O rganisasi dan arsitektur komputer

1. Pertemuan 8 : Sistem Memory Organisasi dan arsitektur komputer

2. KARAKTERISTIK MEMORI • Kapasitas : ukuran word, banyaknya word • Satuan Transfer : word,block • MetodeAkses : sequential, langsung, acak, associative • Kinerja : waktuakses, waktusiklus, transfer rate • TipeFisik : semikonduktor, optik, magnetik • KarakterFisik : volatile/nonvolatile • Pengorganisasian

3. KLASIFIKASI MEMORI MemoriUtama: 1. Internal : RAM, DRAM, SDRAM 2. Eksternal: ROM, PROM, EPROM, CACHE MemoriPembantu Disk magnetik, pita magnetik, floopydisk, drum magnetik, optical disk

4. Memory Hierarchy • Registers • - In CPU • Internal or Main memory • - May include one or more levels of cache • - “RAM” • External memory • - Backing store

5. Memory Hierarchy - Diagram

6. MEMORI UTAMA Memoriutama yang digunakanuntuk menyimpandanmemanggil data diklasifikasikanmenjadi 2 yaitu: 1.RAM (Random Access Memory) 2.CAM (Content Address Memory)

7. RAM (RANDOM ACCESS MEMORY) • Ram diaksesmelaluialamat, Semualokasi yang dapatdialamatidapatdiaksessecaraacak(random) • Membutuhkanwaktuakses yang samatanpatergantungpadalokaifisikdidalammemori • Ada2 jenis RAM 1. RAM Dinamik 2. RAM Statistik

8. CAM (CONTENT ADDRESS MEMORY) • Memoridiaksesberdasarkanisibukanalamat • Pencarian data dilakukansecarasimultandanparalel • CAM disebutjugamemoriasosiatif

9. MEMORY CACHE • Buffer berkecepatantinggi yang digunakanuntukmenyimpan data yang diaksespadasaatitudan data yang berdekatandalammemoriutama • Waktuaksesmemori cache lebihcepat 5 –10 kali dibandingkanmemoriutama

10. cache • Small amount of fast memory • Merupakanperantaraantara CPU dan main • memori • Adajuga yang terdapatdalam chip CPU atau • dalammodul

11. PRINSIP KERJA MEMORI CACHE • Cache berisisalinansebagianisimemoriutama • Padasaat CPU memintasebuah word alamat, makaaknadicaripada cache memory, jikatidakditemukanmakaakandiambilkandari main memory • Pengambilandari main memory berupasatublok data, yangmengandungalamat data yang dminta • Setelahituakandiberikan data alamat 1 ke CPU dansisa data dari main memory akandisimpanpada cache

12. Cache/Main Memory Structure

13. Cache Read Operation - Flowchart

14. Masalah yang terkaitdengan cache memory • Size / ukuran • Mapping Function / fungsipemetaan • Replacement Algorithm / algoritmapenggantian • Write Policy • Block Size • Number of Caches / jumlah cache

15. UKURAN CACHE • Disesuaikankebutuhannyadalammembantukerjamemoriutama • Semakinbesarukuran cache, makasemakinbesar pula jumlahgerbang yang terdapatdalampengalamatan cache, yang mengakibatkan cache berukuranbesarakanlebihlambatdari cache yang berukurankecil • Ukuran cache antara1 K sampai512 K

16. FUNGSI PEMETAAN (MAPPING)Mapping Function • cache memory 64 kByte • Blok memori 4 Bytes • Hitungblok : 64 KB/4B = 16 K • Artidalam 64 KB terdapat 16 K • 16 K = 210 +4 • 16MBytes memoriutama • 24 bit alamat, didapatdari 16 Mbytememoriutamadipangkatkan 2nmenjadi : • 16MByte = 2 (20+ 4) = 224 • jadidalammemoriutamaterdiridari 4M blok yang masing-masingblokberukuran 4 bytes

