CARA KERJA KONEKSI UART DAN USART

Cara Kerja UART & USART

A. UART (Universal Asincrhounus Recisver Transmiter)

         UART atau Universal Asynchronous Receiver-Transmitter adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal. UART sekarang ini termasuk di dalam beberapa mikrokontroler (contohnya, PIC16F628).
         UART atau Universal Asynchronous Receiver Transmitter adalah protokol komunikasi yang umum digunakan dalam pengiriman data serial antara device satu dengan yang lainnya. Sebagai contoh komunikasi antara sesama mikrokontroler atau mikrokontroler ke PC. Dalam pengiriman data, clock antara pengirim dan penerima harus sama karena paket data dikirim tiap bit mengandalkan clock tersebut. Inilah salah satu keuntungan model asynchronous dalam pengiriman data karena dengan hanya satu kabel transmisi maka data dapat dikirimkan. Berbeda dengan model synchronous yang terdapat pada protokol SPI (Serial Peripheral Interface) dan I2C (Inter-Integrated Circuit) karena protokol membutuhkan minimal dua kabel dalam transmisi data, yaitu transmisi clock dan data. Namun kelemahan model asynchronous adalah dalam hal kecepatannya dan jarak transmisi. Karena semakin cepat dan jauhnya jarak transmisi membuat paket-paket bit data menjadi terdistorsi sehingga data yang dikirim atau diterima bisa mengalami error.
          Asynchronous memungkinkan transmisi mengirim data tanpa sang pengirim harus mengirimkan sinyal detak ke penerima. Sebaliknya, pengirim dan penerima harus mengatur parameter waktu di awal dan bit khusus ditambahkan untuk setiap data yang digunakan untuk mensinkronkan unit pengiriman dan penerimaan. Saat sebuah data diberikan kepada UART untuk transmisi Asynchronous, "Bit Start" ditambahkan pada setiap awal data yang akan ditransmisikan. Bit Start digunakan untuk memperingatkan penerima yang kata data akan segera dikirim, dan memaksa bit-bit sinyal di receiver agar sinkron dengan bit-bit sinyal di pemancar. Kedua bit ini harus akurat agar tidak memiliki penyimpangan frekuensi dengan lebih dari 10% selama transmisi bit-bit yang tersisa dalam data. (Kondisi ini ditetapkan pada zaman teleprinter mekanik dan telah dipenuhi oleh peralatan elektronik modern.)
           Setelah Bit Start, bit individu dari data yang dikirim, dengan sinyal bit terkecil yang pertama dikirim. Setiap bit dalam transmisi ditransmisikan serupa dengan jumlah bit lainnya, dan penerima mendeteksi jalur di sekitar pertengahan periode setiap bit untuk menentukan apakah bit adalah 1 atau 0. Misalnya, jika dibutuhkan dua detik untuk mengirim setiap bit, penerima akan memeriksa sinyal untuk menentukan apakah itu adalah 1 atau 0 setelah satu detik telah berlalu, maka akan menunggu dua detik dan kemudian memeriksa nilai bit berikutnya , dan seterusnya.

Tipe-tipe UART

1. 8250 UART pertama pada seri ini. Tidak memiliki register scratch, versi 8250A merupakan versi perbaikan dari 8250 yang mampu bekerja dengan lebih cepat;

2. 8250A UART ini lebih cepat dibandingkan dengan 8250 pada sisi bus. Lebih mirip secara perangkat lunak dibanding 16450;

3. 8250B Sangat mirip dengan 8250;

4. 16450 Digunakan pada komputer AT dengan kecepatan 38,4 Kbps, masih banyak digunakan hingga sekarang;

5. 16550 Generasi pertama UART yang memiliki penyangga, dengan panjang 16-byte, namun tidak bekerja (produk gagal) sehingga digantikan dengan

6. 16550A;

a. 16550A UART yang banyak digunakan pada komunikasi kecepatan tinggi, misalnya 14,4 Kbps atau 28,8 Kbps;

b. 16650 UART baru, memiliki penyangga FIFO 32-byte, karakter Xon/Xoff terprogram dan mendukung manajemen sumber daya;

7. 16750 Diproduksi oleh Texas Instrument, memiliki FIFO 64-byte!'

