Antarmuka biasanya berkaitan dengan cara suatu besaran (entity) melewati suatu batas (traversing a boundary) sehingga menjadi besaran lain. Antarmuka menerima alamat, data dan sinyal kontrol melalui saluran I/O dan mentransfer informasi ke/dari prosesor melalui bus data.
Antarmuka dipergunakan untuk dialog antara prosesor dengan peralatan peripheral. Antarmuka harus diaktifkan ketika prosesor akan membaca atau memberi keluaran data dari/ke peripheral. Cara untuk mengaktifkan antarmuka ada dua yaitu : I/O memori terpeta (memory mapped I/O) dan I/O terisolasi (isolated I/O).
Pada I/O memori terpeta, setiap komponen antarmuka dipilih seperti memilih suatu register. Oleh karena itu, setiap komponen mempunyai alamat yang ditentukan dengan tepat. Alamat semua komponen I/O secara bersama-sama merupakan ruang alamat I/O dan dapat dengan sempurna dihubungkan dengan ruang alamat ROM/RAM. Sebagai konsekuensinya, antarmuka membutuhkan logika pengurai (dekoder). Jika alamat antarmuka ada pada bus alamat, maka dekoder akan memberikan sinyal sehingga komponen-komponen antarmuka dapat diaktifkan. Pengaktifan komponen-komponen antarmuka dilakukan dengan memberikan sinyal rendah (low) kepada chip select (CS).
Pada I/O terisolasi, memori dan komponen I/O merupakan unit-unit dengan ruang alamat masing-masing. Untuk itu, I/O membutuhkan saluran pengendali dan alamat. Pada I/O terisolasi hanya terdapat dua instruksi yakni instruksi masuk dan instruksi keluar. Pada PC dipilih I/O terisolasi karena kebutuhan akan penyimpanan selalu bertambah.
1. ADC (Analog to Digital Converter)
Proses mengubah sinyal analog menjadi sinyal yang ekivalen dalam bentuk digital disebut pengubahan analog ke digital (ADC). ADC yang paling banyak digunakan adalah ADC dengan metode pendekatan berulang (successive-approximation) dengan alasan waktu konversinya yang singkat dan konstan. ADC jenis ini terdiri atas perbandingan tegangan, pengubah digital ke analog (DAC), SAR (successive-approximation register) dan detak (clock). ADC membagi range tegangan masukan menjadi 2n – 1 band (pita) dengan n adalah jumlah bit dalam keluaran word. Hubungan antara tegangan input dan angka output adalah linear.
Beberapa parameter yang menentukan mutu sebuah ADC, yaitu: kesalahan kuantisasi, ketidaklineran, kode tidak lengkap (hilang) dan waktu konversi. Resolusi suatu konverter A/D, yang dinyatakan dengan bit, menunjukkan tingkat ketelitian konverter A/D di dalam mengubah sinyal analog ke digital. Semakin banyak bitnya, maka semakin peka konverter A/D tersebut terhadap perubahan masukan analognya. Misalnya untuk konverter A/D 8 bit dengan jangkauan masukan 10 Volt, tegangan terkecil yang dapat dibedakan adalah 10/256 = 39.0625 mV, sedangkan pada konverter A/D 12 bit adalah 10/4096 = 2.44 mV.
Kesalahan kuantisasi muncul karena keterbatasan variasi bit yang tersedia terhadap nilai-nilai analognya. Misalnya, pengukuran besaran analog dengan menggunakan konverter 8 bit. Besaran itu sendiri dapat mempunyai nilai sembarang yang bersifat malar. Sedangkan konverter 8 bit tersebut hanya dapat mengeluarkan nilai yang terbatas jumlahnya untuk mewakili nilai-nilai besaran analog tersebut.
Karakteristik linier didekati dengan karakteristik bentuk tangga, sehingga timbul kesalahan kuantisasi sebesar setengah dari tinggi anak tangga. Karena tinggi anak tangga adalah sama dengan bit penting terendah (Least Significant Bit, LSB) dalam bilangan biner, maka kesalahan tersebut sama dengan setengah LSB. Kesalahan ini diperkecil dengan memperbanyak posisi biner.
