukan guna mengambil dan melaksanakan sebuah instruksi dinamakan siklus instruksi (instruktion cycle). Dalam SAP-1, siklus instruksi sama dengan siklus mesin. Dalam SAP-2 dan mikrokomputer yang lain, siklus instruksi bisa sama dengan dua siklus mesin atau lebih, seperti ditunjukkan pada gambar 10b. Siklus instruksi untuk 8080 dan 8085 memerlukan satu sampai lima sikklus mesin (ini akan dibahas lebih lanjut kemudian). 10-6 MIKRO PROGRAM SAP-1 Mikroinstruksi Pengendali-pengurut mengirimkan kata-kata kendali dengan laju satu kata dalam setiap keadaan T atau satu siklus detak. Kata-kata ini merupakan pengarahan kepada komputer tentang operasi yang harus dilakukan oleh bagian lain dari komputer. Karena masing-masing kata-kata kendali itu menimbulkan satu langkah kecil dalam pemrosesan data, maka setiap kata kendali disebut suatu mikroinstruksi. Bila kita lihat kembali diagram blok SAP-1 (gambar 1), kita dapat membayangkan adanya suatu arus lunak dari sederet mikro instruksi yang mengalir keluar dari pengendali- pengurut menuju kerangkaian-rangkaian SAP-1 yang lain. Makroinstruksi Instruksi-instruksi yang pernah kita pergunakan dalam pemrogaman (LDA. ADD. SUB,….) kadang-kadang disebut makroinstruksi untuk membedakannya dari mikroinstruksi. Setiap makroinstruksi SAP-1 tersusun dari mikroinstruksi. Setiap makroinstruksi SAP=1 tersusun dari tiga mikroinstruksi. Misalnya makroinstruksi LDA terdiri dari tiga macam mikroinstruksi seperti tercantum dalam tabel 3. Guna menyederhanakan bentuk mikroinstruksi itu kita dapat menggunakan bentuk heksadesimal sebagaimana terlihat pada tabel 4 Tabel 3 Makro Keadaan Cp Ep L M CE L 1 E 1 L A EA SU EU LB LO Yang aktif LDA T4 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 L M, E 1 T5 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 CE , L A T6 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 Tidak ada Tabel 4 Tabel 5 Mikroprogram SAP-1 Mikro program SAP-1 disajikan dalam tabel 5 yang merupakan daftar dari setiap makro instruksi dan mikroinstruksi-mikroinstruksi yang diperlukan bagi pelaksanaannya. Tabel ini merangkum rutin-rutin eksekusi untuk instruksi SAP-1. Tabel yang sama dapat pula dipakai bagi perangkat instruksi tingkat lebih lanjut.  TABEL 6. ROM KENDALI SAP-1 Alamat Isi Rutin Bit aktif 0H 5E3H Fetch Ep, L M 1H BE3H Cp 2H 263H CE , L 1 3H 1A3H LDA L M, E 1 4H 2C3H CE , L A 5H 3E3H Tidak ada 6H 1A3H ADD L M, E 1 7H 2E1H CE , L B 8H 3C7H L A, E u 9H 1A3H SUB L M, E 1 AH 2E1H CE , L B BH 3CFH L A, S u, E u CH 3F2H OUT E u, L o DH 3E3H Tidak ada EH 3E3H Tidak ada FH X X Tidak dipakai CON = Cp Ep L M CE L 1 E 1 L A EA Su E u L B L o Tabel 7. ROM ALAMAT Alamat Isi Rutin 0000 0011 LDA 0001 0110 ADD 0010 1001 SUB 0011 XXXX Tidak ada 0100 XXXX Tidak ada 0101 XXXX Tidak ada 0110 XXXX Tidak ada 0111 XXXX Tidak ada 1000 XXXX Tidak ada 1001 XXXX Tidak ada 1010 XXXX Tidak ada 1011 XXXX Tidak ada 1100 XXXX Tidak ada 1101 XXXX Tidak ada 1110 1100 OUT 1111 XXXX Tidak ada 10-7 DIAGRAM SKEMATIK SAP-1 Pencacah Program Serpih-serpih C1, C2 dan C3 dari gambar 10-12 adalah pencacah program. Serpih C1, yaitu IC 