LEVEL REGISTER

Perkembangan teknologi informasi dan telekomunikasi tentunya tidak terlepas dari perkembangan dan peningkatan teknologi komputer. Komputer yang kita lihat sekarang dan dapat dibawa kemana-mana pada awalnya adalah sebuah tabung vakum dan komponen lain yang sangat besar. Hingga akhirnya berevolusi menjadi sesuatu yang bisa kita bawa kemana-mana.

Bagian dari komputer atau alat elektronik yang perlu kita kenal adalah register. Register merupakan bagian integral dari hubungannya dengan mikroprosesor. Karena mikroprosesor sendiri merupakan bagian penting dari rangkaian komputer, ada bagian yang lebih penting yaitu register. 

Apa Itu Register?

Register adalah komponen yang lebih kompak dibandingkan dengan sebuah gerbang logik dan flip-flop. Selain itu juga, register didefinisikan sebagai komponen-komponen dalam komputer yang dibangun dari flip flop dan gerbang logika.

Dikutip dari rmdigital.co.id, register adalah area penyimpanan sementara yang dibangun ke dalam CPU. Beberapa register digunakan secara internal dan tidak dapat diakses di luar prosesor, sementara yang lain dapat diakses pengguna. Sebagian besar arsitektur CPU modern termasuk kedua jenis register. Register internal termasuk Register Instruksi (IR), Daftar Buffer Memori (MBR), Data Memory Data (MDR), dan Daftar Alamat Memori (MAR).

Daftar instruksi mengambil instruksi dari Program Counter (PC) dan memegang setiap instruksi saat dieksekusi oleh prosesor. Register memori digunakan untuk meneruskan data dari memori ke prosesor. Waktu penyimpanan register internal sangat sementara, karena mereka sering menyimpan data kurang dari satu milidetik. Register yang dapat diakses pengguna lebih besar dari register internal dan biasanya menyimpan data untuk waktu yang lebih lama. Misalnya, register data dapat menyimpan nilai -nilai individual yang dirujuk oleh program yang sedang berjalan.

Struktur Dasar Komputer

Daftar alamat berisi alamat memori, yang merujuk berbagai blok memori dalam RAM sistem. Banyak CPU sekarang memiliki register tujuan umum (GPR), yang mungkin berisi data dan alamat memori. Register bervariasi dalam jumlah dan ukuran, tergantung pada arsitektur CPU. Beberapa prosesor memiliki 8 register sementara yang lain memiliki 16, 32, atau lebih. Selama bertahun-tahun, register adalah 32-bit, tetapi sekarang banyak yang berukuran 64-bit. Daftar 64-bit diperlukan untuk prosesor 64-bit, karena memungkinkan CPU untuk mengakses alamat memori 64-bit. Register 64-bit juga dapat menyimpan instruksi 64-bit, yang tidak dapat dimuat ke dalam register 32-bit. Oleh karena itu, sebagian besar program yang ditulis untuk prosesor 32-bit dapat berjalan di komputer 64-bit, sementara program 64-bit tidak kompatibel dengan mesin 32-bit.

• Register Berdasarkan Data Yang Dikelolanya

Berdasarkan data yang dikelolanya, register dibedakan menjadi: 

1. Register Data. Digunakan untuk menyimpan bilangan integer.
2. Register Alamat. Menyimpan alamat yang digunakan untuk mengakses memori. 
3. Register Tujuan Umum. Dapat menyimapan data maupun alamat. 
4. Register Floating Point. Menyimpan bilangan floating point.
5. Register Konstanta. Menimpan nilai yang hanya dapat dibaca 
6. Register Vektor. Menyimpan data untuk melakukan pemrosesan vektor 
7. Register Tujuan Khusus. Dapat menyimapan kondisi program termasuk didalamnya pencacah program stack point dan register status.
8. Register yang berhubungan dengan pengaksesan memori seperti register penahan, Register data dan register alamat.

Register terdiri atas beberapa gerbang atau flip- flop yang saling terhubung dengan tersusun dalam suatu rangkaian, dengan dibuat untuk suatu tujuan tertentu. Rangkaian komponen register terbagi atas dua jenis, yakni rangkaian kombinasional dan rangkaian sekuensial.

