arsitektur sistem memori -...
TRANSCRIPT
PENGANTAR ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER
ARSITEKTUR SISTEM MEMORI
KARAKTERISTIK MEMORI
2
KAPASITAS SATUAN
TRANSFER METODE AKSES
KINERJA TIPE FISIK KARAKTERISTIK
FISIK
KAPASITAS
3
• Kapasitas dinyatakan dalam byte ( 1 byte 8 bit) atau word
• Panjang word yang umum adalah 8, 16 dan 32 bit
SATUAN TRANSFER
4
• Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dan modul memori.
• Ada 3 konsep dalam satuan transfer :
1. Word
2. Addressable Unit
3. Unit of Transfer
METODE AKSES
5
Terdapat 4 jenis metode akses : 1. Sequential Access 2. Direct Access 3. Random Access 4. Associative Metode Sequential Access dan Direct Access
dipakai pada memori pembantu Metode Random Access dan Associative
dipakai pada memori utama
KINERJA
6
Pada memori utama terdapat 3 buah parameter kinerja :
1. Access Time
2. Memory Cycle
3. Transfer Rate
TIPE FISIK
7
• Memori utama dikemas dalam sebuah Chip
• Dua jenis yang umum digunakan saat ini adalah :
1. Memori semi konduktor yang memakai teknologi LSI
2. Memori semi konduktor yang memakai teknologi VSLI
KARAKTERISTIK FISIK
8
Karakteristik Fisik Ada 2 yaitu :
1. Memori Volatile
2. Memori Non Volatile
KLASIFIKASI MEMORI
9
Memori Utama :
1. Internal : RAM, DRAM, SDRAM
2. Eksternal : ROM, PROM, EPROM, CACHE
Memori Pembantu
Disk magnetik, pita magnetik, floopy disk, drummagnetik, optical disk
MEMORI SEMI KONDUKTOR RANDOM ACCESS
10
Tipe Memori
Kategori Penghapusan Mekanisme Penulisan
Volatilitas
RAM Read –Write
Read-only
Electrically byte level
Electrically Volatile
ROM Read Only Memory
Tidak Mungkin Mask Non
Volatile PROM
EPROM Read mostly memory
Sinar Ultra Violet
Flash Memory
Electrically block level
EEPROM
MEMORI UTAMA
11
Memori utama yang digunakan untuk menyimpan dan memanggil data diklasifikasikan menjadi 2 yaitu :
1. RAM (Random Access Memory)
2. CAM (Content Address Memory)
RANDOM ACCESS MEMORY (RAM)
12
• RAM diakses melalui alamat,
• Semua lokasi yang dapat dialamati dapat diakses secara acak (random)
• Membutuhkan waktu akses yang sama tanpa tergantung pada lokasi fisik di dalam memori
• Ada 2 jenis RAM
1. RAM Dinamik
2. RAM Statik
CONTENT ACCESS MEMORY (CAM)
13
• Memori diakses berdasarkan isi bukan alamat
• Pencarian data dilakukan secara simultan dan paralel
• CAM disebut juga memori asosiatif
MEMORI CACHE
14
• Buffer berkecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan data yang diakses pada saat itu dan data yang berdekatan dalam memori utama
• Waktu akses memori cache lebih cepat 5 – 10 kali dibandingkan memori utama
PRINSIP KERJA MEMORI CACHE
15
Cache berisi salinan sebagian isi memori utama
Pada saat CPU membaca sebuah word memory, dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui apakah word berada di cache
Jika word berada di cache, maka akan dikirimkan ke CPU yang dikenal sebagai proses HITT
Jika tidak ada, maka blok memori utama yang terdir idari sejumlah word tetap akan diletakkan di cache yang dikenal sebagai proses MISS dan selanjutnya dikirim ke CPU
ELEMEN ELEMEN RANCANGAN CACHE
16
Ukuran Cache
Fungsi Pemetaan
Algoritma Penggantian
Ukuran Blok
UKURAN CACHE
17
Disesuaikan kebutuhannya dalam membantu kerja memori utama
Semakin besar ukuran cache, maka semakin besar pula jumlah gerbang yang terdapat dalam pengalamatan cache, yang mengakibatkan cache berukuran besar akan lebih lambat dari cache yang berukuran kecil
Ukuran cache antara 1 K sampai 512 K
FUNGSI PEMETAAN (MAPPING)
18
PEMETAAN LANGSUNG
Memetakan masing-masing blok memori utama hanya ke sebuah saluran cache saja.
