KARAKTERISTIK-KARAKTERISTIK PENTING SISTEM MEMORI
1. Lokasi
Ada tiga lokasi keberadaan memori di dalam sistem komputer, yaitu :
* Terletak di dalam CPU (Register, cache L1), Memori Local atau sering disebut dengan register. Built-in berada dalam CPU, diperlukan untuk semua kegiatan CPU.
* Memori Internal : Terletak di dalam motherboard (L2, L3, memori utama dan ROM), Memori Internal atau sering disebut dengan memory primer atau memori utama. Berada diluar CPU bersifat internal pada system computer, diperlukan oleh CPU dalam proses eksekusi (operasi) program sehingga dapat diakses secara langsung oleh CPU tanpa melalui perantara.
* Memori Eksternal : Terletak di luar motherboard (hard disk, floppy disk, dll.), Memori Eksternal atau sering disebut dengan memori sekunder. Bersifat eksternal dan berada di luar CPU, diperlukan dalam menyimpan data atau instruksi secara permanen, terdiri atas perangkat storage.
2. Kapasitas
Kapasitas Memori adalah kemampuan memori dalam melakukan penyimpanan data dalam ukuran bit, byte, kilobyte, hingga gigabyte.
* Kapasitas register dinyatakan dalam bit.
* Kapasitas memori internal dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.
* Kapasitas memori eksternal dinyatakan dalam byte.
3. Satuan Transfer
Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori. Bagi memori internal, satuan transfer merupakan jumlah Bit yang dibaca atau yang dituliskan ke dalam memori padd suatu saat. Jumlah saluran ini sering kali sama dengan panjang word, tapi dimungkinkan juga tidak sama.
* Bagi memori eksternal, data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar dari word (block).
* Word, merupakan satuan “alami” organisasi memori. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.
* Addressable units, pada sejumlah system, addressable unit adalah word. Namun terdapat system dengan pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara panjang suatu alamat (A) dan jumlah (N) addressable unit adalah 2A =N.
* Unit of Transfer adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan, ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, transfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebut dengan block.
4. Metode Akses
Terdapat 4 jenis pengaksesan satuan data, sebagai berikut :
* Sequential Access: diuraikan dalam bentuk unit data yang disebut record. Mode akses data dalam record harus dibuat dalam bentuk linier.
* Direct Access: Mendukung proses shared read/write data. Tiap blok dan record data mempunyai unique address.
* Random Access: Metode pencarian tidak bergantung pada urutan lokasi memori sebelumnya, secara acak.
* Associative Access: Pencarian data secara random berdasarkan isi data dalam tiap lokasi memori.
5. Kinerja
Ditentukan oleh beberapa parameter :
* Access Time: waktu yang diperlukan memori untuk melakukan operasi baca-tulis.
* Memory Cycle Time: Hasil penjumlahan access time dan waktu tambahan yang diperlukan transient agar hilang pada saluran sinyal.
* Transfer Rate: kecepatan transmisi data menuju memori.
Ada 2 model transfer rate:
* Memori jenis RAM. Kecepatannya sama dengan 1/cycle time.
* Memori berjenis non-RAM, rumusnya adalah
6. Tipe Fisik
Ada dua jenis fisik memori, yaitu :
* Memori Semikonduktor, memori ini memakai teknologi LSI atau VLI, memori ini banyak digunakan untuk memori internal misalnya RAM.
* Memori Permukaan Magnetik, banyak digunakan untuk memori eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetik.
7. Karakteristik Fisik
Ada dua kriteria yang mencerminkan karakteristik fisik memori, yaitu :
* Volatile dan Non-volatile
Pada memori volatile, informasi akan rusak secara alami atau hilang bila daya listriknya dimatikan.
Pada memori non-volatile, sekali informasi direkam akan tetap berada di sana tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan. Pada memori ini daya listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut. Memori permukaan magnetik adalah non volatile. Memori semikonduktor dapat berupa volatile atau non volatile.
* Erasable dan Non-erasable
Erasable artinya isi memori dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain.
Memori semikonduktor yang tidak terhapuskan dan non volatile adalah ROM.
HIRARKI MEMORI
Jenis memori semi konduktor Random Access
Jenis memori semi konduktor ada dua jenis yang dibagi menurut pengoprasian dalam penahanan data saat tidak diberi tegangan.
