Embed Size (px)
Citation preview
1 Format data dalam komputera Berapa jenis macam data dalam sistem multimedia Jelaskan perbedaan dan persamaannya jika
ada antara jenis yang satu dengan yang lainFormat digital dari multimedia Format digital tersebut diantaranya adalah MIDI (Musical Instrument Digital Interface)
Di singkat MIDI Merupakan standar untuk menghubungkan komputer dengan instrumen musik elektronik dan pemrosesan efek khusus Format suara instrumen ini di perkenalkan pada tahun 1983 oleh perusahaan musik elektrik seperti Roland Yamaha dan Korg Format MIDI bersifat sangat kompak dengan ukurannya yang kecil suara yang di hasilkan oleh MIDI dengan dukungan sound card yang memilik synthesizer (penghasil suara elektrik) sangatlah mirip dengan organ elektrik yang bisa memainkan berbagai alat musik
MP3Disingkat dengan MP3 Sebuah format rekaman audio digital terkompresi Format MP3 disusun berdasarkan algoritma yang dikembangkan oleh Karlheinz Brandenburg dari Universitas Fraunhover Jerman Teknologi ini memungkinkan format rekaman audio digital dengan kualitas mendekati CD memiliki ukuran yang relatif kecil sehingga dapat didistribusikan dan di-download via internetformat suara yang terkenal saat ini berbeda dengan MIDI yang hanya instrument MP3 merekam seluruh suara termasuk suara penyanyinya Kualitas suara MP3 akan berbanding dengan ukuran penyimpannya Kualitas yang banyak di gunakan untuk merekam musik adalah standar CD-ROM (442 KHz 16 bit stereo) sementara kualitas terendah adalah kualitas seperti telepon (5 KHz 8 bit mono)
MPEG (Moving Picture Experts Group)MPEG adalah singkatan dari Moving Picture Expert Group yang digunakan sebagai standar pengkodean citra bergerak MPEG dikembangkan oleh sebuah group yang bernama Motion Picture Expert GroupMPEG-1 merupakan salah satu dari format standar MPEG yang digunakan dalam pengompresan suara dan gambar dalam video CD MPEG-1 juga mendukung format audio yang biasa kita ketahui dengan ekstensi mp1 mp2 dan mp3 MPEG-1 didesain dengan tujuan untuk kompresi dan penyimpanan program-program video (15 Mbps) Salah satu aplikasinya adalah untuk komputer desktop dengan CD-ROM video (aplikasi-aplikasi video interaktif yang disimpan) namun ia juga digunakan dalam sistem-sistem broadcast satelit digital permulaan MPEG-2 penggunaannya ditujukan pada transmisi-transmisi TV dan aplikasi-aplikasi lainnya yang memiliki kemampuan sampai 6 Mbps Sementara itu yang lebih maju lagi yakni MPEG-4 untuk penyandian laju bit yang sangat rendah dijadwalkan tersedia dalam bentuk draft di tahun 1997 ini MPEG-4 lebih mengacu pada bahasa komunikasi umum untuk mendeskripsikan peralatan-peralatan (tool) algoritma-algoritma dan profil-profil yang dibutuhkan untuk penyandian obyek-obyek ketimbang masalah penstandarisasian sebuah algoritma penyandian
AVI (Audio Video Interleave)AVI (Audio Video Interleave) merupakan format video yang dikembangkan oleh Microsoft Format AVI didukung oleh semua komputer yang menjalankan Windows dan oleh semua browser jaringan yang paling populer Format ini merupakan suatu format yang sangat umum di Internet tetapi tidak semua dapat menjalankannya di komputer non-WindowsVideo yang disimpan dalam format AVI mempunyai extensi avi
QuicktimeQuickTime diciptakan untuk melakukan proses authoring (penciptaan) dimana didalamnya termasuk proses compression dan decompression yang dilakukan dengan bantuan berbagai algoritma kompresi yang dikenal sebagai codec (compressiondecompression)
Format QuickTime dibangun oleh Apple Video yang tersimpan dalam QuickTime memiliki extensi movQuickTime adalah format umum dalam Internet tetapi QuickTime movie tak dapat dimainkan dalam sistem Windows tanpa adanya component QuickTime yang terinstalDengan menggunakan elemen object kode dapat memainkan suatu QuickTime movie lebih mudah dengan menambahkannya ke dalam web page Object dapat diatur untuk secara otomatis menginstall QuickTime player jika belum terinstal dalam komputer
b Sebutkan format data dalam komputer dari masing-masing jenis tersebut
Type of Data Standard(s)
Alphanumeric Unicode ASCII EDCDIC
Image (bitmapped) GIF (graphical image format) TIF (tagged image file format) PNG (portable network graphics)
Image (object) PostScript JPEG SWF (Macromedia Flash) SVG
Outline graphics and fonts
PostScript TrueType
Sound WAV AVI MP3 MIDI WMA
Page description PDF (Adobe Portable Document Format) HTML XML
Video Quicktime MPEG-2 RealVideo WMV
2 ldquoStandarrdquo IEEE 754a Jelaskan perbedaan format pada soal diatas dengan format IEEE754
b Nyatakan bilangan 171625D dalam format IEEE 754
3 Peningkatan kinerjaperformance komputer diusahakan dari masa ke masaa Ceritakan usaha ini dalam arsitektur CISC dan RISC buatlah perbandingannya
Beberapa elemen penting pada arsitektur RISC Set instruksi yang terbatas dan sederhana Register general-purpose yang berjumlah banyak atau penggunaan teknologi kompiler untuk
mengoptimalkan pemakaian registernya Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi
Ditinjau dari jenis set instruksinya ada 2 jenis arsitektur komputer yaitu 1 Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang rumit
(Complex Instruction Set Computer = CISC)
2 Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang sederhana
(Reduced Instruction Set Computer = RISC) 10487291048729CISC dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan
yang diberikan (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit)
Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan tetapi konsep ini menyulitkan dalam penyusunan kompiler bahasa pemrograman tingkat tinggi Dalam CISC banyak terdapat perintah bahasa mesin
10487291048729RISC menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam penyusunan kompiler yang pada akhirnya dapat memaksimumkan kinerja program yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi
Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC
Lebih lanjut untuk memahami RISC diawali dengan tinjauan singkat tentang karakteristik eksekusi instruksi Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb 10487291048729Operasi-operasi yang dilakukan
Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori 10487291048729Operand-operand yang digunakan
Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya
10487291048729Pengurutan eksekusi
Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline Tabel 41 Karakteristik dari beberapa Prosesor CISC RISC dan Superskalar
Karakteritik CISC RISC Superskalar
IBM 370168 VAX 11780 Intel
80486 Motorola
88000 MIPS
R4000 IBM RSSystem
6000 Intel 80960
Tahun dibuat 1973 1978 7989 1988 7991 1990 1989
Jumlah instruksi 208 303 235 51 94 184 62
Instruksi (Bytes) 2-6 2-57 1-11 4 32 4 48
Mode Pengalamatan 4 22 11 3 1 2 11
Jumlah register general-purpose
16 16 8 32 32 32 23-256
Ukuran memori kontrol (Kbits)
420 480 246 - - - -
Ukuran Cache (Kbytes) 64 64 8 16 128 32-64
05
Ditinjau dari perancangan perangkat instruksinya ada dua arsitektur prosesor yang menonjol saat ini yakni arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) dan CISC (Complex Instruction Set Computer) Prosesor CISC memiliki instruksi-instruksi kompleks untuk memudahkan penulisan program bahasa assembly sedangkan prosesor RISC memiliki instruksi-instruksi sederhana yang dapat dieksekusi dengan cepat untuk menyederhanakan implementasi rangkaian kontrol internal prosesor Karenanya prosesor RISC dapat dibuat dalam luasan keping semikonduktor yang relatif lebih sempit dengan jumlah komponen yang lebih sedikit dibanding prosesor CISC Perbedaan orientasi di antara kedua prosesor ini menyebabkan adanya perbedaan sistem secara keseluruhan termasuk juga perancangan kompilatornyaSistem mikrokontroler selalu terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) Perangkat lunak ini merupakan deretan perintah atau instruksi yang dijalankan oleh prosesor secara sekuensial Instruksi itu sendiri sebenarnya adalah bit-bit logik 1 atau 0 (biner) yang ada di memori program Angka-angka biner ini jika lebarnya 8 bit disebut byte dan jika 16 bit disebut word Deretan logik biner inilah yang dibaca oleh prosesor sebagai perintah atau instruksi Supaya lebih singkat angka biner itu biasanya direpresentasikan dengan bilangan hexa (HEX) Tetapi bagi manusia menulis program dengan angka biner atau hexa sungguh merepotkan Sehingga dibuatlah bahasa assembler yang direpresentasikan dengan penyingkatan kata-kata yang cukup dimengerti oleh manusia Bahasa assembler ini biasanya diambil dari bahasa Inggris dan presentasinya itu disebut dengan Mnemonic Masing-masing pabrik mikroprosesor melengkapi chip buatannya dengan set instruksi yang akan dipakai untuk membuat programBiner Hexa Mnemonic 10110110 B6 LDAA 10010111 97 STAA 01001010 4A DECA 10001010 8A ORAA 00100110 26 BNE 00000001 01 NOP01111110 7E JMP ) Sebagian set instruksi 68HC11
Pada awalnya instruksi yang tersedia amat sederhana dan sedikit Kemudian desainer mikroprosesor berlomba-lomba untuk melengkapi set instruksi itu selengkap-lengkapnya Jumlah instruksi itu berkembang seiring dengan perkembangan desain mikroprosesor yang semakin lengkap dengan mode pengalamatan yang bermacam-macam Mikroprosesor lalu memiliki banyak instruksi manipulasi bit dan seterusnya dilengkapi dengan instruksi-instruksi aritmatik seperti penjumlahan pengurangan perkalian dan pembagian Seperti contohnya 68HC11 banyak sekali memiliki set instruksi untuk percabangan seperti BNE BLO BLS BMI BRCLR BRSET dan sebagainya
Perancang mikroprosesor juga memperkaya ragam instruksi tersebut dengan membuat satu instruksi tunggal untuk program yang biasanya dijalankan dengan beberapa intruksi Misalnya pada 80C51 untuk contoh program berikut ini
LABEL DEC R0 MOV AR0 JNZ LABEL) Program decrement 80C51Program ini adalah program pengulangan yang mengurangi isi register R0 sampai register R0 menjadi kosong (nol) Intel menambah set instruksinya dengan membuat satu instruksi khusus untuk keperluan seperti ini LABEL DJNZ R0LABEL) Instruksi decrement jump not zero 80C51 Kedua contoh program ini hasilnya tidak berbeda Namun demikian instruksi kompleks seperti DJNZ mempermudah pembuat program Set instruksi yang lengkap diharapkan akan semakin membuat pengguna mikroprosesor leluasa menulis program dalam bahasa assembler yang mendekati bahasa pemrograman level tinggi Intel 80C51 yang dikembangkan dari basis prosesor 8048 dirilis pada tahun 1976 memiliki tidak kurang dari 111 instruksi Tidak ketinggalan 68HC11 dari Motorola yang populer di tahun 1984 dilengkapi dengan 145 instruksi Karena banyak dan kompleksnya instruksi yang dimiliki 68HC11 dan 80C51 kedua contoh mikrokontroler ini disebut sebagai prosesor CISC Untuk melihat bagaimana perbedaan instruksi RISC dan CISC mari kita lihat bagaimana keduanya melakukan perkalian misalnya c = a x b Mikrokontroler 68HC11 melakukannya dengan program sebagai berikut LDAA $5LDAB $10MUL ) Program 5x10 dengan 68HC11Cukup tiga baris saja dan setelah ini accumulator D pada 68HC11 akan berisi hasil perkalian dari accumulator A dan B yakni 5 x 10 = 50 Program yang sama dengan PIC16CXX adalah seperti berikut ini MOVLW 0x10 MOVWF Reg1 MOVLW 0x05 MOVWF Reg2 CLRWLOOP ADDWF Reg10 CFSZ Reg21 GOTO LOOP hellip hellip) Program 5x10 dengan PIC16CXX Prosesor PIC16CXX yang RISC ini tidak memiliki instruksi perkalian yang khusus Tetapi perkalian 5x10 itu sama saja dengan penjumlahan nilai 10 sebanyak 5 kali Kelihatannya membuat program
assembly dengan prosesor RISC menjadi lebih kompleks dibandingkan dengan prosesor CISC Tetapi perlu diingat untuk membuat instruksi yang kompleks seperti instruksi MUL dan instruksi lain yang rumit pada prosesor CISC diperlukan hardware yang kompleks juga Dibutuhkan ribuan gerbang logik (logic gates) transistor untuk membuat prosesor yang demikian Instruksi yang kompleks juga membutuhkan jumlah siklus mesin (machine cycle) yang lebih panjang untuk dapat menyelesaikan eksekusinya Instruksi perkalian MUL pada 68HC11 memerlukan 10 siklus mesin dan instruksi pembagiannya memerlukan 41 siklus mesinSebagai perbandingan jumlah instruksi pada prosesor RISC COP8 hanya dilengkapi dengan 58 instruksi dan PIC1216CXX hanya memiliki 33 instruksi saja Untuk merealisasikan instruksi dasar yang jumlah tidak banyak ini mikroprosesor RISC tidak memerlukan gerbang logik yang banyak Karena itu dimensi dice IC dan konsumsi daya prosesor RISC umumnya lebih kecil dibanding prosesor CISC Bukan karena kebetulan keluarga mikrokontroler PICXX banyak yang dirilis ke pasar dengan ukuran mini Misalnya PIC16C54s adalah mikrokontroler DIP 18 pinSekarang kita akan membandingkan lamanya eksekusi program persamaan y=ax2
+ bx + c dengan memperlihatkan proses-proses yang terjadi didalamnya Dibawah ini akan ditampilkan program dengan intruksi RISC dan CISCProgram CISC dengan 80C51MOV A VAR_a 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV R0 A 1048729 IF De E MOV A VAR_b 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EADD A R0 1048729 IF De EADD A VAR_c 1048729 IF De DF EMOV VAR_y A 1048729 IF De E S) Program diatas diasumsikan nilai y-nya tidak akan lebih dari 1 byte Program RISC dengan PIC16CXXMOVF VAR_x 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_temp 1048729 IF De E SMOVWF VAR_temp2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De ELOOP ADDWF VAR_a0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp21 1048729 IF De E GOTO LOOP 1048729 IF De EMOVWF VAR_ax2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De E (1) (2) (1) (2)LOOP2ADDWF VAR_b 0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E GOTO LOOP2 1048729 IF De EADDWF VAR_ax2 0 1048729 IF De EADDWF VAR_c 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_y 1048729 IF De E S