B. USART (Universal Synchronous-Asynchronous Receiver/Transmitter)

      Merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART.

Universal sinkron / pemancar (USART) adalah jenis perangkat perangkat keras komunikasi yang memungkinkan komputer untuk berkomunikasi serentak dan asynchronous dengan perangkat yang terhubung secara serial.Sebuah USART memberikan seri komunikasi data dari port serial dan lebih dari RS 232 protokol standar.Sebuah USART juga dikenal sebagai komunikasi serial interface (SCI).

Sebuah USART bekerja dengan menerima data paralel dari central processing unit (CPU), mengubahnya menjadi data serial untuk transmisi ke port serial / koneksi. Demikian pula, menerima data serial dari serial koneksi / port, mengkonversi ke paralel data dan mengirimkannya ke CPU. USART tertanam pada sirkuit terpadu (IC) atau motherboard dan dapat dikonfigurasi untuk modus transfer sinkron dan asinkron (ATM).Sebuah USART mirip dengan universal asynchronous receiver / transmitter (UART), karena masing-masing mendukung dan memberikan komunikasi serial.Namun, UART hanya mendukung komunikasi serial asynchronous.

USART memungkinkan transmisi data baik secara syncrhronous maupun asyncrhronous, sehingga dengan memiliki USART pasti kompatibel dengan UART. Pada ATmega8535, secara umum pengaturan mode syncrhronous maupun asyncrhronous adalah sama. Perbedaannya hanyalah terletak pada sumber clock saja. Jika pada mode asyncrhronous masing-masing peripheral memiliki sumber clock sendiri, maka pada mode syncrhronous hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersama-sama. Dengan demikian, secara hardware untuk mode asyncrhronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD, sedangkan untuk mode syncrhronousharus 3 pin yaitu TXD, RXD dan XCK. Komunikasi serial data antara master dan slave pada SPI diatur melalui 4 buah pin yang terdiri dari SCLK, MOSI, MISO, dan SS sbb:

SCLK dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock 

MOSI jalur data dari master dan masuk ke dalam slave 

MISO jalur data keluar dari slave dan masuk ke dalam master 

SS (slave select) merupakan pin yang berfungsi untuk mengaktifkan slave

PERBEDAAN CASE MEMORY L1, L2 L3

Perbedaan Case Memory


Fungsi Cache L1, L2, dan L3

• Fungsi Cache L1:
Sejumlah kecil SRAM memori yang digunakan sebagai cache yang terintegrasi atau satu paket di dalam modul yang sama pada prosesor. L1 cache ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor. Berguna untuk menyimpan secara sementara instruksi dan data, dan memastikan bahwa prosesor memiliki supply data yang stabil untuk diproses sementara memori mengambil dan menyimpan data baru.
• Fungsi Cache L2:
Fungsinya sama dengan L1 Cache, L2 Cache dikenal juga dengan nama secondary cache, adalah memory yang memiliki urutan kecepatan kedua (tipe memori yang paling cepat adalah L1 Cache) yang disediakan untuk mikroprosesor.

• Fungsi Cache L3 :
L3 cache memori khusus yang bekerja tangan-di-tangan dengan L1 dan L2 cache untuk meningkatkan kinerja komputer. L1, L2 dan L3 cache yangpemrosesan komputer unit ( CPU ) cache, ayat-ayat jenis lain dalam sistem cache seperti hard disk cache

Perbedaan L1 cache, L2 cache, L3 cache adalah :

Letak Cache Memory

• L1 cache terintegrasi dengan chip prosesor, artinya letak L1 cache sudah menyatu dengan chip prosesor (berada di dalam keping prosesor). 