74LS5107, adalah flip-flop JK majikan–budak berjumlah rangkap yang menghasilkan 2 - bit alamat bagian atas. Serpih C2, yaitu IC 74LS107 yang lain, menghasilkan 2 - bit alamat bagian bawah. Serpih C3 yaitu IC 74LS126, adalah susunan empat saklar tiga – keadaan yang normalnya terbuka; saklar ini berfungsi sebagai keluaran – keadaan dari pencacah program. Pada awal operasi komputer, CLR yang rendah mengosongkan (mereset) pencacah program menjadi 0000. Selama keadaan T1 , EP yang tinggi akan menempatkan alamat pada bus W. Selama keadaan T2 CP yang tinggi dikirimkan kepencacah program untuk menambaha cacahannya ketika merima tepi negatif sinyal CLK (ekivalen dengan tepi positif CLK) pada pertengahan keadaan T2 ini. Pencacah program berada pada kondisi tidak aktif selama keadaan T3 sampai T6. MAR Serpih C4, atau IC 74LS173, adalah sebuah register bufer 4 bit yang berfungsi sebagai MAR. Keluaran tiga-keadaan diubah menjadi menjadi keluaran dua-keadaan dengan mengetanahkan penyemat 1 dan 2. Keluaran dari MAR tidak perlu mempunyai modus tiga-keadaan mengingat keluaran MAR ini tidak disambungkan ke bus W. Multiplekser 2-ke-1 Serpih C5 yang merupakan ID 74LS157 adalah sebuah multiplekser nibble 2-ke-1. Nibble sebelah kiri (penyemat 14, 11, 5,2) berasal dari register saklar alamat (S 1). Nibble sebelah kanan (penyemat 13, 10, 6, 3) berasal dari MAR. Saklar RUN-PROG (S2) memilih nibble yang akan diteruskan kepada keluaran serpih C5. Apabila S 2 pada posisi PROG maka pemilihan jatuh pada nibble yang berasal dari register saklar alamat. Apabila S2 pada posisi RUN, nibble yang terpilih adalah yang keluar dari MAR. Gambar 12. Pencacah Program, Memori dan Register Instruksi Gambar 13. Register A dan B, Penjumlah-Pengurang dan Rangkaian Keluaran RAM 16 x 8 Serpih C6 dan C7 adalah IC 74189. Setiap serpih merupakan sebuah RAM statik 16 x 4. Bersama-sama, kedua serpih menghasilkan sebuah memori baca-tulis (read-write memory; RAM) 18 x 8. S3 adalah register saklar data (8-bit), dan S4 merupakan saklar baca-tulis (saklar tombol-tekan). Untuk memprogram memori, S2 dipasang pada posisi PROG; yang akan membuat masukan CE rendah (penyemat 2). Saklar data dan alamat kemudian diatur supaya memberikan kata-data dan kata alamat yang benar. Dengan menekan sejenak tombol dari saklar baca-tulis akan dihasilkan WE yang rendah (penyemat 3) dan pengisian memori. Sesudah program dan data berada di dalam memori, saklar RUN-PROG (S 2) dipindahkan ke posisi RUN untuk mempersiapkan operasi komputer. Register Instruksi Serpih C8 dan C9 adalah IC 74LS173. Setiap serpih merupakan sebuah register bufer tiga-keadaan dengan 4-bit. Dua serpih ini berfungsi sebagai register instruksi. Dengan menghubungkan ke tanah penyemat 1 dan 2 dari C8, keluaran tiga-keadaan akan diubah menjadi keluaran dua-keadaan, I1 I6 I5 I4. Nibble ini akan diteruskan kepada dekoder instruksi di dalam pengendali-pengurut. Sinyal E 1 mengendalikan keluaran C9, yaitu nibble bagian bawah dari register instruksi. Bilamana E 1 menjadi rendah, nibble ini akan ditempatkan pada bus W. Akumulator Serpih C10 dan C11 yang merupakan