- Rangkaian Kombinational 

• Rangkaian dimana setiap outputnya hanya merupakan fungsi input pada suatu saat tertentu saja. 
• Dimana komponennya terdiri dari Multiplexer, Demultiplexer, Decoder, Encoder, Arithmetic Elements.

- Rangkaian Sequential 

• Rangkaian dimana setiap outputnya tidak hanya tergantung pada input waktu itu saja, tetapi juga pada keadaan input sebelumnya. 
• Dimana komponennya terdiri dari Paralel Register, Shift Register dan Counter.

Tipe	Komponen	Fungsi
Kombinasi	Gerbang Word	Operasi Boolean
	Multiplexer	Perurutan Data
	Decoder Dan Encoder	Pemeriksaan Kode Konversi
	Array Yang Dapat Diprogram	Fungsi Umum
	Element Aritmatika (Penjumlahan, ALU)	Operasi Numerik
Sekuensial	Register Paralel	Penyimpanan Informasi
	Register Geser	Penyimpanna Informasi, Konversi Serial Paralel
	Pencacah	Kontrol/Penghasil Sinyal Pewaktu

• Multiplexer (MUX)

Multiplexer adalah rangkaian yang memilih satu dari beberapa jalur masukan menjadi satu jalur pengeluaran, jalur sumber yang diteruskan ke jalur keluaran dikendalikan oleh SELECT. Secara umum multiflexer diartikan sebagai suatu alat ataupun komponen elektronika yang dapat memilih input yang akan diteruskan ke bagian output. Penentuan input yang akan dipilih akan ditentukan oleh signal yang terdapat pada bagian kontrol SELECT. Multiplexer pada dasarnya adalah rangkaian berbentuk AND-OR atau SOP. Komponen kebalikan dari Multiplexer ini adalah Demultiplexer (DEMUX). Pada DEMUX jumlah inputan hanya satu, tetapi bagian outpunya banyak. Signal pada bagian input juga akan disalurkan ke bagian output (channel) yang bergantung terhadap kendali pada  bagian SELECT-nya.

Rangkaian Multiplexer

Dilansir dari jurnal jurnal Pens.ac.id, suatu rangkaian multiplexer terkada cukup kompleks serta harus memiliki ilmu pengetahuan khusus untuk memahaminya. Namun, teruntuk yang sudah tidak asing dengan sistem output serta input komputer mungkin tidak terlalu bingung dengan hal ini.

Rangkaian Multiplexer dan Tabel Kebenarannya

Rangkaian multiplexer biasanya digunakan untuk menggabungkan dua ataupun lebih sinyal digital ke dalam satu jalur, dengan cara menempatkan pada waktu yang berbeda. Hal ini sering dikenal dengan istilah mutipleks berdasarkan pembagian waktu (Time Division Multiplexing). Multiplexer banyak digunakan dalam komputer seperti contohnya pengakplikasiannya yaitu ketika memilih masukkan dari beberapa masukkan sumber untuk ALU (Arithmetic and Logical Unit).

• Demultiplexer (DEMUX)

Demultiplexer merupakan suatu rangkaian logika kombinasional yang menerima satu input data dan mendistribusikan input tersebut kepada beberapa output yang tersedia. Demultiplexer ini merupakan kebalikan dari multiplexer yang merupakan sama-sama pendistribusi data. Demultiplexer merupakan rangkaian yang berfungsi menyalurkan data yang ada pada masukanya ke salah satu dari beberapa keluaranya dengan bantuan sinyal pemilih atau sinyal kontrol (S). Demultiplexer sering disebut dengan DEMUX.

Simbol Demultiplexer 1 to 4

Dilihat dari masukan dan keluaran dari sebuah demultiplexer 1 to 4, dapat dibuat tabel kebenaran seperti tabel dibawah ini:

Tabel kebenaran demultiplexer 1 to 4

Demultiplexer pada dasarnya adalah kumpulan rangkaian gerbang AND. Berdasarkan tabel diatas Dapat diperoleh persamaan keluaran DEMUX 1 to 4 adalah : 

Berdasarkan persamaan keluaranya, realisasi rangkaian DEMUX 1 to 4 dapat disusun seperti gambar rangkaianya seperti berikut :

Rangkaian Demultiplexer 1 to 4

• Decoder

Decoder merupakan rangkaian yang berfungsi mengkodekan/mengubah ulang data bilangan-bilangan biner pada masukanya menjadi data asli pada outputnya. Selain itu juga decoder didefinisikan sebagai suatu rangkaian logika yang berfungsi untuk mengkonversi bahasa yang kurang dikenal oleh manusia kedalam kode yan lebih dikenal manusia. Fungsi rangkaian decoder merupakan kebalikan dari fungsi rangkaian encoder. 