17. Penggambaran diagram : 24 bit address 64 KB 16 MB

18. DIRECT MAPPING • Setiapblokpada main memory terpetakanhanyasatubarispada cache • Alamatdari CPU akandibagi 2 baginauntukmenentukan word berapadansisablok • sisablokdibagi 2 yaitu line dan tag

19. Contoh Direct Mapping Tag s-r • 24 bit alamat data masuk • 2 bit word identifier (4 byte block) • 22 bit block identifier sisa, dibagiuntuk : • 8 bit tag (=22-14) • 14 bit slot or line 24 bit Line or Slot r Word w 14 2 8

20. Direct Mapping Cache Organization

21. Contoh Direct Mapping

22. Alamatmasuk : 16 339C, dimana • 16 339C digantidalam digit binerhexa : 0001 0110 0011 0011 1001 1100 • Denganpembagianalamatsepertidibawahini • Word = 2  0 • Line = 14  0CE7 • Tag = 8  16 Jadimasukkan data 16 339C dengan direct mapping dihasilkanalamat : - tag = 16 - Line = 0CE7 - word = 0

23. Full Associative Mapping • Blok dalam main memory dapatdimanipulasike line manasaja. • Alamatmemoriterdiridari tag dan word saja. • Tag merupakanidentifikasidariblok memory

24. Fully Associative Cache Organization

25. Contoh : • Alamatmasuk 24 bit terdiridari: - Tag = 22 - word = 2 • Data masuk : 16 339C, dirubahdalam digit binerhexa: 0001 0110 0011 0011 1001 1100 Jadi data masuk 16 339C denganassosiatif dihasilkanalamat - Tag = 058CE7

26. Set Associative Mapping • Cache dibagimenjadi tag, set dan word • Cache dibagibeberapa set • Setiap set berisibeberapa line Macam set assosiatiff mapping: • 2-way set assosiatif • 4-way set assosiatif

27. Two Way Set Associative Cache Organization

28. Contoh : • Memory = 16 MB alamat = 24 bit • Blok = 4 B  2 2 jadilebar word 2 bit • cache = 64 KB = 8 K terdapat set 13 bit • Data masuk = 16339C Dengan two-way set data masukpadaalamat 0CE7 dengan tag = 02C,set= 0CE7 dan word = 0

29. Dalamgambar

30. AlgoritmaPengganti • Ketikasebuahblokbarudibawakedalam cache makasalahsatublok yang adaharusdigantikan. • Untuk direct mapping hanyaterdapatsatukemungkinanbarisbagisembarangblok • Untukteknikassosiatifdan set assosistifdiperlukanalgortimapengganti

31. Replacement Algorithms (2)Associative & Set Associative Untukmencapaikecepatantinggialgoritmaharus diterapkandalamperangkatkeras, cara yang bisadiambil : • Least Recently used (LRU) menggantiblokyangberadadalam set yang telahberada paling lama dalam cache. • First in first out (FIFO) Menggantiblokdalam set yang telahberadapada cache terpanjang • Least frequently used Menggantiblokdalam set yang telahberadadalam set yang mengalamiacuansedikit. • Acak

32. Write PolicyKebijakanPenulisan : prosesmengembalikan data yang dirubahdi cache memoridikembalikanke main memory Cache memory Main mamory

33. jikaada data pada cache memory dirubahmakaharusdikembalikanke memory utama agar data selalu up to date • Pengembalianakansemakinrumitjikaterdapat multiple CPU Cache 1 Main memory Cache 2 Cache 3

34. Write Trought : Jikaadaperubahanpada cache makaakan langsungdituliskanke main memory keblok aslinya. Write Back : Perubahanakandituliskannanti, dengan pertimbanganperubahantersebutadalah perubahansementar, akandigantikanjikaproses penggantiselesai/kondisiterpenuhi, atauakan digantijikaakanadaperubahanlagi.