A. HIRARKI ORGANISASI MEMORI PADA SISTEM KOMPUTER

HIRARKI MEMORI

Memori adalah yaitu suatu bagian dari komputer yang berfungsi untuk menyimpan

data ketika komputer membutuhkannya, memori pada komputer juga biasa disebut dengan

storage,computer memory. Memori dalam komputer juga memiliki beberapa tingkatan yaitu

hirarki memori. Hirarki memori adalah sebuah petunjuk yang digunakan oleh para perancang

demi menyesuaikan kapasitas,waktu akses dan harga memori tiap bitnya. Susunan hirarki

memori sebagai berikut :

1. Waktu akses (semakin ke bawah semakin lambat,semakin ke atas semakin

cepat)

2. Kapasitas (semakin ke bawah semaik besar,semakin ke atas semakin kecil)

3. Jarak dengan prosessor (semakin ke bawah semakin jauh semakin ke atas

semakin cepat)

4. Harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin murah semakin keatas

semakin mahal)

Contoh dan penerapannya

a. Inboard memori adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosessor

memori.inboard dibagi menjadi 3 yaitu :

1. Register memori

Register memori yaitu suatu memori yang berukuran kecil yang memiliki kecepatan

akses yang tinggi. Cara penerapanya register memori ini digunakan untuk menyimpan data

dan instruksi yang sedang diproses sendangkan data lain yang belum diproses akan tersimpan

di dalam main memory yaitu menunggu untuk diproses.

2. Chache memory

Chache memory yaitu memori berkecepatan tinggi yang sifat nya sementara. Fungsi

dari chache memory adalah tempat menyimpan data mentara yang diperlukan prosessor

sehingga data yang disimpan dapat mengakses dengan cepat kerena chace menyimpan data

yang telah diakses oleh suatu buffer sehingga meringankan kinerja komputer. Cara penerapan

memori chache, jika prosessor membutuhkan data pertama dia akan mencarinya di chache

memori, jika data ditemukan prosesor akan membacanya dengan delay yang sangat kecil, jika

data tidak ditemukan maka prosessor akan mencarinya pada RAM yang kecepatannya lebih

rendah. Pada dasarnya chace memori dapat memberikan data yang dibutuhkan prosessor

sehingga kinerja RAM yang lambat dapat dikurangi.

3. Main Memory

Main memory adalah memori utama dalam komputer dalam bentuk array yang

disusun word/byte, kapasitas susunan bisa samai 1 juta susunan. Memori utama digunakan

sebagai media penyimpanan data yang berkaitan dengan CPU/perangkat I/O.

b. Outboard storage adalah memori berkapasitas besar yang bersifat non-volatile

atau tidak akan hilang walau kehilangan power/daya. Contoh nya sebagai berikut :

1. MAGNETIC DISK

Magnetic disk adalah piringan bundar yang terbuat dari bahan tertentu dengan

permukaan dilapisi bahan magnetic.Mekanisme baca atau tulis yang digunakan untuk

pengkonduksi selama operasi penulisan dan pembacaan head bersifat stationer sedangkan

piringan yang bergerak dibawahnya biasanya menggantung diatas permukaan dan tertahan

pada bantalan udara.

2. CD/DVD-ROM

Cd/dvd-rom yaitu sebuah piringan kompak dari piringan optik atau optical disk yang

dapat menyimpan data.

c. Offline Storageyaitu penyimpanan dengan akses yang paling lambat karena

mengunakan pita magnetik.

B. PENGALAMATAN MEMORY

Pengalamatan memory adalah bagaimana cara menunjuk dan mengalamati suatu

lokasi memory pada sebuah alamat di mana operand akan diambil. Mode pengalamatan ini

meliputi direct addressing, indirect addressing, dan immediate addresing.

1. Direct Addressing

direct addressing yaitu suatu proses penkopian data pada register dan suatu alamat

efektif (Effective Address, Alamat ini disimpan pada byte berikut setelah opcode instruksi).

Contohnya: MOV A,30h.

Penerapannya yaitu dalam instruksi ini akan dibaca data dari RAM internal dengan

alamat 30h dan kemudian disimpan dalam akumulator. Mode pengalamatan ini cukup cepat,

meskipun harga yang didapat tidak langsung seperti immediate, namun cukup cepat karena

disimpan dalam RAM internal.

Kelebihan

- Field alamat berisi efektif address sebuah operand

Kekurangan

- Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil

dibandingkan panjang word

Contoh : ADD A : tambahkan isi pada lokasi alamat A ke akumulator.

2. Indirect Addressing

inderect addressing yaitu merupakan mode pengalamatan tak langsung. Field alamat

mengacu pada alamat word di dalam memori, yang pada gilirannya akan berisi alamat

operand yang panjang.

