Mikroprosesor Zilog Z80 dikembangkan pada tahun 1976 untuk menggantikan Intel 8080 dengan satu chip. Z80 memiliki arsitektur yang lebih canggih dengan register internal dan instruksi yang lebih beragam untuk transfer data dan operasi bit. Chip ini populer karena hanya membutuhkan tegangan tunggal +5V dan mudah disertakan pada sistem.

1. MIKROPROSESOR
ZILOG Z80
Oleh:
Kelompok 2
HABIBULLAH SIREGAR
DASRIL BATUBARA
AFRIJAL FANI
NURUL FATIMAH
AMAD MUDA KURNIAWA
RAMADANSYAH

2. Sejarah dan Perkembangan Mikroprosesor Z80
Mikroprosesor Zilog Z80 dikembangkan oleh Zilog Inc. dan
mulai dipasarkan pada tahun 1976. Z80 merupakan sebuah
mikroprosesor satu chip dan dimaksudkan untuk menggantikan Intel
8080 yang memerlukan dua chip tambahan (sebuah penghasil detak
sistem dan sebuah pengontrol sistem) untuk membentuk sebuah
CPU yang fungsional.
Mikroprosesor Z80 dibuat dengan menggunakan teknologi
NMOS dan dikemas dalam sebuah DIP (dual inline package) dengan
40 pin. Jumlah saluran alamatnya sama dengan 16, dan jumlah
saluran datanya delapan. Saluran-saluran ini tidak di-
multiplexed. Mikroprosesor Z80 sudah memiliki penghasil detak
(clock) sendiri dan hanya memerlukan satu tegangan catu +5 volt.

3. Arsitektur Mikroprosesor Zilog Z80
CPU Z80 adalah mikroprosesor generasi keempat yang ditingkatkan tak
terkecuali untuk kebutuhan daya komputasi. Mikroprosesor ini
menawarkan throughput sistem yang lebih tinggi dan penggunaan memori
yang efisien dibandingkan dengan mikroprosesor yang sama pada generasi
kedua dan ketiga. Register internalnya terdiri dari 208-bit memori
baca/tulis yang bisa diakses oleh programmer. CPU Z80 juga tersusun atas
sebuah Stack Pointer, Program Counter, dua buah register indeks, sebuah
register Refresh (counter), dan sebuah register interupsi.CPU Z80 juga
sangat mudah disertakan pada sistem karena hanya memerlukan sumber
tegangan tunggal +5V.
Mikroprosesor Zilog Z80

4. Diagram blok internal Mikroprosesor Zilog Z80

5. Diagram blok internal memperlihatkan fungsi utama dari prosesor
Z80. Bagian-bagian utama mikroprosesor Z80 adalah:
1. ALU (Aritmatic and Logic Unit), bagian ini merupakan pusat
pengolahan data. Di bagian ini dilakukan operasi-operasi logika,
seperti: AND dan OR, serta operasi-perasi aritmatika, seperti:
penjumlahan dan pengurangan.
2. Larik Register (Registers Array), merupakan kumpulan register-
register yang terdiri dari register serba-guna dan register fungsi
khusus.
3. Register Instruksi (Instruction Register), merupakan tempat
untuk menyimpan sementara instruksi yang akan diterjemahkan
oleh penerjemah (decoder) instruksi.
4. Decoder (Penerjemah) Instruksi (Instruction Decoder),
merupakan bagian yang berfungsi dalam menerjemahkan
instruksi yang diambil dari memori setelah sebelumnya
melewati register instruksi.

6. 5. Kontrol Pewaktuan CPU (CPU Timing Control), bagian ini
berfungsi dalam mengendalikan kerja CPU secara keseluruhan dan
juga pewaktuan bagi periferal atau memori yang memiliki
hubungan dengan CPU.
6. Antarmuka Bus Data (Data Bus Interface), bagian ini merupakan
pintu gerbang untuk keluar-masuk data dari dan ke CPU.
7. Penyangga dan Logika Alamat (Address Logic and Buffer),
bagian ini berfungsi dalam menyediakan alamat memori atau I/O
yang diakses oleh CPU.
8. Data Internal (Internal Data Bus), di bagian ini lalu lintas data
dalam CPU berlangsung.

