MEMORY KOMPUTER : [1] Memory Utama [2] Memory Chache

1. Pertemuan VI MEMORY KOMPUTER : [1] Memory Utama [2] Memory Chache

2. [1] Memory Utama Penggunaan Memory Komponen utama dalam sistem komputer adalah Arithmetic Logic Unit (ALU), Control Circuitry, Storage Space dan piranti Input/Output. Jika tanpa memory, maka komputer hanya berfungsi sebagai digital signal processing devices, contohnya kalkulator atau media player. Kemampuan memory untuk menyimpan data, instruksi dan informasi-lah yang membuat komputer dapat disebut sebagai general-purpose komputer. Komputer merupakan piranti digital, maka informasi disajikan dengan sistem bilangan binary. Teks, angka, gambar, sudio dan video dikonversikan menjadi sekumpulan bilangan binary (binary digit atau disingkat bit). Sekumpulan bilangan binary dikenal dengan istilah BYTE, dimana 1 byte = 8 bits. Semakin besar ukuran memory maka semakin banyak pula informasi yang dapat disimpan di dalam komputer (storage devices).

3. Memori Fisik • Memori fisik merupakan istilah generik yang merujuk pada media • penyimpanandata sementara pada komputer. • Setiap program dan data yang sedang diproses oleh prosesor akan • disimpan di dalam memori fisik. • Data yang disimpan dalam memori fisik bersifat sementara, karena • data yang disimpan di dalamnya akan tersimpan selama komputer • tersebut masih dialiri daya (dengan kata lain, komputer masih hidup). • Ketika komputer itu direset atau dimatikan, data yang disimpan dalam • memori fisik akan hilang. • Oleh karena itulah, sebelum mematikan komputer, semua data yang • belum disimpan ke dalam media penyimpanan permanen (umumnya • bersifat media penyimpanan permanen berbasis disk, semacam hard • disk atau floppy disk), sehingga data tersebut dapat dibuka kembali • pada lain waktu.

4. Implementasi Memori fisik • Memori fisik umumnya diimplementasikan dalam bentuk : • Random Access Memory (RAM), yang bersifat dinamis (DRAM). Mengapa disebut Random Access, adalah karena akses terhadap lokasi-lokasi di dalamnya dapat dilakukan secara acak (random), bukan secara berurutan (sekuensial). • Meskipun demikian, kata random access dalam RAM ini sering menjadi salah kaprah. Sebagai contoh, memori yang hanya dapat dibaca (ROM), juga dapat diakses secara random, tetapi ia dibedakan dengan RAM karena ROM dapat menyimpan data tanpa kebutuhan daya dan tidak dapat ditulisi sewaktu-waktu. • Selain itu, hard disk yang juga merupakan salah satu media penyimpanan juga dapat diakses secara random, tapi ia tidak digolongkan ke dalam Random Access Memory.

5. Cache • Memori cepat dg kapasitas yg sedikit • Terletak antara main memory dengan CPU • Bisa saja diletakkan dalam chip CPU atau module tersendiri

6. Operasi pada Cache • CPU meminta isi data dari lokasi memori tertentu • Periksa data tersebut di cache • Jika ada ambil dari cache (cepat) • Jika tidak ada, baca 1 block data dari main memory ke cache • Ambil dari cache ke CPU • Cache bersisi tags untuk identitas block dari main memory yang berada di cache

7. Desain Cache • Ukuran (size) • Fungsi Mapping • Algoritma penggantian (replacement algrthm) • Cara penulisan (write policy) • Ukuran Block • Jumlah Cache

8. Size • Cost • Semakin besar semakin mahal • Speed • Semakin besar semakin cepat • Check data di cache perlu waktu

9. Organisasi Cache

10. Sejarah Cache Cache berasal dari kata cash. Dari istilah tsb cache adalah tempat menyembunyikan (tempat menyimpan data sementara). Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkan transfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache tsb, sehingga apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka akses akan dapat dilakukan lebih cepat. Cache memori ini adalah memori tipe SDRAM yang memiliki kapasitas terbatas namun memiliki kecepatan yang sangat tinggi dan harga yang lebih mahal dari memori utama. Cache memori ini terletak antara register dan RAM (memori utama) sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama

11. Level Memori Cache Cache memori terbagi menjadi tiga level yaitu L1,L2 dan L3 : Cachememorilevel 1 (L1) adalah cache memori yang terletak dalam prosesor (cache internal). Cache ini memiliki kecepatan akses paling tinggi dan harganya paling mahal. Ukuran memori berkembang mulai dari 8Kb, 64Kb dan 128Kb . Cache level 2 (L2) memiliki kapasitas yang lebih besar yaitu berkisar antara 256Kb sampai dengan 2Mb. Namun cache L2 ini memiliki kecepatan yang lebih rendah dari cache L1. Cache L2 terletak terpisah dengan prosesor atau disebut dengan cache eksternal. Sedangkan cache level 3 hanya dimiliki oleh prosesor yang memiliki unit lebih dari satu misalnya dualcore dan quadcore. Fungsinya adalah untuk mengontrol data yang masuk dari cache L2 dari masing-masing inti prosesor.