) Prosesor RISC ini mempunyai RAM yang sebenarnya adalah merupakan register Jadi tidak memerlukan Data Fetch (DF) untuk proses pengambilan data dalam prosesor ini Asumsi VAR_temp dan VAR_temp2 adalah 1 sehingga tidak terjadi looping Dengan beranggapan bahwa Instruction Fetch (IF) Data Fetch (DF) dan Store (S) membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari Decode (De) dan Execute (E) maka dapat diperhitungkan waktu yang dibutuhkan tiap prosesor jika x=1CISC dengan 805112(IF) + 12(De) + 6(DF) + 12(E) + 1(S) 1048729 (parameter waktu A gtgtgt B)maka waktu yang dibutuhkanA(12+6+1) + B(12+12) asymp 19A + 24B RISC dengan PIC16CXXDengan mengambil waktu terlama dari tiap cycle-nya maka waktu yang dibutuhkan misal jika dalam suatu cycle (menurun dalam satu kolom) terdapat IF De E S yang dalam waktu dapat ditulis A B B A maka yang diambil adalah A (waktu terlama) Kedua A tidak dijumlah karena bekerja dalam sistem pipeline yang dapat dilakukan secara bersamaan dalam satu cycle (syarat dalam sistem ini tidak boleh ada proses yang sama pada satu cycle) Sehingga waktu yang dibutuhkanA(16+1) + B(1+1) asymp 17A + 2B Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa walaupun program dengan instruksi RISC lebih panjang daripada program dengan instruksi CISC Namun lama waktu yang dibutuhkan RISC untuk menjalankan program dan mendapatkan hasil akhir yang diinginkan jauh lebih singkat dibandingkan dengan CISC Dengan begitu terbukti sudah bahwa prosesor RISC mampu beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan prosesor CISC
b Ceritakan pula usaha tersebut dalam arsitektur VLIW dan EPIC buatlah pula perbandingannyaArsitektur EPIC memungkinkan processor mengeksekusi beberapa instruksi pada setiap clock cycle EPIC
mengimplementasikan arsiteksur VLIW dimana sebuah word instruksi memuat beberapa instruksi
Dengan EPIC compiler dapat menentukan instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi pada waktu yang
bersamaan sehingga mciroprecessor dapat mengeksekusi instruksi tanpa melibatkan mekanisme yang
rumit untuk menentukan instruksi-instruksi yang dieksekusi secara paralel Pendekatan ini memiliki dua
tujuan yaitu memungkinkan pemeriksaan kode yang mendalam untuk mengidentifikasi kemungkinan
tambahan untuk eksekusi paralel dan menyederhanakan rancangan prosesor serta mengurangi konsumsi
daya dengan menghilangkan runtime scheduling circuitry
Memproses instruksi secara paralel melibatkan tiga tugas utama yaitu
1 Memeriksa keergantungan (dependency) diantara instruksi untuk mengumpulkan (grouping)
instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi secara parallel
2 Memberikan instruksi pada unit fungsional dari perangkat keras
3 Menentukan waktu inisiasi instruksi
Empat kelas dari arsitektur ILP (Instruction Level Parallelism) yang melaksanakan tiga tugas utama untuk
memproses instruksi secara paralel dengan menggunakan perangkat keras atau perangkat lunak
disajikan dalam tabel sebagai berikut
Kunci untuk mendapatkan mikroprosesor dengan performance yang lebih tinggi untuk aplikasi dengan
range yang luas adalah kemampuan untuk memanipulasi instruksi paralel Beberapa metode yang
digunakan dalam paralelisme antara lain
1 Pipelining
2 Multiple processors
3 Implementasi superscalar
4 Menentukan banyak operasi independen per instruksi
Pipeline banyak diimplementasikan dalam prosesor dengan performance tinggi dan tidak banyak lagi
yang dapat dikembangkan dari implementasi pipeline tunggal Multiple processor dapat meningkatkan
performance akan tetapi terbatas pada beberapa aplikasi saja Implementasi superscalar dapat
meningkatkan performance dari semua tipe aplikasi Superscalar berarti kemampuan untuk mengambil
(fetch) mengeluarkan unit eksekusi dan menyelesaikan lebih dari satu instruksi pada saat yang sama
Implementasi superscalar diperlukan ketika kompatibilitas arsitektur harus dijaga misalnya dengan
arsitektur x86 Untuk membuat banyak operasi per instruksi maka diciptakanlah arsitektur VLIW (Very
Long Instruction Word) Implementasi dari VLIW memiliki kemampuan yang sama dengan prosesor
superscalar yaitu mengeluarkan dan menyelesaikan lebih dari satu operasi pada saat yang sama dengan
satu perbedaan yang mendasar yaitu perangkat keras VLIW tidak bertanggung jawab untuk mencari
kemungkinan untuk mengeksekusi beberapa operasi secara kongkuren Untuk implementasi VLIW long
instruction word sudah mengkodekan operasi-operasi yang kongkuren Pengkodean ini mengurangi
kompleksitas perangkat keras jika dibanddingkan dengan implementasi dari high-degree superscalar dari
RISC atau CISC Keuntungan utama dari VLIW adalah implementasi operasi yang kongkuren yang lebih
sederhana dan lebih murah jika dibandingkan dengan chip RISC atau CISC yang kongkuren VLIW
merupakan cara mudah untuk menciptakan microprocessor superscalar
Dari sudut pandang yang lebih luas arsitektur RISC CISA dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan
daripada perbedaan Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing
arsitektur RISC CISC dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional dimana
masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori register) dari
komputer dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial
sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol Perbedaan antara RISC CISC
dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya yang ditmpilkan dalam tabel sebagai
berikut
Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi dan dapat
memerlukan alogoritma decoding yang lambat CISC cenderung memiliki sedikit register dan register
dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya Referensi memori
biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register) Instruksi-instruksi CISC
dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode
Instruksi RISC merupakan operasi sederhana dengn ukuran yang tetap dan mudah (cepat)
didekodekan Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register Instruksi dapat
menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-
register-to-memory Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk
memudahkan pipelining
Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun dari
operasi-operasi independen sederhana Instruksi VLIW dapat dipandang sebagai beberapa instruksi
RISC yang digabungkan Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak
atribut
4 Peningkatan kinerjaperformance komputer dengan cara lain
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
Format QuickTime dibangun oleh Apple Video yang tersimpan dalam QuickTime memiliki extensi movQuickTime adalah format umum dalam Internet tetapi QuickTime movie tak dapat dimainkan dalam sistem Windows tanpa adanya component QuickTime yang terinstalDengan menggunakan elemen object kode dapat memainkan suatu QuickTime movie lebih mudah dengan menambahkannya ke dalam web page Object dapat diatur untuk secara otomatis menginstall QuickTime player jika belum terinstal dalam komputer
b Sebutkan format data dalam komputer dari masing-masing jenis tersebut
Type of Data Standard(s)
Alphanumeric Unicode ASCII EDCDIC
Image (bitmapped) GIF (graphical image format) TIF (tagged image file format) PNG (portable network graphics)
Image (object) PostScript JPEG SWF (Macromedia Flash) SVG
Outline graphics and fonts
PostScript TrueType
Sound WAV AVI MP3 MIDI WMA
Page description PDF (Adobe Portable Document Format) HTML XML
Video Quicktime MPEG-2 RealVideo WMV
2 ldquoStandarrdquo IEEE 754a Jelaskan perbedaan format pada soal diatas dengan format IEEE754
b Nyatakan bilangan 171625D dalam format IEEE 754
3 Peningkatan kinerjaperformance komputer diusahakan dari masa ke masaa Ceritakan usaha ini dalam arsitektur CISC dan RISC buatlah perbandingannya
Beberapa elemen penting pada arsitektur RISC Set instruksi yang terbatas dan sederhana Register general-purpose yang berjumlah banyak atau penggunaan teknologi kompiler untuk
mengoptimalkan pemakaian registernya Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi
Ditinjau dari jenis set instruksinya ada 2 jenis arsitektur komputer yaitu 1 Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang rumit
(Complex Instruction Set Computer = CISC)
2 Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang sederhana
(Reduced Instruction Set Computer = RISC) 10487291048729CISC dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan
yang diberikan (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit)
Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan tetapi konsep ini menyulitkan dalam penyusunan kompiler bahasa pemrograman tingkat tinggi Dalam CISC banyak terdapat perintah bahasa mesin
10487291048729RISC menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam penyusunan kompiler yang pada akhirnya dapat memaksimumkan kinerja program yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi
Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC
Lebih lanjut untuk memahami RISC diawali dengan tinjauan singkat tentang karakteristik eksekusi instruksi Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb 10487291048729Operasi-operasi yang dilakukan
Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori 10487291048729Operand-operand yang digunakan
Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya
10487291048729Pengurutan eksekusi
Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline Tabel 41 Karakteristik dari beberapa Prosesor CISC RISC dan Superskalar
Karakteritik CISC RISC Superskalar
IBM 370168 VAX 11780 Intel
80486 Motorola
88000 MIPS
R4000 IBM RSSystem
6000 Intel 80960
Tahun dibuat 1973 1978 7989 1988 7991 1990 1989
Jumlah instruksi 208 303 235 51 94 184 62
Instruksi (Bytes) 2-6 2-57 1-11 4 32 4 48
Mode Pengalamatan 4 22 11 3 1 2 11
Jumlah register general-purpose
16 16 8 32 32 32 23-256
Ukuran memori kontrol (Kbits)
420 480 246 - - - -
Ukuran Cache (Kbytes) 64 64 8 16 128 32-64
05
Ditinjau dari perancangan perangkat instruksinya ada dua arsitektur prosesor yang menonjol saat ini yakni arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) dan CISC (Complex Instruction Set Computer) Prosesor CISC memiliki instruksi-instruksi kompleks untuk memudahkan penulisan program bahasa assembly sedangkan prosesor RISC memiliki instruksi-instruksi sederhana yang dapat dieksekusi dengan cepat untuk menyederhanakan implementasi rangkaian kontrol internal prosesor Karenanya prosesor RISC dapat dibuat dalam luasan keping semikonduktor yang relatif lebih sempit dengan jumlah komponen yang lebih sedikit dibanding prosesor CISC Perbedaan orientasi di antara kedua prosesor ini menyebabkan adanya perbedaan sistem secara keseluruhan termasuk juga perancangan kompilatornyaSistem mikrokontroler selalu terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) Perangkat lunak ini merupakan deretan perintah atau instruksi yang dijalankan oleh prosesor secara sekuensial Instruksi itu sendiri sebenarnya adalah bit-bit logik 1 atau 0 (biner) yang ada di memori program Angka-angka biner ini jika lebarnya 8 bit disebut byte dan jika 16 bit disebut word Deretan logik biner inilah yang dibaca oleh prosesor sebagai perintah atau instruksi Supaya lebih singkat angka biner itu biasanya direpresentasikan dengan bilangan hexa (HEX) Tetapi bagi manusia menulis program dengan angka biner atau hexa sungguh merepotkan Sehingga dibuatlah bahasa assembler yang direpresentasikan dengan penyingkatan kata-kata yang cukup dimengerti oleh manusia Bahasa assembler ini biasanya diambil dari bahasa Inggris dan presentasinya itu disebut dengan Mnemonic Masing-masing pabrik mikroprosesor melengkapi chip buatannya dengan set instruksi yang akan dipakai untuk membuat programBiner Hexa Mnemonic 10110110 B6 LDAA 10010111 97 STAA 01001010 4A DECA 10001010 8A ORAA 00100110 26 BNE 00000001 01 NOP01111110 7E JMP ) Sebagian set instruksi 68HC11
Pada awalnya instruksi yang tersedia amat sederhana dan sedikit Kemudian desainer mikroprosesor berlomba-lomba untuk melengkapi set instruksi itu selengkap-lengkapnya Jumlah instruksi itu berkembang seiring dengan perkembangan desain mikroprosesor yang semakin lengkap dengan mode pengalamatan yang bermacam-macam Mikroprosesor lalu memiliki banyak instruksi manipulasi bit dan seterusnya dilengkapi dengan instruksi-instruksi aritmatik seperti penjumlahan pengurangan perkalian dan pembagian Seperti contohnya 68HC11 banyak sekali memiliki set instruksi untuk percabangan seperti BNE BLO BLS BMI BRCLR BRSET dan sebagainya
Perancang mikroprosesor juga memperkaya ragam instruksi tersebut dengan membuat satu instruksi tunggal untuk program yang biasanya dijalankan dengan beberapa intruksi Misalnya pada 80C51 untuk contoh program berikut ini
LABEL DEC R0 MOV AR0 JNZ LABEL) Program decrement 80C51Program ini adalah program pengulangan yang mengurangi isi register R0 sampai register R0 menjadi kosong (nol) Intel menambah set instruksinya dengan membuat satu instruksi khusus untuk keperluan seperti ini LABEL DJNZ R0LABEL) Instruksi decrement jump not zero 80C51 Kedua contoh program ini hasilnya tidak berbeda Namun demikian instruksi kompleks seperti DJNZ mempermudah pembuat program Set instruksi yang lengkap diharapkan akan semakin membuat pengguna mikroprosesor leluasa menulis program dalam bahasa assembler yang mendekati bahasa pemrograman level tinggi Intel 80C51 yang dikembangkan dari basis prosesor 8048 dirilis pada tahun 1976 memiliki tidak kurang dari 111 instruksi Tidak ketinggalan 68HC11 dari Motorola yang populer di tahun 1984 dilengkapi dengan 145 instruksi Karena banyak dan kompleksnya instruksi yang dimiliki 68HC11 dan 80C51 kedua contoh mikrokontroler ini disebut sebagai prosesor CISC Untuk melihat bagaimana perbedaan instruksi RISC dan CISC mari kita lihat bagaimana keduanya melakukan perkalian misalnya c = a x b Mikrokontroler 68HC11 melakukannya dengan program sebagai berikut LDAA $5LDAB $10MUL ) Program 5x10 dengan 68HC11Cukup tiga baris saja dan setelah ini accumulator D pada 68HC11 akan berisi hasil perkalian dari accumulator A dan B yakni 5 x 10 = 50 Program yang sama dengan PIC16CXX adalah seperti berikut ini MOVLW 0x10 MOVWF Reg1 MOVLW 0x05 MOVWF Reg2 CLRWLOOP ADDWF Reg10 CFSZ Reg21 GOTO LOOP hellip hellip) Program 5x10 dengan PIC16CXX Prosesor PIC16CXX yang RISC ini tidak memiliki instruksi perkalian yang khusus Tetapi perkalian 5x10 itu sama saja dengan penjumlahan nilai 10 sebanyak 5 kali Kelihatannya membuat program
