Sejarah Mikroprosessor

Sebuah mikroprosesor (disingkat µP atau uP) adalah sebuah central processing unit (CPU) elektronik komputer yang terbuat dari transistor mini dan sirkuit lainnya di atas sebuah sirkuit terintegrasi semikonduktor.
Sebelum berkembangnya mikroprosesor, CPU elektronik terbuat dari sirkuit terintegrasi TTL terpisah; sebelumnya, transistor individual; sebelumnya lagi, dari tabung vakum. Bahkan telah ada desain untuk mesin komputer sederhana atas dasar bagian mekanik seperti gear, shaft, lever, Tinkertoy, dll.
Evolusi dari mikroprosesor telah diketahui mengikuti Hukum Moore yang merupakan peningkatan performa dari tahun ke tahun. Teori ini merumuskan bahwa daya penghitungan akan berlipat ganda setiap 18 bulan, sebuah proses yang benar terjadi sejak awal 1970-an; sebuah kejutan bagi orang-orang yang berhubungan. Dari awal sebagai driver dalam kalkulator, perkembangan kekuatan telah menuju ke dominasi mikroprosesor di berbagai jenis komputer; setiap sistem dari mainframe terbesar sampai ke komputer pegang terkecil sekarang menggunakan mikroprosesor sebagai pusatnya.
Pada awalnya mikroprosessor dibuat oleh Intel yaitu Intel 4004 yang dimana sebuah CPU 4-bit yang merupakan mikroprosesor chip tunggal pertama di dunia. Pada waktu itu, desain CPU lainnya seperti F14 CADC pada tahun 1970 merupakan implementasi dari chip-chip gabungan (multi-chip)
4004 dirilis dalam kemasan CERDIP 16-kaki pada tanggal 15 November 1971. 4004 merupakan prosesor komputer pertama yang dirancang dan diproduksi oleh produsen chip Intel. Orang yang merancang chip tersebut adalah Ted Hoff dan Federico Faggin dari Intel dan Masatoshi Shima dari Busicom.

Intel C4004 microprocessor. The "gold and white with gray traces" specimen shown belongs to the initial CERDIP type series manufactured in 1971.

Rancangan aslinya berasal dari perusahaan Jepang yang bernama Busicom, untuk digunakan pada kalkulator produksinya. 4004 juga disediakan dengan sebuah chip pendukung (misal, ROM program digabung bersama untuk menggunakan alamat program 12-bit 4004, yang mengijinkan akses memori 4 kilobyte dari bus alamat 4-bit bila semua 16 ROM dipasang). Sirkuit 4004 dibuat dari 2.300 transistor, dan pada tahun berikutnya diikuti oleh microprosesor 8-bit pertama, Intel 8008 dengan 3.300 transistor (dan Intel 4040, perbaikan dari 4004).
Pada masukan ke-empatnya ke pasar mikroprosesor, Intel melepas CPU yang memulai revolusi mikrokomputer; Intel 8080.

Spesifikasi teknis

• Maximum clock speed - nya adalah 740 kHz
• Program dan penyimpanan data yang terpisah (yaitu, sebuah arsitektur Harvard). Berlainan dengan rancangan arsitektur Harvard lainnya yang menggunakan bus yang terpisah, 4004, karena ingin mengurangi jumlah pin, menggunakan sebuah bus 4-bit tunggal dimultiplex untuk mentransfer:
  • Alamat 12-bit
  • instruksi 8-bit, tidak ditaruh di memori yang sama dengan
  • data word 4-bit
• Set instruksi yang terdiri dari 46 instruksi (di mana 41 diantaranya memiliki lebar 8 bit dan 5 lebar 16 bit)
• Set register terdiri dari 16 register masing-masing 4 bit
• tumpukan subroutine internal memiliki kedalaman 3 tingkat

Dan pada awal tahun 1974 diperkenalkan mikroprosessor generasi selanjutnya yaitu Intel 4040 yang merupakan mikroprosesor pengganti Intel 4004.

Tambahan

• Set perintah ditambah sampai 60 perintah
• Program memori ditambah sampai 8k byte
• Register ditambah sampai 24
• Timbunan subroutine (Subroutine stack) ditambah sampai 7 tingkat (level)

Chip pendukung baru

• 4201 - Pembangkit pewaktu 500 sampai 740 kHz menggunakan kristal 4 hingga 5.185 MHz
• 4308 - 1K byte ROM
• 4207 - General Purpose byte keluaran (Output port)
• 4209 - General Purpose byte masukan (Input port)
• 4211 - General Purpose byte masukan dan keluaran (I/O port)
• 4289 - Antarmuka memori standar (menggantikan 4008/4009)
• 4702 - 256 byte UVEPROM
• 4316 - 2K byte ROM
• 4101 - 256 4-bit RAM

Intel 8008

Intel 8008 yang dirancang oleh Marcian "Ted" Hoff, Stan Mazor, Hal Feeney, Federico Faggin merupakan sebuah microprocessor terdahulu yang dirancang dan dibuat oleh Intel, dan diproduksi pada bulan april tahun 1972. It was originally commissioned dari Computer Terminal Corporation untuk digunakan pada terminal yang dapat diprogram ulang (programmable terminal) Datapoint 2200, tetapi karena chip terlambat(delivered late) dan tidak memuaskan kemampuannya menurut CTC, sehingga chip tidak digunakan padat 2200. Sebuah kesepakatan antara Intel dan CTC mengijinkan Intel untuk memasarkan kepada pelanggan lain.

Set perintah dari 8008 dan menyusul CPU Intel CISC berdasarkan rancangan milik CTC.
The chip (limited by its 18 pin DIP packaging) had a single 8-bit bus and required a very large amount of external logic to support it. Sebagai contoh, Alamat 14-bit , which could access 16K bytes of memory, needed to be latched by some of this logic in an external Memory Address Register (MAR). It could access 8 input ports and 24 output ports.
Versi awala dari 8008 berjalan pada 0.5 MHz, lebih lambat 0.8 MHz. Meskipun lebih lambat dalam hal melakukan perintah per detiknya dari 4-bit Intel 4004 and Intel 4040, sebuah fakta bahwa 8008 memproses delapan bit data sekali dan secara signifikan dapat mengakses lebih banyak RAM sesungguhnya memberikan 3 sampai 4 kali kekuatan sebenarnya dari chip 4-bit.
Sangat baik untuk digunakan pada pengontrol dan terminal CRT ( controller and CRT terminal) , tapi hal tersebut terlalu sulit untuk digunakan most other tasks. A few early computer designs were based on it, but most would use the later and greatly improved Intel 8080 instead

Register prosesor

Register prosesor, dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.
Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti "register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.
Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.

Jenis register

Register terbagi menjadi beberapa kelas:

• Register data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).
• Register alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.
• Register general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.
• Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik mengambang (floating-point).
• Register konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.
• Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD.
• Register special purpose yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.
• Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa arsitektur tertentu, digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi prosesor.

Ukuran register

Tabel berikit berisi ukuran register dan padanan prosesornya

Register	Prosesor
4-bit	Intel 4004
8-bit	Intel 8080
16-bit	Intel 8086, Intel 8088, Intel 80286
32-bit	Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium Pro, Intel Pentium, Intel Pentium 2, Intel Pentium 3, Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel Xeon, AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD Athlon MP, AMD Athlon XP, AMD Athlon 4, AMD Duron, AMD Sempron
64-bit	Intel Itanium, Intel Itanium 2, Intel Xeon, Intel Core, Intel Core 2, AMD Athlon 64, AMD Athlon X2, AMD Athlon FX, AMD Turion 64, AMD Turion X2, AMD Sempron