Studi Cloud Computing untuk Layanan High­ Availability di Jaringan Telekomunikasi Pedesaan

Dalam makalah ini diajukan usulan framework sistem TIK berbasis cloud untuk memutus rantai hambatan dalam percepatan penetrasi infrastruktur dan layanan TIK pedesaan. Konsep cloud dalam TIK pedesaan tersebut ditujukan mendayagunakan infrastruktur dan sumber daya komputasi secara optimal. Jaringan berbasis wireless mesh network beserta skema routing multi­radio multi­hop, load balancing dan QoS serta framework interoperasi antar provider layanan berbasis SOA dikembangkan untuk memberikan jaminan high­-availability layanan serta tahan terhadap perubahan kondisi jaringan dan permintaan trafik yang dinamis

Sistem Digital: Analisis, Desain dan Implementasi

Buku ini membahas dasar-dasar sistem digital mulai dari konsep, analisis, perancangan, implementasi dan evaluasi rangkaian logika. Konsep dan analisis rangkaian logika meliputi gerbang logika, ekspresi dan persamaan logika, aljabar Boolean, representasi bilangan digital dan operasi aritmetika. Perancangan (sintesis) ditujukan untuk menghasilkan rangkaian logika yang optimal (seringkali minimal) dengan menyederhanakan persamaan logika menggunakan aljabar Boolean, peta Karnaugh dan metode tabular Quine-McKluskey. Perancangan juga dilakukan untuk menghasilkan rangkaian kombinasional dan/atau sekuensial. Perancangan rangkaian sekuensial sinkron dilakukan menggunakan mesin keadaan terbatas (FSM, finite state machine) model Moore dan Mealy. Teknologi implementasi diarahkan menggunakan chip standar TTL (transistor-transistor logic). Evaluasi rangkaian dilakukan untuk menverifikasi desain rangkaian lewat pengujian atau menggunakan program bantu simulator

Pertemuan 8 - Rangkaian TTL Standar

Rangkaian TTL untuk mengimplementasikan suatu fungsi logika tertentu, seperti dibahas di bab sebelumnya, dikemas dalam satu chip menjadi rangkaian terintegrasi (IC). IC TTL ini mengacu ke rangkaian transistor, baik BJT, CMOS maupun BiCMOS. IC ini disebut juga IC TTL. IC TTL ini kemudian distandarkan untuk jaminan kompatibilitas antar-produsen chip, terutama penomoran IC dan fungsi logika yang diwakilinya, sehingga disebut juga IC TTL standar. Rangkaian logika sederhana umumnya diimplementasikan menggunakan IC TTL standar. Untuk mengimplementasikan rangkaian logika, desainer perlu memilih IC dengan fungsi logika standar yang diinginkan dan menghubungkan IC-IC tersebut untuk memperoleh fungsi logika secara keseluruhan. IC TTL ini merupakan salah satu alternatif untuk mengimplementasikan desain sistem digital. Rangkaian digital dapat juga diimplementasikan menggunakan devais terprogram (PLD) dan IC aplikasi khusus (ASIC). ASIC didesain dan dioptimasi untuk aplikasi khusus sehingga mendapatkan performansi yang tinggi dengan konstrain yang telah ditentukan. PLD digunakan untuk mengimplementasikan rangkaian logika yang dapat dikonfigurasi (diprogram secara hardware). Dalam bab ini dibahas tentang IC TTL standar seri 7400 untuk mengimplementasikan rangkaian logika minimum. Rangkaian logika minimum ini terdiri atas gerbang-gerbang logika dasar yang tersusun secara SOP maupun POS. Gerbang logika standar ini diwujudkan dengan IC TTL standar. Parameter elektrik dari tiap IC akan menjadi pertimbangan dalam memilih dan menginterkoneksikan antar-IC membentuk rangkaian logika yang diinginkan. Pokok bahasan di bab ini meliputi IC TTL standar seri 7400 untuk fungsi logika dasar; metodologi desain rangkaian logika menggunakan IC TTL standar; tinjauan praktikal dalam implementasi rangkaian IC TTL untuk menjamin kehandalan sinyal digital. Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan akan mampu untuk [C4] memilih IC TTL standar yang diperlukan untuk mengimplementasikan suatu fungsi logika tertentu; [C5] mendesain dan mengevaluasi rangkaian menggunakan IC TTL standar; [C5] menganalisis parameter elektrik dalam suatu rangkaian IC TTL standar untuk jaminan kehandalan sinyal digital ; [C6] mengembangkan satu aplikasi digital menggunakan IC TTL standar