assembly dengan prosesor RISC menjadi lebih kompleks dibandingkan dengan prosesor CISC Tetapi perlu diingat untuk membuat instruksi yang kompleks seperti instruksi MUL dan instruksi lain yang rumit pada prosesor CISC diperlukan hardware yang kompleks juga Dibutuhkan ribuan gerbang logik (logic gates) transistor untuk membuat prosesor yang demikian Instruksi yang kompleks juga membutuhkan jumlah siklus mesin (machine cycle) yang lebih panjang untuk dapat menyelesaikan eksekusinya Instruksi perkalian MUL pada 68HC11 memerlukan 10 siklus mesin dan instruksi pembagiannya memerlukan 41 siklus mesinSebagai perbandingan jumlah instruksi pada prosesor RISC COP8 hanya dilengkapi dengan 58 instruksi dan PIC1216CXX hanya memiliki 33 instruksi saja Untuk merealisasikan instruksi dasar yang jumlah tidak banyak ini mikroprosesor RISC tidak memerlukan gerbang logik yang banyak Karena itu dimensi dice IC dan konsumsi daya prosesor RISC umumnya lebih kecil dibanding prosesor CISC Bukan karena kebetulan keluarga mikrokontroler PICXX banyak yang dirilis ke pasar dengan ukuran mini Misalnya PIC16C54s adalah mikrokontroler DIP 18 pinSekarang kita akan membandingkan lamanya eksekusi program persamaan y=ax2
+ bx + c dengan memperlihatkan proses-proses yang terjadi didalamnya Dibawah ini akan ditampilkan program dengan intruksi RISC dan CISCProgram CISC dengan 80C51MOV A VAR_a 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV R0 A 1048729 IF De E MOV A VAR_b 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EADD A R0 1048729 IF De EADD A VAR_c 1048729 IF De DF EMOV VAR_y A 1048729 IF De E S) Program diatas diasumsikan nilai y-nya tidak akan lebih dari 1 byte Program RISC dengan PIC16CXXMOVF VAR_x 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_temp 1048729 IF De E SMOVWF VAR_temp2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De ELOOP ADDWF VAR_a0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp21 1048729 IF De E GOTO LOOP 1048729 IF De EMOVWF VAR_ax2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De E (1) (2) (1) (2)LOOP2ADDWF VAR_b 0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E GOTO LOOP2 1048729 IF De EADDWF VAR_ax2 0 1048729 IF De EADDWF VAR_c 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_y 1048729 IF De E S
) Prosesor RISC ini mempunyai RAM yang sebenarnya adalah merupakan register Jadi tidak memerlukan Data Fetch (DF) untuk proses pengambilan data dalam prosesor ini Asumsi VAR_temp dan VAR_temp2 adalah 1 sehingga tidak terjadi looping Dengan beranggapan bahwa Instruction Fetch (IF) Data Fetch (DF) dan Store (S) membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari Decode (De) dan Execute (E) maka dapat diperhitungkan waktu yang dibutuhkan tiap prosesor jika x=1CISC dengan 805112(IF) + 12(De) + 6(DF) + 12(E) + 1(S) 1048729 (parameter waktu A gtgtgt B)maka waktu yang dibutuhkanA(12+6+1) + B(12+12) asymp 19A + 24B RISC dengan PIC16CXXDengan mengambil waktu terlama dari tiap cycle-nya maka waktu yang dibutuhkan misal jika dalam suatu cycle (menurun dalam satu kolom) terdapat IF De E S yang dalam waktu dapat ditulis A B B A maka yang diambil adalah A (waktu terlama) Kedua A tidak dijumlah karena bekerja dalam sistem pipeline yang dapat dilakukan secara bersamaan dalam satu cycle (syarat dalam sistem ini tidak boleh ada proses yang sama pada satu cycle) Sehingga waktu yang dibutuhkanA(16+1) + B(1+1) asymp 17A + 2B Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa walaupun program dengan instruksi RISC lebih panjang daripada program dengan instruksi CISC Namun lama waktu yang dibutuhkan RISC untuk menjalankan program dan mendapatkan hasil akhir yang diinginkan jauh lebih singkat dibandingkan dengan CISC Dengan begitu terbukti sudah bahwa prosesor RISC mampu beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan prosesor CISC
b Ceritakan pula usaha tersebut dalam arsitektur VLIW dan EPIC buatlah pula perbandingannyaArsitektur EPIC memungkinkan processor mengeksekusi beberapa instruksi pada setiap clock cycle EPIC
mengimplementasikan arsiteksur VLIW dimana sebuah word instruksi memuat beberapa instruksi
Dengan EPIC compiler dapat menentukan instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi pada waktu yang
bersamaan sehingga mciroprecessor dapat mengeksekusi instruksi tanpa melibatkan mekanisme yang
rumit untuk menentukan instruksi-instruksi yang dieksekusi secara paralel Pendekatan ini memiliki dua
tujuan yaitu memungkinkan pemeriksaan kode yang mendalam untuk mengidentifikasi kemungkinan
tambahan untuk eksekusi paralel dan menyederhanakan rancangan prosesor serta mengurangi konsumsi
daya dengan menghilangkan runtime scheduling circuitry
Memproses instruksi secara paralel melibatkan tiga tugas utama yaitu
1 Memeriksa keergantungan (dependency) diantara instruksi untuk mengumpulkan (grouping)
instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi secara parallel
2 Memberikan instruksi pada unit fungsional dari perangkat keras
3 Menentukan waktu inisiasi instruksi
Empat kelas dari arsitektur ILP (Instruction Level Parallelism) yang melaksanakan tiga tugas utama untuk
memproses instruksi secara paralel dengan menggunakan perangkat keras atau perangkat lunak
disajikan dalam tabel sebagai berikut
Kunci untuk mendapatkan mikroprosesor dengan performance yang lebih tinggi untuk aplikasi dengan
range yang luas adalah kemampuan untuk memanipulasi instruksi paralel Beberapa metode yang
digunakan dalam paralelisme antara lain
1 Pipelining
2 Multiple processors
3 Implementasi superscalar
4 Menentukan banyak operasi independen per instruksi
Pipeline banyak diimplementasikan dalam prosesor dengan performance tinggi dan tidak banyak lagi
yang dapat dikembangkan dari implementasi pipeline tunggal Multiple processor dapat meningkatkan
performance akan tetapi terbatas pada beberapa aplikasi saja Implementasi superscalar dapat
meningkatkan performance dari semua tipe aplikasi Superscalar berarti kemampuan untuk mengambil
(fetch) mengeluarkan unit eksekusi dan menyelesaikan lebih dari satu instruksi pada saat yang sama
Implementasi superscalar diperlukan ketika kompatibilitas arsitektur harus dijaga misalnya dengan
arsitektur x86 Untuk membuat banyak operasi per instruksi maka diciptakanlah arsitektur VLIW (Very
Long Instruction Word) Implementasi dari VLIW memiliki kemampuan yang sama dengan prosesor
superscalar yaitu mengeluarkan dan menyelesaikan lebih dari satu operasi pada saat yang sama dengan
satu perbedaan yang mendasar yaitu perangkat keras VLIW tidak bertanggung jawab untuk mencari
kemungkinan untuk mengeksekusi beberapa operasi secara kongkuren Untuk implementasi VLIW long
instruction word sudah mengkodekan operasi-operasi yang kongkuren Pengkodean ini mengurangi
kompleksitas perangkat keras jika dibanddingkan dengan implementasi dari high-degree superscalar dari
RISC atau CISC Keuntungan utama dari VLIW adalah implementasi operasi yang kongkuren yang lebih
sederhana dan lebih murah jika dibandingkan dengan chip RISC atau CISC yang kongkuren VLIW
merupakan cara mudah untuk menciptakan microprocessor superscalar
Dari sudut pandang yang lebih luas arsitektur RISC CISA dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan
daripada perbedaan Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing
arsitektur RISC CISC dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional dimana
masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori register) dari
komputer dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial
sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol Perbedaan antara RISC CISC
dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya yang ditmpilkan dalam tabel sebagai
berikut
Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi dan dapat
memerlukan alogoritma decoding yang lambat CISC cenderung memiliki sedikit register dan register
dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya Referensi memori
biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register) Instruksi-instruksi CISC
dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode
Instruksi RISC merupakan operasi sederhana dengn ukuran yang tetap dan mudah (cepat)
didekodekan Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register Instruksi dapat
menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-
register-to-memory Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk
memudahkan pipelining
Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun dari
operasi-operasi independen sederhana Instruksi VLIW dapat dipandang sebagai beberapa instruksi
RISC yang digabungkan Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak
atribut
4 Peningkatan kinerjaperformance komputer dengan cara lain
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
2 Arsitektur komputer dengan kumpulan perintah yang sederhana
(Reduced Instruction Set Computer = RISC) 10487291048729CISC dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan
yang diberikan (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit)
Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan tetapi konsep ini menyulitkan dalam penyusunan kompiler bahasa pemrograman tingkat tinggi Dalam CISC banyak terdapat perintah bahasa mesin
10487291048729RISC menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam penyusunan kompiler yang pada akhirnya dapat memaksimumkan kinerja program yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi
Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC
Lebih lanjut untuk memahami RISC diawali dengan tinjauan singkat tentang karakteristik eksekusi instruksi Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb 10487291048729Operasi-operasi yang dilakukan
Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori 10487291048729Operand-operand yang digunakan
Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya
10487291048729Pengurutan eksekusi
Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline Tabel 41 Karakteristik dari beberapa Prosesor CISC RISC dan Superskalar
Karakteritik CISC RISC Superskalar
IBM 370168 VAX 11780 Intel
80486 Motorola
88000 MIPS
R4000 IBM RSSystem
6000 Intel 80960
Tahun dibuat 1973 1978 7989 1988 7991 1990 1989
Jumlah instruksi 208 303 235 51 94 184 62
Instruksi (Bytes) 2-6 2-57 1-11 4 32 4 48
Mode Pengalamatan 4 22 11 3 1 2 11
Jumlah register general-purpose
16 16 8 32 32 32 23-256
Ukuran memori kontrol (Kbits)
420 480 246 - - - -
Ukuran Cache (Kbytes) 64 64 8 16 128 32-64
05
Ditinjau dari perancangan perangkat instruksinya ada dua arsitektur prosesor yang menonjol saat ini yakni arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) dan CISC (Complex Instruction Set Computer) Prosesor CISC memiliki instruksi-instruksi kompleks untuk memudahkan penulisan program bahasa assembly sedangkan prosesor RISC memiliki instruksi-instruksi sederhana yang dapat dieksekusi dengan cepat untuk menyederhanakan implementasi rangkaian kontrol internal prosesor Karenanya prosesor RISC dapat dibuat dalam luasan keping semikonduktor yang relatif lebih sempit dengan jumlah komponen yang lebih sedikit dibanding prosesor CISC Perbedaan orientasi di antara kedua prosesor ini menyebabkan adanya perbedaan sistem secara keseluruhan termasuk juga perancangan kompilatornyaSistem mikrokontroler selalu terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) Perangkat lunak ini merupakan deretan perintah atau instruksi yang dijalankan oleh prosesor secara sekuensial Instruksi itu sendiri sebenarnya adalah bit-bit logik 1 atau 0 (biner) yang ada di memori program Angka-angka biner ini jika lebarnya 8 bit disebut byte dan jika 16 bit disebut word Deretan logik biner inilah yang dibaca oleh prosesor sebagai perintah atau instruksi Supaya lebih singkat angka biner itu biasanya direpresentasikan dengan bilangan hexa (HEX) Tetapi bagi manusia menulis program dengan angka biner atau hexa sungguh merepotkan Sehingga dibuatlah bahasa assembler yang direpresentasikan dengan penyingkatan kata-kata yang cukup dimengerti oleh manusia Bahasa assembler ini biasanya diambil dari bahasa Inggris dan presentasinya itu disebut dengan Mnemonic Masing-masing pabrik mikroprosesor melengkapi chip buatannya dengan set instruksi yang akan dipakai untuk membuat programBiner Hexa Mnemonic 10110110 B6 LDAA 10010111 97 STAA 01001010 4A DECA 10001010 8A ORAA 00100110 26 BNE 00000001 01 NOP01111110 7E JMP ) Sebagian set instruksi 68HC11
Pada awalnya instruksi yang tersedia amat sederhana dan sedikit Kemudian desainer mikroprosesor berlomba-lomba untuk melengkapi set instruksi itu selengkap-lengkapnya Jumlah instruksi itu berkembang seiring dengan perkembangan desain mikroprosesor yang semakin lengkap dengan mode pengalamatan yang bermacam-macam Mikroprosesor lalu memiliki banyak instruksi manipulasi bit dan seterusnya dilengkapi dengan instruksi-instruksi aritmatik seperti penjumlahan pengurangan perkalian dan pembagian Seperti contohnya 68HC11 banyak sekali memiliki set instruksi untuk percabangan seperti BNE BLO BLS BMI BRCLR BRSET dan sebagainya
