ARKOM Pertemuan 7

PERTEMUAN MINGGU KE-7

ARSITEKTUR SISTEM MEMORI

KARAKTERISTIK MEMORI

KAPASITAS SATUAN TRANSFER METODE AKSES KINERJA TIPE FISIK KARAKTERISTIK FISIK

KAPASITAS

Kapasitas dinyatakan dalam byte ( 1 byte 8 bit) atau word

Panjang word yang umum adalah 8, 16 dan 32 bit

SATUAN TRANSFER

Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dan modul memori.

Ada 3 konsep dalam satuan transfer : 1. Word 2. Addressable Unit 3. Unit of Transfer

METODE AKSES

Terdapat 4 jenis metode akses :1. Sequential Access2. Direct Access3. Random Access4. Associative

Metode Sequential Access dan Direct Access dipakai pada memori pembantu

Metode Random Access dan Associative dipakai pada memori utama

KINERJA

Pada memori utama terdapat 3 buah parameter

unjuk kerja :1. Access Time2. Memory Cycle3. Transfer Rate

TIPE FISIK

Memori utama dikemas dalam sebuah Chip Dua jenis yang umum digunakan saat ini

adalah : 1. Memori semi konduktor yang memakai teknologi LSI 2. Memori semi konduktor yang memakai teknologi VSLI

KARAKTER FISIK

Ada 2 yaitu :1. Memori Volatile2. Memori Non Volatile

KLASIFIKASI MEMORI

Memori Utama : 1. Internal : RAM, DRAM, SDRAM 2. Eksternal : ROM, PROM, EPROM, CACHE Memori Pembantu Disk magnetik, pita magnetik, floopy disk,

drummagnetik, optical disk

MEMORI SEMI KONDUKTOR RANDOM ACCESSTipe Memori

Kategori Penghapusan

Mekanisme Penulisan

Volatilitas

RAM Read –WriteRead-only

Electrically byte level

Electrically Volatile

ROM Read Only Memory

Tidak Mungkin

Mask Non VolatilePROM

EPROM Read mostly memory

Sinar Ultra Violet

Flash Memory

Electrically block level

EEPROM

MEMORI UTAMA

Memori utama yang digunakan untuk menyimpan dan memanggil data diklasifikasikan menjadi 2 yaitu :

1. RAM (Random Access Memory)2. CAM (Content Address Memory)

RAM (RANDOM ACCESS MEMORY)

Ram diakses melalui alamat, Semua lokasi yang dapat dialamati dapat

diakses secara acak (random) Membutuhkan waktu akses yang sama tanpa

tergantung pada lokai fisik di dalam memori Ada 2 jenis RAM 1. RAM Dinamik 2. RAM Statistik

CAM (CONTENT ADDRESS MEMORY)

Memori diakses berdasarkan isi bukan alamat Pencarian data dilakukan secara simultan dan

paralel CAM disebut jyga memori asosiatif

MEMORY CACHE

Buffer berkecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan data yang diakses pada saat itu dan data yang berdekatan dalam memori utama

Waktu akses memori cache lebih cepat 5 – 10 kali dibandingkan memori utama

PRINSIP KERJA MEMORI CACHE

Cache berisi salinan sebagian isi memori utama Pada saat CPU membaca sebuah word memory,

dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui apakah word berada berada di cache

Jika word berada di cache, maka akan dikirimkan ke CPU yang dikenal sebagai proses HITT

Jika tidak ada, maka blok memori utama yang terdir idari sejumlah word tetap akan diletakkan di cache yang dikenal sebagai proses MISS dan selanjutnya dikirim ke CPU

ELEMEN-ELEMN RANCANGAN CACHE

Ukuran Cache Fungsi Pemetaan Algoritma Penggantian Ukuran Blok

UKURAN CACHE

Disesuaikan kebutuhannya dalam membantu kerja memori utama

Semakin besar ukuran cache, maka semakin besar pula jumlah gerbang yang terdapat dalam pengalamatan cache, yang mengakibatkan cache berukuran besar akan lebih lambat dari cache yang berukuran kecil

Ukuran cache antara 1 K sampai 512 K

FUNGSI PEMETAAN (MAPIPING)

1. PEMETAAN LANGSUNG Memetakan masing0masing blok memori

utama hanya ke sebuah saluran cache saja. Fungsi pemetaan mudah diimplementasikan

dengan menggunakan alamat Cache diakses dengan menggunakan alamat

memori utama dianggap terdiri tiga fiels yaitu tag, line dan word

Kekurangan terdapat pada lokasi cache yang tetap bagi sembarang blok-blok yang diketahui

2. PEMETAAN ASOSIATIF Mengizinkan setiap blok memori utama untuk

dimuatkan ke sembarang saluran cache. Cache control logic menginterpretasikan

alamat memori hanya sebagai sebuah field tag dan field word.

Terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika sebuah blok di baca ke dalam cache

Kekurangannya adalah kompleksitas rangkaian yang diperlukan untuk menguji tag seluruh salura cache secara paralel

ALGORITMA PENGGANTIAN

Digunakan untuk menentukan blok mana yang harus dikeluarkan dari cache untuk menyiapkan tempat bagi blok baru

Ada 2 metode 1. Write- through 2. Write-Back

1. Write-Through Cache dan memori utama diupdate secara

bersamaan waktunya. Keunggulannya salinan data di memori utama

dan cache tetap Kelemahannya pada proses Write memrlukan

jumlah waktu sama dengan proses MISS

2. Write-Back Melakukan update data di memori utama

hanya pada saat word memori telah dimodifikasi dari cache

Keunggulannya proses Update word tidak terbatas

Kelemahannnya salinan data di memori utama tidak tetap / konsisten selama data termodifikasi benar-benar ada di memori utama

IMPLEMENTASI MEMORI UTAMA

1. Memori Stack Merupakan struktur data tidak tetap yang

kembali dan digunakan untuk menyimpan parameter yang dilalui alamat dalam subroutine call dan return, memanipulasi alamat serta operasi aritmatika

2. Memori Modular Dalam sistem modular RAM dipisah menjadi

modul-modul yang berbeda yaitu MAR dan MBR Penggunaan memori modular biasanya pada

sistem pipeline dan prosesor array

3. Memori Virtual Prinsip dasr memori virtual adalah

mengalamati ruang penyimpanan logikal yang secara fisik lebih besar dari daripada ruang penyimpanan riil

MEMORI PEMBANTU (AUXILIARY MEMORY)

Bersifat mom-volatile yaitu jika tidak ada listrik, maka isi memori tidak hilang

Tidak mempengaruhi langsung fungsi CPU Yang termasuk memori pembantu adalah 1. Pita Magnetik 2. Disk Magnetik 3. Floopy Disk

PITA MAGNETIK

Merupakan suatu lajur plastik tipis, lebar ½ inchi, yang dilapisi dengan medium perekaman magnetik

Biasa terbagi menjadi 7/9 track panjang pita Kerapatan rekaman (bpi) yaitu 800,1600 dan

6250 bpi Terdapat satu bit paritas untuk pendeteksian

kesalahan

DISK MAGNETIK

Merupakan sebuah lembaran platter Terdiri atas sebuah kendali disk (interface) dan

satu atau lebih disk (platter) Proses penulisan ke disk yaitu disk drive akan

menimbulkan kemagnetan pada titik di atas permukaan disk yang secara langsung di bawah head

Proses pembacaan dan disk head diatur agar dapat mendeteksi perubahan arah kemagnetan

Organisasi disk yaitu 1. Track : sejumlah lingkaran yang konsentris 2. Sektor : pembagian permukaan disk secara belahan yang mempunyai ukuran

yang sama 3. Silinder : dibentuk oleh track-track yang berhubungan pada setiap

permukaan

FLOOPY DISK

Merupakan lembaran datar yang tipis dan fleksibel

Hampiran sama dengan harddisk tetapi kapasitas penyimpanannya lebih rendah

KLASIFIKASI MEMORI MENURUT SIFAT PENGOPERASIAN

1. Sifat Fisik2. Organisasi Logis3. Memori Archival

SIFAT FISIK

1. Statis Vs Dinamis2. Volatile Vs Non Volatile3. Read Destruktif Vs Read Non- Destruktif4. Removable Vs Permanen

STATIS VS DINAMIS

Statis RAM (SRAM) Untuk setiap word apabila telah ditulis tidak

perlu lagi dialamtkan atau dimanipulasi untuk menyimpan nilainya.

Tidak perlu penyegaran. Dibentuk dai flip-flop yang menggunakan arus

kecil untuk memlihara logikanya. Digunakan untuk register CPU dan peralatan

penyimpanan berkecepatan tinggi. Merupakan sirkuit memori semi konduktor

yang cepat dan mahal.