• L2 cache, ada yang menyatu dengan chip prosesor, ada pula yang terletak di luar chip prosesor, yaitu di motherboard dekat dengan posisi dudukan prosesor. Pada era prosesor intel 80486 atau sebelumnya, letak L2 cache kebanyakan berada di luar chip prosesor. Chip cache terpisah dari prosesor, berdiri mandiri dekat chip prosesor. Sejak era prosesor Intel Pentium, letak L2 cache ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor (menyatu dengan keping prosesor). Posisi L2 cache selalu terletak antara L1 cache dengan memori utama (RAM). 

• L3 cache belum diimplementasikan secara umum pada semua jenis prosesor. Hanya prosesor-prosesor tertentu yang memiliki L3 cache.

Cache memory yang letaknya terpisah dengan prosesor disebut cache memory non integrated atau diskrit (diskrit artinya putus atau terpisah). 

Cache memory yang letaknya menyatu dengan prosesor disebut cache memory integrated, on-chip, atau on-die (integrated artinya bersatu/menyatu/ tergabung, on-chip artinya ada pada chip).

L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau level one cache. 

L2 cache disebut dengan istilah secondary cache, second level cache, atau level two cache.

Kecepatan Cache Memory

Transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan L2 cache maupun L3 cache (bila ada). Kecepatannya mendekati kecepatan register. L1 cache ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor. Secara fisik L1 cache tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. L1 cache adalah lokasi pertama yang diakses oleh prosesor ketika mencari pasokan data. Kapasitas simpan datanya paling kecil, antara puluhan hingga ribuan byte tergantung jenis prosesor. Pada beberapa jenis prosesor pentium kapasitasnya 16 KB yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu 8 KB untuk menyimpan instruksi, dan 8 KB untuk menyimpan data.

Transfer data tercepat kedua setelah L1 cache adalah L2 cache. Prosesor dapat mengambil data dari cache L2 yang terintegrasi (on-chip) lebih cepat dari pada cache L2 yang tidak terintegrasi. Kapasitas simpan datanya lebih besar dibandingkan L1 cache, antara ratusan ribu byte hingga jutaan byte, ada yang 128 KB, 256 KB, 512 KB, 1 MB, 2 MB, bahkan 8 MB, tergantung jenis prosesornya. 

Kapasitas simpan data untuk L3 cache lebih besar lagi, bisa ratusan juta byte (ratusan mega byte).

Prioritas Penyimpanan Dan Pengambilan Data

Dalam mekanisme kerjanya, data yang akan diproses oleh prosesor, pertama kali dicari di L1 cache, bila tidak ada maka akan diambil dari L2 cache, kemudian dicari di L3 cache (bila ada). Jika tetap tidak ada, maka akan dicari di memori utama. Pengambilan data di L2 cache hanya dilakukan bila di L1 cahe tidak ada.

Jika isi cache penuh, data yang paling lama akan dibuang dan digantikan oleh data yang baru diproses oleh prosesor. Proses ini dapat menghemat waktu dalam proses mengakses data yang sama, dibandingkan jika prosesor berulang-ulang harus mencari data ke memori utama.

Secara logika, kapasitas cache memory yang lebih besar dapat membantu memperbaiki kinerja prosesor, setidak-tidaknya mempersingkat waktu yang diperlukan dalam proses mengakses data.

JENIS-JENIS RAM DAN TIMELINE PERKEMBANGAN RAM

Jenis-Jenis RAM

Sampai saat ini ada tiga jenis DDR RAM yaitu DDR (atau biasa juga disebut DDR1), DDR2 dan DDR3. Lalu apa perbedaan antara DDR, DDR2 dan DDR3?

Mari kita lihat perbedaan ketiga DDR RAM tersebut.

DDR
DDR (double data rate) RAM generasi 1 merupakan memori yang mulai menggunakan teknologi double clock cycle. Ini berbeda dengan SDR (single data rate) RAM yang hanya mampu melakukan single clock cycle. Sehingga DDR RAM mampu mentransfer data dua kali lebih cepat.