Kelebihan

- Ruang bagi alamat menjadi lebih besar sehingga semakin banyak alamat

yang dapat referensi.

Kekurangan

- Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga

memperlambat proses operasi.

Contoh : ADD (A) : tambahkan isi memori yang ditunjuk oleh isi alamat A

ke akumulator.

3. Immediate Addressing

immediate addressing yaitu suatu proses penyalinan data yang berukuran byte atau

word langsung ke dalam register tujuan. Data yang dimaksud di sini adalah suatu nilai atau

bilangan tertentu yang berupa bilangan konstanta. Data segera merupakan data konstan,

sedangkan data yang dipindahkan dari register adalah data berubah (variable). Mode

pengalamatan immediate addressing sangat umum dipakai karena harga yang akan disimpan

dalam memori langsung mengikuti kode operasi dalam memori. Dengan kata lain, tidak

diperlukan pengambilan harga dari alamat lain untuk disimpan. Contohnya: MOV A, #20h.

Dalam instruksi tersebut, akumulator akan diisi dengan harga yang langsung mengikutinya,

dalam hal ini 20h. Mode ini sangatlah cepat karena harga yang dipakai langsung tersedia.

Keuntungan

- Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk

memperoleh operan.

- Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhanakan akan cepat.

Kekurangan

- Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field

Contoh : ADD 7 ; tambahkan 7 pada akumulator

C. OVERLAY

Overlay adalah sebuah data yang diperlukan pada suatu waktu yang disimpan di

memori. Overlay diperlukan jika ukuran proses lebih besar dari memori yang dialokasikan

untuknya. Overlay tidak membutuhkan dukungan khusus dari SO antara lain :

- User dapat mengimplementasikan secara lengkap menggunakan struktur file

sederhana

- OS memberitahu hanya jika terdapat I/O yang melebihi biasanya.

D. DYNAMIC LOADING

Dynamic loading yaitu suatu routine tidak di load sampai dipanggil semua rountine

disimpan pada disk sebagai format relocatable load.

Mekanisme dasarnya sebagai berikut :

- Program utama di load dahulu dan dieksekusi.

- Bila suatu routine perlu memanggil routine yang lain, routine yang dipanggil lebih

dahulu di periksa apakah routine yang dipanggil sudah diload jika tidak

relocatable linking loader di panggil untuk meload routine yang diminta ke

memori dan mengupdate tabel alamat dari program yang mencerminkan

perubahan ini.

E. DYNAMIC LINKING

Proses dengan banyak langkah, ditemukan juga penghubung-penghubung pustaka

yang dinamis, yang menghubungkan semua rutin yang ada di pustaka. Beberapa sistem

operasi hanya mendukung penghubungan yang statis, dimana seluruh rutin yang ada

dihubungkan ke dalam suatu ruang alamat.

Setiap program memiliki salinan dari seluruh pustaka. Konsep penghubungan

dinamis, serupa dengan konsep pemanggilan dinamis. Pemanggilan lebih banyak ditunda

selama waktu eksekusi, dari pada lama penundaan oleh penghubungan dinamis.

Keistimewaan ini biasanya digunakan dalam sistem kumpulan pustaka, seperti pustaka

bahasa subrutin. Tanpa fasilitas ini, semua program dalam sebuah sistem, harus mempunyai

salinan dari pustaka bahasa mereka (atau setidaknya referensi rutin oleh program) termasuk

dalam tampilan yang dapat dieksekusi.

F. VIRTUAL MEMORY

Virtual memori adalah teknik manajemen memori yang dikembangkan untuk kernel

multitugas. Teknik ini divirtualisasikandalam berbagai bentuk arsitektur komputer dari komputer

penyimpanan data (seperti memori akses acak dan cakram penyimpanan), yang memungkinkan

sebuah program harus dirancang seolah-olah hanya ada satu jenis memori, memori "virtual", yang

bertindak secara langsung beralamat memori baca/tulis (RAM).

Sebagian besar sistem operasi modern yang mendukung memori virtual juga menjalankan

setiap proses di ruang alamat khususnya sendiri. Setiap program dengan demikian tampaknya

memiliki akses tunggal ke memori virtual. Namun, beberapa sistem operasi yang lebih tua (seperti

OS/VS1 danOS/VS2 SVS) dan bahkan yang modern yang (seperti IBM i) adalah sistem operasi ruang

alamat tunggal yang menjalankan semua proses dalam ruang alamat tunggal yang terdiri dari memori

virtual.

