ALU INTEGRATED CIRCUITS

-




1. Tujuan [kembali]

  1. Memahami prinsip kerja dan struktur dasar ALU (Arithmatic Logic Unit) 4-bit.
  2. Mengidentifikasi fungsi setiap pin pada IC 74LS382/74HC382.
  3. Menganalisis dan mensimulasikan delapan jenis operasi ALU.

2. Alat dan Bahan[kembali]

a. Gerbang AND
jenis pertama adalah gerbang AND. Gerbang AND ini memerlukan dua atau lebih input untuk menghasilkan satu output. Jika semua atau salah satu inputnya merupakan bilangan biner 0, maka outputnya akan menjadi 0. Sedangkan jika semua input adalah bilangan biner 1, maka outputnya akan menjadi 1.



b. Gerbang OR

Jenis kedua adalah gerbang OR. Sama seperti gerbang sebelumnya, gerbang ini juga memerlukan dua input untuk menghasilkan satu output. Gerbang OR ini akan menghasilkan output 1 jika semua atau salah satu input merupakan bilangan biner 1. Sedangkan output akan menghasilkan 0 jika semua inputnya adalah bilangan biner 0.



c. Gerbang XOR
Jenis berikutnya adalah gerbang XOR. Gerbang XOR ini memerlukan dua input untuk menghasilkan satu output. Jika input berbeda (misalkan: input A=1, input B=0) maka output yang dihasilkan adalah bilangan biner 1. Sedangkan jika input adalah sama maka akan menghasilkan output dengan bilangan biner 0.



d. NOT
Jenis berikutnya adalah gerbang NOT. Gerbang NOT ini berfungsi sebagai pembalik keadaan. Jika input bernilai 1 maka outputnya akan bernilai 0 dan begitu juga sebaliknya.


e. IC 74LS382
ALU 74LS382 (atau versi CMOS-nya 74HC382) adalah sebuah Arithmetic Logic Unit (ALU) 4-bit dalam bentuk IC digital 20-pin yang dirancang untuk melakukan operasi aritmatika dan logika pada dua bilangan biner 4-bit.



3. Dasar Teori[kembali]



Gambar diatas menunjukkan simbol blok dari sebuah ALU yang tersedia dalam bentuk IC 74LS382 (berbasis TTL) dan 74HC382 (berbasis CMOS). IC 20-pin ini beroperasi pada dua buah bilangan input 4-bit, yaitu A₃A₂A₁A₀ dan B₃B₂B₁B₀, untuk menghasilkan hasil keluaran 4-bit yaitu F₃F₂F₁F₀.

ALU ini dapat melakukan delapan jenis operasi. Operasi yang dilakukan pada suatu waktu tertentu ditentukan oleh kode input seleksi fungsi yang diberikan melalui pin S₂S₁S₀. Tabel pada Gambar 6-15(b) menunjukkan delapan operasi yang tersedia. Berikut adalah penjelasan dari masing-masing operasi tersebut:

        1.OPERASI CLEAR (PENGHAPUSAN)

        Jika S₂S₁S₀ = 000, maka ALU akan menghapus semua bit pada output F, sehingga hasilnya adalah         F₃F₂F₁F₀ = 0000.

        2.OPERASI PENJUMLAHAN (ADD)

        Jika S₂S₁S₀ = 011, maka ALU akan menjumlahkan nilai A₃A₂A₁A₀ dengan B₃B₂B₁B₀ dan                         menghasilkan jumlahnya pada F₃F₂F₁F₀.

        Pada operasi ini:

  • Cₙ adalah carry-in (bit bawa masuk) untuk posisi LSB (bit paling rendah), dan harus diatur menjadi 0.

  • Cₙ+4 adalah carry-out dari posisi MSB (bit paling tinggi).

  • OVR (Overflow Indicator) menunjukkan adanya overflow, yaitu kondisi kelebihan hasil ketika bilangan bertanda (signed) digunakan.

