Home > Kuliah, Metodologi Penelitian, Sistem Digital > Metodologi Desain Sistem Digital

Metodologi Desain Sistem Digital

Artikel ini dituliskan dari pendahuluan kuliah TKC-205 Sistem Digital di prodi Sistem Komputer Undip. Penjabaran lebih rinci dari proses desainnya dapat ditemukan di sini.

Metodologi desain (sistem digital) dapat didefinisikan sebagai proses sistematik yang berurutan untuk membangun rangkaian digital yang memenuhi spesifikasi kebutuhan yang telah ditentukan dan memenuhi batasan (constraint) dalam hal biaya, performansi, konsumsi daya, ukuran, berat dan sifat lainnya. Salah satu metodologi desain sistem digital secara top-down diperlihatkan dalam Gambar berikut:

development_proses

Pengembangan produk digital dilakukan dengan tahap-tahap berikut:

  1. mendefinisikan spesifikasi kebutuhan
  2. melakukan desain awal dan memverifikasi desain tersebut terhadap spesifikasi awal dengan melakukan simulasi
  3. mengimplementasikan desain menjadi prototip dan melakukan pengujian untuk memverifikasi prototip terhadap spesifikasi kebutuhan keseluruhan

Untuk mengembangkan sistem yang kompleks diperlukan abstraksi sistem, yaitu dengan mengidentifikasi aspek desain yang penting untuk dikerjakan dan menyembunyikan detail dari aspek lainnya. Abstraksi sistem dilakukan dengan membuat asumsi dan mengikuti disiplin agar asumsi tersebut valid. Misalnya, abstraksi digital hanya mengijinkan 2 level tegangan dalam rangkaian, yaitu transistor ON (tersambung sempurna) atau transistor OFF (terputus). Asumsi yang dibuat dalam melakukan desain awal dan simulasi adalah transistor tersambung atau terputus seketika. Disiplin yang perlu diterapkan untuk menjamin asumsi ini valid adalah dengan mengatur pensaklaran (ON/OFF) agar terjadi dalam interval waktu yang telah didefinisikan (relatif terhadap periode detak). Waktu yang dibutuhkan untuk transisi dari OFF ke ON atau sebaliknya tidak melebihi periode detak.

Contoh. Diinginkan satu rangkaian digital untuk menentukan kesamaan 2 keadaan masukan. Masukan rangkaian berupa saklar yang bernilai 1 jika digeser ke atas dan bernilai 0 jika ke bawah. Keluaran rangkaian berupa lampu yang akan menyala jika posisi kedua saklar sama dan padam jika posisi kedua saklar berbeda.
Solusi. Langkah-langkah untuk membuat rangkaian tersebut adalah menyusun spesifikasi kebutuhan, desain rangkaian logika dan implementasi rangkaian menggunakan IC standar.
Spesifikasi kebutuhan menunjukkan fungsi keluaran terhadap masukannya. Misalnya saklar 1 diberi nama x1 dan saklar 2 dengan x2 serta keluaran lampu y. Nilai y = 1 jika x1 = x2 = 0 atau x1 = x2 = 1. Dapat juga dikatakan y = 1 jika (x1 = 0 DAN x2 = 0) ATAU (x1 = 1 DAN x2 = 1). Deskripsi kebutuhan ini dapat dinyatakan dalam persamaan logika y = !x1⋅!x2 + x1x2. (! menunjukkan operasi NOT)
Rangkaian logika disusun atas gerbang gerbang-gerbang logika yang dibutuhkan untuk melakukan fungsi seperti dinyatakan dalam persamaan logika. Rangkaian logika untuk persamaan y = !x1⋅!x2 + x1x2 adalah seperti Gambar berikut:
1-Diagram-rangkaian-xnor
Gerbang logika yang dibutuhkan oleh rangkaian adalah 2 buah gerbang INVERTER/NOT untuk x1 dan x2, 2 buah gerbang AND 2 masukan untuk !x1⋅!x2 dan x1x2, serta 1 buah gerbang OR 2 masukan untuk (!x1⋅!x2) + (x1x2).
Gerbang NOT diimplementasikan menggunakan IC 7404 (hex inverter), OR 2 masukan dengan IC 7432 (quad-OR 2 masukan) dan AND 2 masukan dengan IC 7408 (quad-AND 2 masukan). Masukan x1 dan x2 diimplementasikan dengan 2 buah saklar yang tersambung ke VDD (bernilai 1) atau GND (bernilai 0). Keluaran y diimplementasikan dengan lampu yang dapat menyala (bernilai 1) atau mati (bernilai 0). Implementasi rangkaian dengan IC standar tersebut ditunjukkan dalam Gambar berikut:
1_rangkaian_AND_OR
Pengujian dilakukan dengan menggeser kedua saklar dan mengamati penyalaan lampu. Posisi saklar x1x2 yang mungkin adalah 00, 01, 10 dan 11. Lampu harus menyala saat posisi saklar x1x2 bernilai 00 atau 11, sedangkan kondisi saklar lainnya lampu harus padam. Jika tidak sesuai dengan spesifikasi kebutuhan, maka ada kesalahan dalam desain dan/atau implementasi. Desainer perlu merancang ulang dan/atau memperbaiki prototip agar memenuhi spesifikasi kebutuhan desain yang telah ditentukan di awal proses.
  1. No comments yet.
  1. No trackbacks yet.
*

This blog is kept spam free by WP-SpamFree.

Skip to toolbar