Dynamic RAM (DRAM) Dibentuk dari kapasitor (peralatan yang

digunakan untuk menyimpan muatan listrik) dan transistor.

Menggunakan sirkuit pembangkit Waktu siklusnya dua kali read access time

(waktu akses baca) yaitu waktu yang dibutuhkan untuk memanggil kembali data dari peralatan.

Perlu penyegaran.

VOLATILE VS NON VOLATILE

Memori Volatile Membutuhkan sumber daya yang terus-

menerus untuk menyimpan nilainya. Contohnya : RAM Statis dan Dinamis

Memori Non Volatile Tidak membutuhkan sumber daya yang terus-

menerus untuk menyimpan nialinya. Contohnya : ROM

READ DESTRUKTIF VSREAD NON-DESTRUKTIF

Memori Read Destruktif Apabila dalam proses membaca word memori

tersebut juga menghancurkan nilainya. Mempunyai 2 fase operasi yaitu read cycle dan

restoer cycle Selama akses baca sistem penyimpanan

pertama kali akan membaca word dan selama akses tulis sistem penyimpanan pertama kali akan membaca word, yang mengakibatkan waktu akses baca akan lebih pendek dari pada waktu tulis.

Contohnya : DRAM

Memori Read Non-Destructif Dalam proses membaca word, memori

tersebut tidak dapat dihancurkan.

Contohnya : SRAM dan ROM

REMOVABLE VS PERMANEN

Memori Removable Memori yang elemen aktifnya dapat

dikeluarkan dari hardware sistem. Contohnya : Disket

Memori Non Removable Memori yang elemen aktifnya tidak dapat

dikeluarkan dari hardware sistem. Contohnya : RAM dan hard disk

ORGANISASI LOGIS

1. Teralamatkan (addressed) Memori yang menggunakan alamat untuk menentukan sel yang dibaca dan ditulis.2. Asosiatif Memori yang menggunakan isi dari bagian word memori untuk menentukan sel yang

dibaca atau ditulis.3. Akses Urut. Memori yang menggunakan pita magnetis untuk mengkases data secara urut.

MEMORI ARCHIVAL

Memori Non Volatile yang dapat menyimpan banyak data dengan biaya yang sangat sedikit dan dalam jangka waktu yang lama.

Contoh: tape (pita) , disk, disk optis Disk optis menyimpan data dengan mengubah

secara intermal sifat reflektif dari bidang kecil yang ada pada disk dan membaca data dengan cara mendeteksi secara visual yang telah diubah.

WORM Memori (Write Once Read Many Times) ideal untuk menyimpan archival, karena bila sekali telah ditulis ia secara fungsional menjadi ROM.

DESIGN MEMORI

A. Kecepatan Memori Lawan Kecepatan CPU Awal tahun 1960 –1980, kecepatan memori

dan CPU meningkat, namun rasio keseluruhan antara keduanya relatif.

Pada era ini kecepatan memori biasanya kurang lebih 10 kali lebih lambat dari kecepatan CPU.

CDC 6600, 76000, CRAY 1 dan CRAY X-MP untuk super komputer waktu akses memorinya 10 sampai 14 kali waktu siklus CPU

VAX 11/780, 8600 dan 8700 untuk mini komputer waktu akses memorinya 4 sampai 7 kali siklus CPU.

Pertengahan tahun 1980, kecepatan CPU jauh meningkat hingga 50 kali kecepatan memori, contoh CRAY

Keuntungan dari perubahan ini adalah : Memori besar umumnya memerlukan

hardware khusus untuk mendeteksi dan mengoreksi kesalahan, yang menambah waktu akses memori efektif.

CPU yang paling cepat merupakan pipelined

B. Ruang Alamat Memori Semakin besar ruang alamat memori yang

disediakan maka akan semakin baik namun harus diperhatikan pula bahwa dalam perubahan tersebut tidak harus merubah secar keseluruhan dan mendasar daripada

arsitektur yang telah dibangun.

C. Keseimbangan Antara Kecepatan Dan Biaya

Sifat dari teknologi memori 1. Harga unitnya turun dengan sangat cepat, sedangkan kecepatannya secara perlahan meningkat. 2. Adanya berbagai kecepatan dan biaya

dalam peralatan memori.