Perancang mikroprosesor juga memperkaya ragam instruksi tersebut dengan membuat satu instruksi tunggal untuk program yang biasanya dijalankan dengan beberapa intruksi Misalnya pada 80C51 untuk contoh program berikut ini
LABEL DEC R0 MOV AR0 JNZ LABEL) Program decrement 80C51Program ini adalah program pengulangan yang mengurangi isi register R0 sampai register R0 menjadi kosong (nol) Intel menambah set instruksinya dengan membuat satu instruksi khusus untuk keperluan seperti ini LABEL DJNZ R0LABEL) Instruksi decrement jump not zero 80C51 Kedua contoh program ini hasilnya tidak berbeda Namun demikian instruksi kompleks seperti DJNZ mempermudah pembuat program Set instruksi yang lengkap diharapkan akan semakin membuat pengguna mikroprosesor leluasa menulis program dalam bahasa assembler yang mendekati bahasa pemrograman level tinggi Intel 80C51 yang dikembangkan dari basis prosesor 8048 dirilis pada tahun 1976 memiliki tidak kurang dari 111 instruksi Tidak ketinggalan 68HC11 dari Motorola yang populer di tahun 1984 dilengkapi dengan 145 instruksi Karena banyak dan kompleksnya instruksi yang dimiliki 68HC11 dan 80C51 kedua contoh mikrokontroler ini disebut sebagai prosesor CISC Untuk melihat bagaimana perbedaan instruksi RISC dan CISC mari kita lihat bagaimana keduanya melakukan perkalian misalnya c = a x b Mikrokontroler 68HC11 melakukannya dengan program sebagai berikut LDAA $5LDAB $10MUL ) Program 5x10 dengan 68HC11Cukup tiga baris saja dan setelah ini accumulator D pada 68HC11 akan berisi hasil perkalian dari accumulator A dan B yakni 5 x 10 = 50 Program yang sama dengan PIC16CXX adalah seperti berikut ini MOVLW 0x10 MOVWF Reg1 MOVLW 0x05 MOVWF Reg2 CLRWLOOP ADDWF Reg10 CFSZ Reg21 GOTO LOOP hellip hellip) Program 5x10 dengan PIC16CXX Prosesor PIC16CXX yang RISC ini tidak memiliki instruksi perkalian yang khusus Tetapi perkalian 5x10 itu sama saja dengan penjumlahan nilai 10 sebanyak 5 kali Kelihatannya membuat program
assembly dengan prosesor RISC menjadi lebih kompleks dibandingkan dengan prosesor CISC Tetapi perlu diingat untuk membuat instruksi yang kompleks seperti instruksi MUL dan instruksi lain yang rumit pada prosesor CISC diperlukan hardware yang kompleks juga Dibutuhkan ribuan gerbang logik (logic gates) transistor untuk membuat prosesor yang demikian Instruksi yang kompleks juga membutuhkan jumlah siklus mesin (machine cycle) yang lebih panjang untuk dapat menyelesaikan eksekusinya Instruksi perkalian MUL pada 68HC11 memerlukan 10 siklus mesin dan instruksi pembagiannya memerlukan 41 siklus mesinSebagai perbandingan jumlah instruksi pada prosesor RISC COP8 hanya dilengkapi dengan 58 instruksi dan PIC1216CXX hanya memiliki 33 instruksi saja Untuk merealisasikan instruksi dasar yang jumlah tidak banyak ini mikroprosesor RISC tidak memerlukan gerbang logik yang banyak Karena itu dimensi dice IC dan konsumsi daya prosesor RISC umumnya lebih kecil dibanding prosesor CISC Bukan karena kebetulan keluarga mikrokontroler PICXX banyak yang dirilis ke pasar dengan ukuran mini Misalnya PIC16C54s adalah mikrokontroler DIP 18 pinSekarang kita akan membandingkan lamanya eksekusi program persamaan y=ax2
+ bx + c dengan memperlihatkan proses-proses yang terjadi didalamnya Dibawah ini akan ditampilkan program dengan intruksi RISC dan CISCProgram CISC dengan 80C51MOV A VAR_a 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV R0 A 1048729 IF De E MOV A VAR_b 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EADD A R0 1048729 IF De EADD A VAR_c 1048729 IF De DF EMOV VAR_y A 1048729 IF De E S) Program diatas diasumsikan nilai y-nya tidak akan lebih dari 1 byte Program RISC dengan PIC16CXXMOVF VAR_x 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_temp 1048729 IF De E SMOVWF VAR_temp2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De ELOOP ADDWF VAR_a0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp21 1048729 IF De E GOTO LOOP 1048729 IF De EMOVWF VAR_ax2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De E (1) (2) (1) (2)LOOP2ADDWF VAR_b 0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E GOTO LOOP2 1048729 IF De EADDWF VAR_ax2 0 1048729 IF De EADDWF VAR_c 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_y 1048729 IF De E S
) Prosesor RISC ini mempunyai RAM yang sebenarnya adalah merupakan register Jadi tidak memerlukan Data Fetch (DF) untuk proses pengambilan data dalam prosesor ini Asumsi VAR_temp dan VAR_temp2 adalah 1 sehingga tidak terjadi looping Dengan beranggapan bahwa Instruction Fetch (IF) Data Fetch (DF) dan Store (S) membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari Decode (De) dan Execute (E) maka dapat diperhitungkan waktu yang dibutuhkan tiap prosesor jika x=1CISC dengan 805112(IF) + 12(De) + 6(DF) + 12(E) + 1(S) 1048729 (parameter waktu A gtgtgt B)maka waktu yang dibutuhkanA(12+6+1) + B(12+12) asymp 19A + 24B RISC dengan PIC16CXXDengan mengambil waktu terlama dari tiap cycle-nya maka waktu yang dibutuhkan misal jika dalam suatu cycle (menurun dalam satu kolom) terdapat IF De E S yang dalam waktu dapat ditulis A B B A maka yang diambil adalah A (waktu terlama) Kedua A tidak dijumlah karena bekerja dalam sistem pipeline yang dapat dilakukan secara bersamaan dalam satu cycle (syarat dalam sistem ini tidak boleh ada proses yang sama pada satu cycle) Sehingga waktu yang dibutuhkanA(16+1) + B(1+1) asymp 17A + 2B Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa walaupun program dengan instruksi RISC lebih panjang daripada program dengan instruksi CISC Namun lama waktu yang dibutuhkan RISC untuk menjalankan program dan mendapatkan hasil akhir yang diinginkan jauh lebih singkat dibandingkan dengan CISC Dengan begitu terbukti sudah bahwa prosesor RISC mampu beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan prosesor CISC
b Ceritakan pula usaha tersebut dalam arsitektur VLIW dan EPIC buatlah pula perbandingannyaArsitektur EPIC memungkinkan processor mengeksekusi beberapa instruksi pada setiap clock cycle EPIC
mengimplementasikan arsiteksur VLIW dimana sebuah word instruksi memuat beberapa instruksi
Dengan EPIC compiler dapat menentukan instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi pada waktu yang
bersamaan sehingga mciroprecessor dapat mengeksekusi instruksi tanpa melibatkan mekanisme yang
rumit untuk menentukan instruksi-instruksi yang dieksekusi secara paralel Pendekatan ini memiliki dua
tujuan yaitu memungkinkan pemeriksaan kode yang mendalam untuk mengidentifikasi kemungkinan
tambahan untuk eksekusi paralel dan menyederhanakan rancangan prosesor serta mengurangi konsumsi
daya dengan menghilangkan runtime scheduling circuitry
Memproses instruksi secara paralel melibatkan tiga tugas utama yaitu
1 Memeriksa keergantungan (dependency) diantara instruksi untuk mengumpulkan (grouping)
instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi secara parallel
2 Memberikan instruksi pada unit fungsional dari perangkat keras
3 Menentukan waktu inisiasi instruksi
Empat kelas dari arsitektur ILP (Instruction Level Parallelism) yang melaksanakan tiga tugas utama untuk
memproses instruksi secara paralel dengan menggunakan perangkat keras atau perangkat lunak
disajikan dalam tabel sebagai berikut
Kunci untuk mendapatkan mikroprosesor dengan performance yang lebih tinggi untuk aplikasi dengan
range yang luas adalah kemampuan untuk memanipulasi instruksi paralel Beberapa metode yang
digunakan dalam paralelisme antara lain
1 Pipelining
2 Multiple processors
3 Implementasi superscalar
4 Menentukan banyak operasi independen per instruksi
Pipeline banyak diimplementasikan dalam prosesor dengan performance tinggi dan tidak banyak lagi
yang dapat dikembangkan dari implementasi pipeline tunggal Multiple processor dapat meningkatkan
performance akan tetapi terbatas pada beberapa aplikasi saja Implementasi superscalar dapat
meningkatkan performance dari semua tipe aplikasi Superscalar berarti kemampuan untuk mengambil
(fetch) mengeluarkan unit eksekusi dan menyelesaikan lebih dari satu instruksi pada saat yang sama
Implementasi superscalar diperlukan ketika kompatibilitas arsitektur harus dijaga misalnya dengan
arsitektur x86 Untuk membuat banyak operasi per instruksi maka diciptakanlah arsitektur VLIW (Very
Long Instruction Word) Implementasi dari VLIW memiliki kemampuan yang sama dengan prosesor
superscalar yaitu mengeluarkan dan menyelesaikan lebih dari satu operasi pada saat yang sama dengan
satu perbedaan yang mendasar yaitu perangkat keras VLIW tidak bertanggung jawab untuk mencari
kemungkinan untuk mengeksekusi beberapa operasi secara kongkuren Untuk implementasi VLIW long
instruction word sudah mengkodekan operasi-operasi yang kongkuren Pengkodean ini mengurangi
kompleksitas perangkat keras jika dibanddingkan dengan implementasi dari high-degree superscalar dari
RISC atau CISC Keuntungan utama dari VLIW adalah implementasi operasi yang kongkuren yang lebih
sederhana dan lebih murah jika dibandingkan dengan chip RISC atau CISC yang kongkuren VLIW
merupakan cara mudah untuk menciptakan microprocessor superscalar
Dari sudut pandang yang lebih luas arsitektur RISC CISA dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan
daripada perbedaan Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing
arsitektur RISC CISC dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional dimana
masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori register) dari
komputer dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial
sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol Perbedaan antara RISC CISC
dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya yang ditmpilkan dalam tabel sebagai
berikut
Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi dan dapat
memerlukan alogoritma decoding yang lambat CISC cenderung memiliki sedikit register dan register
dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya Referensi memori
biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register) Instruksi-instruksi CISC
dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode
Instruksi RISC merupakan operasi sederhana dengn ukuran yang tetap dan mudah (cepat)
didekodekan Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register Instruksi dapat
menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-
register-to-memory Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk
memudahkan pipelining
Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun dari
operasi-operasi independen sederhana Instruksi VLIW dapat dipandang sebagai beberapa instruksi
RISC yang digabungkan Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak
atribut
4 Peningkatan kinerjaperformance komputer dengan cara lain
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
Jumlah register general-purpose
16 16 8 32 32 32 23-256
Ukuran memori kontrol (Kbits)
420 480 246 - - - -
Ukuran Cache (Kbytes) 64 64 8 16 128 32-64
05
Ditinjau dari perancangan perangkat instruksinya ada dua arsitektur prosesor yang menonjol saat ini yakni arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) dan CISC (Complex Instruction Set Computer) Prosesor CISC memiliki instruksi-instruksi kompleks untuk memudahkan penulisan program bahasa assembly sedangkan prosesor RISC memiliki instruksi-instruksi sederhana yang dapat dieksekusi dengan cepat untuk menyederhanakan implementasi rangkaian kontrol internal prosesor Karenanya prosesor RISC dapat dibuat dalam luasan keping semikonduktor yang relatif lebih sempit dengan jumlah komponen yang lebih sedikit dibanding prosesor CISC Perbedaan orientasi di antara kedua prosesor ini menyebabkan adanya perbedaan sistem secara keseluruhan termasuk juga perancangan kompilatornyaSistem mikrokontroler selalu terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) Perangkat lunak ini merupakan deretan perintah atau instruksi yang dijalankan oleh prosesor secara sekuensial Instruksi itu sendiri sebenarnya adalah bit-bit logik 1 atau 0 (biner) yang ada di memori program Angka-angka biner ini jika lebarnya 8 bit disebut byte dan jika 16 bit disebut word Deretan logik biner inilah yang dibaca oleh prosesor sebagai perintah atau instruksi Supaya lebih singkat angka biner itu biasanya direpresentasikan dengan bilangan hexa (HEX) Tetapi bagi manusia menulis program dengan angka biner atau hexa sungguh merepotkan Sehingga dibuatlah bahasa assembler yang direpresentasikan dengan penyingkatan kata-kata yang cukup dimengerti oleh manusia Bahasa assembler ini biasanya diambil dari bahasa Inggris dan presentasinya itu disebut dengan Mnemonic Masing-masing pabrik mikroprosesor melengkapi chip buatannya dengan set instruksi yang akan dipakai untuk membuat programBiner Hexa Mnemonic 10110110 B6 LDAA 10010111 97 STAA 01001010 4A DECA 10001010 8A ORAA 00100110 26 BNE 00000001 01 NOP01111110 7E JMP ) Sebagian set instruksi 68HC11
Pada awalnya instruksi yang tersedia amat sederhana dan sedikit Kemudian desainer mikroprosesor berlomba-lomba untuk melengkapi set instruksi itu selengkap-lengkapnya Jumlah instruksi itu berkembang seiring dengan perkembangan desain mikroprosesor yang semakin lengkap dengan mode pengalamatan yang bermacam-macam Mikroprosesor lalu memiliki banyak instruksi manipulasi bit dan seterusnya dilengkapi dengan instruksi-instruksi aritmatik seperti penjumlahan pengurangan perkalian dan pembagian Seperti contohnya 68HC11 banyak sekali memiliki set instruksi untuk percabangan seperti BNE BLO BLS BMI BRCLR BRSET dan sebagainya