IC74LS173, adalah akumulator (lihat Gambar 3). Penyemat 1 dan 2 pada kedua serpih itu diketanahkan untuk memperoleh keluaran dua-keadaan yang berhubungan dengan rangkaian penjumlah-pengurang. Serpih C12 dan C13 adalah IC 74LS126; saklar tiga–keadaan ini menempatkan isi akumulator pada bus W apabila EA tinggi Penjumlah-Pengurang Serpih C14 dan C15 adalah 1C 74LS86. gerbang EXCLUSIVE – OR ini merupakan pembalik (inverter) terkendali. Apabila SU menjadi rendah, isi dari register B akan dikeluarkan. Bilamana SU tinggi yang dikeluarkan adalah komplement – 1 dari isi register, dan angka 1 ditambahkan pada LSB untuk memperoleh komplement - 2. Serpih C16 dan C17 adalah 1C 74LS83, dan masing-masing merupakan sebuah penjumlah-penuh 4-bit yang disusun menjadi rangkaian penjumlah atau pengurang 8-bit. Serpih C18 dan C19 yang merupakan 1C 74LS126, mengubah jawaban 8-bit ini menjadi keluaran tiga-keadaan untuk menjalankan bus W. Register B dan register Keluaran Serpih-serpih C20 dan C21 yang merupakan 1C 74LS173, bersama-sama membentuk register B. Register ini mengandung data yang akan dijumlahkan atau dikurangkan dengan isi akumulator. Penyemat 1 dan 2 pada kedua serpih diketanahkan untuk menghasilkan keluaran dua – keadaan yang dihubungkan dengan rangkaian penjumlah data pengurang. Serpih-serpih C22 dan C23 adalah 1C 74LS173 dan membentuk register keluaran, yang berfungsi mengeluarkan peraga biner untuk menyajikan data yang telah diproses. Debounser (Peredam Pelantingan) Clear – Start Pada Gambar 10-14 debounser “clear-start” menghasilkan dua keluaran : CLR untuk register instruksi dan CLR untuk pencacah program serta pencacah lingkar. CLR juga disalurkan kepada C29, yaitu flip-flop yang mengaktifkan detak. S5 merupakan sebuah saklar tombol-tekan. Apabila ditekan, kedudukan saklar berpindah keposisi CLEAR, dan membangkitkan sinyal CLR tinggi dan CLR rendah. Bila S 5 dilepaskan, kedudukan saklar kembali ke posisi START, menghasilkan CLR rendah dan CLR tinggi. Perhatikan bahwa separuh dari isi serpih C24 digunakan dalam rangkaian debounser clear – start dan separuh yang lain digunakan dalam rangkaian debounser langkah-tunggal (single – step). Serpih C24 adalah 1C 7400, yaitu kemasan empat gerbang NAND 2- masukan. Debounser Langkah- Tunggal SAP-1 dapat beroperasi dalam dua ragam yaitu ragam manual dan ragam, otomatik. Dalam ragam manual, kita menekan dan melepaskan tombol S 6 guna membangkitkan satu pulsa detak. Bilamana S6 ditekan, CLK menjadi tinggi : dan ketika dilepaskan, CLK menjadi rendah. Dengan katalain debounser langkah- tunggal dari Gambar 10- 14 membangkitkan satu keadaan T pada saat kita menekan dan melepaskan tombol. Ini memungkinkan kita untuk menelusuri melalui keadaan-keadaan T yang berbeda selama melakukan trouble shooting mencari sumber kesulitan dan mengatasinya atau debuging (mengidentifikasi kesalahan dalam program mengidentifikasikan perangkat lunak/perangkat keras/trouble shoot.. Debounser Manual – Auto Saklar S7 adalah sebuah saklar single-pole double Throw (disingkat SPDT) yang dapat bertahan pada posisi MANUAL atau pada posisi