Pertemuan 6 - Metode Quine-McCluskey dan Program Bantu Komputer

Dalam perancangan rangkaian logika minimal, diperlukan teknik penyederhanaan persamaan logika. Teknik yang bisa digunakan adalah secara aljabar, peta Karnaugh dan metode tabular Quine-McCluskey. Penyederhanaan persamaan fungsi secara aljabar (matematis) dilakukan berdasarkan dalil, teorema dan hukum-hukum aljabar Boolean. Penyederhanaan dengan peta Karnaugh dilakukan secara grafis dengan mengelompokkan minterm bernilai 1 atau Maxterm yang bernilai 0 yang berdekatan. Peta Karnaugh secara praktis hanya bisa menyederhanakan fungsi sampai 6 variabel masukan. Teknik lain yang bisa digunakan untuk menyederhanakan fungsi lebih dari 6 variabel adalah metode tabular Quine-McCluskey. Dalam bab ini dibahas tentang teknik penyederhanaan fungsi logika untuk memperoleh rangkaian minimal menggunakan metode tabular Quine-McCluskey. Metode tabular ini lebih efisien digunakan di program komputer daripada peta Karnaugh. Program bantu komputer (CAD) akan diperkenalkan untuk menyederhanakan persamaan SOP atau POS dan melakukan analisis rangkaian logika yang dirancang melalui simulasi. Pokok bahasan di bab ini meliputi penyederhanaan fungsi logika menggunakan metode tabular Quine-McCluskey untuk aplikasi komputer; program bantu komputer Bmin untuk melakukan sintesis rangkaian logika minimum; program bantu komputer simulator rangkaian Qucs untuk analisis rangkaian. Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan akan mampu untuk [C3] merancang rangkaian logika minimal dengan menggunakan algoritma/metode tabular Quine-McCluskey; [C3] menggunakan perangkat lunak komputer Bmin untuk menyederhanakan rangkaian logika; [C5] mengevaluasi hasil rancangan rangkaian logika menggunakan simulator Qucs

Pertemuan 15 - Rangkaian Sekuensial (Bagian 2)

Rangkaian kombinasional yang telah dipelajari di bab sebelumnya mempunyai nilai keluaran di suatu waktu hanya ditentukan oleh nilai dari masukannya di waktu tersebut. Dalam rangkaian ini tidak ada penyimpanan informasi atau ketergantungan terhadap nilai keluaran sebelumnya. Contoh rangkaian kombinasional tersebut adalah multiplekser, enkoder, dekoder, demultiplekser, konverter kode dan ALU. Selain rangkaian kombinasional, sistem komputer tersusun atas rangkaian sekuensial. Berbeda dengan rangkaian kombinasional, rangkaian sekuensial mempunyai nilai keluaran di suatu waktu ditentukan oleh nilai masukannya waktu itu dan keadaan rangkaian sebelumnya. Rangkaian ini membutuhkan elemen memori untuk menyimpan nilai keadaan dan/atau keluaran sebelumnya. Elemen dasar untuk menyimpan data 1 bit adalah pengunci (latch) dan flip-flop. Rangkaian sekuensial n bit tersusun atas n buah elemen dasar flip-flop dan/atau latch. Contoh rangkaian sekuensial ini adalah register dan pencacah (counter). Dalam bab ini akan dibahas tentang elemen rangkaian sekuensial, yaitu latch dan flip-flop serta tipe dan karakteristiknya masing-masing. Elemen-elemen ini kemudian disusun membentuk register dan pencacah n bit. Pokok bahasan di bab ini meliputi: register data n bit dan register geser (shift register); pencacah naik-turun; pencacah sinkron dan asinkron. Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa akan mampu untuk: [C3] membedakan perilaku dan rangkaian pencacah sinkron dan asinkron; [C4] merancang dan menganalisis rangkaian n buah flip-flop menjadi register data n bit, shift register, pencacah naik/turun sinkron/asinkron serta menganalisisnya; [C5] merancang, menganalisis dan menguji implementasi rangkaian sekuensial menggunakan IC TTL

Pertemuan 13 - Rangkaian Kombinasional (Bagian 2)

Di bab sebelumnya telah dibahas tentang operasi aritmetika penjumlahan dan pengurangan bilangan digital tak bertanda dan bertanda. Operasi aritmetika tersebut diwujudkan dalam rangkaian penjumlah/pengurang n bit. Rangkaian ini merupakan komponen penyusun sistem komputer di unit logika dan aritmetika (ALU) untuk menjalankan instruksi berupa operasi aritmetika. Komputer juga tersusun atas komponen penyusun digital lainnya, misalnya multiplekser, konverter kode, dekoder alamat, register, pencacah (counter) dan rangkaian digital lainnya. Rangkaian-rangkaian digital tersebut dapat digolongkan dalam 2 tipe, yaitu rangkaian kombinasional dan rangkaian sekuensial. Rangkaian kombinasional mempunyai nilai keluaran di suatu waktu hanya ditentukan oleh nilai dari masukannya di waktu tersebut. Dalam rangkaian ini tidak ada penyimpanan informasi atau ketergantungan terhadap keadaan rangkaian (keluaran) sebelumnya. Contoh rangkaian kombinasional adalah multiplekser, enkoder, dekoder, demultiplekser dan ALU. Rangkaian sekuensial mempunyai nilai keluaran di suatu waktu ditentukan oleh nilai masukannya waktu itu dan nilai keluaran sebelumnya. Rangkaian ini mempunyai penyimpan (storage) untuk menyimpan nilai keluaran sebelumnya. Elemen dasar untuk menyimpan data 1 bit adalah flip-flop. Contoh rangkaian sekuensial adalah register dan pencacah. Dalam bab ini akan dibahas tentang rangkaian kombinasional dan blok komponen penyusunnya. Pokok bahasan di bab ini meliputi: blok rangkaian kombinasional, yaitu berupa multiplekser, enkoder, konverter kode, dekoder, demultiplekser; teorema ekspansi Shannon dan desain rangkaian digital menggunakan multiplekser; rangkaian tampilan 7-segmen. Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan akan mampu untuk: [C2] menjelaskan fungsi karakteristik blok komponen rangkaian kombinasional dengan tepat; [C4] mengaplikasikan blok rangkaian kombinasional dalam desain sistem digital serta menganalisisnya; [C4] merancang dan menganalisis rangkaian multiplekser dari fungsi logika yang diinginkan menggunakan ekspansi Shannon; [C5] mengimplementasikan rangkaian multiplekser menggunakan IC TTL dan mengujinya

Pertemuan 16 - Rangkaian Sekuensial Sinkron

Rangkaian digital baik kombinasional maupun sekuensial telah dipelajari di bab-bab sebelumnya. Rangkaian kombinasional mempunyai keluaran yang nilainya hanya tergantung dari masukan pada saat itu, sedangkan sekuensial mempunyai keluaran yang ditentukan oleh masukan saat itu dan keadaan rangkaian sebelumnya. Dalam bab ini akan dibahas tentang perancangan rangkaian sekuensial sinkron. Rangkaian ini bersifat sekuensial, yaitu keluaran rangkaian tergantung dari keadaan rangkaian sebelumnya dan membutuhkan elemen penyimpan berupa flip-flop. Rangkaian bersifat sinkron karena perilaku rangkaian dibangkitkan oleh transisi sumber detak yang sama, yaitu sinyal Clk. Rangkaian sekuensial sinkron dirancang menggunakan diagram FSM atau mesin keadaan terbatas, sehingga disebut juga rangkaian FSM. Rangkaian FSM tersusun atas bagian kombinasional dan bagian sekuensial. Model FSM yang sering digunakan adalah model Moore dan Mealy. Pokok bahasan di bab ini meliputi: FSM: diagram keadaan (state diagram) dan tabel keadaan (state table); desain FSM menggunakan model Moore; implementasi FSM menggunakan DFF, TFF dan JKFF; penyederhanaan rangkaian FSM dengan pemberian nilai keadaan; desain FSM menggunakan model Mealy; evaluasi rangkaian sekuensial sinkron. Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa akan mampu untuk: [C4] mengimplementasikan desain FSM menggunakan DFF; [C4] mengimplementasikan desain FSM menggunakan TFF; [C4] mengimplementasikan desain FSM menggunakan JKFF; [C4] menyederhanakan rangkaian FSM dengan menerapkan aturan-aturan pemberian nilai keadaan yang dapat menghasilkan rangkaian yang lebih sederhana; [C6] membuat rangkaian sekuensial sinkron dengan menerapkan FSM Moore dan Mealy menggunakan IC TTL

Pertemuan 1 - Pendahuluan Sistem Digital

Sistem digital telah diimplementasikan untuk membangun komputer dan perangkat lainnya, misalnya telepon cerdas, perangkat kontrol industri dan robot. Dalam bab ini akan dibahas tentang sistem digital secara umum, yaitu meliputi sistem analog dan representasi kontinyu; sistem digital dan representasi diskrit; konversi analog ke digital; perangkat digital dan pengantar teknologi rangkaian terintegrasi; rangkaian terintegrasi logika standar, devais terprogram dan rangkaian terintegrasi untuk aplikasi khusus; metodologi pengembangan sistem digital. Setelah menyelesaikan materi ini, mahasiswa diharapkan akan mampu untuk menjelaskan karakteristik sistem analog dan sistem digital serta membedakan kedua sistem tersebut berdasarkan representasi sinyalnya; menjelaskan proses konversi analog ke digital; menjelaskan tentang pengertian dan konsep rangkaian terintegrasi (digital); menerapkan metodologi dalam mengembangkan suatu sistem digital; memilih teknologi implementasi sistem digital secara tepat menggunakan rangkaian terintegrasi, mulai dari untuk logika standar, devais terprogram dan untuk aplikasi spesifik

Pertemuan 9 - Representasi Data Digital (Bagian 1)

Sistem komputer saat ini hanya mengenal simbol 0 dan 1 (nilai digital). Komputer secara umum tersusun atas antarmuka masukan/keluaran, prosesor (CPU), memori dan media penyimpan (misalnya harddisk). Dari peripheral masukan, komputer mendapatkan masukan data karakter berupa huruf, angka, simbol dan kontrol dari keyboard, misalnya A,b,1,\&,*, dan LF (line feed, ganti baris). Ke peripheral masukan, komputer menampilkan data karakter di layar monitor berupa teks. Operasi aritmetika, misalnya penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian, mengenal beragam sistem bilangan, yang dapat dibagi menjadi bilangan bulat dan bilangan pecahan. Bilangan bulat dan pecahan ini menggunakan sistem desimal yang memuat simbol 0-9. Bilangan bulat dinyatakan dengan simbol 0-9 untuk menyatakan satuan, puluhan, ratusan dan seterusnya. Bilangan pecahan dinyatakan dengan simbol 0-9 dan , (koma) untuk memisahkan bagian bulat dan pecahan. Bilangan-bilangan tersebut dapat bernilai positif (+) dan negatif (-). Bilangan juga dapat bernilai sangat besar dan sangat kecil, misalnya konstanta temperatur Plank Tp=1,416833x10^32 K dan konstanta Boltzmann k=1,3806488x10^(-23)J.K^(-1). Data karakter harus dinyatakan ke dalam nilai digital yang dimengerti oleh komputer. Demikian juga untuk bilangan aritmetika. Komputer menggunakan bentuk digital untuk karakter dan bilangan dalam operasinya, seperti dalam proses pengolahan oleh prosesor, penjumlahan oleh unit arimetika logika (ALU) dan penyimpanan ke memori dan harddisk. Data digital memuat informasi karakter dan bilanganData yang diolah oleh prosesor dan disimpan di memori dan harddisk dinyatakan dengan digit biner. Digit-digit biner ini merepresentasikan karakter dan bilangan aritmetika tersebut. Bab ini membahas tentang representasi data digital, yaitu meliputi: representasi posisional: bilangan tak bertanda (unsigned), desimal, biner, oktal dan heksadesimal; konversi bilangan; bilangan bertanda (signed): sign-magnitude, 1's complement dan 2's complement; bilangan pecahan fixed-point (titik tetap); bilangan pecahan floating-point (titik mengambang/tidak tetap); BCD (binary-coded decimal) untuk kode angka desimal; kode ASCII untuk karakter. Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan akan mampu untuk: [C2] menuliskan sistem bilangan digital tak bertanda (unsigned), dalam bentuk bilangan posisional, biner, heksadesimal, oktal dengan tepat; [C2] menuliskan sistem bilangan digital bertanda (signed) dengan tepat

Pertemuan 11 - Operasi dan Rangkaian Aritmatika Biner

Representasi bilangan biner telah dibahas di bab sebelumnya. Bilangan biner ini merepresentasikan bilangan bulat dan pecahan. Bilangan dapat bernilai positif atau negatif. Representasi bilangan tak bertanda dapat digunakan untuk menyatakan bilangan yang hanya mempunyai nilai positif saja. Untuk menyatakan bilangan yang bisa bernilai positif dan negatif digunakan representasi bilangan bertanda. Bilangan bertanda menggunakan 1 bit untuk tanda (paling depan), yaitu jika bit tanda bernilai 1, maka bilangan tersebut bernilai negatif, dan sebaliknya. Bilangan bertanda ini dapat mempunyai format sign-magnitude, 1's complement dan 2's complement. Bilangan pecahan dapat dinyatakan dalam bentuk fixed-point dan floating-point. Fixed-point mempunyai jumlah bit untuk nilai utuh dan pecahan tetap, sedangkan floating-point mempunyai jumlah bit untuk nilai utuh dan pecahan dinyatakan dalam bilangan itu sendiri. Operasi aritmetika biner dapat dilakukan menggunakan bilangan tersebut, yaitu penjumlahan dan pengurangan. Operasi penjumlahan dua bilangan A dan B, yaitu A+B, dilakukan dengan menjumlahan tiap bit bilangan A dan B mulai LSB ke MSB, dengan membawa nilai simpan (carry) untuk dijumlahkan di bit berikutnya. Operasi pengurangan A dengan B, yaitu A-B, dilakukan dengan menjumlahkan A dengan -B, yaitu 2's complement dari B. Rangkaian penjumlah n bit tersusun atas n buah elemen penjumlah biner penuh (FA). Tiap bilangan biner mempunyai jangkauan bilangan masing-masing. Dalam melakukan operasi aritmetika biner, kondisi overflow dapat terjadi. Kondisi ini terjadi jika operasi bilangan baik penjumlahan atau pengurangan menghasilkan nilai di luar jangkauan bilangan tersebut, sehingga hasil operasi tidak valid. Rangkaian deteksi kondisi overflow dapat ditambahkan ke rangkaian penjumlah/pengurang n bit. Dalam bab ini akan dibahas tentang operasi bilangan biner, meliputi penjumlahan dan pengurangan untuk bilangan bulat dan pecahan fixed-point. Operasi bilangan pecahan floating-point tidak akan dibahas. Dari operasi bilangan blat dan pecahan fixed-point tersebut, elemen penjumlah penuh, rangkaian penjumlah/pengurang n bit dan rangkaian pendeteksi overflow juga akan dibahas. Pokok bahasan di bab ini meliputi: unit penjumlah 1 bit; operasi penjumlahan dan pengurangan bilangan biner; kondisi overflow dalam operasi aritmetika; unit penjumlah/pengurang n bit; rangkaian penjumlah/pengurang dengan deteksi overflow; desain penjumlah cepat n bit; desain dan simulasi penjumlah cepat 32 bit. Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan akan mampu untuk: [C3] melakukan operasi penjumlahan dan pengurangan bilangan biner; [C4] menganalis rangkaian penjumlah/pengurang bilangan biner; [C4] mampu menganalisis kondisi overflow dalam suatu operasi aritmetika; [C4] menganalisis rangkaian penjumlah/pengurang n-bit dengan deteksi overflow; [C5] mendesain dan menganalisis rangkaian penjumlah cepat n-bit