Mikroprosesor

Setiap komputer yang kita gunakan didalamnya pasti terdapat mikroprosesor. Mikroprosesor, dikenal juga dengan sebutan Central Processing Unit (CPU) artinya unit pengolahan pusat. CPU adalah pusat dari proses perhitungan dan pengolahan data yang terbuat dari sebuah lempengan yang disebut “chip”. Chip sering disebut juga dengan “Integrated Circuit (IC)”, bentuknya kecil, terbuat dari lempengan silikon dan bisa terdiri dari 10 juta transistor.
Mikroprosesor adalah sebuah chip (IC) yang bekerja dengan program. Fungsi Mikroprosesor adalah sebagai pengontrol atau pengolah utama dalam suatu rangkaian elektronik. Mikroprosesor biasa disebut juga CPU (Central Processing Unit). Sebuah mikroprosesor (sering dituliskan: 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.
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. Dari awal sebagai driver dalam kalkulator, perkembangan mikroprosesor telah menuju ke dominasi mikroprosesor di berbagai jenis komputer, setiap sistem dari mainframe terbesar sampai ke komputer pegang terkecil sekarang menggunakan mikroprosesor sebagai pusatnya.
Cara kerja sebuah Mikroprosesor diarahkan oleh suatu program dalam kode-kode bahasa mesin yang telah dimasukkan terlebih dahulu ke dalam sebuah memori. Di dalam Mikroprosesor minimal terdiri dari rangkaian digital, register, pengolah logika aritmatika, rangkaian sekuensial.
Mikroprosesor berfungsi sebagai unit yang mengendalikan seluruh kerja sistem mikroprosesor. Fungsi-fungsi mikroprosesor diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Mengambil instruksi dan data dari memori.
2. Memindah data dari dan ke memori.
3. Mengirim sinyal kendali dan melayani sinyal interupsi.
4. Menyediakan pewaktuan untuk siklus kerja sistem mikroprosesor.
5. Mengerjakan fungsi – fungsi operasi logika dan aritmetika.
Berikut adalah karakteristik penting dari mikroprosesor  :
1.    Ukuran bus data internal (internal bus data size) : Jumlah saluran yang terdapat dalam mikroprosesor yang menyatakan jumlah bit yang dapat ditransfer antar komponen di dalam mikroprosesor.
2.    Ukuran bus data eksternal (external bus data size) : Jumlah saluran yang digunakan untuk transferdata antar komponen antara mikroprosesor  dan komponen-komponen di luar mikroprosesor.
3.    Ukuran alamat memori (memory address size) : Jumlah alamat memori yang dapat dialamati oleh mikroprosesor secara langsung.
4.    Kecepatan clock (clock speed) : Rate atau kecepatan  clock untuk menuntun kerja mikroprosesor.
5.    Fitur-fitur special (special features) : Fitur khusus untuk mendukung aplikasi tertentu  seperti fasilitas pemprosesan floating point, multimedia, dan sebagainya.
Banyak jenis mikroprosesor telah dibuat dengan kemampuan dan fungsi yang berbeda, te­tapi secara prinsip cara kerjanya sama. Perangkat keras dibuat menjadi semakin canggih, jutaan transistor dijejalkan didalamnya, miniaturisasi dimensi semakin ditingkat­kan dengan kemampuan mengolah program yang lebih komplek sehingga memungkinkan untuk aplikasi di segala bidang. Perkembangan perangkat lunak juga berkembang tak terbatas, seakan hanya dibatasi oleh kemampuan imajinasi manusia saja.
Pada mulanya mikroprosesor terdiri dari beberapa komponen chip digital yang satu sama lainnya digabungkan dalam suatu PCB dan dikoneksikan satu dengan yang lain sesuai dengan fungsi rangkaian­nya. Ide pertama membangun suatu mikroprosesor dalam suatu IC dikemukakan oleh Intel Corporation pada tahun 1969. Tahun 1971 adalah tahun pertama kali mi­kroprosesor dalam satu IC dipasarkan yaitu Intel 4004, mikroprosesor yang menggunakan teknologi PMOS 4 bit, tahun 1976 Intel meluncurkan mikrokontroler pertama yang disebut seri MCS-48 yang berisi lebih dari 17.000 transistor, hingga saat ini seri ini masih digunakan untuk aplikasi khusus.
Dalam perkembangannya, mikroprosesor dibuat menurut kebutuhan aplika­sinya yang lebih spesifik, dalam hal ini menjadi beberapa jenis, yaitu  :

• Mikoprosesor RISC (Reduced Instruction Set of Computing) dan CISC (Complex Instruction Set of Computing). Jenis ini yang digunakan untuk pengolahan informasi dengan software yang rumit dan digunakan untuk kebanyakan PC saat ini.