AUTO. Dalam posisi MANUAL, tombol langkah-tunggal (single step) yang aktif. Bilamana Gambar 14. Rangkaian-Rangkaian Catu Daya, Detak dan Clear saklar dalam Posisi AUTO komputer akan beroperasi Secara otomatik. Dua dari gerbang NAND dalam serpih (C26 digunakan untuk menghindari efek pelantingan (bouncing) pada saklar MANUAL – AUTO. Dua gerbang NAND lainnya dari C26 merupakan bagian dari rangkaian NAND-NAND yang mengemudikan detak langkah–tunggal atau detak otomatik untuk memberikan keluaran CLK dan CLK. Bufer Detak Keluaran pada penyemat 11 dari C26 menggerakkan bufer-detak (clock buffers). Seperti dapat dilihat daslam Gambar 14, dua buah imverter digunakan untuk menghasilkan keluaran CLK dan sebuah inverter untuk keluaran CLK. Tidak seperti kebanyakan Serpih-serpih yang lain, C27 adalah 1C standar TTL dan bukan piranti Schottky daya rendah (lihat daftar komponen SAP-1, Lampiran 4). Penggunaan standar TTL disebabkan oleh keperluan untuk menggerakkan 20 beban TTL Schottky daya – rendah, sebagaimana ditunjukkan dalam Tabel 4-5.  Jika anda memeriksa lembaran data 74LS107 dan 74LS173 mengenai arus masukan, anda dapat menghitung jumlah beban TTL Schottky daya- rendah (LS) pada sinyal detak dan sinyal kosong (clear) sebagai berikut. CLK = 19 beban LS CLK = 2 beban LS CLR = 1 beban LS CLR = 20 beban LS Ini berarti sinyal-sinyal keluar CLK dan CLK dari C24 (standar TTL) cukup memadai untuk menggerakkan beban-beban TTL Schottky daya rendah. Demikian pula sinyal-sinyal keluaran CLR dan CLR dari C24 (standar TTL) dapat menggerakkan beban-bebannya. Rangkaian Detak Dan Catu Daya Serpih C28 adalah sebuah pewaktu (timer) 555. 1C ini mengeluarkan gelombang persegi berprekuensi 2 kHz dengan siklus kerja (duty cycle) 75 persen. Sebagaimana dibahas sebelumnya flip-flop yang menghdiupkan detak (start-the clock flip-flop), C29, membagi frekuensi sinyal tersebut menjadi 1 kHz dan menurunkan siklus kerjanya menjadi 50 persen. Rangkaian catu daya (power supply), terdiri dari sebuah penyearah jembatan gelombang penuh (full- wave bridge rectifier) dengan sebuah penapis (filter) kapasitor. Tegangan dc yang melalui kapasitor 1000 F ini berharga sekitar 20 V. Serpih C30, sebuah 1C LM340T-5,adalah sebuah regulator tegangan yang menghasilkan keluaran stabil + 5V. Dekoder Instruksi Serpih C31 yang merupakan sebuah inverter heks, menghasilkan sinyal komplemen dari bit-bit kode-operasi, I 7 I6 I5 I4 (lihat Gambar 10-15). Lalu, serpih C32, C33 dan C34 menterjemahkan kode – operasi menjadi lima sinyal keluaran : LDA, ADD, SUB, OUT dan HLT. Pelu diingat bahwa hanya satu diantara sinyal-sinyal ini yang menjadi aktif pada sesuatu saat. (HLT aktif – rendah, dan yang lain aktif – tinggi). Gambar 15. Dekoder Instruksi, Pencacah Lingkar dan Matriks Kendali  Pada waktu instruksi HLT berada pada register instruksi, bit-bit I 7I6 I5I4 berharga 1111 dari HLT rendah. Sinyal ini kembali memasuki C25 (detak langkah – tunggal ) dan C29 (detak otomatik). Baik dalam ragam MANUAL maupun ragam AUTO, detak akan berhenti sebagai akibatnya dan Operasi komputerpun akan berakhir. Pencacah Lingkar