OVR akan bernilai 1 apabila hasil dari penjumlahan atau pengurangan terlalu besar untuk direpresentasikan dalam 4 bit (termasuk bit tanda).

        3.OPERASI PENGURANGAN (SUBTRACT)

  • Jika S₂S₁S₀ = 001, maka ALU akan menghitung B - A (mengurangkan A dari B).

  • Jika S₂S₁S₀ = 010, maka ALU akan menghitung A - B (mengurangkan B dari A).

Hasil pengurangan akan ditampilkan pada F₃F₂F₁F₀.
Catatan penting: operasi pengurangan ini mengharuskan nilai Cₙ = 1.

Berikut tabel kebenaran dari IC 74HC382 ini:



3a. Contoh soal [kembali]

1. Sebuah IC ALU 74LS382 menerima dua input data A = 0101 dan B = 0011. Sinyal selektor fungsi diatur ke S₂S₁S₀ = 011, dan carry-in Cₙ diset ke 0. Tentukan operasi yang dilakukan oleh ALU, hasil keluarannya (F), serta apakah terjadi carry-out dan overflow.

Jawaban:
        Dengan S₂S₁S₀ = 011 dan Cₙ = 0, ALU melakukan operasi penjumlahan A + B. Bilangan biner 0101 (5 desimal) ditambah dengan 0011 (3 desimal) menghasilkan 1000 (8 desimal). Karena hasil masih dalam batas 4 bit dan tidak terjadi kelebihan bit, maka tidak ada carry-out (Cₙ+4 = 0) dan tidak terjadi overflow (OVR = 0). Jadi, output F adalah 1000.


2. Sebuah rangkaian ALU menerima input A = 1100 dan B = 1010 dengan selektor fungsi diset ke 100. Tanpa memperhatikan input carry, tentukan jenis operasi yang dilakukan dan hasil output F yang dihasilkan.

Jawaban:
Ketika S₂S₁S₀ = 100, maka ALU menjalankan operasi logika XOR antara A dan B. XOR dari 1100 dan 1010 menghasilkan 0110. Jadi, output F adalah 0110. Karena ini adalah operasi logika, carry-in tidak digunakan dan tidak ada carry-out atau overflow.

Soal 3
Diberikan input A = 0100 dan B = 1100 pada sebuah ALU 74LS382, dengan sinyal fungsi S₂S₁S₀ = 010 dan Cₙ = 1. Tentukan jenis operasi yang dilakukan, hasil output F, serta apakah terjadi overflow jika bilangan dianggap sebagai signed (bertanda).

Jawaban:
Kode fungsi 010 menunjukkan bahwa ALU melakukan operasi A - B. Bilangan 0100 (4 desimal) dikurangi 1100 (12 desimal) menghasilkan -8. Dalam bentuk 2’s complement 4 bit, -8 direpresentasikan sebagai 1000. Karena -8 masih dalam jangkauan representasi signed 4-bit (-8 sampai +7), maka tidak terjadi overflow (OVR = 0). Namun, karena terjadi peminjaman dari MSB, maka carry-out bernilai 1. Output F adalah 1000.

3b. Example[kembali ]

1. Kasus:
Sebuah sistem pengolah data digital membutuhkan fungsi penjumlahan dua bilangan biner 4-bit. Operator memberikan dua input sebagai berikut:

  • A = 0101 (dalam desimal: 5)

  • B = 0110 (dalam desimal: 6)

Rangkaian ALU menggunakan IC 74LS382 untuk memproses data tersebut. Fungsi selektor diset ke S₂S₁S₀ = 011, yang menunjukkan bahwa ALU harus melakukan operasi A + B. Selain itu, input carry-in (Cₙ) diset ke 0 karena ini adalah penjumlahan biasa tanpa adanya bit tambahan dari operasi sebelumnya.

