teknologi implementasi sistem digital -...

TeknologiImplementasiSistem Digital

@2012,Eko DidikWidianto

([email protected])

Chip Standar Seri7400

ProgrammableLogic Device

Lisensi

Teknologi Implementasi Sistem DigitalKuliah#7 TSK205 Sistem Digital - TA 2011/2012

Eko Didik Widianto

Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

http://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/



mailto:[email protected]



([email protected])



Lisensi

Tentang Kuliah

I Pembahasan tentang teknologi implementasi sistemdigital

I Chip logika standar keluarga 7400I Chip PLD: PLA, PAL, CPLD dan FPGA







([email protected])



Lisensi

Bahasan

Chip Standar Seri 7400Keluarga Seri 7400Implementasi IC 7400

Programmable Logic DeviceProgrammable Logic Array (PLA)Programmable Array Logic (PAL)Memprogram PLA dan PALComplex Programmable Logic Device (CPLD)Field-Programmable Gate Array (FPGA)Aplikasi CPLD dan FPGA

Lisensi







([email protected])



Lisensi

Implementasi Sistem Digital

Implementasi sistem digital, menggunakan:1. Chip standar TTL seri 74002. Programmable Logic Device (PLA, PAL, CPLD,

FPGA)3. ASIC, Standar Cell, Standar Gate







([email protected])

Chip Standar Seri7400Keluarga Seri 7400

Implementasi IC 7400


Lisensi

Chip Standar

I Rangkaian logika sederhana umumnyamenggunakan chip logika standar

I Terdiri dari beberapa gerbang logika

I Dikenal sebagai device seri 7400 karena nomorkomponen diawali dengan 74

I Umumnya dipaket dalam dual-inline package/DIPI Koneksi eksternal dari chip disebut pin atau leadI Dua pin menghubungkan VDD dan GND ke sumber

daya untuk chip







([email protected])




Lisensi

Keluarga Seri 7400

I Fungsi: gerbang logika dasar, flip-flop dan counter,bus transceiver, ALU, dll

I Lihat:http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_7400_series_integrated_circuits

I Konstruksi transistor: bipolar, CMOS, BiCMOSI transistor bipolar mempunyai kecepatan lebih tinggi,

tapi butuh daya lebih besar daripada CMOSI BiCMOS: trade-off antara kecepatan dengan

kebutuhan daya

I Level tegangan logikaI Bipolar/TTL: 5VI CMOS: 3.3V, 5V







([email protected])




Lisensi

Skema Penomoran ICPemberian Suffix

I Teknologi:

I Bipolar: standarI CMOS: identitas ’C’, misalnya AC, HC, FC, LVCI BiCMOS: identitas ’B’, misalnya BCT, ABT

I Kecepatan: (CMOS)

I Suffix ’H’ untuk high-speedI Suffix ’F’ untuk fast, lebih cepat dari ’H’

I Level tegangan ’TTL’ dan power: (Bipolar)

I Suffix ’L’ untuk low power di bipolarI Suffix ’L’ untuk level tegangan 3.3V di CMOS

I Fitur lainnya:

I Suffix ’X’ untuk level tolerant baik 3.3V maupun 5VI Kemasan: DIP, TSSOP, TSOP, SOICI Suhu operasi dan absolet







([email protected])




Lisensi

IC 7404Hex Inverter

I 6 buah gerbang logika NOT

I Contoh:I 74AHCT04PW: NXP Semiconductor, 14-TSSOP, 5V,

CMOSI SN74ALVC04: Texas Instruments, 3.3V, CMOSI SN74ALS04: Texas Instruments, Low Power Schottky, 5V







([email protected])




Lisensi

Contoh Implementasi RangkaianFungsi Logika f = ab + bc







([email protected])




Lisensi

LatihanI Desain rangkaian logika untuk fungsi

f1(x1, x2, x3, x4) =∑

m(2,3,5,6,13) + d(7,15)I Gambar rangkaiannya menggunakan quad NAND

2-masukan (74LS00), triple NAND 3-masukan(74LS10), dual NAND 4-masukan (74LS20), NAND8-masukan (74LS30) atau hex inverter/NOT(74LS04)







([email protected])


ProgrammableLogic DeviceProgrammable Logic Array(PLA)

Programmable Array Logic(PAL)

Memprogram PLA dan PAL

Complex ProgrammableLogic Device (CPLD)

Field-Programmable GateArray (FPGA)

Aplikasi CPLD dan FPGA

Lisensi

Programmable Logic Device

I Jika fungsi rangkaian logika diimplementasikandengan dengan komponen seri 7400

I Fixed dan hardware-basedI Tiap chip hanya menyediakan gerbang logika

sederhanaI Tidak efisien untuk membuat rangkaian yang lebih

kompleks

I Diperlukan untuk membuat rangkaian yang tersusunatas gerbang logika dengan struktur yang tidak fixed(fungsi dapat diprogram)

I Menggunakan programmable logic devices (PLD)







([email protected])








Lisensi

Programmable Logic Device (PLD)

I PLD adalah chip general-purposeyang digunakan untukmengimplementasikan rangkaianlogika (kombinasional)

I Berisi koleksi elemen rangkaianlogika yang dapat dikonfigurasi(diprogram)