• Pengolah Sinyal Digital – DSP (Digital Signal Processor). Memiliki software dan hardware yang ditujukan untuk mempermudah memproses sinyal-sinyal digital. Digunakan pada perangkat audio-video modern seperti VCD, DVD, home teatre dan juga pada card-card multimedia di komputer.

• Mikrokontroler, adalah mikroprosesor yang dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali. Contoh aplikasi pada kendali motor, berperan seperti PLC (Programmable Logic Controller), pengaturan pengapian dan injeksi bahan bakar pada kendaraan bermotor atau alat mengukur suatu besaran, seperti suhu, tekanan, kelembaban dan lain-lain.

Mikroprosesor adalah piranti keras yang tidak akan bisa bekerja kalau tidak ada perangkat lunak. Inilah yang membedakan mikroprosesor dengan rangkaian digital diskrit. Kemampuannya untuk diprogram, dan diprogram ulang adalah suatu kelebihan didalam sistem mikroprosesor. Contohnya dalam suatu sistem pengendali lampu lalu lintas dengan rangkaian diskrit perlu menambahkan atau merubah rangkaian bila diperlukan perubahan sistem, tetapi dengan sistem mikroprosesor, bisa dilakukan dengan hanya merubah program. Perhatikan juga bahwa PC saat ini bisa multi fungsi dengan hanya mengganti programnya saja.
Hampir semua fungsi rangkaian digital dapat diambil alih oleh suatu sistem mikroprosesor atau mikrokontroler, tetapi tidak perlu semua rangkaian digital harus dengan sistem mikroprosesor. Rangkaian yang sederhana cukup direalisasikan dengan komponen diskrit akan lebih menghemat dana, waktu,  dan justru bisa lebih handal. Disamping itu untuk rangkaian digital yang memerlukan kecepatan sangat tinggi, masih diperlukan rangkaian digital diskrit, sebagai contoh sederhana suatu fungsi AND gate dapat diemulasikan dengan suatu mikroprosesor dengan program tertentu, fungsi AND dengan AND gate dieksekusi dalam orde nanodetik, sedangkan dengan mikroprosesor memerlukan waktu dalam orde mikro atau milli detik. Meskipun demikian dengan makin majunya teknologi, kendala kecepatan tersebut menjadi hilang, sebagai contoh rangkaian dekoder MPEG, tadinya memerlukan card khusus dalam suatu PC (hardware), kini dapat dilakukan dengan hanya mengisntall program saja asalkan komputernya memiliki kecepatan tinggi.
Secara umum suatu sistem mikroprosesor akan memiliki kelebihan dibanding sistem diskrit atau dengan digital IC sebagai berikut  :

• Reprogrammable, artinya dapat diprogram ulang untuk mendapatkan fungsi yang berbeda
• Rangkaian lebih terintegrasi, lebih kompak, sederhana dan tidak rumit, memudah­kan membuat PCB.
• Fleksibel dalam pengembangannya

Selain itu perlu diperhatikan kekurangannya sebagai berikut  :

• Banyak jenis mikroprosesor dengan bahasa yang berbeda, yang mana satu sama lain kadang tidak kompatibel, sehingga menyulitkan pemakai dalam pengem­bangannya.
• Kerusakan software berakibat sistem macet dan tidak dapat diperbaiki jika tidak diketahui kode-kodenya.
• Ketergantungan pada pembuat software
• Sistem mikroprosesor lebih sensitif terhadap ganguan derau dari luar.
• Kecepatan relatif rendah.
• Cepat usang (obsolete)