Perancang mikroprosesor juga memperkaya ragam instruksi tersebut dengan membuat satu instruksi tunggal untuk program yang biasanya dijalankan dengan beberapa intruksi Misalnya pada 80C51 untuk contoh program berikut ini
LABEL DEC R0 MOV AR0 JNZ LABEL) Program decrement 80C51Program ini adalah program pengulangan yang mengurangi isi register R0 sampai register R0 menjadi kosong (nol) Intel menambah set instruksinya dengan membuat satu instruksi khusus untuk keperluan seperti ini LABEL DJNZ R0LABEL) Instruksi decrement jump not zero 80C51 Kedua contoh program ini hasilnya tidak berbeda Namun demikian instruksi kompleks seperti DJNZ mempermudah pembuat program Set instruksi yang lengkap diharapkan akan semakin membuat pengguna mikroprosesor leluasa menulis program dalam bahasa assembler yang mendekati bahasa pemrograman level tinggi Intel 80C51 yang dikembangkan dari basis prosesor 8048 dirilis pada tahun 1976 memiliki tidak kurang dari 111 instruksi Tidak ketinggalan 68HC11 dari Motorola yang populer di tahun 1984 dilengkapi dengan 145 instruksi Karena banyak dan kompleksnya instruksi yang dimiliki 68HC11 dan 80C51 kedua contoh mikrokontroler ini disebut sebagai prosesor CISC Untuk melihat bagaimana perbedaan instruksi RISC dan CISC mari kita lihat bagaimana keduanya melakukan perkalian misalnya c = a x b Mikrokontroler 68HC11 melakukannya dengan program sebagai berikut LDAA $5LDAB $10MUL ) Program 5x10 dengan 68HC11Cukup tiga baris saja dan setelah ini accumulator D pada 68HC11 akan berisi hasil perkalian dari accumulator A dan B yakni 5 x 10 = 50 Program yang sama dengan PIC16CXX adalah seperti berikut ini MOVLW 0x10 MOVWF Reg1 MOVLW 0x05 MOVWF Reg2 CLRWLOOP ADDWF Reg10 CFSZ Reg21 GOTO LOOP hellip hellip) Program 5x10 dengan PIC16CXX Prosesor PIC16CXX yang RISC ini tidak memiliki instruksi perkalian yang khusus Tetapi perkalian 5x10 itu sama saja dengan penjumlahan nilai 10 sebanyak 5 kali Kelihatannya membuat program
assembly dengan prosesor RISC menjadi lebih kompleks dibandingkan dengan prosesor CISC Tetapi perlu diingat untuk membuat instruksi yang kompleks seperti instruksi MUL dan instruksi lain yang rumit pada prosesor CISC diperlukan hardware yang kompleks juga Dibutuhkan ribuan gerbang logik (logic gates) transistor untuk membuat prosesor yang demikian Instruksi yang kompleks juga membutuhkan jumlah siklus mesin (machine cycle) yang lebih panjang untuk dapat menyelesaikan eksekusinya Instruksi perkalian MUL pada 68HC11 memerlukan 10 siklus mesin dan instruksi pembagiannya memerlukan 41 siklus mesinSebagai perbandingan jumlah instruksi pada prosesor RISC COP8 hanya dilengkapi dengan 58 instruksi dan PIC1216CXX hanya memiliki 33 instruksi saja Untuk merealisasikan instruksi dasar yang jumlah tidak banyak ini mikroprosesor RISC tidak memerlukan gerbang logik yang banyak Karena itu dimensi dice IC dan konsumsi daya prosesor RISC umumnya lebih kecil dibanding prosesor CISC Bukan karena kebetulan keluarga mikrokontroler PICXX banyak yang dirilis ke pasar dengan ukuran mini Misalnya PIC16C54s adalah mikrokontroler DIP 18 pinSekarang kita akan membandingkan lamanya eksekusi program persamaan y=ax2
+ bx + c dengan memperlihatkan proses-proses yang terjadi didalamnya Dibawah ini akan ditampilkan program dengan intruksi RISC dan CISCProgram CISC dengan 80C51MOV A VAR_a 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV R0 A 1048729 IF De E MOV A VAR_b 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EADD A R0 1048729 IF De EADD A VAR_c 1048729 IF De DF EMOV VAR_y A 1048729 IF De E S) Program diatas diasumsikan nilai y-nya tidak akan lebih dari 1 byte Program RISC dengan PIC16CXXMOVF VAR_x 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_temp 1048729 IF De E SMOVWF VAR_temp2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De ELOOP ADDWF VAR_a0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp21 1048729 IF De E GOTO LOOP 1048729 IF De EMOVWF VAR_ax2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De E (1) (2) (1) (2)LOOP2ADDWF VAR_b 0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E GOTO LOOP2 1048729 IF De EADDWF VAR_ax2 0 1048729 IF De EADDWF VAR_c 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_y 1048729 IF De E S
) Prosesor RISC ini mempunyai RAM yang sebenarnya adalah merupakan register Jadi tidak memerlukan Data Fetch (DF) untuk proses pengambilan data dalam prosesor ini Asumsi VAR_temp dan VAR_temp2 adalah 1 sehingga tidak terjadi looping Dengan beranggapan bahwa Instruction Fetch (IF) Data Fetch (DF) dan Store (S) membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari Decode (De) dan Execute (E) maka dapat diperhitungkan waktu yang dibutuhkan tiap prosesor jika x=1CISC dengan 805112(IF) + 12(De) + 6(DF) + 12(E) + 1(S) 1048729 (parameter waktu A gtgtgt B)maka waktu yang dibutuhkanA(12+6+1) + B(12+12) asymp 19A + 24B RISC dengan PIC16CXXDengan mengambil waktu terlama dari tiap cycle-nya maka waktu yang dibutuhkan misal jika dalam suatu cycle (menurun dalam satu kolom) terdapat IF De E S yang dalam waktu dapat ditulis A B B A maka yang diambil adalah A (waktu terlama) Kedua A tidak dijumlah karena bekerja dalam sistem pipeline yang dapat dilakukan secara bersamaan dalam satu cycle (syarat dalam sistem ini tidak boleh ada proses yang sama pada satu cycle) Sehingga waktu yang dibutuhkanA(16+1) + B(1+1) asymp 17A + 2B Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa walaupun program dengan instruksi RISC lebih panjang daripada program dengan instruksi CISC Namun lama waktu yang dibutuhkan RISC untuk menjalankan program dan mendapatkan hasil akhir yang diinginkan jauh lebih singkat dibandingkan dengan CISC Dengan begitu terbukti sudah bahwa prosesor RISC mampu beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan prosesor CISC
b Ceritakan pula usaha tersebut dalam arsitektur VLIW dan EPIC buatlah pula perbandingannyaArsitektur EPIC memungkinkan processor mengeksekusi beberapa instruksi pada setiap clock cycle EPIC
mengimplementasikan arsiteksur VLIW dimana sebuah word instruksi memuat beberapa instruksi
Dengan EPIC compiler dapat menentukan instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi pada waktu yang
bersamaan sehingga mciroprecessor dapat mengeksekusi instruksi tanpa melibatkan mekanisme yang
rumit untuk menentukan instruksi-instruksi yang dieksekusi secara paralel Pendekatan ini memiliki dua
tujuan yaitu memungkinkan pemeriksaan kode yang mendalam untuk mengidentifikasi kemungkinan
tambahan untuk eksekusi paralel dan menyederhanakan rancangan prosesor serta mengurangi konsumsi
daya dengan menghilangkan runtime scheduling circuitry
Memproses instruksi secara paralel melibatkan tiga tugas utama yaitu
1 Memeriksa keergantungan (dependency) diantara instruksi untuk mengumpulkan (grouping)
instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi secara parallel
2 Memberikan instruksi pada unit fungsional dari perangkat keras
3 Menentukan waktu inisiasi instruksi
Empat kelas dari arsitektur ILP (Instruction Level Parallelism) yang melaksanakan tiga tugas utama untuk
memproses instruksi secara paralel dengan menggunakan perangkat keras atau perangkat lunak
disajikan dalam tabel sebagai berikut
Kunci untuk mendapatkan mikroprosesor dengan performance yang lebih tinggi untuk aplikasi dengan
range yang luas adalah kemampuan untuk memanipulasi instruksi paralel Beberapa metode yang
digunakan dalam paralelisme antara lain
1 Pipelining
2 Multiple processors
3 Implementasi superscalar
4 Menentukan banyak operasi independen per instruksi
Pipeline banyak diimplementasikan dalam prosesor dengan performance tinggi dan tidak banyak lagi
yang dapat dikembangkan dari implementasi pipeline tunggal Multiple processor dapat meningkatkan
performance akan tetapi terbatas pada beberapa aplikasi saja Implementasi superscalar dapat
meningkatkan performance dari semua tipe aplikasi Superscalar berarti kemampuan untuk mengambil
(fetch) mengeluarkan unit eksekusi dan menyelesaikan lebih dari satu instruksi pada saat yang sama
Implementasi superscalar diperlukan ketika kompatibilitas arsitektur harus dijaga misalnya dengan
arsitektur x86 Untuk membuat banyak operasi per instruksi maka diciptakanlah arsitektur VLIW (Very
Long Instruction Word) Implementasi dari VLIW memiliki kemampuan yang sama dengan prosesor
superscalar yaitu mengeluarkan dan menyelesaikan lebih dari satu operasi pada saat yang sama dengan
satu perbedaan yang mendasar yaitu perangkat keras VLIW tidak bertanggung jawab untuk mencari
kemungkinan untuk mengeksekusi beberapa operasi secara kongkuren Untuk implementasi VLIW long
instruction word sudah mengkodekan operasi-operasi yang kongkuren Pengkodean ini mengurangi
kompleksitas perangkat keras jika dibanddingkan dengan implementasi dari high-degree superscalar dari
RISC atau CISC Keuntungan utama dari VLIW adalah implementasi operasi yang kongkuren yang lebih
sederhana dan lebih murah jika dibandingkan dengan chip RISC atau CISC yang kongkuren VLIW
merupakan cara mudah untuk menciptakan microprocessor superscalar
Dari sudut pandang yang lebih luas arsitektur RISC CISA dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan
daripada perbedaan Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing
arsitektur RISC CISC dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional dimana
masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori register) dari
komputer dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial
sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol Perbedaan antara RISC CISC
dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya yang ditmpilkan dalam tabel sebagai
berikut
Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi dan dapat
memerlukan alogoritma decoding yang lambat CISC cenderung memiliki sedikit register dan register
dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya Referensi memori
biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register) Instruksi-instruksi CISC
dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode
Instruksi RISC merupakan operasi sederhana dengn ukuran yang tetap dan mudah (cepat)
didekodekan Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register Instruksi dapat
menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-
register-to-memory Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk
memudahkan pipelining
Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun dari
operasi-operasi independen sederhana Instruksi VLIW dapat dipandang sebagai beberapa instruksi
RISC yang digabungkan Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak
atribut
4 Peningkatan kinerjaperformance komputer dengan cara lain
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
Perancang mikroprosesor juga memperkaya ragam instruksi tersebut dengan membuat satu instruksi tunggal untuk program yang biasanya dijalankan dengan beberapa intruksi Misalnya pada 80C51 untuk contoh program berikut ini
LABEL DEC R0 MOV AR0 JNZ LABEL) Program decrement 80C51Program ini adalah program pengulangan yang mengurangi isi register R0 sampai register R0 menjadi kosong (nol) Intel menambah set instruksinya dengan membuat satu instruksi khusus untuk keperluan seperti ini LABEL DJNZ R0LABEL) Instruksi decrement jump not zero 80C51 Kedua contoh program ini hasilnya tidak berbeda Namun demikian instruksi kompleks seperti DJNZ mempermudah pembuat program Set instruksi yang lengkap diharapkan akan semakin membuat pengguna mikroprosesor leluasa menulis program dalam bahasa assembler yang mendekati bahasa pemrograman level tinggi Intel 80C51 yang dikembangkan dari basis prosesor 8048 dirilis pada tahun 1976 memiliki tidak kurang dari 111 instruksi Tidak ketinggalan 68HC11 dari Motorola yang populer di tahun 1984 dilengkapi dengan 145 instruksi Karena banyak dan kompleksnya instruksi yang dimiliki 68HC11 dan 80C51 kedua contoh mikrokontroler ini disebut sebagai prosesor CISC Untuk melihat bagaimana perbedaan instruksi RISC dan CISC mari kita lihat bagaimana keduanya melakukan perkalian misalnya c = a x b Mikrokontroler 68HC11 melakukannya dengan program sebagai berikut LDAA $5LDAB $10MUL ) Program 5x10 dengan 68HC11Cukup tiga baris saja dan setelah ini accumulator D pada 68HC11 akan berisi hasil perkalian dari accumulator A dan B yakni 5 x 10 = 50 Program yang sama dengan PIC16CXX adalah seperti berikut ini MOVLW 0x10 MOVWF Reg1 MOVLW 0x05 MOVWF Reg2 CLRWLOOP ADDWF Reg10 CFSZ Reg21 GOTO LOOP hellip hellip) Program 5x10 dengan PIC16CXX Prosesor PIC16CXX yang RISC ini tidak memiliki instruksi perkalian yang khusus Tetapi perkalian 5x10 itu sama saja dengan penjumlahan nilai 10 sebanyak 5 kali Kelihatannya membuat program
assembly dengan prosesor RISC menjadi lebih kompleks dibandingkan dengan prosesor CISC Tetapi perlu diingat untuk membuat instruksi yang kompleks seperti instruksi MUL dan instruksi lain yang rumit pada prosesor CISC diperlukan hardware yang kompleks juga Dibutuhkan ribuan gerbang logik (logic gates) transistor untuk membuat prosesor yang demikian Instruksi yang kompleks juga membutuhkan jumlah siklus mesin (machine cycle) yang lebih panjang untuk dapat menyelesaikan eksekusinya Instruksi perkalian MUL pada 68HC11 memerlukan 10 siklus mesin dan instruksi pembagiannya memerlukan 41 siklus mesinSebagai perbandingan jumlah instruksi pada prosesor RISC COP8 hanya dilengkapi dengan 58 instruksi dan PIC1216CXX hanya memiliki 33 instruksi saja Untuk merealisasikan instruksi dasar yang jumlah tidak banyak ini mikroprosesor RISC tidak memerlukan gerbang logik yang banyak Karena itu dimensi dice IC dan konsumsi daya prosesor RISC umumnya lebih kecil dibanding prosesor CISC Bukan karena kebetulan keluarga mikrokontroler PICXX banyak yang dirilis ke pasar dengan ukuran mini Misalnya PIC16C54s adalah mikrokontroler DIP 18 pinSekarang kita akan membandingkan lamanya eksekusi program persamaan y=ax2