12. Cara Kerja Memori Cache Jika prosesor membutuhkan suatu data, pertama-tama ia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, prosesor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. Tetapi jika data yang dicari tidak ditemukan,prosesor akan mencarinya pada RAM yang kecepatannya lebih rendah. Pada umumnya, cache dapat menyediakan data yang dibutuhkan oleh prosesor sehingga pengaruh kerja RAM yang lambat dapat dikurangi. Dengan cara ini maka memory bandwidth akan naik dan kerja prosesor menjadi lebih efisien. Selain itu kapasitas memori cache yang semakin besar juga akan meningkatkan kecepatan kerja komputer secara keseluruhan.

13. Elemen rancangan cache • Elemen-elemen penting dari rancangan memory cache adalah sbb : • Ukuran cache, disesuaikan dengan kebutuhan untuk membantu kerja • memori. Semakin besar ukuran cache semakin lambat karena • semakin banyak jumlah gerbang dalam pengalamatan cache. • Fungsi Pemetaan (Mapping), terdiri dari Pemetaan Langsung, • Asosiatif, Asosiatif Set.Pemetaan langsung merupakan teknik yang • paling sederhana, yaitu memetakkan masing-masing blok memori • utama hanya ke sebuah saluran cache saja. Pemetaan asosiatif dapat • mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan • setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran • cache

14. Istilah penting dlm Cache(1) Cache hit, jika data yang diminta oleh unit yang lebih tinggi dan ada dalam cache disebut "hit". Permintaan dapat dilayani dengan cepat. Maksud urutan unit dari rendah hingga tinggi yaitu: Streamer - Hardisk Memori - Second Level - First level - CPU cache. Cache miss, bila data yang diminta tidak ada dalam cache, harus diambil dari unit dibawahnya yang cukup memakan waktu. Ini disebut miss (gagal) Burst mode, dalam modus cepat ini cache mengambil banyak data sekaligus dari unit dibawahnya. Ia mengambil lebih dari yang dibutuhkan dengan asumsi, data yang diminta berikutnya letaknya berdekatan.

15. Istilah penting dlm Cache(2) • LRU(Least Recently Used) adalah algoritma penggantian cache. • COAST, Cache on the stick adalah bentuk khusus L2, yang dapat diganti-ganti seperti RAM dan ditempatkan pada modul. • DRAM, memori dinamik (''Dynamic Random Access Memory) adalah bentuk yang paling umum. DRAM hanya menggunakan sebuah kapasitor untuk menyimpan, sehingga kecil dan murah untuk kapasitas besar. Kekurangannya: kecepatannya tidak begitu tinggi. • SRAM, memori statik (Static RAM) ini menggunakan sakelar elektronik (flip-flop) untuk menyimpan. secara teknis flip-flop pada RAM lebih rumit dari kapasitor pada DRAM. Karena lebih cepat, SRAM biasanya digunakan untuk cacheL1 atau L2. • SDRAM, memori dinamik tersinkronisasi (Synchronous DRAM) merupakan perkembangan lebih lanjut dari DRAM. Akses pada memori disinkronkan dengan frekuensi sistim prosesor sehingga menghemat waktu. Pada motherboard modern, SDRAM berfungsi sebagai pengganti langsung DRAM.

16. Istilah penting dlm Cache(3) First level cache (L1), ini tingkat cache teratas dalam hirarki, dengan kapasitas memori terkecil, termahal dan tercepat. Second level cache (L2), cache level dua ini memiliki kapasitas lebih besar dari L1, tetapi lebih lambat dan murah. Cache L2 masih lebih cepat dibandingkan dengan RAM. Write back (WB), cache digunakan tidak hanya saat membaca, tetapi juga dalam proses menulis. Write through (WT), mementingkan keamanan: cache hanya digunakan saat membaca, sedangkan untuk menulis ditunggu hingga memori yang dituju selesai menulis.

17. Tipe memory cache - SDRAM

18. To Be continued See you next week