Pencacah lingkar, kadang-kadang disebut Pula pencacah keadaan (state counter) , tersusun dari tiga buah serpih, C36.C37 dan C38, setiap serpih adalah 1C 74LS107, yang tak lain adalah sebuah flip-flop JK majikan – budak. Pencacah ini dapat direset dengan menekan tombol kosong – mulai (S5). Flip-flop Q0 diberi pembalik sehingga keluaran Q (C38, penyemat 6) menggerakkan masukan J dari flip-flop Q 1 (C38,penyemat 1). Sebagai akibatnya, keluaran I1 merupakan tingkat logika tinggi pada saat awalnya. Sinyal CLK menggerakkan Suatu masukan aktif-rendah. Ini berarti tepi negatif sinyal CLK akan mengawali setiap keadaan T. Setengah siklus kemudian, tepi positif dari sinyal CLK akan menyebabkan pengisian register sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Matriks Kendali Sinyal-sinyal LDA, ADD, SUB dan OUT yang berasal dari dekoder instruksi menggerakkan matriks kendali (control matrix) yang terdiri dari C39 sampai C48. Pada waktu yang sama, sinyal-sinyal dari pencacah lingkar, yaitu T 1 sampai T6, akan menggerakkan matriks tersebut (rangkaian yang menerima dua kelompok bit dari sumber yang berbeda) Matriks ini menghasil sinyal CON yang berupa mikroinstruksi yang memberitahu komputer tentang apa yang harus dikerjakan. Dalam Gambar 15 pertama-tama T1 yang menjadi tinggi, kemudian T2, lalu T3, dan seterusnya. Analisis matriks kendali ini dapat diikuti sebagai berikut. T 1 yang tinggi menghasilkan Ep rendah dan L M rendah (keadaan alamat); T2 yang tinggi menghasilkan Cp tinggi (keadaan penambahan); dan T3 yang tinggi menghasilkan CE rendah dan L 1 rendah (keadaan memori). Jadi tiga keadaan T yang pertama merupakan siklus pengambilan di dalam SAP-1. Dalam rotasi ringkas, kata-kata CON bagi siklus pengambilan adalah ___________________________________ Keadaan CON Bit-bit aktif ___________________________________ T1 5E3H Ep, L M T2 BE3H CP T3 263H CE , L 1 ___________________________________ Selama keadaan eksekusi, T4 dan T6 menjadi tinggi secara berurutan. Pada waktu yang sama, hanya satu di antara sinyal-sinyal yang telah didekode (LDA sampai OUT) itu berada dalam keadaan tinggi. Karena itu, matriks kendali secara otomatik mengarahkan bit-bit aktif menuju ke saluran kendali keluaran yang tepat. Misalnya, pada waktu LDA tinggi, gerbang-gerbang NAND 2-masukan yang aktif hanyalah terdiri dari gerbang pertama, gerbang keempat, gerbang ketujuh, dan gerbang kesepuluh. Bilamana T4 tinggi, gerbang NAND pertama dan ketujuh akan diaktifkan, dan ini menghasilkan L M rendah dan E 1 rendah (mengisi MAR dengan medan alamat). Pada waktu T5 tinggi, gerbang NAND keempat dan kesepuluh diaktifkan ini menghasilkan CE rendah dan L A rendah (mengisikan data RAM ke dalam akumulator). Misalnya, ketika T6 menjadi tinggi, tidak ada satupun diantara bit-bit kendali yang aktif (nop). Anda harus menganalisis operasi matriks kendali selama keadaan eksekusi dari kemungkinan-kemungkinan yang lain; yaitu ADD, SUB, dan OUT yang tinggi. Dengan demikian, anda akan menyetujui bahwa matriks kendali dapat membangkitkan mikroinstruksi ADD, SUB, dan OUT yang diperlihatkan pada Tabel 5 (mikroprogram SAP-1). Operasi Setiap kali sebelum komputer bekerja, operator memasukkan program dan data ke dalam memori SAP-1. Program tersebut menempati lokasi-lokasi memeori yang rendah (awal) dan data disimpan pada lokasi-lokasi memori yang berikutnya (lebih tinggi). Selanjutnya, operator menekan dan melepaskan kembali tombol- CLEAR. Sebagai akibatnya, sinyal CLK dan sinyal CLK akan menggerakkan semua register dan pencacah. Mikroinstruksi yang dikeluarkan oleh pengendali-pengendali akan menentukan langkah-langkah yang harus dilaksanakan pada setiap tepi CLK yang positif. Siklus mesin dalam SAP-1 selalu dimulai dengan siklus pengambilan. Siklus pengambilan meliputi keadaan-keadaan T1, T2, dan T3, masing-masing merupakan keadaan alamat, keadaan penambahan dan keadaan memori. Pada akhir siklus pengambilan, instruksi disimpan dalam register instruksi. Sesudah medan instruksi didekode, matriks kendali secara otomatis membangkitkan rutin eksekusi yang tepat. Di akhir siklus eksekusi, pencacah lingkar ( putar) mengalami reset dan selanjutnya dimulai siklus mesin yang berikutnya. Pemrosessan data akan berakhir bilamana instruksi HLT diisikan ke dalam register instruksi. 10-8 PANGADAAN MIKROPROGRAM Matriks kendali dari Gambar 15 merupakan suatu cara membangkitkan mikroinstruksi yang dibutuhkan dalam setiap siklus eksekusi. Dengan perangkat intruksi yang lebih besar, matriks kendali menjadi sangat rumit dan memerlukan ratusan bahkan ribuan gerbang logika. Demikianlah, mengapa pengendalian secara perangkat-keras (gerbang-gerbang matriks disambungkan bersama) ini memaksa para perancang mencari alternatif lain untuk menghasilkan kata-kata kendali yang menjalankan komputer. Cara yang dikenal dengan sebutan mikroprogramming merupakan alternatif tersebut. Gagasan dasar dari cara ini adalah menyimpan mikroprogram dalam sebuah ROM, dan bukan membangkitkankannya dengan sebuah matriks kendali. Pendekatan ini telah menyederhanakan penyusunan rangkaian pengendali-pengurut. Penyimpanan Mikroprogram Dengan memberi alamat dan menyertakan rutin pengambilan. Kita dapat menyusun sebuah tabel lengkap dari mikroinstruksi SAP-1 (Tabel 6). Mikroinstruksi ini dapat disimpan di dalam sebuah ROM kendali lengkap dengan rutin pengambilan pada alamat 0H sampai 5H, rutin ADD pada alamat 6H sampai 8H, rutin SUB pada alamat 9H sampai BH, dan rutin OUT pada alamat CH sampai EH. Untuk mengakses yang manapun, kita perlu memberikan alamat yang tepat. Misalnya, untuk mendapatkan rutin ADD, kita harus memberikan alamat 6H, 7H, 8H. Untuk mendapatkan rutin OUT, harus diberikan alamnat CH, DH, dan EH. Dengan ini, dalam mengakses suatu rutin siperlukan tiga langkah sbb: 1. Mengetahui alamat awal dari rutin yang dimaksud 2. Menelusuri dengan tepat semua alamat dari rutin itu 3. Memberikan alamat kepada ROM kendali. ROM Alamat Gambar 16 memperlihatkan bagaimana melakukan mikroprogramming bagi komputer SAP-1. Dalam sistem ini terdapat sebuah ROM alamat, sebuah pencacah yang dapat direset, dan sebuah ROM kendali. ROM alamat mengandung alamat awal dari setiap rutin dalam Tabel 6. Dengan kata