7. Resgiter Mikroprosesor Zilog Z80
Pada dasarnya register-register CPU Z80 terbagi ke dalam dua jenis,
yaitu:
1. Register serba-guna (GPR: General-purpose Registers)
 Register Akumulator. Register ini sangat penting peranannya
dalam pengolahan data oleh ALU. Berbagai operasi logika dan
aritmatika menggunakan register ini untuk menyimpan salah
satu operan dan menyimpan hasil operasi yang telah dilakukan
oleh ALU.
 Register Bendera (flag). Register ini merupakan status dari
berbagai hasil operasi yang dilakukan ALU. Operasi logika dan
aritmatika yang dilakukan oleh ALU akan mempengaruhi
sebagian atau seluruh flag-flag yang ada dalam register flag ini.
 Register Serba-guna lainnya (B, C, D, E, H, L).

8. a. Counter (PC), register ini perfungsi sebagai pencacah alamat instruksi
selanjutnya yang akan diambil dari memori.
b. Stack Pointer (SP), register ini menyimpan alamat atas (top) dari stack.
Stack berfungsi sebagai penyimpanan dalam memori yang sifatnya
sementara bagi nilai-nilai (value) dari register-register CPU ketika register
tersebut akan dipakai. Stack digunakan dengan perintah Push dan Pop.
c. Register Indeks (IX dan IY), register ini digunakan untuk pengalamatan
terindeks.
d. Register Interupsi (I), register ini menyimpan alamat memori untuk
vektor interupsi.
e. Register Refresh (R)
f. Flip-flop Status Interupsi (IFF) dan Mode Interupsi (IMF).

9. Interupsi Mikroprosesor Zilog Z80
CPU Z80 menerima dua sinyal input interupsi: NMI# dan INT#. NMI#
adalah interupsi non-maskable dan memiliki prioritas tertinggi. INT#
adalah interupsi berprioritas lebih rendah dan diperlukan bahwa
interupsi ini diaktifkan melalui software agar beroperasi. INT# bisa
dihubungkan ke divais periferal bervariasi dalam konfigurasi terhubung
OR.
Interupsi Non-Maskable (NMI: Non-Maskable Interrupt). Interupsi
Non-Maskable tidak bisa dinon-aktifkan dengan kontrol program dan
oleh karena itu akan diterima di setiap waktu oleh CPU. NMI#
biasanya dijadikan cadangan hanya bagi layanan jenis interupsi
berprioritas tertinggi, seperti untuk shutdown setelah adanya gangguan
daya yang terdeteksi. Setelah pengenalan sinyal NMI# (penyediaan
BUSREQ# tidak aktif), CPU melompat ke lokasi restart 0066H.
Normalnya, software mengawali pada alamat tersebut yang berisi rutin
layanan interupsi.

10. Interupsi Maskable (INT#). Dengan tanpa memperhatikan mode
interupsi yang diset oleh pengguna, CPU menanggapi masukan
(input) interupsi maskable menurut satu siklus pewaktuan umum.
Setelah interupsi dideteksi oleh CPU (dinyatakan bahwa interupsi
diaktifkan dan BUSREQ# tidak aktif) satu siklus pemrosesan
interupsi khusus dimulai. Dimulai dengan siklus pengambilan khusus
(M1#) dimana IORQ# menjadi aktif sementara MREQ# tidak,
sebagaimana dalam siklus M1# normal. Sebagai tambahan, siklus
M1# khusus ini secara otomatis diperpanjang sebanyak dua keadaan
WAIT#, untuk mengijinkan bagi waktu yang diperlukan dalam
pemberitahuan permintaan interupsi.

11. Pengkakian Mikroprosesor Zilog Z80
Konfigurasi pin mikroprosesor Z80 diperlihatkan pada Gambar di bawah ini.

12. Fungsi Pin Mikroprosesor Zilog Z80
A0 – A15. Bus Alamat (keluaran, aktif High, 3-state). A0 – A15
membentuk bus alamat 16-bit. Bus Alamat menyediakan alamat bagi
pertukaran bus data memori (sampai 64Kbyte) dan bagi pertukaran
divais I/O.
BUSACK#. Pemberitahuan Bus (keluaran, aktif Low). Pemberitahuan
Bus menunjukkan pada divais yang meminta bahwa bus alamat CPU,
dan sinyal kontrol MREQ#, IORQ#, RD#, dan WR# telah memasuki
keadaan impedansi tinggi (high-impedance). Sirkuit eksternal sekarang
bisa mengontrol jalur-jalur tersebut.
BUSREQ#. Permintaan Bus (masukan, aktif Low). Permintaan Bus
memiliki prioritas lebih tinggi dibandingkan dengan NMI# dan selalu
dikenali di akhir siklus mesin yang sedang berjalan. BUSREQ#
memaksa bus alamat CPU, bus data dan sinyal kontrol MREQ#,
IORQ#, RD# dan WR# menuju keadaan impedansi tinggi sehingga
divais lain bisa mengontrol jalur-jalur tersebut.