I Dapat dilihat sebagai black-box yangberisi gerbang logika dan saklarterprogram yang memungkinkankoneksi antar elemen logika

I Dapat mengimplementasikansebarang rangkaian logika yangdiinginkan







([email protected])








Lisensi

Programmable Logic Array (PLA)

I PLD yang pertama dikembangkanadalah programmable logic array(PLA)

I Menggunakan premise bahwasebarang fungsi dapat dituliskandalam bentuk SOP

I Struktur PLA:

I Masukan buffer dan inverteryang menyediakan nilai truedan komplemen untuk tiapvariabel masukan

I Kumpulan gerbang AND yanginputnya dapat diprogram

I Kumpulan gerbang OR yanginputnya dapat diprogram







([email protected])








Lisensi

Diagram Gate-Level PLAKoneksi terprogram







([email protected])








Lisensi

Skematik PLAFungsi tertentu f1 dan f2







([email protected])








Lisensi

Programmable Array Logic (PAL)

I Di PLA, plane AND dan OR keduanya programmableI Programmable Array Logic (PAL), lebih sederhana

I plane OR tetapI PAL lebih mudah untuk dimanufaktur dan dapat

beroperasi lebih cepat daripada PLAI struktur ini paling banyak digunakan di aplikasi yang

menggunakan programmable device sederhana







([email protected])








Lisensi

Programmable Array LogicContoh PAL

I Persamaan fungsi f1? f2?







([email protected])








Lisensi

Programmable Array LogicRangkaian Tambahan di PAL (macrocell)

I Device PAL mempunyai rangkaian tambahan dikeluaran tiap gerbang OR untuk menyediakanfungsional tambahan

I Macrocell: gerbang OR dikombinasikan denganrangkaian tambahan

I PAL = plane AND + macrocell







([email protected])








Lisensi


I Fungsi multikeluaran dari A, B, C







([email protected])








Lisensi

Memprogram PLA dan PALContoh Desain: Konverter BCD ke Kode Gray







([email protected])








Lisensi

Complex Programmable Logic Device(CPLD)

I Untuk desain rangkaian yang lebih besar yang tidak dapatdiimplementasikan dengan PLA atau PAL

I Digunakan complex programmable logic device /CPLD

I CPLD berisi blok-blok rangkaian yang dapat salingdihubungkan dan disambungkan ke pin chip denganpenyambungan internal

I Tiap blok menyerupai sebuah PAL (disebut PAL-likeblock)

I CPLD komersial dapat mempunyai 2 - 100 block PAL-like

I Tiap blok mempunyai 16 macrocellI Tiap macrocell setara dengan 20 gerbang atau

hampir 20K gerbang ekivalen untuk CPLD dengan1000 macrocell







([email protected])








Lisensi

Complex Programmable Logic DeviceStruktur CPLD







([email protected])








Lisensi

Field-Programmable Gate Array (FPGA)

I Untuk mengimplementasikan rangkaian yang lebihbesar lagi, digunakan tipe IC yang dapat mempunyaikapasitas logika yang lebih besar

I Field Programmable Gate Array (FPGA)

I Tidak berisi blok AND dan ORI Berisi array blok logika dan jalur interkoneksi antar

blokI Jalur interkoneksi disusun sebagai kanal routing

secara horisontal dan vertikal yang berisiprogrammable switch

I Dapat mengimplementasikan fungsi logika denganjumlah gerbang ekivalen jutaan







([email protected])








Lisensi

Field-Programmable Gate ArrayStruktur FPGA







([email protected])








Lisensi

CPLD BoardI Menggantikan rangkaian digital yang kompleks

secara programmableI Menyediakan rangkaian glue-logic

I Contoh: high-speed photography of insects in-flight

Sumber: http://www.flickr.com/photos/fotoopa_hs/5139289203/







([email protected])








Lisensi

NetFPGAI 4 x 10GigE SFP+ interfacesI a PCI Express interface to the host (Gen2 x8 channels)I Xilinx Virtex-5 TX240T FPGA.I 27 MBytes QDRII SRAM, 288 MBytes RLDRAM-III

http://netfpga.org/foswiki/NetFPGA/TenGig/Netfpga10gInitInfoSite





http://netfpga.org/foswiki/NetFPGA/TenGig/Netfpga10gInitInfoSite



([email protected])








Lisensi

Software-Defined Radio

I Blok radioterprogram secarasoftware

I

Diimplementasikandi FPGA

I GNURadio: http://gnuradio.org/redmine/projects/gnuradio/wikiI Ettus USRP: http://www.ettus.com/







([email protected])



Lisensi

LisensiCreative Common Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (CCBY-SA 3.0)

I Anda bebas:

I untuk Membagikan — untuk menyalin, mendistribusikan,dan menyebarkan karya, dan

I untuk Remix — untuk mengadaptasikan karya

I Di bawah persyaratan berikut:

I Atribusi — Anda harus memberikan atribusi karya sesuaidengan cara-cara yang diminta oleh pembuat karyatersebut atau pihak yang mengeluarkan lisensi

I Cantumkan sumber asal file ini, yaituhttp://didik.blog.undip.ac.id/2012/02/24/

kuliah-sistem-digital-tsk-205-2011/

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 3.0 UnportedLicense







http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

teknologi implementasi sistem digital -...

Documents