lain, ROM alamar berisi semua data dalam Tabel 7. Sebagaimana terlihat, alamat awal dari rutin LDA adalah 0011, alamat awal dari rutin ADD adalah 0110, dan sebagainya. Bilamana bit-bit kode operasi I7 I6 I5 I4 menggerakkan ROM maka alamat awal dari rutin akan dibangkitkan sebagai contoh, jika instruksi ADD sedang dilaksanakan, maka I7 I6 I5 I4 menunjukkan kata 0001, Ini merupakan masukan kepada ROM alamat, dan keluaran ROM ini adalah 0110. Gambar 16. Kendali SAP-1 yang dibuat dengan “Micro Programming” Pencacah yang dapat dipreset Apabila T3 tinggi, masukan LOAD dari pencacah Dapat dipreset menjadi tinggi dan pencacah akan mengisikan alamat awal yang berasal dari ROM alamat. Selama keadaan-keadaan T yang lain pencacah melakukan pencacahan. Mula-mula sinyal CLR tinggi yang berasal dari debounser kosong-mulai (clear- start) dideferensiasi menjadi paku tegangan positif yang tajam dan sinyal ini akan mereset pencacah. Pada waktu komputer mulai bekerja keluaran pencacah menunjukkan :0000 selama keadaan T1 0001 selama keadaan T2 , dan 0010 selama keadaan T3, setiap kali berlangsung siklus pengambilan, hal yang serupa akan terulang karena selalu akan dikeluarkan kata-kata 0000, 0001, dan 0010 dari pencacah selama keadaan T1, T2, T3. Kode operasi (op code) dalam register instruksi mengendalikan siklus eksekusi. Jika instruksi ADD telah diambil, bit-bit I7 I6 I5 I4 = 0001. Bit-bit kode operasi ini menggerakkan ROM alamat, menghasilkan keluaran 0110 (Tabel 10-7). Alamat awal ini merupakan masukan ke pencacah pre-setabel ( yang dapat dipreset). Ketika T3 menjadi tinggi, tepi pulsa datak negatif yang berikutnya akan mengisikan 0110 kedalam pencacah presetabel tersebut. Pencacah kini dalam kondisi preset, dan pencacahan dapat memulai lagi dari alamat rutin ADD. Keluaran pencacah menunjukkan angka 0110 selama keadaan T4, 0111 selama keadaan T5 dan 1000 selama keadaan T6. Pada waktu dimulainya keadaan T1, tepi awal dari sinyal T1 didiferensiasi menjadi paku tegangan positif tajam yang akan mereset pencacah pada 0000 : yaitu alamat awal dari sikllus pengambilan. Selanjutnya siklus mesin yang baru akan dimulai lagi. ROM Kendali ROM kendali menyimpan mikroinstruksi SAP-1. Selama berlangsung siklus pengambilan. ROM ini menerima alamat 0000, 0001 dan 0010. Karena itu, keluarannya adalah SE3H BE3H 263H Mikroinstruksi yang tertera dalam tabel 10-6 ini menghasilkan keadaan alamat, keadaan penambahan dan keadaan memori. Selama sebuah instruksi ADD dilaksanakan ROM kendali menerima alamat 0110, 0111 dan 1000 selama siklus eksekusi. Ini menghasilkan keluaran : 1A3H 2E1H 3C7H Mikroinstruksi diatas melaksanakan operasi penjumlahan sebagaimana telah dibahas sebelumnya. Sebagai contoh yang lain, kita umpamakan instruksi OUT yang dilaksanakan. Maka kode operasi yang bersangkutan adalah 1110 sedangkan alamat awalnya adalah 1110 (Tabel 7). Selama siklus eksekusi berlangsung, keluaran pencacah adalah 1100, 1101 dan 1110. Sebagai akibatnya keluaran ROM kendali adalah 3F2H, 3E3H, dan 3E3H (Tabel 6). Rutin ini memindahkan isi akumulator kepintu keluaran. Siklus Mesin Variabel