Aplikasi utama dekoder adalah pengalamata, di mana “n” bit masukan “in” diinterpretasikan sebagai sebuah alamat yang digunakan untuk memilih satu dari jalur keluaran. Aplikasi lainnya yaitu member rute data dari sebuah sumber ke beberapa tujuan. Decoder disebut juga sebagai demultiplexer. Aplikasi ini dapat mengendalikan input dari decoder yang dipandang sebagai 1 bit data sumber.

Suatu decoder 1-out-of-2ⁿ atau 2ⁿ merupakan rangkaian kombinasional dengan n jalur data masukan serta 2n jalur data keluaran. Sinyal keluaran yang aktif tergantung dari nilai masukan. Berikut merupakan daftar kombinasi sinyal masukan dan efek sinyal keluaran yang aktif;

Tabel kebenaran pada diagram logika decoder 1/8

Dari tabel kebenaran tersebut dapat direalisasikan menjadi rangkaian decoder.

Rangkaian decoder

Kombinasi sinyal masukan akan menentukan sinyal keluaran yang aktif. Chip dekoder dikendalikan oleh chip enable (EN). Pada saat nilai EN rendah, maka dekoder tidak berfungsi, apa pun kombinasi masukkannya. JIka diperhatikan, jalur keluaran yang aktif ditentukan oleh nilai kombinasi IN. Ketika ln 0 ln 1 ln 2 =  001 maka keluaran yang aktif adalah Out 1.

Simbol decode 1/n

Simbol decoder tersebut terdiri atas k buah masukan, sebuah jalur Enable (EN), serta n buah jalur keluaran dengan syarat k >= 2 log n. Misalkan jumlah keluarannya 8 jalur maka k minimal sama dengan 2 log 8 = 3.

• Encoder

Encoder merupakan rangkaian yang digunakan untuk menghasilkan alamat atau nama dari jalur masukan yang aktif. Encoder juga merupakan rangkaian yang digunakan untuk membuat alamat atau nama dari aktif input line, oleh karena itu ini merupakan kebalikan decoder. Selain itu juga, encoder didefinisikan sebagai suatu rangkaian logika yang berfungsi untuk mengkonversi kode yang lebih dikenal oleh manusia kedalam kode yang kurang dimengerti manusia. 

Encoder dan Decoder

Encoder berfungsi sebagai rangkaian untuk mengkodekan/mengubah data masukan mejadi data bilangan biner dengan format tertentu pada keluaranya. Encoder dalam rangkaian digital adalah rangkaian kombinasi gerbang digital yang memiliki masukan banyak dan memiliki keluaran sedikit dalam format bilangan biner. Encoder akan mengkodekan setiap jalur input yang aktif menjadi kode bilangan biner. Biasanya encoder mempunyai 2k input line dan k output jalur alamat. 

Penambahan ln aktif digunakan untuk mengentahui apakah ada ataupun tidak suatu jalur yang aktif. Ketika tidak ada jalur (line) yang aktif, output akan bernilai 00, hal ini sama artinya dengan jalur ln 0 yang aktif. 

Simbol

Simbol encoder n bit terdiri atas n bit masukan ln, satu buah ENABLE (EN) serta ln Aktif, dan 2 log n bit keluaran.

Simbol encoder n bit

Contoh encoder seperti, encoder desimal to BCD yang berarti rangkaian digital yang berfungsi untuk mengkodekan masukan dengan jumlah masukan desimal (0-9) menjadi keluaran kode bilangan biner 4 bit BCD (Binary Coded Decimal). 

Diagram logika encoder 4 bit

• Register Data

Register data merupakan kumpulan elemen-elemen memori yang bekerja bersama-sama sebagai satu unit. Fungsi dari register data adalah sebagai penyimpan data.

