Teknik Manajemen Memori

1. Teknik Manajemen Memori Oleh : Devie Rosa Anamisa

2. Pengembangan teknologi dalam perjalanan waktu menawarkan memori dengan kapasitas besar, kecepatan tinggi dengan harga murah. • Untuk itu, perancang komputer menemukan beberapa teknik desain untuk mengembangkan memori kecil dan lambat disebut teknik manajemen memori.

3. Hirarki Memori • Teknologi memori seperti: memori semikonduktor, hard disk magnetik, pita magnetik, disk optik.

4. 4 Teknik Prosesor Untuk Memori yang Lambat • Pefetch Instruksi • Interleave Memori • Buffer Tulis • Memori Cache

5. Prefetch Instruksi • Tujuannya : untuk mendahului ketika ada instruksi dieksekusi oleh prosesor dan terdapat instruksi berikutnya dari memori utama. • Penyangga prefetch digunakan untuk menyimpan suatu antrian instruksi karena beberapa instruksi diambil sebelumnya dari memori utama. • Prefetch instruksi adalah suatu fitur hardware dan program yang bukan menyangkut keberadaan antrian instruksi. • Contoh : • Instruksi skrg adalah instruksi JUMP • Instruksi berikutnya tidak berada pada antrian • Sehingga antrian kosong dan prosesor harus menunggu waktu pengambilan instruksi setelah setiap instruksi JUMP

6. Interleave Memori • Bandwidth memori : jumlah byte yang ditransfer per detik. • CPU mampu menangani bandwidth yang lebih tinggi dari memori. • Karena itu CPU harus istirahat/menunggu instruksi atau data dari memori. • Interleave Memori : • Suatu teknik reorganisasi memori utama menjadi modul-modul independen yang jamak agar bandwidth ditingkatkan menjadi beberapa kali.

7. Kelemahan Interleave Memori : • Diperlukan pendekodean bank dan sirkuit enable. Hal ini meningkatkan biaya. • Waktu tunda nominal didahului oleh sirkuit logika pendekode akses efektif dan bandwidth. • CPU harus mempunyai sirkuit logika tambahan untuk memulai dan menangani serangkaian siklus baca/tulis memori.

8. Buffer Tulis • Kebalikan dari prefetch instruksi • Buffer tulis berisikan: • Alamat memori • Data yang akan ditulis • Fungsi : • Dapat digunakan untuk menyimpan informasi untuk lebih dari satu operasi tulis. • Cara kerja : • CPU menulis data ke memori utama dan buffer tulis menyimpan hasil dari suatu instruksi tersebut. • Jika memori sibuk mengerjakan beberapa operasi maka buffer tulis mengajukan waktu tunggu pada CPU.

9. Memori Cache • Adalah suatu buffer tengah antara CPU dan memori Utama. • Tujuan : • Untuk mengurangi waktu tunggu CPU selama pengaksesan memori utama. • Akibat sistem tanpa memori cache : • Waktu akses memori utama lebih besar dari periode clock prosesor. • Kecepatan CPU yang tinggi terbuang selama akses memori.

10. Macam-macam operasi cache : • Temporal Locality • Instruksi yang sedang diambil dapat diperlukan kembali dengan segera • Spatial Locality • Instruksi-instruksi yang berdekatan dengan instruksi sekarang dapat diperlukan segera. • 3 metode pemetaan memori cache: • Pemetaan Langsung • Pemetaan Asosiatif penuh • Pemetaan asosiatif set

11. PemetaanLangsung • Alamat memori utama dikelompokan dalam 3 field : • TAG • LINE • WORD : bit-bit dalam WORD menunjukkan banyaknya word dalam blok. • Rumus : Icm = bmm modulo c • Dimana • Icm = nomor baris cache • bmm = nomor blok memori utama • C = jumlah total baris cache Untukmenentukanjumlahblok, memori cache mempunyai c barisdanmemoriutamamempunyai m blok

12. PemetaanAsosiatifPenuh • Alamat memori terdiri dari : • TAG : menunjukkan nomor blok memori • Bila prosesor melakukan operasi pembacaan memori, pengontrol cache harus mencocokkan field TAG dalam alamat dengan isi TAG pada semua baris dalam cache. • Jika cocok maka blok yang tersimpan dalam baris tersebut dibaca oleh cache. • Jika tidak cocok maka pengontrol cache memulai operasi pembacaan memori utama. • WORD : log2 B, dimana B adalah jumlah word dalam blok.

13. Contoh : • Misalkan sebuah memori utama mempunyai 2K blok, memori cache 32 baris, dan setiap blok terdiri atas 8 word. Tunjukkan contoh pemetaan asosiatif penuh. • Jawab: • Field word : log2 B = log2 8 = log2 2^3 = 3 bit

14. PemetaanAsosiatif Set • Merupakan gabungan konsep pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif, untuk memberikan biaya efektif dan kelayakan skema pemetaan yang fleksibel. • Format mempunyai 3 field : • TAG • SET : menyediakan nomor set • WORD • Rumus : r = s x l dimana : r = jumlah total baris memori cache s = jumlah set memori cache l = jumlah baris didalam set

15. Contoh : • Misalkan sebuah memori utama mempunyai 2K blok, memori cache 32 baris, dan setiap blok terdiri atas 8 word. Tunjukkan contoh pemetaan asosiatif set dengan jumlah blok dalam setiap set adalah 4. • Jawab : • S = r/ l = 32 / 4 = 8 set maka field set : log2 8 = log2 2^3 = 3 bit

16. Memori Virtual • Diperlukan jika : • Ruang memori utama prosesor tidak cukup untuk menjalankan program besar • Ukuran fisik memori utama dibiarkan kecil untuk mengurangi biaya walaupun prosesor mempunyai ruang memori logik yang besar. • Keuntungan : • Ukuran program tidak dibatasi oleh ukuran memori fisik • Pemakai tidak perlu mengestimasi alokasi memori • Program dapat diload dalam suatu area memori fisik karena program tidak menggunakan alamat fisik.

17. Dua metode implementasi memori virtual: • Paging • Software sistem membagi program menjadi sejumlah page. • Segmentasi • Pemrogram (bahasa mesin) menyusun program kedalam segmen-segmen berbeda.