Mikro instruksi 3E3H dalam Tabel 6 menyatakan nop, dan ini muncul satu kali dalam rutin LBA dan dua kali dalam rutin OUT. Kadang nop ini dipakai dalam SAP-1 untuk mendapatkan satu siklus mesin yang tetap (fixed machine cycle) bagi semua instruksi. Dengan kata lain setiap siklus mesin memerlukan tepat enam keadaan T untuk jenis instruksi apapun. Bagi beberapa komputer adanya sebuah siklus mesin yang tetap mendatangkan keuntungan. Akan tetapi, bilamana kecepatan yang diutamakan, adanya keadaan nop akan memboroskan waktu, dan karena itu dapat dihilangkan.  Satu cara mempercepat operasi komputer SAP-1 adalah dengan melompati (melewati ) setiap keadaan T yang mengandung nop. Kita dapat menghapuskan keadaan nop melalui perancangan ulang dari rangkaian Gambar 16 Ini akan dapat mempersingkat siklus mesin dari instruksi LDA menjadi lima keadaan (T1, T2, T4 dan T5). Dan siklus instruksi OUT menjadi empat keadaan T (T1, T2, T3, dan T4). Gambar 17. Siklus Mesin Variabel Gambar 17 memperlihatkan suatu cara menyusun siklus mesin variabel (Variabel mashine cycle: siklusmesin yang dapat diubah-ubah/ diatur). Untuk intruksi LDA, operasi tetap sama dari T1 sampai T5. Ketika keadaan T6 dimulai, ROM kendali menghasilkan keluaran 3E3H (mikroinstruksi nop). Gerbang NAND dengan segera akan mendeteksi keadaan nop ini dan menghasilkan sinyal keluaran NOP. Sinyal NOP ini diumpanbalikkan ke pencacah lingkar melalui sebuah gerbang AND, seperti ditunjukkan oleh gambar 10-18. Sinyal ini mereset pencacah lingkar kepada keadaan T1, dan dengan demikian siklus mesin yang baru akan dimulai kembali. Operasi di atas telah mengurangi siklus mesin instruksi LDA dari enam keadaan menjadi lima keadaan. Gambar 18. Pada instruksi OUT, nop yang pertama terjadi dalam keadaan T5. Dalam hal ini, sesaat setelah keadaan T5 dimulai, ROM kendali menghasilkan keluaran 3E3H, yang segera akan dideteksi oleh gerbang NAND. Sinyal NOP yang rendah dari NAND tersebut. Kemudian mereset pencacah program kembali ke kedaan T1. Dengan cara ini kita telah mengurangi siklus mesin instruksi OUT dari enam keadaan menjadi empat keadaan. Siklus mesin variabel biasa dipakai dalam mikroprosesor. Dalam 8085, sebagai contoh, siklus mesin mengambil dua sampai enam keadaan T karena semua keadaan nop yang tidak diinginkan dapat diabaikan. Keuntungan Satu keuntungan dari mikroprogramming adalah penghapusan bagian dekoder instruksi dan matriks kendali; kedua bagian ini menjadi sangat kompleks bagi perangkat instruksi yang lebih luas. Dengan kata lain, jauh lebih mudah menyimpan mikroinstruksi di dalam sebuah ROM daripada membuat rangkaian dekoder instruksi dan matriks kendali. Lagi pula, sekali anda merangkaiakan sebuah dekoder instruksi dengan matriks kendali, hanya ada satu cara untuk mengubah perangkat instruksiitu yaitu dengan mengubah sambungan-sambungan rangkaian ini. Pekerjaan tersebut tidak diperlukan dengan kendali yang dimikroprogramkan; apa yang harus dilakukan adalah mengubah ROM kendali dan ROM alamat-awal. Ini merupakan keuntungan besar jika anda mencoba memperbaiki peralatan yang telah dijual sebelumnya.