Di samping itu, masih terdapat kesalahan yang disebabkan karena komponen konverter yang tidak linier. Oleh produsen konverter, besar kesalahan ini dinyatakan sebagai ketidaklinieran dalam persentase dari LSB (dinyatakan dalam %).
Kadang-kadang kombinasi bit tertentu tidak tersedia, dengan perkataan lain sebuah anak tangga dilompati. Kombinasi semacam ini disebut kode yang hilang (missing code). Kode yang hilang tidak terjadi bila kesalahan linieritas kurang dari ½ LSB.
Waktu yang dibutuhkan oleh konverter A/D untuk mengubah tegangan menjadi kombinasi bit disebut dengan waktu konversi (conversion time). Waktu konversi ini pada konverter yang bekerja atas dasar prinsip pendekatan bertingkat tidak gayut pada besarnya tegangan yang diukur.
2. Dekoder Alamat
Untuk memberikan alamat pada antarmuka digunakan dekoder alamat. Alamat yang dipilih adalah alamat yang belum dipakai komputer untuk mengalamati piranti lain. Jika alamat yang dikendalikan ada pada register alamat maka antarmuka dalam keadaan aktif, dan sebaliknya jika tidak ada. Alamat yang diambil berasal dari slot ekspansi yaitu A0 – A9 dan satu jalur AEN (address enable).
2.1. Peta Alamat Port I/O
Peta alamat port I/O dibagi menjadi dua bagian, bagian pertama berada pada alamat 0000H – 01FFH, yaitu bagian untuk peralatan port I/O yang berada pada sistem board. Alamat ini digunakan untuk mengalamati peralatan pendukung unit pemroses mikro dan sistem input dan ouput yang ada pada sistem board.
Gambar di atas memperlihatkan peta penggunaan port yang ada pada sistem board. Perlu dicatat bahwa alamat 00C0H – 01FFH tidak digunakan sebagai port I/O sekaligus. Alamat-alamat ini tidak dapat digunakan sebagai port input, tetapi bisa digunakan sebagai port ouput untuk digunakan dalam pendesainan antarmuka.
Gambar di atas memperlihatkan bagian kedua dari peta alamat port I/O yang berada pada alamat 0200H – 03FFH. Alamat-alamat ini digunakan untuk mengalamati card-card yang terpasang dalam slot-slot ekspansi. Pada slot-slot ini biasanya dipasang card-card antarmuka yang akan meningkatkan unjuk kerja sistem.
2.2. Teknik Pendekodean Alamat Port I/O
Teknik pengkodean alamat port I/O ada tiga macam yaitu Pendekodean Alamat Tetap, Pendekodean Alamat Dapat Dipilih dan Pendekodean Dengan Menggunakan PROM.
Pengkodean Alamat Tetap, menggunakan alamat yang tidak dapat diubah sehingga akan timbul masalah jika alamat yang dirancang sama dengan alamat dari port I/O yang sudah ada tetapi rancangannya tidak rumit.
Pengkodean Alamat Dapat Dipilih, alamatnya dapat diubah jika alamat yang digunakan sama dengan alamat port I/O yang sudah ada, dengan menggunakan sebuah pembanding misal pembanding 8 bit SN74LS688. Kadang-kadang, dalam satu card alamat-alamat yang akan didekodekan mempunyai perbedaan yang jauh, ini biasanya terjadi jika beberapa macam card dijadikan dalam satu card dan alamat dari masing-masing card harus dipertahankan.
Jika digunakan sistem Pendekodean Alamat Tetap atau Pendekodean Alamat Dapat Dipilih akan memerlukan rangkaian yang sangat banyak dan rumit. Untuk mengatasinya digunakan PROM (Programmable Read Only Memory) untuk rangkaian pendekodean alamat. Suatu PROM jika dialamati akan mengeluarkan isi dari memori dengan alamat yang telah ditentukan tersebut. Jika PROM diisi dengan nilai-nilai tertentu maka dengan mudah dapat digunakan sebagai pendekodean alamat. PROM yang digunakan haruslah PROM dengan kecepatan tinggi, lebih cepat dari waktu minimum pendekodean, yaitu 92 nano sekon
Nuwun..