* RAM
RAM merupakan jenis memori semikonduktor yang pemakaiannya sebagai penulisan dan pembacaan data pada urutan secara acak. Sehingga data tidak perlu dilakukan pengurutan. Umumnya memori jenis RAM ini digunakan untuk aplikasi berupa prosesor memori data, komputer maupun prosesor memori variabel. Ketiga aplikasi tersebut dapat berupa data yang urutannya secara acak.
Data pada RAM dapat disimpan dan dibaca secara berulang. Tetapi data yang telah disimpan tersebut dapat hilang terutama apabila memori semikonduktor tidak dalam posisi teraliri arus listrik. Jenis memori yang seperti ini disebut sebagai Volatile Memori. Jenis memori semikonduktor RAM dapat dibagi menurut aplikasi dan teknologinya yaitu DRAM dan SRAM.
- DRAM yaitu Dynamic Random Access Memory yang memakai sel memori dari transistor dan kapasitor untuk penyimpanan data. DRAM ini lebih dipilih untuk memori utama pada komputer. Memori dari DRAM ini membutuhkan refresh berulang kali yang harus dilakukan secara berkala.
- SRAM yaitu Static Random Access Memory yang memiliki kecepatan akses lebih tinggi dari DRAM. SRAM tidak membutuhkan proses refresh berulangkali seperti DRAM. Namun kekurangannya adalah membutuhkan daya lebih tinggi dan harga lebih mahal. Oleh karena itu SRAM lebih dipilih untuk cache.
* ROM
Pada memori ini data penyimpanannya hanya sekali tulis saja. Namun dalam perkembangannya data pada ROM dapat dihapus maupun ditulis ulang lagi melalui cara khusus seperti menggunakan listrik dan ultraviolet. Data yang telah disimpan pada ROM tidak hilang dan tidak berubah meskipun tidak terdapat aliran listrik. Jenis memori ini dapat disebut non volatile memory.
ROM terbagi menurut teknologinya yaitu PROM, EPROM, EEPROM dan Flash Memory.
- PROM yaitu Programmable Read Only Memory yang memorinya hanya dapat ditulis sekali dan harus diprogram memakai PROM progammer.
- EPROM atau Erasable Programmable Read Only Memory yaitu memori dapat dihapus dan diprogram. Program menggunakan sinar ultraviolet.
- EEPROM yaitu memori yang dapat ditulis, diprogram dan dihapus dengan bantuan memakai tegangan listrik. Jenis memori ini dapat menahan isi memori.
- Flash Memory yaitu pengembangan dari EEPROM. Data memori dapat dihapus dan ditulis sesuai kebutuhan. Jenis memori ini dipakai sebagai USB Flash Drive dan kartu memori.
CACHE MEMORI
Cache adalah tempat penyimpanan sementara suatu perangkat yang menyimpan data dengan tipe tertentu. Cache ini biasa disebut juga dengan istilah ‘cache memory’ karena fungsinya sebagai penyimpanan.
Memorinya berukuran kecil namun memiliki kecepatan yang sangat tinggi. Bukan hanya pada perangkat OS saja, istilah ini juga terdapat pada web browser.
Beberapa fungsi-fungsi cache adalah sebagai berikut:
- Mempercepat akses data pada komputer atau perangkat Android karena cache menyimpan data sementara atau informasi yang telah di akses oleh buffer.
- Membuat kerja prosesor menjadi lebih ringan.
- Menjembatani perbedaan kecepatan antara CPU dan memori utama.
- Mempercepat kinerja memori pada perangkat smartphone dan browser.
Operasi Pembacaan Cache
A. Direct
Teknik yang paling sederhana, yaitu teknik ini memetakan blok memori utama hanya ke sebuah saluran cache saja. Jika suatu block ada di cache, maka tempatnya sudah tertentu. Keuntungan dari direct mapping adalah sederhana dan murah. Sedangkan kerugian dari direct mapping adalah suatu blok memiliki lokasi yang tetap (jika program mengakses 2 blok yang di map ke line yang sama secara berulang-ulang, maka cache-miss sangat tinggi).
Keuntungan Menggunakan Direct Mapping antara lain :
- Mudah dan Murah diimplementasikan.
- Mudah untuk menentukan letak salinan data main memory pada cache.
Kerugian menggunakan Direct Mapping antara lain :
- Setiap blok main memory hanya dipetakan pada 1 line saja.
