BAHAN PRESENTASI MATA KULIAH SISTEM DIGITAL 2023


Disusun Oleh:
Aine Metasawa Zendrato NIM. 2110951042
Rhakasafiq Qasthalani Renindra

Dosen Pengampu:
Dr. Darwison, S. T., M. T.

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2023

Referensi
Anik K. Maini, 2007, "Digital Electronics: Principles, Devices and Applications", John Wiley&Sons, Ltd
Wijaya W. N., 2006, "Teknik Digital", Erlangga, Jakarta
Roger, L. T., 2005, "Elektronika Digital", Erlangga, Jakarta
Darwison, 2020, Teori, rancangan dan aplikasi sistem digital disertai simulasi dengan Proteus, Andalas University Press

SUB CHAPTER BAB 7 BAGIAN 7.8: MULTIPLIERS
27 Maret 2023


DAFTAR ISI
Daftar Isi
A. Tujuan
B. Dasar Teori
C. Komponen/Alat dan Bahan
D. Prinsip Kerja Rangkaian
E. Gambar Rangkaian
F. Unduh Data Blog


A. Tujuan [Daftar Isi]
Tujuan diadakannya pemaparan bahan presentasi melalui blog yakni sebagai berikut:
- Menyelesaikan tugas mata kuliah Sistem Digital yang diberikan oleh Bapak Dr. Darwison, S. T., M. T. selaku dosen pengampu
- Mendesain dan mensimulasikan rangkaian aritmetik dengan perangkat lunak Proteus
- Menjelaskan dan mengevaluasi rangkaian aritmetik
- Mempelajari dan memahami definisi dan spesifikasi multipliers

B. Dasar Teori [Daftar Isi]
Multiplier merupakan rangkaian elektronik yang terdiri dari serangkaian gerbang logika yang terhubung dalam suatu pola tertentu untuk menghasilkan hasil perkalian dari dua bilangan biner. Latar belakang dibuatnya multiplier adalah karena adanya operasi perkalian bilangan biner, di mana memanfaatkan operasi penjumlahan dan pergeseran yang berulang. Karena penambah biner dirancang untuk menjumlahkan hanya dua sekaligus dan jumlahnya diakumulasikan dalam pencatatan yang disebut accumulator register. Juga, ketika bit pengali adalah '0', produk yang sangat parsial itu diabaikan, karena semua garis '0' tidak mempengaruhi hasil akhir. Susunan perangkat keras yang tersusun ata multiplier biner semacam itu akan terdiri dari shift register untuk multiplikan dan multiplier para bit, accumulator register untuk menyimpan produk parsial, penambah paralel biner, dan generator pulsa jam untuk berbagai operasi waktu.
Secara matematisnya, fokus multiplier adalah perkalian angka biner. Metode perkalian angka biner mirip dengan metode perkalian angka decimal, dan pada beberapa situasi lebih mudah karena hanya menggunakan dua buah digit saja, yakni angka 1 dan angka 0. Tabel berikut menjelaskan skenario dari perkalian angka biner.

Input A

Input B

Perkalian AxB

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Tabel 1. Perkalian angka biner

Misalkan terdapat 2 buah angka biner dengan angka biner 1010 (desimal 10) sebagai besar angka yang akan dikali, dan angka bner 1011 (desimal 11) sebagai pengali. Cara mengalikan angka biner ini sama seperti mengalikan angka desimal.
Dimulai dari LSB angka biner pengali (1) dikalikan ke masing - masing digit angka yang akan dikali, maka akan mengahsilkan 1011, ini disebut produk parsial pertama. digit sebelah kiri LSB pengali kemudian dikalikan dengan angka yang akan dikali, maka untuk hasilnya adalah 1011, pada perkalian kedua ini, peletakan angka hasil kalinya digeser ke kiri sebanyak 1 digit (shift 1 digit), lalu begitu seterusnya sampai menghasilkan n buah produk parsial sesuai dengan berapa bit angka biner tersebut. Untuk proses lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut. 
Gambar
Maka, angka menghasilkan angka biner 1101110 (110 dalam desimal, sesuai jika dikalikan dalam bentuk desimalnya 10 * 11 = 110).

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) memiliki beberapa standar yang berkaitan dengan perangkat multiplier dalam bidang elektronika. Standar-standar ini membantu memastikan kualitas dan kesesuaian perangkat multiplier dalam penggunaannya di berbagai aplikasi elektronik. Berikut adalah beberapa standar IEEE yang terkait dengan multiplier:
  • IEEE 175-1992 - Standard for Analog Multipliers: Standar ini memberikan definisi dan karakteristik teknis untuk multiplier analog. Standar ini mencakup persyaratan kinerja seperti respons transien, gain konstan pada frekuensi tinggi, dan kemampuan mengoperasikan sinyal AC dan DC.
  • IEEE 1076-2008 - Standard VHDL Language Reference Manual: Standar ini adalah referensi untuk bahasa pemrograman VHDL (Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language). VHDL digunakan untuk mendesain sirkuit elektronik, termasuk multiplier digital.
  • IEEE 754-2008 - Standard for Floating-Point Arithmetic: Standar ini mengatur format bilangan floating-point dan operasi matematika yang terkait, termasuk operasi perkalian. Standar ini berlaku untuk sistem komputasi yang menggunakan bilangan floating-point.
  • IEEE 1666-2011 - Standard SystemC Language Reference Manual: Standar ini adalah referensi untuk bahasa pemrograman SystemC, yang digunakan untuk mendesain dan memodelkan sistem perangkat keras. SystemC dapat digunakan untuk mendesain multiplier digital dan sistem lainnya.