Simbol Register Data

Sumber m bit register dirangkai dengan m flip-flop yang digunakan untuk menyimpan sebuah m bit word (ln 0, ln 1,...ln m-1). Setiap m bit word disimpan dalam flip-flop yang berbeda. Data dapat dikirim ke atau dari semua flip flop secara berbarengan, mode operasi ini disebut input-output paralel. Register data dapat dibangun dari berbagai tipe flip flop. Simbol register data terdiri dari n bit ln, jalur Detak serta Clear, dan n bit Out.

Rangkaian Register Data n Bit

• Register Geser

Register geser atau disebut juga (shift register) merupakan register yang dapat melakukan operasi penggeseran ke kiri ataupun ke kanan. Register geser juga dapat didefinisikan sebagai suatu piranti fungsional yang banyak digunakan di dalam sistem digital dengan digunakan untuk menggeser suatu data. Penggeseran data pada register dapat dilakukan dalam dua arah yakni ke arah LSB (low Signifikant Bit) dan ke arah MSB (Most Significant Bit).  Register geser dikelompokan kedalam rangkaina logika, sehingga suatu register disusu atas flip-flop. Register geser digunakan untuk memori sementara serta untuk pergeseran data ke kiri atau ke kanan. Selain itu register geser juga dapat digunakan untuk mengubah format data seri ke paralel atau dari paralele ke seri. Pada rangkain digital, register geser digunakan sebagai penambahan pin input-output dengan penyesuaian pada sketch yang terdapat pada mikrokontroller.

Register Geser

Untuk melakukan pergesaran pada register geser ini, register m-bit terdiri atas m buah flip-flop master-slave yang pada setiap satuannya dihubungkan dengan tetangga sebelah kiri serta kanannya. Data satu bit dapat dimasukan dan satu bit dapat dibaca pada sisi yang lain. Hal ini disebut input-output pararel. Simbol register geser n bit terdiri dari jalur in, SHEN, CLEAR, dan OUT. Pergeseran ke kanan dapat dikerjakan dengan mengaktifkan jalur kendali shift enable yang terhubung dengan input Clock masing-masing flip-flop.

Simbol Register Geser n Bit

Register geser sangat berguna bagi beberapa aplikasi seperti:

1. Penyimpanan data serial.
2. Konversi data serial ke paralel atau paralel ke serial.
3. Melakukan operasi aritmatik.

Register Geser Universal

Register geser universal merupakan kelas komponen yang sangat  penting dalam semua tipe rangkaian digital. Register geser tipe ini merupakan suatu register geser 4-bit  yang memiliki masukan serial dan  paralel, dengan keluaran paralel,  dan mode kontrol untuk mengendalikan 

operasi pergeseran. Register ini dapat bekerja pada beberapa mode  kerja tergantung pengaturan mode kontrol dan input serial atau paralel yang diberikan. 

Register geser universal

Setiap tahap (flip-flop) dalam register geser mewakili satu bit penyimpanan, dan kemampuan pergeseran register memungkinkan perpindahan data dari tahap ke tahap dalam register, atau masuk atau keluar dari register pada saat aplikasi pulsa clock.

Macam-Macam Register Geser

Register geser terbagi kedalam 4 macam yaitu Parallel In Parallel Out (PIPO), Parallel In Serial Out (PISO), Serial In Serial Out (SISO), Serial In Pararel Out (SIPO).

1. Parallel In Parallel Out (PIPO)

Pada  cara  ini semua bagian register atau masing-masing flip-flop diisi pada saat  yang bersamaaan atau keluaran masing-masing flip-flop akan merespon sesuai data pada saat yang sama setelah diberikan sinyal input  kontrol.

2. Parallel In Serial Out (PISO)

Register ini mempunyai jalur masukan sesuai dengan jumlah flip-flop penyusunnya, dan hanya mempunyai satu  jalur keluaran. Pada tipe ini data masuk  kedalam register secara serentak dengan dikendalikan sinyal kontrol, sedangkan  data keluar satu-persatu secara serial.

3. Serial In Serial Out (SISO)

Pada register serial in serial out, jalur masuk data berjumlah satu dan jalur keluarannya juga berjumlah satu. Pada register jenis ini data  mengalami pergeseran.