- Terkait dengan sifat lokal pada main memory, sangat mungkin mengakses blok yang dipetakan pada line yang sama pada cache. Blok seperti ini akan menyebabkan seringnya sapu masuk dan keluar data ke/dari cache, sehingga hit ratio mengecil. Hit ratio adalah perbandingan antara jumlah ditemukannya data pada cache dengan jumlah usaha mengakses cache.
B. Associative
Pemetaan asosiatif mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache. Dengan pemetaan assosiatif, terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika blok baru dibaca ke dalam cache. Kekurangan pemetaan asosiatif yang utama adalah kompleksitas rangkaian yang diperlukan untuk menguji tag seluruh saluran cache secara parallel, sehingga pencarian data di cache menjadi lama.
- Memungkinkan blok diletakkan di sebarang line yang sedang tidak terpakai.
- Diharapkan akan mengatasi kelemahan utama Direct Mapping.
- Harus menguji setiap cache untuk menemukan blok yang diinginkan.
- Mengecek setiap tag pada line.
- Sangat lambat untuk cache berukuran besar.
- Nomor line menjadi tidak berarti. Address main memory dibagi menjadi 2 field saja, yaitu tag dan word offset.
Keuntungan Associative Mapping : Cepat dan fleksibel.
Kerugian Associative Mapping : Biaya Implementasi, misalnya untuk cache ukuran 8 kbyte dibutuhkan 1024 x 17 bit associative memory untuk menyimpan tag identifier.
C. Set Associative
Pada pemetaan ini, cache dibagi dalam sejumlah set. Setiap set berisi sejumlah line. Pemetaan asosiatif set memanfaatkan kelebihan-kelebihan pendekatan pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif.
- Merupakan kompromi antara Direct dengan Full Associative Mapping.
- Membagi cache menjadi sejumlah set (v) yang masing-masing memiliki sejumlah line (k)
- Setiap blok dapat diletakkan di sebarang line dengan nomor set: nomor set = j modulo v
- Jika sebuah set dapat menampung X line, maka cache disebut memiliki X way set associative cache.
- Hampir semua cache yang digunakan saat ini menggunakan organisasi 2 atau 4-way set associative mapping.
Keuntungan menggunakan Set Associative Mapping antara lain:
- Setiap blok memori dapat menempati lebih dari satu kemungkinan nomor line (dapat menggunakan line yang kosong), sehingga thrashing dapat diperkecil.
- Jumlah tag lebih sedikit (dibanding model associative), sehingga jalur untuk melakukan perbandingan tag lebih sederhana.
ORGANISASI DRAM
A. Enhanced DRAM
- Arsitektur DRAM baru yang paling sederhana enhanced DRAM (EDRAM) Dibuat oleh Ramtron [BOND94]. EDRAM mengintegrasikan cache SRAM yang kecil pada keping DRAM generik.
- EDRAM mencakup beberapa feature lainnya yang dapat meningkatkan kinerja.
- Operasi refresh dapat dilakukan secara paralel dengan operasi pembacaan Cache.
B. Cache DRAM
- Cache DRAM (CDRAM) dibuat oleh Mitsubishi [HIDA90] = EDRAM.
- CDRAM mencakup cache SRAM cache SRAM yang lebih besar dari EDRAM (16 vs 2 kb).
C. Synchronous DRAM
- Pendekatan yang berbeda meningkatkan kinerja DRAM synchronous DRAM (SDRAM).
- SDRAM bertukar data dengan prosesor yang disinkronkan dengan signal pewaktu eksternal dan bekerja dengan kecepatan penuh bus prosesor/memori tanpa mengenal keadaan wait.
- Dengan menggunakan akses sinkron. DRAM memindahkan data ke dalam dan keluar di bawah kontrol waktu sistem.
D. Rambus DRAM
- RDRAM menggunakan pendekatan terhadap masalah memory-bandwidth yang lebih revolusioner.
- Keping-keping RDRAM dikemas secara vertikal dengan seluruh pin-nya di salah satu sisi.
- Bus DRAM khusus memberikan alamat dan informasi kontrol dengan menggunakan protokol berorientasi blok yang asinkron.
Ram Link
- Perubahan yang paling radikal dari DRAM tradisional produk Ramlink [GJES92] dibuat IEEE yang disebut Scalable Coherent Interface (SCI).
- RamLink berkonsentrasi pada interface prosesor/memori dibandingkan pada arsitektur internal keping DRAM.
- RamLink adalah memory interface yang memiliki koneksi point-point yang disusun dalam bentuk cincin.
Referensi :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar