4.1 Sifat Sel Memory dan Fungsinya
o Sel memori memiliki dua
keadaan stabil (atau semi-stabil), yang dapat digunakan untuk
merepresentasikan bilangan biner 1 atau 0.
o Sel memori mempunyai kemampuan untuk ditulisi (sedikitnya
satu kali).
o Sel memori mempunyai kemampuan untuk dibaca.
4.2 Karakteristik Memori Komputer
1. Lokasi
memori berada pada 3 lokasi, yaitu:
·
Memori
Local atau
sering disebut dengan register.
Built-in berada dalam CPU, diperlukan untuk semua kegitan CPU.
·
Memori
Internal atau sering disebut dengan memory primer atau memory utama. Berada
diluar CPU bersifat internal pada system computer, diperlukan oleh CPU dalam
proses eksekusi (operasi) program sehingga dapat diakses secara langsung oleh
CPU tanpa melalui perantara.
·
Memori
Eksternal atau sering disebut dengan memori sekunder. Bersifat eksternal dan
berada di luar CPU, diperlukan dlam menyimpan data atau instruksi secara
permanen, terdiri atas perangkat storage seperti: disk, pita magnetik, dll
2.
Kapasitas Memory
·
Kapasitas register dinyatakan dalam bit.
·
Kapasitas memory internal dinyatakan
dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.
·
Kapasitas memori eksternal dinyatakan
dalam byte.
3.
Satuan Transfer
·
Memory
Internal. Satuan transfer merupakan jumlah bit yang dibaca
atau ditulis ke dalam memori pada suatu saat.
·
Memory
Eksternal. Data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar
dari word, yang dikenal dengan block.
4.
Karakteristik Fisik
·
Volatile
dan Non-volatile. Pada memory volatile informasi akan
hilang bila listrik dimatika. Pada memory Non-volatile informasi akan tetap
berada tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan, memory ini daya
listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut.
·
Erasable
dan Non Erasable. Erasable artiny isi memory dapat
dihapus dan diganti dengan informasi lain.
5.
Organisasi
Organisasi dalah pengaturan bit dalam menyusun word
secara fisik.
·
Hirarki
Memory : Semakin kecil waktu access, semakin besar harga
per bit. Semakin besar kapasitas, semakin keci harga per bit. Semakin besar
kapasitas, semakin besar waktu access
·
Untuk kinerja yang optimal, diperlukan
kombinasi teknologi komponen memori.
-
Register. Jenis memori yang tercepat,
terkecil, dan termahal yang merupakan memori internal bagi prosesor.
-
Memori Utama. Merupakan sistem internal
memory dari sebuah komputer. Setiap lokasi di dalam memori utama memiliki
alamat yang unik.
-
Cache. Perangkat untuk pergerakan data
antara memori utama dan register prosesor untuk meningkatkan kinerja.
-
Ketiga bentuk meori di atas bersifat
volatile dan memakai teknologi semikonduktor.
-
Magnetic Disk dan Magnetic Tape.
Merupakan external memory dan bersifat non-volatile.
Semakin menurun hirarki, maka akan terjadi :
·
Penurunan harga per bit
·
Peningkatan kapasitas
·
Peningkatan waktu akses
·
Penurunan frekuensi akses memori oleh
CPU.
·
Memori Semikonduktor
Ada beberapa memori semikonduktor, yaitu :
·
RAM (Random Access memory). RAM ini
digunakan untuk memori yang berfungsi untuk membaca dan menuliskan data. RAM
bisa menjalankan dua aktifitas sekaligus, yaitu menulis dari RAM dan membaca
data dari RAM. Kebanyakan data memiliki tingkat ke stabilan yang kurang dan hal
tersebut menandakan bahwa tenaga listrik yang masuklah yang mengatur jalannya
konten pada RAM. Dan apabila sewaktu-waktu tenaga listrik terputus, maka secara
otomatis data pada RAM akan hilang.
·
ROM (Read Only Memory). Sangat berbeda
dengan RAM, data permanen dan tidak bisa diubah, keuntungannya untuk data yang
permaen, kerugian bila terjadi kesalahan data atau adanya perubahan data
sehingga diperlukan penyisipan.
·
PROM (Programmable ROM). Non-volatile,
jenis PROM yaitu: EPROM, EEPROM, dan flash memory.
·
EPROM (Erasable Programmable Read Only
Memory). Dapat dihapus dengan menggunakan cahaya ultraviolet.
·
EEPROM (Electrically Erasable
Programmable Read Only Memory). Memory dapat ditulisi kapan saja tanpa
menghapus isi sebelumnya, menggambungkan kelebihan non-volatile dengan
fleksibilitas dapat diupdate.
4.3 Konsep yang berhubungan dengan satuan transfer
• Word. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi
bilangan dan panjang instruksi.
• Addressable units, pada
sejumlah sistem, adressable units adalah word. Hubungan antara panjang A suatu alamat dan jumlah N adressable unit
adalah 2A =N.
• Unit of tranfer, adalah jumlah
bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori
eksternal, tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebut dengan block.
4.4 Metode Access Memory
• Sequential access, memori
diorganisasi menjadi unit - unit data yang disebut record. Terdapat shared
read/write mechanism untuk
penulisan/pembacaan memorinya.
Contoh : Pita magnetic.
• Direct access, sama sequential
access terdapat shared read/write mechanism. Setiap blok dan record memiliki
alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya. Contoh : Disk.
• Random access, setiap lokasi
memori dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung. Contoh :
memori utama.
• Associative access, data dicari berdasarkan isinya dan bukan
alamatnya dalam memori. Contoh : cache memori.
4.5 Parameter Memory
•
Access time, bagi RAM, waktu akses (access time) adalah waktu yang dibutuhkan
untuk melakukan operasi baca atau tulis. Bagi non RAM, waktu akses merupakan
waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca atau tulis pada lokasi tertentu.
•
Memory cycle time, konsep ini digunakan pada RAM dan terdiri dari access time ditambah dengan waktu yang diperlukan
transient agar hilang pada saluran sinyal
atau untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif.
• Transfer rate, adalah kecepatan data agar dapat
ditransfer ke unit memori atau dari unit memori. Pada RAM, transfer rate = 1/(cycle time).
4.6 Rumus RAM
TN = waktu rata - rata untuk membaca atau menulis N bit
TA = waktu akses rata - rata
N = jumlah bit
R = kecepatan transfer dalam bit per detik (bps)
4.7 Keandalan
Memori
- Berapa
banyak ?
ð
Sesuatu yang sulit dijawab, karena berapapun kapasitas memori tentu
aplikasi akan menggunakannya.
-
Berapa cepat ?
ð
Memori harus mempu mengikuti kecepatan CPU sehingga
terjadi sinkronisasi kerja antar CPU dan memori tanpa
adanya
waktu tunggu karena komponen lain belum selesai
prosesnya.
-
Berapa mahal ?
ð
Relatif. Bagi produsen selalu mencari harga produksi paling
murah tanpa mengorbankan kualitasnya untuk memiliki daya
saing di pasaran
4.8 Hubungan
Harga, Kapasitas, dan Waktu Akses Memori
• Semakin kecil waktu akses,
semakin besar harga per bitnya.
• Semakin besar kapasitas,
semakin kecil harga per bitnya.
• Semakin besar kapasitas,
semakin besar waktu aksesnya.
4.9 Tabel Spesifikasi Memori
Tipe memori
|
Teknologi
|
Ukuran
|
Waktu Akses
|
Chace memory
|
Semi Konduktor RAM
|
128 - 512 KB
|
10 ns
|
Memory Utama
|
Semi Konduktor RAM
|
4 - 128 MB
|
50 ns
|
Disk Magnetic
|
Harddisk
|
Gigabyte
|
10ms,10MB/detik
|
Disk Optic
|
CD ROM
|
Gigabyte
|
300ms, 600KB/det
|
Pita Magnetic
|
Tape
|
100MB
|
Det -mnt,
10MB/mnt
|
4.10 Jenis RAM
-
Edo Ram
-
SDRAM (Synchronous Dynamic
RAM)
-
RDRAM (Rambus Dynamic
RAM)
-
Memory RAM DDR
-
Memory RAM DDR 2
-
Memory RAM DDR 3
4.11 Fungsi Cache Memory
a. Memepercepat
kinerja memori sehingga mendeteksi kinerja prosesor
b. Memori
utama lebih besar kapasitas namun lambat operasinya sedangkan memori cahce
kecil ukurannya naun lebih cepat
c. Menyalin
memori utama ( memori cache berisi sallinan memori utama)
d. dapat
digunakan hampir di setiap tempat untuk menambah kecepatan komputer.
e. Memori
kecepatan tinggi yang digunakan untuk menambah kecepatan dari memori lambat.
f. Memori ini digunakan untuk menjembatani
perbedaan kecepatan CPU yang sangat tinggi dengan kecepatan RAM yang jauh lebih
rendah.
4.12 Kapasitas Memory Cache
Semakin besar
kapasitas cache tidak berarti semakin cepat prosesnya, dengan ukuran besar maka
akan terlalu banyak gate pengalamatannya sehingga akan memperlambat proses.
Karena kinerja cache sangat sensitif terhadap sifat beban kerja, maka tidaklah
mungkin untuk mencapai ukuran cache yang optimum. Sejumlah penelitian telah
menganjurkan bahwa ukuran cache yang ideal adalah antara 1 KB dan 512 KB.
4.13 Apabila blok berukuran besar ditransfer ke
dalam cache memory, maka akan terjadi...
Hit ratio
mengalami penurunan karena banyaknya data yang dikirim di sekitar referensi.
4.14 Field Tag, Line, Word dalam fungsi pemetaan
ð Field Tag adalah tag secara unik mengidentifikasi sebuah blok memori utama.
ð Field Line adalah pengimplementasian dari alamat memory utama
dalam bentuk garis atau grafik.
ð Field Word adalah bit paling kurang berarti yang
mengidentifikasikan word atau byte unik dalam blok memori utama.
4.15 Pemetaan Assosiative Set
Pemetaan asosiatif set
menggabungkan kelebihan yang ada pada pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif.
Memori cache dibagi dalam bentuk set – set. Pemetaan asosiatif set prinsipnya
adalah penggabungan kedua pemetaan sebelumnya.
Alamat memori utama
diinterpretasikan dalam tiga field, yaitu: field tag, field set, dan field
word. Hal ini mirip dalam pemetaan langsung. Setiap blok memori utama dapat
dimuat dalam sembarang saluran cache. Dalam pemetaan asosiatif set, cache
dibagi dalam v buah set, yang masing –masing terdiri dari k
saluran. Hubungan yang terjadi adalah :
m = v x k
i = j modulus v dan v =
2d dimana :
i = nomer set cache
j = nomer blok memori
utama
m = jumlah saluran pada
cache 46
saluran pada
masing-masing set, yang dikenal sebagai asosiatif set dua arah. Nomor set
mengidentifikasi set unik dua saluran di dalam cache. Nomor set ini juga
memberikan jumlahblok di dalam memori utama, modulus 2. Jumlah blok menentukan
pemetaan blok terhadapsaluran. Sehingga blok-blok 000000, 00A000,…,FF1000 pada
memori utama dipetakan terhadapset 0 cache. Sembarang blok tersebut dapat
dimuatkan ke salah satu dari kedua saluran di dalamset. Perlu dicatat bahwa
tidak terdapat dua blok yang memetakannya terhadap set cache yang
sama memiliki nomor tag
yang sama. Untuk operasi read, nomor set dipakai untuk
menentukanset dua saluran yang akan diuji. Kedua saluran di dalam set diuji
untuk mendapatkan yang cocokdengan nomor tag alamat yang akan
diakses.Penggunaan dua saluran per set ( v = m/2, k = 2),
merupakan organisasi asosiatif set yangpaling umum. Teknik ini sangat
meningkatkan hit ratio dibandingkan dengan pemetaan langsung.Asosiatif set
empat arah (v = m/4, k = 4) memberikan eningkatan
tambahan yang layak denganpenambahan harga yang relatif rendah.
4.16 Algoritma Penggantian
Algoritma
penggantian adalah suatu mekanisme pergantian blok-blok dalam memori cache yang
lama dengan data baru. Dalam pemetaan langsung tidak diperlukan algoritma ini,
namun dalam pemetaan assosiatif dan asosiatif set, algoritma ini mempunyai
peranan penting untuk meningkatkan kinerja cache memori.
4.17 FIFO dan LFU
-
First In First Out (FIFO), yaitu mengganti blok data yang awal masuk.
-
Least Recently Used (LRU), yaitu mengganti blok data yang terlama berada dalam
cache dan tidak memiliki referensi.
4.18 Keuntungan
Unified Cache
ð Memiliki hit rate yang tinggi karena telah dibedakan
antara informasi data dan informasi instruksi.
ð Selain itu hanya sebuah cache saja yang perlu
dirancang dan diimplementasikan. Namun terdapat kecenderungan untuk menggunakan
split cache, terutama pada mesin-mesin superscalar seperti Pentium dan PowerPC
yang menekankan pada parallel proses dan perkiraan-perkiraan eksekusi yang akan
terjadi. Kelebihan utama split cache
adalah mengurangi persaingan antara prosesor instruksi dan unit eksekusi untuk
mendapatkan cache, yang mana hal ini sangat utama bagi perancangan
prosesor-prosesor pipelining.