DDR RAM ini ada beberapa jenis seperti DDR-200 (memiliki memory clock 100 MHz), DDR-266 (memiliki memory clock 133 MHz), DDR-333 (memiliki memory clock 166 MHz) dan DDR-400 (memiliki memory clock 200 MHz). Frekuensi transfer yang bisa dihasilkan DDR1 hanya antara 200-400 MHz.
DDR RAM versi 1 ini dikembangkan sejak 1996 sampai 2000.

DDR2
DDR2 RAM memiliki clock cycle dua kali lebih banyak. Artinya, kemampuanya dua kali lebih cepat dibandingkan DDR1. Memory clock-nya terentang dari 100 MHz sampai 266 MHz. Jenis DDR2 memiliki nama standar DDR2-400, DDR2-533, DDR2-667, DDR2-800 dan DDR2-1066. Dan frekuensi transfer antara 400-1966 MHz.

DDR3
Sementara DDR3 RAM, dari segi memory clock-nya tak jauh beda dengan DDR2 yaitu dari 100 MHz sampai 266 MHz. Bedanya terletak frekuensi transfernya yang lebih tinggi yaitu mencapai 2133 MHz (DDR2 maksimal hanya sampai 1066 MHz) dan voltasenya yang lebih hemat yaitu hanya 1.5v (DDR2 memerlukan voltase 1.8v dan DDR 1 dengan 2.5/2.6v).

DDR4
Dalam Komputer, DDR4 SDRAM, singkatan untuk tipe Double Date Rate Random Access Memory, adalah jenis dynamic random-access memory (DRAM) dengan Interface bandwidth tinggi diharapkan akan dirilis ke pasar pada tahun 2012 . ini adalah salah satu dari beberapa varian dari DRAM yang telah digunakan sejak awal 1970-an [4] dan tidak kompatibel dengan semua jenis sebelumnya random access memory (RAM) karena tegangan sinyal yang berbeda, antarmuka fisik dan faktor-faktor lainnya.

Memori DDR4 ini diklaim sebagai memory generasi Terbaru yang memiliki Tingkat kecepatan transfer rate 2133 – 4266 MT/ second dimana yang kita ketahui sekarang masih tekhnologi DDR3 dan itu dengan kecepatan 800MT/second.

Bagi Anda sekalian pengguna motherboard minimal dengan chipset intel G41 dan ram DDR3 pasti anda sudah merasakan kecepatannya ,itu dikisaran 800Mt/second .,lalu bagaimana dengan DDR 4 yang akan datang yang sejatinya bisa 4x lipat dari DDR3 ,ditambah lagi dengan VOLTAGE yang sangat rendah 1.05- 1.2 V untuk DDR4 dan 1.2 – 1.5 V untuk ddr3.

Karena teknologi komputer terus berkembang, bisa dipastikan akan ada banyak jenis memory lain yang akan ditemukan di masa depan. Bisa jadi generasi tersebut dinamakan, DDR5 atau mungkin dengan nama yang lain. Hanya tinggal menunggu saja kapan memory-memory tersebut diimplementasikan pada desktop PC, Notebook, Tablet dan perangkat teknologi yang lain.[aldi/berbagaisumber]

Berikut timeline atau sejarah perkembangan Teknologi RAM:

              Teknologi RAM tidak hanya berkembang dari sisi jenisnya, naum juga ukurannya. Dengan maraknya perkembangan laptop dan netbook, sekarang berkembang memory module DIMMs dengan ukuran yang lebih kecil yaitu SO-DIMM (small outline DIMM) dan MicroDIMM, yag memiliki ukuran lebih kecil lagi.