+ bx + c dengan memperlihatkan proses-proses yang terjadi didalamnya Dibawah ini akan ditampilkan program dengan intruksi RISC dan CISCProgram CISC dengan 80C51MOV A VAR_a 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV R0 A 1048729 IF De E MOV A VAR_b 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EADD A R0 1048729 IF De EADD A VAR_c 1048729 IF De DF EMOV VAR_y A 1048729 IF De E S) Program diatas diasumsikan nilai y-nya tidak akan lebih dari 1 byte Program RISC dengan PIC16CXXMOVF VAR_x 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_temp 1048729 IF De E SMOVWF VAR_temp2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De ELOOP ADDWF VAR_a0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp21 1048729 IF De E GOTO LOOP 1048729 IF De EMOVWF VAR_ax2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De E (1) (2) (1) (2)LOOP2ADDWF VAR_b 0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E GOTO LOOP2 1048729 IF De EADDWF VAR_ax2 0 1048729 IF De EADDWF VAR_c 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_y 1048729 IF De E S
) Prosesor RISC ini mempunyai RAM yang sebenarnya adalah merupakan register Jadi tidak memerlukan Data Fetch (DF) untuk proses pengambilan data dalam prosesor ini Asumsi VAR_temp dan VAR_temp2 adalah 1 sehingga tidak terjadi looping Dengan beranggapan bahwa Instruction Fetch (IF) Data Fetch (DF) dan Store (S) membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari Decode (De) dan Execute (E) maka dapat diperhitungkan waktu yang dibutuhkan tiap prosesor jika x=1CISC dengan 805112(IF) + 12(De) + 6(DF) + 12(E) + 1(S) 1048729 (parameter waktu A gtgtgt B)maka waktu yang dibutuhkanA(12+6+1) + B(12+12) asymp 19A + 24B RISC dengan PIC16CXXDengan mengambil waktu terlama dari tiap cycle-nya maka waktu yang dibutuhkan misal jika dalam suatu cycle (menurun dalam satu kolom) terdapat IF De E S yang dalam waktu dapat ditulis A B B A maka yang diambil adalah A (waktu terlama) Kedua A tidak dijumlah karena bekerja dalam sistem pipeline yang dapat dilakukan secara bersamaan dalam satu cycle (syarat dalam sistem ini tidak boleh ada proses yang sama pada satu cycle) Sehingga waktu yang dibutuhkanA(16+1) + B(1+1) asymp 17A + 2B Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa walaupun program dengan instruksi RISC lebih panjang daripada program dengan instruksi CISC Namun lama waktu yang dibutuhkan RISC untuk menjalankan program dan mendapatkan hasil akhir yang diinginkan jauh lebih singkat dibandingkan dengan CISC Dengan begitu terbukti sudah bahwa prosesor RISC mampu beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan prosesor CISC
b Ceritakan pula usaha tersebut dalam arsitektur VLIW dan EPIC buatlah pula perbandingannyaArsitektur EPIC memungkinkan processor mengeksekusi beberapa instruksi pada setiap clock cycle EPIC
mengimplementasikan arsiteksur VLIW dimana sebuah word instruksi memuat beberapa instruksi
Dengan EPIC compiler dapat menentukan instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi pada waktu yang
bersamaan sehingga mciroprecessor dapat mengeksekusi instruksi tanpa melibatkan mekanisme yang
rumit untuk menentukan instruksi-instruksi yang dieksekusi secara paralel Pendekatan ini memiliki dua
tujuan yaitu memungkinkan pemeriksaan kode yang mendalam untuk mengidentifikasi kemungkinan
tambahan untuk eksekusi paralel dan menyederhanakan rancangan prosesor serta mengurangi konsumsi
daya dengan menghilangkan runtime scheduling circuitry
Memproses instruksi secara paralel melibatkan tiga tugas utama yaitu
1 Memeriksa keergantungan (dependency) diantara instruksi untuk mengumpulkan (grouping)
instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi secara parallel
2 Memberikan instruksi pada unit fungsional dari perangkat keras
3 Menentukan waktu inisiasi instruksi
Empat kelas dari arsitektur ILP (Instruction Level Parallelism) yang melaksanakan tiga tugas utama untuk
memproses instruksi secara paralel dengan menggunakan perangkat keras atau perangkat lunak
disajikan dalam tabel sebagai berikut
Kunci untuk mendapatkan mikroprosesor dengan performance yang lebih tinggi untuk aplikasi dengan
range yang luas adalah kemampuan untuk memanipulasi instruksi paralel Beberapa metode yang
digunakan dalam paralelisme antara lain
1 Pipelining
2 Multiple processors
3 Implementasi superscalar
4 Menentukan banyak operasi independen per instruksi
Pipeline banyak diimplementasikan dalam prosesor dengan performance tinggi dan tidak banyak lagi
yang dapat dikembangkan dari implementasi pipeline tunggal Multiple processor dapat meningkatkan
performance akan tetapi terbatas pada beberapa aplikasi saja Implementasi superscalar dapat
meningkatkan performance dari semua tipe aplikasi Superscalar berarti kemampuan untuk mengambil
(fetch) mengeluarkan unit eksekusi dan menyelesaikan lebih dari satu instruksi pada saat yang sama
Implementasi superscalar diperlukan ketika kompatibilitas arsitektur harus dijaga misalnya dengan
arsitektur x86 Untuk membuat banyak operasi per instruksi maka diciptakanlah arsitektur VLIW (Very
Long Instruction Word) Implementasi dari VLIW memiliki kemampuan yang sama dengan prosesor
superscalar yaitu mengeluarkan dan menyelesaikan lebih dari satu operasi pada saat yang sama dengan
satu perbedaan yang mendasar yaitu perangkat keras VLIW tidak bertanggung jawab untuk mencari
kemungkinan untuk mengeksekusi beberapa operasi secara kongkuren Untuk implementasi VLIW long
instruction word sudah mengkodekan operasi-operasi yang kongkuren Pengkodean ini mengurangi
kompleksitas perangkat keras jika dibanddingkan dengan implementasi dari high-degree superscalar dari
RISC atau CISC Keuntungan utama dari VLIW adalah implementasi operasi yang kongkuren yang lebih
sederhana dan lebih murah jika dibandingkan dengan chip RISC atau CISC yang kongkuren VLIW
merupakan cara mudah untuk menciptakan microprocessor superscalar
Dari sudut pandang yang lebih luas arsitektur RISC CISA dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan
daripada perbedaan Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing
arsitektur RISC CISC dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional dimana
masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori register) dari
komputer dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial
sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol Perbedaan antara RISC CISC
dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya yang ditmpilkan dalam tabel sebagai
berikut
Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi dan dapat
memerlukan alogoritma decoding yang lambat CISC cenderung memiliki sedikit register dan register
dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya Referensi memori
biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register) Instruksi-instruksi CISC
dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode
Instruksi RISC merupakan operasi sederhana dengn ukuran yang tetap dan mudah (cepat)
didekodekan Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register Instruksi dapat
menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-
register-to-memory Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk
memudahkan pipelining
Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun dari
operasi-operasi independen sederhana Instruksi VLIW dapat dipandang sebagai beberapa instruksi
RISC yang digabungkan Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak
atribut
4 Peningkatan kinerjaperformance komputer dengan cara lain
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
assembly dengan prosesor RISC menjadi lebih kompleks dibandingkan dengan prosesor CISC Tetapi perlu diingat untuk membuat instruksi yang kompleks seperti instruksi MUL dan instruksi lain yang rumit pada prosesor CISC diperlukan hardware yang kompleks juga Dibutuhkan ribuan gerbang logik (logic gates) transistor untuk membuat prosesor yang demikian Instruksi yang kompleks juga membutuhkan jumlah siklus mesin (machine cycle) yang lebih panjang untuk dapat menyelesaikan eksekusinya Instruksi perkalian MUL pada 68HC11 memerlukan 10 siklus mesin dan instruksi pembagiannya memerlukan 41 siklus mesinSebagai perbandingan jumlah instruksi pada prosesor RISC COP8 hanya dilengkapi dengan 58 instruksi dan PIC1216CXX hanya memiliki 33 instruksi saja Untuk merealisasikan instruksi dasar yang jumlah tidak banyak ini mikroprosesor RISC tidak memerlukan gerbang logik yang banyak Karena itu dimensi dice IC dan konsumsi daya prosesor RISC umumnya lebih kecil dibanding prosesor CISC Bukan karena kebetulan keluarga mikrokontroler PICXX banyak yang dirilis ke pasar dengan ukuran mini Misalnya PIC16C54s adalah mikrokontroler DIP 18 pinSekarang kita akan membandingkan lamanya eksekusi program persamaan y=ax2
+ bx + c dengan memperlihatkan proses-proses yang terjadi didalamnya Dibawah ini akan ditampilkan program dengan intruksi RISC dan CISCProgram CISC dengan 80C51MOV A VAR_a 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EMOV R0 A 1048729 IF De E MOV A VAR_b 1048729 IF De DF EMOV B VAR_x 1048729 IF De DF EMUL AB 1048729 IF De EADD A R0 1048729 IF De EADD A VAR_c 1048729 IF De DF EMOV VAR_y A 1048729 IF De E S) Program diatas diasumsikan nilai y-nya tidak akan lebih dari 1 byte Program RISC dengan PIC16CXXMOVF VAR_x 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_temp 1048729 IF De E SMOVWF VAR_temp2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De ELOOP ADDWF VAR_a0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp21 1048729 IF De E GOTO LOOP 1048729 IF De EMOVWF VAR_ax2 1048729 IF De E SCLRW 1048729 IF De E (1) (2) (1) (2)LOOP2ADDWF VAR_b 0 1048729 IF De E CFSZ VAR_temp1 1048729 IF De E GOTO LOOP2 1048729 IF De EADDWF VAR_ax2 0 1048729 IF De EADDWF VAR_c 0 1048729 IF De EMOVWF VAR_y 1048729 IF De E S
) Prosesor RISC ini mempunyai RAM yang sebenarnya adalah merupakan register Jadi tidak memerlukan Data Fetch (DF) untuk proses pengambilan data dalam prosesor ini Asumsi VAR_temp dan VAR_temp2 adalah 1 sehingga tidak terjadi looping Dengan beranggapan bahwa Instruction Fetch (IF) Data Fetch (DF) dan Store (S) membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari Decode (De) dan Execute (E) maka dapat diperhitungkan waktu yang dibutuhkan tiap prosesor jika x=1CISC dengan 805112(IF) + 12(De) + 6(DF) + 12(E) + 1(S) 1048729 (parameter waktu A gtgtgt B)maka waktu yang dibutuhkanA(12+6+1) + B(12+12) asymp 19A + 24B RISC dengan PIC16CXXDengan mengambil waktu terlama dari tiap cycle-nya maka waktu yang dibutuhkan misal jika dalam suatu cycle (menurun dalam satu kolom) terdapat IF De E S yang dalam waktu dapat ditulis A B B A maka yang diambil adalah A (waktu terlama) Kedua A tidak dijumlah karena bekerja dalam sistem pipeline yang dapat dilakukan secara bersamaan dalam satu cycle (syarat dalam sistem ini tidak boleh ada proses yang sama pada satu cycle) Sehingga waktu yang dibutuhkanA(16+1) + B(1+1) asymp 17A + 2B Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa walaupun program dengan instruksi RISC lebih panjang daripada program dengan instruksi CISC Namun lama waktu yang dibutuhkan RISC untuk menjalankan program dan mendapatkan hasil akhir yang diinginkan jauh lebih singkat dibandingkan dengan CISC Dengan begitu terbukti sudah bahwa prosesor RISC mampu beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan prosesor CISC
b Ceritakan pula usaha tersebut dalam arsitektur VLIW dan EPIC buatlah pula perbandingannyaArsitektur EPIC memungkinkan processor mengeksekusi beberapa instruksi pada setiap clock cycle EPIC
mengimplementasikan arsiteksur VLIW dimana sebuah word instruksi memuat beberapa instruksi
Dengan EPIC compiler dapat menentukan instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi pada waktu yang
bersamaan sehingga mciroprecessor dapat mengeksekusi instruksi tanpa melibatkan mekanisme yang
rumit untuk menentukan instruksi-instruksi yang dieksekusi secara paralel Pendekatan ini memiliki dua
tujuan yaitu memungkinkan pemeriksaan kode yang mendalam untuk mengidentifikasi kemungkinan
tambahan untuk eksekusi paralel dan menyederhanakan rancangan prosesor serta mengurangi konsumsi
daya dengan menghilangkan runtime scheduling circuitry
Memproses instruksi secara paralel melibatkan tiga tugas utama yaitu
1 Memeriksa keergantungan (dependency) diantara instruksi untuk mengumpulkan (grouping)
instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi secara parallel
2 Memberikan instruksi pada unit fungsional dari perangkat keras
3 Menentukan waktu inisiasi instruksi
Empat kelas dari arsitektur ILP (Instruction Level Parallelism) yang melaksanakan tiga tugas utama untuk
memproses instruksi secara paralel dengan menggunakan perangkat keras atau perangkat lunak
disajikan dalam tabel sebagai berikut
Kunci untuk mendapatkan mikroprosesor dengan performance yang lebih tinggi untuk aplikasi dengan
range yang luas adalah kemampuan untuk memanipulasi instruksi paralel Beberapa metode yang
digunakan dalam paralelisme antara lain
1 Pipelining
2 Multiple processors
3 Implementasi superscalar
4 Menentukan banyak operasi independen per instruksi
Pipeline banyak diimplementasikan dalam prosesor dengan performance tinggi dan tidak banyak lagi
yang dapat dikembangkan dari implementasi pipeline tunggal Multiple processor dapat meningkatkan
performance akan tetapi terbatas pada beberapa aplikasi saja Implementasi superscalar dapat