13. D0 – D7. Bus Data (masukan/keluaran, aktif High, 3-state). D0 – D7
membuat sebuah bus data dua arah (bidirectional) 8-bit, yang digunakan
untuk pertukaran data dengan memori dan I/O.
HALT#. Keadaan Berhenti (Halt) (output, aktif Low). HALT#
menunjukkan bahwa CPU telah mengeksekusi perintah Halt dan sedang
menunggu sebuah interupsi non-maskable atau maskable (dengan mask
aktif) sebelum operasi bisa dilanjutkan kembali. Ketika terhenti, CPU
mengeksekusi NOP untuk menjaga refresh memori.
INT#. Permintaan Interupsi (masukan, aktif Low). Permintaan Interupsi
dihasilkan oleh divais I/O. CPU menerima sebuah interupsi di akhir
instruksi yang sedang berjalan jika flip-flop pengaktif interupsi terkontrol
software internal (IFF) diaktifkan.
IORQ#. Permintaan Masukan/Keluaran (keluaran, aktif Low, 3-state).
IORQ# menunjukkan bahwa setengah bus alamat rendah memegang
sebuah alamat I/O yang sah bagi sebuah operasi penulisan atau
pembacaan I/O. .

14. M1#. Siklus Mesin (keluaran, aktif Low). M1#, bersama-sama
dengan MREQ#, menunjukkan bahwa siklus mesin yang sedang
berjalan adalah siklus pengambilan opcode dari sebuah eksekusi
instruksi.
MREQ#. Permintaan Memori (keluaran, aktif Low, 3-state).
MREQ# menunjukkan bahwa bus alamat memegang alamat yang
sah bagi operasi pembacaan memori atau penulisan memori.
NMI#. Interupsi Non-Maskable (masukan, terpicu ujung negatif).
NMI# memiliki prioritas lebih tinggi dibandingkan dengan INT#.
NMI# selalu dikenali di akhir instruksi yang sedang berjalan.
RD#. Baca (keluaran, aktif Low, 3-state). RD# menunjukkan bahwa
CPU ingin membaca data dari memori atau divais I/O. Divais I/O
atau memori yang dialamati akan menggunakan sinyal ini untuk
menempatkan data ke dalam bus data CPU.

15. RESET#. Reset (masukan, aktif Low). RESET# mengawali CPU
sebagai berikut: me-reset flip-flop pengaktif interupsi, menghapus PC
dan register I dan R, men-set status interupsi ke Mode 0.
RFSH#. Refresh (keluaran, aktif Low). RFSH#, bersama-sama
dengan MREQ# menunjukkan tujuh bit bus alamat sistem terendah
bisa digunakan sebagai alamat penyegaran ke memori dinamis
sistem.
WAIT#. Tunggu (masukan, aktif Low). WAIT# menunjukkan pada
CPU bahwa memori atau divais I/O yang dialamati tidak siap untuk
sebuah pengiriman data. CPU selanjutnya memasuki sebuah keadaan
tunggu selama sinyal tersebut aktif
WR#. Tulis (keluaran, aktif Low, 3-state). WR# menunjukkan bahwa
bus data CPU memegang data yang sah untuk disimpan pada lokasi
memori atau I/O yang dialamati.

16. Instruksi dan Chip Pendukung Mikroprosesor
Zilog Z80
Mikroprosesor Z80 memiliki sekumpulan instruksi yang
sangat berdaya guna dan dan serba guna yang tersedia di beberapa
mikroprosesor 8-bit. Itu termasuk operasi yang khas (unik) seperti
pemindahan blok untuk transfer data yang cepat dan efisien dalam
memori atau antara memori dan I/O. Itu juga mengijinkan operasi
beberapa bit di dalam beberapa lokasi di memori.

17. Instruksi-instruksi mikroprosesor Zilog Z80 dibagi ke dalam
kategori berikut ini:
1. Pemuatan 8-bit
2. Pemuatan 16-bit
3. Pertukaran, transfer blok dan pencarian
4. Operasi logika dan aritmatika 8-bit
5. Aritmatika serba-guna dan kontrol CPU
6. Perputaran (rotasi) dan pergeseran (shift)
7. Operasi set, reset dan tes bit
8. Lompatan
9. Pemanggilan (call), kembali (return) dan restart
10. Operasi masukan dan keluaran

18. TERIMA KASIH