              Masing-masing tipe RAM sesuai perkembangannya memiliki bentuk yang berbeda satu sama lain, sehingga hal itu tidak memungkinkan terjadi salah pasang jenis RAM dengan teknologi yang diterapkan mainboard. Perbedaan tersebut terletak pada ukuran dimensinya, jumlah pin dan letak coakan atau notch pada kaki RAM, sehingga pemasangan RAM tidak mungkin tertukar atau salah arah. Berikut gambar bermacam bentuk dan jenis RAM :

CARA KERJA DVD DAN CARA KERJA HARDDISK

CARA KERJA DVD VCD PLAYER

Cara Kerja DVD Player tak ada bedanya dengan cara kerja CD Player , karena keduanya memiliki komponen optik yang mampu menyorotkan sinar laser berwarna merah ke arah permukaan piringan, atau tepatnya ke permukaan layer dari suatu piringan CD maupun DVD.

DVD player mampu menguraikan (decode) data video MPEG-2 yang diubah menjadi video komposit standar, agar dapat dinikmati pada pesawat televisi, begitu juga dengan proses decoding audionya diterjemahkan oleh prosesor Dolby untuk dikirim menjadi sinyal audio yang berujung di perangkat speaker.
Ada tiga komponen yang sangat mendasar dan paling diperlukan untuk sebuah DVD Player, seperti:

1.Motor penggerak putaran piringan yang berfungsi untuk mengontrol setiap gerakan putar dengan tingkat akurasi yang sangat presisi. Motor ini sangat membantu proses pembacaan trak yang memiliki putaran antara 200 sampai dengan 500 RPM.

2.Sebuah laser dan lensa yang menjadi perangkat utama dalam memfokuskan pembacaan data dari piringan menggunakan penembakan sistem laser , biasanya laser ini sangat kompatibel dengan jenis piringan CD. Kalau CD bekerja pada laser dengan panjang gelombang 780 nanometer, sedangkan untuk DVD pada 635 atau 650 nanometer.

3.Trak mekanik (tracking mechanism) yang merupakan perangkat bantu yang bertugas menggerakkan laser beam mengikuti gerak trak beralur spiral dari setiap piringan. Sistem tracking ini mampu bergerak dengan resolusi tingkat mikron.
             Didalam DVD Player terdapat komponen berbasis teknologi komputer yang dikemas dalam blok data berbentuk IC (Integrtated Circuit), dimana salah satunya mengarah ke modul DAC (Digital Analog Converter) yang memang berfungsi untuk menangani data audio dan video, atau bahkan langsung menuju ke komponen dengan format digital, seperti data video digital .

              Prinsip kerja DVD Player yang paling fundamental terletak pada pemfokusan dari laser ketika melakukan pembacaan pit-pit dijalur trak, karena titik kerjanya harus dapat terfokus pada setiap permukaan bidang pantul. Ini sangat menentukan terutama waktu menjalankan jenis piringan DVD yang memiliki double-layer , karena dalam satu muka terdapat dua lapis reflektor yang masing-masing memiliki jarak yang berbeda, sehingga titik fokusnya juga tidak sama. Untuk lapis pertama dibuat sebagai bidang reflektif semi-transparan, dimana laser juga harus mampu menembusnya ketika membaca data pada layer inti yang berada di lapis kedua.

             Setiap sorotan laser akan langsung mengenai lapisan pemantul bahan polycarbonate dari piringan DVD , kemudian dipantulkan kembali ke komponen opto-electronic yang bertugas mendeteksi setiap perubahan cahaya yang dipantulkan. Jadi dari opto-electronic tersebut kemudian diterjemahkan menjadi kode-kode binary yang biasa disebut bit.

             Pekerjaan paling berat dalam sistem pembacaan dari piringan DVD adalah pada saat menjaga posisi sorotan laser yang harus tetap fokus ditengah-tengah jalur trak data.Tugas ini dibebankan pada tracking system yang selalu bergerak kontinu dari tengah ke pinggir piringan, sehingga akan terjadi pergeseran laser dari arah dalam bergerak keluar secara linier. Kecepatan dari pembacaan datanya juga berlangsung konstan, ini dapat kita buktikan melalui gerakan motor spindle yang berputar semakin lambat ketika mata laser mulai menuju ke pinggir piringan DVD (yus)

Bagian bagian Harddisk dan Cara Kerjanya

1. Spindle

Harddisk terdiri dari spindle yang menjadi pusat putaran dari keping-keping cakram magnetik penyimpan data. Spindle ini berputar dengan cepat, oleh karena itu harus menggunakan high quality bearing.