meningkatkan performance dari semua tipe aplikasi Superscalar berarti kemampuan untuk mengambil
(fetch) mengeluarkan unit eksekusi dan menyelesaikan lebih dari satu instruksi pada saat yang sama
Implementasi superscalar diperlukan ketika kompatibilitas arsitektur harus dijaga misalnya dengan
arsitektur x86 Untuk membuat banyak operasi per instruksi maka diciptakanlah arsitektur VLIW (Very
Long Instruction Word) Implementasi dari VLIW memiliki kemampuan yang sama dengan prosesor
superscalar yaitu mengeluarkan dan menyelesaikan lebih dari satu operasi pada saat yang sama dengan
satu perbedaan yang mendasar yaitu perangkat keras VLIW tidak bertanggung jawab untuk mencari
kemungkinan untuk mengeksekusi beberapa operasi secara kongkuren Untuk implementasi VLIW long
instruction word sudah mengkodekan operasi-operasi yang kongkuren Pengkodean ini mengurangi
kompleksitas perangkat keras jika dibanddingkan dengan implementasi dari high-degree superscalar dari
RISC atau CISC Keuntungan utama dari VLIW adalah implementasi operasi yang kongkuren yang lebih
sederhana dan lebih murah jika dibandingkan dengan chip RISC atau CISC yang kongkuren VLIW
merupakan cara mudah untuk menciptakan microprocessor superscalar
Dari sudut pandang yang lebih luas arsitektur RISC CISA dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan
daripada perbedaan Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing
arsitektur RISC CISC dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional dimana
masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori register) dari
komputer dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial
sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol Perbedaan antara RISC CISC
dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya yang ditmpilkan dalam tabel sebagai
berikut
Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi dan dapat
memerlukan alogoritma decoding yang lambat CISC cenderung memiliki sedikit register dan register
dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya Referensi memori
biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register) Instruksi-instruksi CISC
dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode
Instruksi RISC merupakan operasi sederhana dengn ukuran yang tetap dan mudah (cepat)
didekodekan Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register Instruksi dapat
menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-
register-to-memory Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk
memudahkan pipelining
Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun dari
operasi-operasi independen sederhana Instruksi VLIW dapat dipandang sebagai beberapa instruksi
RISC yang digabungkan Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak
atribut
4 Peningkatan kinerjaperformance komputer dengan cara lain
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
) Prosesor RISC ini mempunyai RAM yang sebenarnya adalah merupakan register Jadi tidak memerlukan Data Fetch (DF) untuk proses pengambilan data dalam prosesor ini Asumsi VAR_temp dan VAR_temp2 adalah 1 sehingga tidak terjadi looping Dengan beranggapan bahwa Instruction Fetch (IF) Data Fetch (DF) dan Store (S) membutuhkan waktu yang jauh lebih lama dari Decode (De) dan Execute (E) maka dapat diperhitungkan waktu yang dibutuhkan tiap prosesor jika x=1CISC dengan 805112(IF) + 12(De) + 6(DF) + 12(E) + 1(S) 1048729 (parameter waktu A gtgtgt B)maka waktu yang dibutuhkanA(12+6+1) + B(12+12) asymp 19A + 24B RISC dengan PIC16CXXDengan mengambil waktu terlama dari tiap cycle-nya maka waktu yang dibutuhkan misal jika dalam suatu cycle (menurun dalam satu kolom) terdapat IF De E S yang dalam waktu dapat ditulis A B B A maka yang diambil adalah A (waktu terlama) Kedua A tidak dijumlah karena bekerja dalam sistem pipeline yang dapat dilakukan secara bersamaan dalam satu cycle (syarat dalam sistem ini tidak boleh ada proses yang sama pada satu cycle) Sehingga waktu yang dibutuhkanA(16+1) + B(1+1) asymp 17A + 2B Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa walaupun program dengan instruksi RISC lebih panjang daripada program dengan instruksi CISC Namun lama waktu yang dibutuhkan RISC untuk menjalankan program dan mendapatkan hasil akhir yang diinginkan jauh lebih singkat dibandingkan dengan CISC Dengan begitu terbukti sudah bahwa prosesor RISC mampu beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan prosesor CISC
b Ceritakan pula usaha tersebut dalam arsitektur VLIW dan EPIC buatlah pula perbandingannyaArsitektur EPIC memungkinkan processor mengeksekusi beberapa instruksi pada setiap clock cycle EPIC
mengimplementasikan arsiteksur VLIW dimana sebuah word instruksi memuat beberapa instruksi
Dengan EPIC compiler dapat menentukan instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi pada waktu yang
bersamaan sehingga mciroprecessor dapat mengeksekusi instruksi tanpa melibatkan mekanisme yang
rumit untuk menentukan instruksi-instruksi yang dieksekusi secara paralel Pendekatan ini memiliki dua
tujuan yaitu memungkinkan pemeriksaan kode yang mendalam untuk mengidentifikasi kemungkinan
tambahan untuk eksekusi paralel dan menyederhanakan rancangan prosesor serta mengurangi konsumsi
daya dengan menghilangkan runtime scheduling circuitry
Memproses instruksi secara paralel melibatkan tiga tugas utama yaitu
1 Memeriksa keergantungan (dependency) diantara instruksi untuk mengumpulkan (grouping)
instruksi-instruksi yang dapat dieksekusi secara parallel
2 Memberikan instruksi pada unit fungsional dari perangkat keras
3 Menentukan waktu inisiasi instruksi
Empat kelas dari arsitektur ILP (Instruction Level Parallelism) yang melaksanakan tiga tugas utama untuk
memproses instruksi secara paralel dengan menggunakan perangkat keras atau perangkat lunak
disajikan dalam tabel sebagai berikut
Kunci untuk mendapatkan mikroprosesor dengan performance yang lebih tinggi untuk aplikasi dengan
range yang luas adalah kemampuan untuk memanipulasi instruksi paralel Beberapa metode yang
digunakan dalam paralelisme antara lain
1 Pipelining
2 Multiple processors
3 Implementasi superscalar
4 Menentukan banyak operasi independen per instruksi
Pipeline banyak diimplementasikan dalam prosesor dengan performance tinggi dan tidak banyak lagi
yang dapat dikembangkan dari implementasi pipeline tunggal Multiple processor dapat meningkatkan
performance akan tetapi terbatas pada beberapa aplikasi saja Implementasi superscalar dapat
meningkatkan performance dari semua tipe aplikasi Superscalar berarti kemampuan untuk mengambil
(fetch) mengeluarkan unit eksekusi dan menyelesaikan lebih dari satu instruksi pada saat yang sama
Implementasi superscalar diperlukan ketika kompatibilitas arsitektur harus dijaga misalnya dengan
arsitektur x86 Untuk membuat banyak operasi per instruksi maka diciptakanlah arsitektur VLIW (Very
Long Instruction Word) Implementasi dari VLIW memiliki kemampuan yang sama dengan prosesor
superscalar yaitu mengeluarkan dan menyelesaikan lebih dari satu operasi pada saat yang sama dengan
satu perbedaan yang mendasar yaitu perangkat keras VLIW tidak bertanggung jawab untuk mencari
kemungkinan untuk mengeksekusi beberapa operasi secara kongkuren Untuk implementasi VLIW long
instruction word sudah mengkodekan operasi-operasi yang kongkuren Pengkodean ini mengurangi
kompleksitas perangkat keras jika dibanddingkan dengan implementasi dari high-degree superscalar dari
RISC atau CISC Keuntungan utama dari VLIW adalah implementasi operasi yang kongkuren yang lebih
sederhana dan lebih murah jika dibandingkan dengan chip RISC atau CISC yang kongkuren VLIW
merupakan cara mudah untuk menciptakan microprocessor superscalar
Dari sudut pandang yang lebih luas arsitektur RISC CISA dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan
daripada perbedaan Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing
arsitektur RISC CISC dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional dimana
masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori register) dari
komputer dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial
sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol Perbedaan antara RISC CISC
dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya yang ditmpilkan dalam tabel sebagai
berikut
Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi dan dapat
memerlukan alogoritma decoding yang lambat CISC cenderung memiliki sedikit register dan register
dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya Referensi memori
biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register) Instruksi-instruksi CISC
dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode
Instruksi RISC merupakan operasi sederhana dengn ukuran yang tetap dan mudah (cepat)
didekodekan Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register Instruksi dapat
menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-
register-to-memory Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk
memudahkan pipelining
Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun dari
operasi-operasi independen sederhana Instruksi VLIW dapat dipandang sebagai beberapa instruksi
RISC yang digabungkan Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak
atribut
4 Peningkatan kinerjaperformance komputer dengan cara lain
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
Empat kelas dari arsitektur ILP (Instruction Level Parallelism) yang melaksanakan tiga tugas utama untuk
memproses instruksi secara paralel dengan menggunakan perangkat keras atau perangkat lunak
disajikan dalam tabel sebagai berikut
Kunci untuk mendapatkan mikroprosesor dengan performance yang lebih tinggi untuk aplikasi dengan
range yang luas adalah kemampuan untuk memanipulasi instruksi paralel Beberapa metode yang
digunakan dalam paralelisme antara lain
1 Pipelining
2 Multiple processors
3 Implementasi superscalar
4 Menentukan banyak operasi independen per instruksi
Pipeline banyak diimplementasikan dalam prosesor dengan performance tinggi dan tidak banyak lagi
yang dapat dikembangkan dari implementasi pipeline tunggal Multiple processor dapat meningkatkan
performance akan tetapi terbatas pada beberapa aplikasi saja Implementasi superscalar dapat
meningkatkan performance dari semua tipe aplikasi Superscalar berarti kemampuan untuk mengambil
(fetch) mengeluarkan unit eksekusi dan menyelesaikan lebih dari satu instruksi pada saat yang sama
Implementasi superscalar diperlukan ketika kompatibilitas arsitektur harus dijaga misalnya dengan
arsitektur x86 Untuk membuat banyak operasi per instruksi maka diciptakanlah arsitektur VLIW (Very
Long Instruction Word) Implementasi dari VLIW memiliki kemampuan yang sama dengan prosesor
superscalar yaitu mengeluarkan dan menyelesaikan lebih dari satu operasi pada saat yang sama dengan
satu perbedaan yang mendasar yaitu perangkat keras VLIW tidak bertanggung jawab untuk mencari
kemungkinan untuk mengeksekusi beberapa operasi secara kongkuren Untuk implementasi VLIW long
instruction word sudah mengkodekan operasi-operasi yang kongkuren Pengkodean ini mengurangi
kompleksitas perangkat keras jika dibanddingkan dengan implementasi dari high-degree superscalar dari
RISC atau CISC Keuntungan utama dari VLIW adalah implementasi operasi yang kongkuren yang lebih
sederhana dan lebih murah jika dibandingkan dengan chip RISC atau CISC yang kongkuren VLIW
merupakan cara mudah untuk menciptakan microprocessor superscalar
Dari sudut pandang yang lebih luas arsitektur RISC CISA dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan
daripada perbedaan Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing
arsitektur RISC CISC dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional dimana
masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori register) dari
komputer dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial
sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol Perbedaan antara RISC CISC
dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya yang ditmpilkan dalam tabel sebagai
berikut
Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi dan dapat
memerlukan alogoritma decoding yang lambat CISC cenderung memiliki sedikit register dan register
dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya Referensi memori
biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register) Instruksi-instruksi CISC
dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode
Instruksi RISC merupakan operasi sederhana dengn ukuran yang tetap dan mudah (cepat)
didekodekan Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register Instruksi dapat
menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-
register-to-memory Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk
memudahkan pipelining
Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun dari
operasi-operasi independen sederhana Instruksi VLIW dapat dipandang sebagai beberapa instruksi
RISC yang digabungkan Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak
atribut
4 Peningkatan kinerjaperformance komputer dengan cara lain
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
Dari sudut pandang yang lebih luas arsitektur RISC CISA dan VLIW memiliki lebih banyak persamaan
daripada perbedaan Perbedaan yang mencolok merupakan akibat dari implementasi dari masing-masing
arsitektur RISC CISC dan VLIW menggunakan model komputasi state-machine tradisional dimana
masing-masing instruksi mempengaruhi perubahan incremental dari state (memori register) dari
komputer dan perangkat keras mengambil (fetch) serta mengeksekusi instruksi secara sekuensial
sampai tedapat instruksi percabangan yang mengubah aliran dari kontrol Perbedaan antara RISC CISC