Memori virtual membuat pemrograman aplikasi lebih mudah oleh fragmentasi persembunyian

dari memori fisik; dengan mendelegasikan ke kernel beban dari mengelola hierarki memori (sehingga

menghilangkan keharusan untuk program dalam mengatasi hamparan secara eksplisit); dan, bila

setiap proses berjalan dalam ruang alamat khususnya sendiri, dengan menghindarkan kebutuhan untuk

merelokasi kode program atau untuk mengakses memori dengan pengalamatan relatif.

Beberapa keuntungan penggunaan memori virtual adalah sebagai berikut:

- Berkurangnya proses I/O yang dibutuhkan (lalu lintas I/O menjadi rendah).

Misalnya untuk program butuh membaca dari disk dan memasukkan dalam memory

setiap kali diakses.

- Ruang menjadi lebih leluasa karena berkurangnya memori fisik yang digunakan. Contoh,

untuk program 10 MB tidak seluruh bagian dimasukkan dalam memori fisik. Pesan-

pesan error hanya dimasukkan jika terjadi error.

- Meningkatnya respon, karena menurunnya beban I/O dan memori.

- Bertambahnya jumlah pengguna yang dapat dilayani. Ruang memori yang masih tersedia

luas memungkinkan komputer untuk menerima lebih banyak permintaan dari pengguna.

G. MEKANISME DEMAND PAGING

Demand Paging atau permintaan pemberian halaman adalah salah satu implementasi dari

memori virtual yang paling umum digunakan. Sistem Demand Paging pada prinsipnya hampir sama

dengan sistem permintaan halaman yang menggunakan swapping, hanya saja pada sistem demand

paging, halaman tidak akan dibawa ke dalam memori fisik sampai ia benar-benar diperlukan. Oleh

sebab itu dibutuhkan bantuan perangkat keras untuk mengetahui lokasi dari halaman saat ia

diperlukan. Daripada melakukan swapping, keseluruhan proses ke dalam memori utama,

digunakanlah yang disebut lazy swapper yaitu tidak pernah menukar sebuah halaman ke dalam

memori utama kecuali halaman tersebut diperlukan.

Keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan deman paging sama dengan keuntungan

pada memori virtual di atas. Saat melakukan pengecekan pada halaman yang dibutuhkan oleh suatu

prose.

Memiliki tiga kemungkinan kasus yang dapat terjadi, yaitu:

- Halaman ada dan sudah langsung berada di memori utama - statusnya adalah

valid ("v" atau "1")

- Halaman ada tetapi belum berada di memori utama atau dengan kata lain

halaman masih berada di disk sekunder - statusnya adalah tidak valid/invalid ("i"

atau "0")

- Halaman benar - benar tidak ada, baik di memori utama maupun di disk

sekunder (invalid reference) - statusnya adalah tidak valid/invalid ("i" atau "0")

Ketika kasus kedua dan ketiga terjadi, maka proses dinyatakan mengalami kesalahan

halaman (page fault). Selanjutnya proses tersebut akan dijebak ke dalam sistem operasi oleh

perangkat keras. Skema Bit Valid - Tidak Valid Dalam menentukan halaman mana yang ada di dalam

memori utama dan halaman mana yang tidak ada di dalam memori utama, diperlukan suatu konsep,

yaitu skema bit valid - tidak valid. Kondisi valid berarti bahwa halaman yang dibutuhkan itu legal dan

berada di dalam memori utama (kasus pertama). Sementara tidak valid/invalid adalah kondisi dimana

halaman tidak ada di memori utama namun ada di disk sekunder (kasus kedua) atau halaman memang

benar-benar tidak ada baik di memori utama maupun disk sekunder (kasus ketiga). Pengaturan bit

dilakukan sebagai berikut: • Bit = 1 berarti halaman berada di memori utama • Bit = 0 berarti halaman

tidak berada di memori utama Apabila ternyata hasil dari mengartikan alamat melalui page table

menghasilkan bit halaman yang bernilai 0, maka akan menyebabkan terjadinya page fault .

H. DAFTAR PUSTAKA

- http://informatikateknologi.blogspot.co.id/2015/06/sistem-hirarki-pada-

komputer.html

- http://inyongagung.blogspot.co.id/2015/01/mode-pengalamatan-

memori.html

- http://alifiyahrohmatulhidayati.blogspot.co.id/2015/01/pengalamatan-

data.html

- http://jejaringberbagi.blogspot.co.id/2015/01/mode-pengalamatan.html

- https://rifkiewahyuferriana.wordpress.com/2011/06/09/6-manajemen-

memori/

- http://annyaasss.blogspot.co.id/2013/05/manajemen-memory.html

- https://id.wikipedia.org/wiki/Memori_virtual

- http://dheyylant.blogspot.co.id/2013/02/pengertian-dan-konsep-viirtual-

meemory.html

- http://dheyylant.blogspot.co.id/2013/02/pengertian-dan-konsep-viirtual-

meemory.html

-