Analisis Proses:
Sesuai dengan tabel fungsi 74LS382, ketika S₂S₁S₀ = 011 dan Cₙ = 0, ALU akan menjumlahkan input A dan B. Maka proses perhitungan di dalam ALU sebagai berikut:

  0101  (A = 5)
+ 0110  (B = 6)
-------
  1011  (F = 11)

Hasil penjumlahan adalah 1011, yang merupakan 11 dalam sistem desimal. Karena hasil masih dalam jangkauan representasi 4-bit (0 hingga 15), maka tidak terjadi overflow dan tidak ada carry-out.

Kesimpulan Output:

  • Output F = 1011

  • Carry-out (Cₙ+4) = 0

  • Overflow (OVR) = 0

2. Kasus:
Dalam sebuah sistem pemrosesan nilai pada kalkulator digital, dibutuhkan proses pengurangan antara dua angka input, yaitu:

  • A = 0011 (desimal 3)

  • B = 0101 (desimal 5)

IC ALU 74LS382 digunakan untuk menghitung A - B. Sinyal fungsi diset ke S₂S₁S₀ = 010, yang berarti operasi pengurangan A - B, dan input carry-in Cₙ diset ke 1, karena operasi pengurangan dalam IC ini membutuhkan Cₙ = 1.

Analisis Proses:
Pengurangan 3 - 5 = -2
Dalam sistem bilangan biner bertanda (signed 2’s complement 4-bit), -2 direpresentasikan sebagai 1110.

Langkah-langkah representasi:

  1. Bilangan positif: 2 = 0010

  2. Invers bit: 1101

  3. Tambah 1: 1110

Jadi -2 = 1110

Karena -2 masih dalam rentang bilangan bertanda 4-bit (-8 hingga +7), tidak terjadi overflow.

Namun, karena bilangan yang lebih kecil dikurangi bilangan yang lebih besar, maka terjadi pinjaman (borrow) pada MSB, sehingga carry-out bernilai 1.

Kesimpulan Output:

  • Operasi: A - B

  • F = 1110 (hasil -2)

  • Carry-out (Cₙ+4) = 1

  • Overflow (OVR) = 0

3c. Pilihan ganda[kembali ]

1.Sebuah IC 74LS382 menerima dua input A = 0101 dan B = 0110. Sinyal kontrol fungsi diset ke S₂S₁S₀ = 011, dan Cₙ = 0. Berapa nilai output F₃F₂F₁F₀ yang dihasilkan?

A. 1010
B. 1111
C. 1001
D. 1011

Jawaban: D. 1011
Penjelasan:
Kode fungsi 011 berarti A + B.
0101 (5) + 0110 (6) = 11 → biner = 1011

2. IC ALU 74LS382 diberikan input A = 1100 dan B = 1010. Jika S₂S₁S₀ = 100, maka hasil output F adalah...

A. 0110
B. 1111
C. 1001
D. 0101

Jawaban: A. 0110
Penjelasan:
Kode 100 menunjukkan operasi XOR.
1100 XOR 1010 = 0110


3Sebuah ALU 74LS382 menerima input A = 0100 dan B = 1100. Fungsi kontrol diset ke 010 dan Cₙ = 1. Berapa hasil output F dan apakah terjadi overflow?

A. F = 1000, OVR = 0
B. F = 1000, OVR = 1
C. F = 1111, OVR = 0
D. F = 0100, OVR = 1

 A. F = 1000, OVR = 0

Penjelasan:
A - B = 4 - 12 = -8
Dalam 2’s complement 4-bit, -8 = 1000
Nilai -8 masih dalam jangkauan signed (-8 s.d. +7), jadi tidak terjadi overflow.