dan VLIW terdapat pada format dan semantik dari instruksinya yang ditmpilkan dalam tabel sebagai
berikut
Instruksi CISC memiliki ukuran yang bervariasi biasanya dipengaruhi oleh urutan operasi dan dapat
memerlukan alogoritma decoding yang lambat CISC cenderung memiliki sedikit register dan register
dapat merupakan special-purpose register yang membatasi cara penggunaannya Referensi memori
biasana dikombinasikan dengan operasi lain (misalnya add memory to register) Instruksi-instruksi CISC
dirancang untuk mendapatkan keuntungan dari microcode
Instruksi RISC merupakan operasi sederhana dengn ukuran yang tetap dan mudah (cepat)
didekodekan Arsitektur RISC memiliki banyak general-purpose register Instruksi dapat
menreferensikan memori utama melalui operasi sederhana load-register-from-memory dan store-
register-to-memory Instruksi-instruksi RISC tidak memerlukan microcode dan dirancang untuk
memudahkan pipelining
Instruksi VLIW mirip dengan instruksi RISC kecuali instruksi-instruksi tersebut tidak disusun dari
operasi-operasi independen sederhana Instruksi VLIW dapat dipandang sebagai beberapa instruksi
RISC yang digabungkan Arsitektur VLIW cenderung memiliki kemiripan dengan RISC dalam banyak
atribut
4 Peningkatan kinerjaperformance komputer dengan cara lain
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
a Ceritakan tentang PAGEPAGING dan kemukan apakah cara ini mendukung maksud tersebutPAGING adalah Teknik untuk melaksanakan memory virtual Ruang alamat virtual dibagi menjadi sejumlah blok berukuran tertentu yang disebut pageMasing-masing dapat dipetakan pada sembarang alamat fisik yang tersedia pada sistemSistem Paging
Adalah sistem manajemen pada sistem operasi dalam mengatur program yang sedang berjalan Program yang berjalan harus dimuat di memori utama Kendala yang terjadi apabila suatu program lebih besar dibandingkan dengan memori utama yang tersedia
Untuk mengatasi hal tersebut Sistem Paging mempunyai 2 solusi yaitu
- Konsep OverlayDimana program yang dijalankan dipecah menjadi beberapa bagian yang dapat dimuat memori (overlay) Overlay yang belum diperlukan pada saat program berjalan (tidak sedang di eksekusi) disimpan di disk dimana nantinya overlay tersebut akan dimuat ke memori begitu diperlukan dalam eksekusinya
- Konsep Memori Maya (virtual Memory)Adalah kemampuan mengalamati ruang memori melebihi memori utama yang tersedia Konsep ini pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 untuk sistem komputer Atlas di Universitas Manchester Inggris
Gagasan Memori Maya adalah ukuran gabungan program data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori utama dan sisanya di disk Begitu bagian di disk diperlukan maka bagian memori yang tidak diperlukan disingkirkan dan diganti bagian disk yang diperlukan
b Seperti soal tersebut untuk PIPELINEPIPELININGTeknik yang populer dalam meningkatkan kecepatan CPU merupakan suatu saluran untuk mengalirkan instruksi ke CPU seperti pada tahapan fetch decode execute store dan hal lainnya Pada prosesor yang menggunakan pipeline ini setiap tahapan dari pipeline dilaksanakan berdasarkan clock cycle yang dimiliki oleh prosesor tersebut
Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan Dengan cara ini maka unit pemroses selalu bekerja Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer Bisa pada level yang tinggi misalnya program aplikasi sampai pada tingkat yang rendah seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai selesai baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline ketika satu instruksi sedangkan diproses maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan Tetapi instruksi yang diproses secara bersamaan ini ada dalam tahap proses yang berbeda Jadi ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2 maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
Begitu seterusnya ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3 instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1 Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan Ketergantungan terhadap data Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar Sedangkan ketergantungan terhadap data bisa muncul misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya Kasus Jump juga perlu perhatian karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu akan terjadi perubahan program counter sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter Dengan menerapkan teknik pipeline ini akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline
5 CACHEa Ceritakan bagaimana CACHE dapat membantu meningkatkan kinerjaperformance komputer
Cache Agar Kecepatan Komputer OptimalPerbedaan kecepatan harddisk Random Access Memory (RAM) dan prosesor bisa mengakibatkan bottle neck Akibat lebih lanjut kinerja komputer tidak maksimal Makanya dibutuhkan cacheKetika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan di memori Kemudian sebagian isi RAM dimasukkan ke L2 cache Selanjutnya beberapa bagian isi memori L2 cache dioper ke L1 cache Kenapa oper-operan begitu
Begini ceritanya Di antara harddisk RAM dan prosesor harddisk memiliki kecepatan yang paling lambat Kalau tiap kali prosesor harus mengakses harddisk untuk mengambil data kinerja komputer akan buruk Bottle neck pasti terjadi Yang terasa komputer lambat merespon input Oleh karena itu ada RAM yang menyimpan beberapa isi harddisk yang sering diakses prosesorProsesor mengakses RAM dengan waktu rata-rata 60 nanodetik alias 60 x 109 detik Waktu yang demikian masih dirasa kurang cepat sehingga masih bisa mengakibatkan bottle neck Pasalnya waktu cycle prosesor bisa mencapai 2 nanodetik Makanya prosesor memiliki cache lagi Prosesor yang ada di jaman sekarang ini rata-rata memiliki 2 cache yang tadi telah disebut yaitu L1 cache dan L2 cacheJaman dulu prosesor Intel Celeron tidak memiliki cache Prosesor-prosesor Intel Celeron yang dikeluarkan terakhir memiliki cache walau dengan ukuran yang tidak sebesar prosesor Intel Pentium dengan clock yang sama Kurang lebih ukuran L2 cache hanya separuh prosesor Intel PentiumL2 cache menyimpan sebagian data yang sering digunakan prosesor dari RAM Waktu prosesor mengakses L2 cache ini kira-kira 2-3 kali lebih cepat dibandingkan waktu yang dibutuhkan prosesor mengakses RAM yaitu sekitar 20-30 nanodetik Bahkan L1 cache yang menyimpan sebagian isi L2 cache memiliki kecepatan yang setara dengan kecepatan mikroprosesor kurang lebih 10 nanodetik L1 cache ini adalah cache yang paling dekat dengan prosesor
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
Cache memang bisa berlapis Cache yang paling jauh dengan komputer biasanya berukuran lebih besar namun kecepatannya lebih lambat Lihat saja harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Ukuran RAM bisa dalam hitungan ratusan megabyte Ukuran cache pada prasesor lebih rendah Ukuran terbesar untuk cache ini adalah L3 cache yang mencapai 2MB milik prosesor-prosesor berseri Intel Pentium 4 Extreme EditionLho ada L3 cache Cache memang bisa dibuat di mana saja terserah pemilik produk Harddisk pun memiliki cache yang rata-rata berukuran 512KB Prosesor tidak mengakses cache milik harddisk ini Cuma kontroler harddisk yang mengaksesnyaNah begitulah kira-kira alasan cache dibutuhkan untuk mencapai kerja komputer yang optimal Sebenarnya mungkin saja semua bekerja dalam kecepatan mikroprosesor namun harga hardware akan menjadi sangat tinggi
RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data Biasa digunakan sebagai Working Storage tempat dimana komputer menjalankan program Disini programdata dapat ditulis dibaca dan dihapus dari RAM dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang
ROM (Read Only Memory) adalah Storage Memory yang berisi dataprogram yang ditulis oleh pabriknya dimana komputeruser hanya bisa membaca saja tidak bisa menulisi maupun menghapus Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan
Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakandibaca sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms apabila data yang sama itu ingin diambildigunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms milidetik) namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan hasilnya akan terasa
Seperti disebutkan Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory)Juga sama dengan nama RAM yang disebutkan diatas nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory)Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah saat digunakan DRAM membutuhkan refresh sementara SRAM tidak perlu Oleh sebab itu SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM namun juga jadinya lebih mahal
Untuk ROM selain yang isinya ditulis dari pabrik ada juga yang bisa ditulis oleh userPROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R dimana chip hanya bisa ditulis satu kali sajaEPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit maka isi dari PROM tadi akan hilangEEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW dimana apabila diperlukan isi dari PROM nya bisa di format dulu dan ditulis ulang
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
RAM ROM dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer Khusus untuk Cache RAM pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat Namun pada teknologi yang lalu Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga
Cache Agar Kecepatan Komputer Optimal Ketika sebuah aplikasi dijalankan oleh sebuah komputer beberapa bagian dari aplikasi ditempatkan pada memori Setelah itu sebagian isi data yang ada pada memori ditempatkan di L2 cache Kemudian dari L2 dilempar ke L1 cache Ok mari optimalkan kecepatan komputer kitaMemory Cache atau Kas Memori atau Tempat Menyembunyikan adalah sistem penyimpanan data cadangan berkecepatan tinggi yang digunakan oleh komputer yang menjembatani aliran data (buffer) antara prosesor dengan media penyimpanan datamemori Ini terjadi ketika prosesor misalnya menjalankan aplikasi Photoshop mengolah data menyimpan dan mengeksekusi perintah-perintah pada harddisk yang kinerjanya jadi lamban karena keterbatasan kecepatannya Masalah ini diistilahkan dengan botleneck (aliran yang mengerucut atau semakin mengecil seperti leher botol) yakni ketidak maksimalan performa antara prosesor harddisk dan memoriUntuk meningkatkan waktu akses (access time) dimanfaatkanlah sistem cache dengan memanfaatkan cache pada prosesor yang memiliki kecepatan yang lebih tinggi untuk mengolah data yang di input yakni L1 cache dan L2 cache Yup disamping cache pada harddisk (biasanya berukuran 512 KB) dan RAM ada juga cache pada prosessor dengan kapasitas ukuran yang lebih rendah namun dengan kecepatan yang luar biasa Jadi data akan dilewatkan dulu pada cache prosesor dan kemudian menyimpannya agar dapat diakses lebih cepat Inilah yang dinamakan dengan memory caching Pada awal-awal pembuatannya cache diletakkan pada motherboard untuk dijangkau oleh prosesor Namun saat ini teknologi cache telah dibuat menyatu dengan prosesor yang terkenal dengan istilah coreContohnya adalah penggunaan cache L3 pada prosessor Pentium 4 Extreme Edition atau Intel berarsitektur core sebesar 2048 KB Dengan dukungan cache L3 ini maniak gamegamer diuntungkan dengan terpangkasnya latency pada jalur memori dan prosesor saat menjalankan aplikasi data vertex pada game atau frame multimedia seperti video resolusi DVD masa kini yang rata-rata telah mencapai 1 MBDalam istilah browsing internet istilah cache dapat diartikan penempatan data dengan komputer sever yang sering diakses Istilahnya proxy Proxy cache akan menyimpan data yang telah dibuka dalam sitem HTTP misalnya httpfundigycom sehingga akan mempercepat proses akses data yang samaJadi secara hierarki memori diurutkan berdasarkan penggunaannya adalah sebagai berikut
1 Cache pada mikroprosessor dengan ukuran yang paling kecil2 Cache pada prosessor dibuat oleh pabrikan dengan melihat jaraknya dengan prosesor diistilahkan
dengan (Level) L1 L2 L3 dan seterusnya L1 dan L2 umumnya terdapat pada hampir semua prosesor modern sementara L3 merupakan tambahan yang diciptakan untuk meningkatkan kinerja prosesor
3 Cache pada Memori Utama ukurannya sangat besar namun dengan waktu akses yang leih lambat dari cache pada prosesor
4 Cache pada Harddisk ukurannya kecil dan digunakan untuk peningkatan performa harddisk saat mengolah data
Nah jadi bila Anda membeli komputer selain melihat dari ukuran harddisk memori dan prosesor lihat juga dari clock speed FSB dan cache memorinya
b Pada masa kini Cache disusun bertingkat jelaskan tentang hal ini Cache memang bertingkat-tingkat Makin jauh dari prosesor rata-rata ukurannya makin besar namun kecepatannya makin menurun Sama halnya harddisk yang juga bisa bertindak sebagai cache jauh dari prosesor dan ukurannya bisa mencapai satuan gigabyte Kecepatannyapun tergolong lambat Saat ini Intel telah mengeluarkan prosesor generasi baru dengan nama Pentium 4
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
Extreme Edition Untuk meningkatkan kinerjanya prosesor generasi ini sudah dilengkapi L3 cache yang ukurannya sudah mencapai 2MB
Cache memang memegang peranan penting dalam mengoptimalisasi kinerja prosesor atau komputerTanpa adanya cache ini secepat apapun clock prosesor yang kita miliki tidak akan terasa dalam menjalankan aplikasi-aplikasi berat seperti aplikasi manipulasi gambar atau video file Makin berat aplikasi yang dijalankan makin tinggi peranan cache tersebut Sebagai bahan perbandingan silakan akses beberapa kali ke website yang memakai gambar-gambar yang kompleks dengan menggunakan cache dan tidak(menghapus cache) Akan terasa perbedaan waktu akses yang sangat signifikan Begitulah asas kerja cache termasuk cache pada proseso