4. Serial In Pararel Out (SIPO)

Register tipe ini mempunyai satu saluran masukan dan saluran  keluaran sejumlah flip-flop penyusunnya. Data masuk satu-persatu secara serial  dan dikeluarkan secara serentak. Pengeluaran data dikendalikan oleh sebuah sinyal kontrol.  Selama sinyal kontrol tidak diberikan, data akan tetap tersimpan dalam register.     

• Pencacah (Counter)

Pencacah merupakan sebuah mesin sekuensial yang dirancang untuk melakukan pencacahan. Pencacah sederhana diperoleh dengan sedikit melakukan modifikasi dari register geser. Pada diagram logika dibawah menunjukan pencacah modulo-16 yang dapat mencacah dari 0000 sampai 1111. Pencacah tersebut terdiri atas 4 buah JK flip-flop.

Rangkaian tersebut akan menghitung jika jalur Count aktif. Keluaran hasail penghitungan adalah 4 bit standar bilangan biner. Keluaran suatu flip flop akan mempengaruhi keadaan flip flop yang ada di sebelah kanannya. Tipe pencacah seperti ini  disebut ripple counter. 

Diagram Logika Pencacah Modulo-16

Jalur Counter berfungsi sebagai pengganti detak bagi JK flop pertama, jalur Clear berfungsi untuk me-Reset nilai seluruh JK flip flop. Konstanta 1 berfungsi memberi nilai 1 pada masukan J dan K untuk semua flip flop. Karena JK selalu bernilai 11 maka flip flop dalam kondisi berubah-ubah dari kondisi sebelumnya.

Simbol Pencacah Modulo-16

Penutup

Penggunaan register pada komputer sangatlah penting dan berpengaruh besar. Sebuah register komputer dapat melakukan fungsi tertentu selama instruksi komputer. Ada banyak jenis register yang berbeda dengan tujuan yang berbeda sesuai fungsinya masing-masing. 

Register adalah area penyimpanan sementara yang dibangun ke dalam CPU. Register adalah komponen yang lebih kompak dibandingkan dengan sebuah gerbang logik dan flip-flop. Selain itu juga, register didefinisikan sebagai komponen-komponen dalam komputer yang dibangun dari flip flop dan gerbang logika.

Level register merupakan suatu komponen dari register itu sendiri dengan setiap komponen register memiliki fungsinya tersendiri dalam menerima input dan output.

Fungsi dari register ini melakukan fungsi tertentu seperti menyimpan dan mengambil data, melakukan operasi matematika dan fungsi lainnya. Mereka juga melakukan tugas umum seperti memproses perintah dari CPU.

Referensi

Anggrini, N., & Wardhani, L. K. Pembuatan perangkat midi berbasis arduino pro micro dan

library multi-mux pada multiplexer analog 74hc4067 (Bachelor's thesis, Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta).

Arni, U. D. (2018, Desember 25). Pengertian Register Dan Jenis-Jenis Register. Retrieved from garudacyber: https://garudacyber.co.id/artikel/1486-pengertian-register-dan-jenis-jenis-register. Diaksed pada Sabtu, 13 November 2022. Pukul 16.46 WIB.

Asfihan. (2022, September 22). Pengertian Register. Retrieved from ruangpengetahuan.co.id: https://ruangpengetahuan.co.id/pengertian-register/. Diakses pada Senin, 14 November 2022. Pukul 00.54 WIB.

Nugroho, G. W., & Effendi, R. (2022). Rancang Bangun Sistem Pengukuran Luas Permukaan Kulit Menggunakan Konveyor dan Sensor Optik Berbasis Arduino. Jurnal Teknik ITS, 11(1), F1-F7.

Register. (2020, Desember 25). Retrieved from rmdigital: https://rmdigital.co.id/kamus/register/. Diakses pada Sabtu, 12 November 2022. Pukul 13.35 WIB.

Stallings, W. (2010). Computer Organization And Architekture Designing For Performance. New Jersey: Prentice Hall.

Sugiartowo, S., & Ambo, S. N. (2018). Simulasi Rangkaian Kombinasional Sebagai Media Pembelajaran Sistem Digital Pada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta. Prosiding Semnastek.