4. Percobaan[kembali ]

Langkah-langkah percobaan:

1. Buka Proteus dan Buat Project Baru

2. Tambahkan Komponen

Buka Pick Devices (P) dan cari serta tambahkan komponen berikut:

  • 74LS382 → (IC ALU)

  • Logic Toggle → untuk input A, B, S (selector), dan CN

  • Logic Probe → untuk output F0–F3, CN+4, dan OVR

  • Text atau Graphical Text (opsional) → untuk label

3. Hubungkan Komponen

Gunakan wire untuk menghubungkan seperti gambar:

  • A0–A3 (pin 3,1,2,17) dihubungkan ke 4 buah logic toggle (untuk input A)

  • B0–B3 (pin 4,5,18,16) ke 4 buah logic toggle (untuk input B)

  • S0–S2 (pin 6,7,15) → 3 buah logic toggle (untuk memilih operasi)

  • CN (pin 9) → logic toggle (untuk carry-in)

  • F0–F3 (pin 8,10,11,12) → logic probe (untuk melihat hasil output)

  • CN+4 (pin 14) → logic probe

  • OVR (pin 13) → logic probe

4. Atur Nilai Awal Input

Klik dua kali pada setiap logic toggle dan atur:

  • Initial State → bisa 0 atau 1 sesuai kebutuhan simulasi awal

  • Misalnya, A = 0101, B = 0011, dan selector 011 untuk A + B

Gambar Rangkaian:


5. Video[kembali ]



6. Download File[kembali ]

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

TUGAS BESAR

-
Gambar
   TOILET OTOMATIS DAFTAR ISI 1.  Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan bahan 4. Dasar teori 5. Percobaan      a) Prosedur      b) Rangkaian simulasi dan prinsip kerja      c) Video simulasi 6. File Download   1. Pendahuluan [Back]      Dalam era teknologi modern, pengembangan sistem otomatis semakin penting untuk meningkatkan kenyamanan dan efisiensi penggunaan ruang publik seperti toilet. Tugas besar ini bertujuan untuk merancang dan mensimulasikan sistem toilet otomatis menggunakan berbagai sensor di Proteus. Sensor-sensor yang digunakan meliputi sensor jarak untuk mendeteksi keberadaan pengguna, PIR sensor untuk mendeteksi gerakan, sensor suhu untuk mengontrol kenyamanan, sensor gas untuk keamanan, sound sensor untuk mendeteksi kebisingan, dan touch sensor untuk interaksi pengguna.      Integrasi sensor-sensor ini akan memungkinkan toilet untuk beroperasi se...
Baca selengkapnya

Astable Multivibrator D kecil dari 50%

-
Gambar
  DAFTAR ISI 1.  Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan bahan 4. Dasar teori 5. Percobaan       a) Prosedur       b) Rangkaian simulasi dan prinsip kerja       c) Video simulasi 6. File Download   1. Pendahuluan [Back] Rangkaian Astable Multivibrator adalah rangkaian pembangkit gelombang persegi tanpa sumber input. Prinsip kerjanya hampir sama seperti rangkaian pembangkit gelombang segitiga dengan memakai rangkaian ramp dan komparator. Rangkaian ini gabungan dua rangkaian dalam satu op-amp yaitu rangkaian penguat yang menggunakan sebuah kapasitor sebagai pengganti Ri dan rangkaian komparator 2. Tujuan [Back] Mengetahui prinsip dasar rangkaian osilator. Mempelajari cara merancang rangkaian astable multivibrator D < 50%. Mengetahui cara mengaplikasikan rangkaian astable multivibrator D < 50% dalam berbagai aplikasi. 3. Alat dan bahan A. Alat 1)  DC dan sine generator Generator Sine...
Baca selengkapnya

Modul 1: Dioda

-
Gambar
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percobaan ... DIODE FORWARD BIAS DAN REVERSE BIAS A. B. C. DIODE HALF BRIDGE DIODE FULL BRIDGE DIODE ZENER MODUL 1 1. Pendahuluan [kembali]    Dioda adalah komponen elektronika aktif yang terdiri dari pertemuan semikonduktor jenis P dan semikonduktor jenis N ( P-N Junction ). Elektroda yang dihubungan dengan material jenis P disebut anoda dan yang dihubungkan dengan material jenis N disebut katoda. 2. Tujuan  [kembali] 1.            Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dioda.   2.            Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik dioda Zener. 3.            Mengetahui prinsip kerja dan karakteristik Half Bridge Rectifier dan Full Bridg...
Baca selengkapnya