Berdasarkan jenis sinyal, multiplier terbagi menjadi 2 kategori, yaitu analog multiplier dan digital multiplier. Secara umum, multiplier memiliki beberapa jenis, di antaranya:
- Single Quadrant Multiplier,
- Two Quadrant Multiplier,
- Four Quadrant Multiplier,
- Twin Pipe Serial/Parallel Multiplier,
- Array Multiplier,
- Wallace Tree Multiplier,
- Booth Multiplier,
- Modified Booth Multiplier,
- Dadda Multipliert,
- Vedic Multiplier,
- Translinear Multiplier,
- Logaritmic Multiplier, dan
- CMOS Multiplier.

Kadang kita tidak menyadari bahwa multiplier kerap dipasang pada benda-benda sekitar guna membantu akitvitas sehari-hari dan Berikut adalah beberapa contoh pengaplikasian multiplier:

  • Penghitungan harga: Saat berbelanja di toko atau supermarket, kita seringkali melihat harga barang dalam bentuk pecahan desimal seperti 3,25 atau 5,75. Perhitungan harga tersebut mungkin dilakukan dengan menggunakan multiplier, dimana harga dasar barang dikalikan dengan angka pecahan desimal untuk mendapatkan harga akhir.
  • Penghitungan keuangan: Dalam keuangan pribadi, kita seringkali melakukan perhitungan untuk mengatur keuangan, seperti menghitung bunga tabungan atau pinjaman. Perhitungan tersebut mungkin dilakukan dengan menggunakan multiplier untuk menghitung jumlah bunga atau pokok pinjaman.
  • Penghitungan waktu: Kita juga sering menggunakan multiplier untuk menghitung waktu, misalnya saat mengonversi waktu dari satuan menit ke jam atau sebaliknya. Untuk menghitung waktu dalam bentuk pecahan, kita dapat menggunakan multiplier untuk mengalikan jumlah jam atau menit dengan angka desimal yang sesuai.
  • Pemrosesan sinyal: Pemrosesan sinyal adalah aplikasi yang sering menggunakan multiplier, misalnya dalam aplikasi musik atau radio. Proses pemrosesan sinyal mungkin melibatkan operasi perkalian untuk mengalikan sinyal dengan koefisien tertentu.Teknologi mobil. Banyak sistem dalam mobil modern menggunakan teknologi digital yang melibatkan penggunaan multiplier. Misalnya, sistem audio dan navigasi dapat menggunakan multiplier untuk mengolah sinyal audio atau data navigasi.
  • Komputasi ilmiah: Dalam ilmu pengetahuan dan teknik, penggunaan multiplier sangat umum dalam komputasi numerik. Beberapa contoh aplikasi yang memanfaatkan multiplier adalah simulasi numerik, peramalan cuaca, analisis statistik, dan sebagainya.
  • Kriptografi: Kriptografi adalah aplikasi lain yang sering menggunakan multiplier, misalnya dalam algoritma kriptografi seperti algoritma Rivest-Shamir-Adleman (RSA). Algoritma kriptografi ini menggunakan operasi perkalian dalam proses enkripsi dan dekripsi.
C. Komponen/Alat dan Bahan [Daftar Isi]
Untuk mendesain rangkaian dasar dari multipler, maka dibutuhkan perangkat lunak simulasi dan beberapa komponen penyusun, di antaranya:
- Proteus Design Suite


Proteus Design Suite adalah sebuah perangkat lunak yang digunakan dalam desain dan simulasi elektronik. Proteus Design Suite menyediakan simulasi realistis dari sistem elektronik yang kompleks sebelum implementasi fisik sehingga pengguna dapat menghemat waktu dan biaya dengan mengidentifikasi masalah dan kesalahan desain sejak awal. Versi Proteus Design Suite yang akan dipakai adalah versi Proteus Design Suite 8.9 SP2

- Power Supply

Power supply adalah komponen yang digunakan untuk menyediakan sumber daya listrik yang stabil kepada sebuah sistem dengan mengubah sumber daya listrik dari sumber eksternal menjadi tegangan yang sesuai dengan kebutuhan.
- IC 74284
- IC 74285
- Logic State


Logic state adalah alat untuk menentukan tingkat tegangan yang mewakili nilai logika dalam suatu sirkuit elektronika digital. Terdapat dua keadaan logika dasar yaitu ACTIVE HIGH (1=high, 0=low) dan ACTIVE LOW (0=high, 1=low).

- Logic Probe


Logic probe adalah alat berbentuk jarum dengan ujung yang dapat disentuhkan ke titik-titik dalam rangkaian untuk memeriksa keadaan logika dari sinyal dalam suatu sirkuit elektronika digital. Ketika logic probe menyentuh suatu titik, maka akan diberikan indikasi visual (dapat berupa LED beda warna atau suara) untuk menunjukan keadaan logika pada titik tersebut. Dikarenakan logic probe mengukur tegangan maka biasanya logic orobe perlu menggunakan tegangan luar seperti baterai.

D. Prinsip Kerja Rangkaian [Daftar Isi]

E. Gambar Rangkaian [Daftar Isi]

F. Unduh Data Blog [Daftar Isi]
Tautan untuk mengunduh dapat dilihat pada bawah ini dengan cara menekan tulisan berwarna biru:
Berkas HTML dapat diunduh di sini
Berkas Proteus dapat diunduh di sini
Berkas video dapat diunduh di sini
Berkas datasheets IC 74284 dapat diunduh di sini
Berkas datasheets IC 74285 dapat diunduh di sini
Berkas library dapat diunduh di sini