Dahulu harddisk menggunakan ball bearing namun kini harddisk sudah menggunakanfluid bearing. Dengan fluid bearing maka gaya friksi dan tingkat kebisingan dapat diminimalisir. Spindle ini yang menentukan putaran harddisk. Semakin cepat putaran rpmharddisk maka semakin cepat transfer datanya.

2. Cakram Magnetik (Magnetic Disk)

Pada cakram magnetik inilah dilakukan penyimpanan data pada harddisk. Cakram magnetik berbentuk plat tipis dengan bentuk seperti CD-R. Dalam harddisk terdapat beberapa cakram magnetik.

Harddisk yang pertama kali dibuat, terdiri dari 50 piringan cakram magnetik dengan ukuran 0.6 meter dan berputar dengan kecepatan 1.200 rpm. Saat ini kecepatan putaran harddisk sudah mencapai 10.000rpm dengan transfer data mencapai 3.0 Gbps.

3. Read-write Head

Read-write Head adalah pengambil data dari cakram magnetik. Head ini melayang dengan jarak yang tipis dengan cakram magnetik. Dahulu head bersentuhan langsung dengan cakram magnetik sehingga mengakibatkan keausan pada permukaan karena gesekan. Kini antara head dan cakram magnetik sudah diberi jarak sehingga umur harddisk lebih lama.

Read-write head terbuat bahan yang terus mengalami perkembangan, mulai dari Ferrite head, MIG (Metal-In-Gap) head, TF (Thin Film) Head, (Anisotropic) Magnetoresistive (MR/AMR) Heads, GMR (Giant Magnetoresistive) Heads dan sekarang yang digunakan adalah CMR (Colossal Magnetoresistive) Heads.

4. Enclosure

Enclosure adalah lapisan luar pembungkus harddisk. Enclosure berfungsi melindungi semua bagian dalam harddisk agar tidak terkena debu, kelembaban dan hal lain yang dapat mengakibatkan kerusakan data.

Dalam enclosure terdapat breath filter yang membuat harddisk tidak kedap udara, hal ini bertujuan untuk membuang panas yang ada didalam harddisk karena proses putaran spindle dan pembacaan Read-write head.

5. Interfacing Module

Interfacing modul berupa seperangkat rangkaian elektronik yang mengendalikan kerja bagian dalam harddisk, memproses data dari head dan menghasilkan data yang siap dibaca oleh proses selanjutnya. Interfacing modul yang dahulu banyak dipakai adalah sistem IDE (Integrated Drive Electronics) dengan sistem ATA yang mempunyai koneksi 40 pin.

Teknologi terbaru dari interfacing module adalah teknologi Serial ATA (SATA). DenganSATA maka satu harddisk ditangani oleh satu bus tersendiri didalam chipset, sehingga penanganannya menjadi lebih cepat dan efisien. Harddisk SATA sekarang perlahan sudah menggantikan harddisk ATA yang makin lama mulai hilang dari pasaran.

Satuan Data Harddisk

Satuan data harddisk dinyatakan dalam Byte (B) dan satuan transfer data harddisk dinyatakan dalam bit (b). Sekarang ukuran harddisk sudah mencapai 500GB bahkan 1000 GB (1 Terra Byte), sehingga menyimpan data menjadi lebih leluasa.

Mengapa pada properti ukuran harddisk tidak sama dengan kapasitas harddisk ?

Perlu diketahui bahwa 1 KB= 1024 B jadi bukan 1000B, jadi 1GB bukan 1.000.000.000B melainkan 1.073.741.824B.