Fungsi pemetaan mudah diimplementasikan dengan menggunakan alamat
Cache diakses dengan menggunakan alamat memori utama dianggap terdiri tiga fiels yaitu tag, line dan word
Kekurangan terdapat pada lokasi cache yang tetap bagi sembarang blok-blok yang diketahui
FUNGSI PEMETAAN (MAPPING)
19
PEMETAAN ASOSIATIF
Mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache.
Cache control logic menginterpretasikan alamat memori hanya sebagai sebuah field tag dan field word.
Terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika sebuah blok di baca ke dalam cache
Kekurangannya adalah kompleksitas rangkaian yang diperlukan untuk menguji tag seluruh salura cache secara paralel
ALGORITMA PENGGANTIAN
20
Digunakan untuk menentukan blok mana yang harus dikeluarkan dari cache untuk menyiapkan tempat bagi blok baru
Ada 2 metode
1. Write- through
2. Write-Back
ALGORITMA PENGGANTIAN
21
Write-Through
Cache dan memori utama diupdate secara bersamaan waktunya.
Keunggulannya salinan data di memori utama dan cache tetap
Kelemahannya pada proses Write memrlukan jumlah waktu sama dengan proses MISS
ALGORITMA PENGGANTIAN
22
Write-Back
Melakukan update data di memori utama hanya pada saat word memori telah dimodifikasi dari cache
Keunggulannya proses Update word tidak terbatas
Kelemahannnya salinan data di memori utama tidak tetap / konsisten selama data termodifikasi benar-benar ada di memori utama
IMPLEMENTASI MEMORI UTAMA
23
1. Memori Stack
Merupakan struktur data tidak tetap yang kembali dan digunakan untuk menyimpan parameter yang dilalui alamat dalam subroutine call dan return, memanipulasi alamat serta operasi aritmatika
IMPLEMENTASI MEMORI UTAMA
24
2. Memori Modular
Dalam sistem modular RAM dipisah menjadi modul-modul yang berbeda yaitu MAR dan MBR
Penggunaan memori modular biasanya pada sistem pipeline dan prosesor array
IMPLEMENTASI MEMORI UTAMA
25
3. Memori Virtual
Prinsip dasar memori virtual adalah mengalamati ruang penyimpanan logikal yang secara fisik lebih besar dari ruang penyimpanan riil
MEMORI PEMBANTU (AUXILIARY MEMORY)
26
Bersifat non-volatile yaitu jika tidak ada listrik, maka isi memori tidak hilang
Tidak mempengaruhi langsung fungsi CPU
Yang termasuk memori pembantu adalah
1. Pita Magnetik
2. Disk Magnetik
3. Floopy Disk
PITA MAGNETIK
27
Merupakan suatu lajur plastik tipis, lebar ½ inchi, yang dilapisi dengan medium perekaman magnetik
Biasa terbagi menjadi 7/9 track panjang pita
Kerapatan rekaman (bpi) yaitu 800,1600 dan 6250 bpi
Terdapat satu bit paritas untuk pendeteksian kesalahan
DISK MAGNETIK
28
• Merupakan sebuah lembaran platter
• Terdiri atas sebuah kendali disk (interface) dan satu atau lebih disk (platter)
• Proses penulisan ke disk yaitu disk drive akan menimbulkan kemagnetan pada titik di atas permukaan disk yang secara langsung di bawah head
• Proses pembacaan dan disk head diatur agar dapat mendeteksi perubahan arah kemagnetan
DISK MAGNETIK
29
Organisasi disk yaitu
1. Track : sejumlah lingkaran yang konsentris
2. Sektor : pembagian permukaan disk secara belahan yang mempunyai ukuran yang sama
3. Silinder : dibentuk oleh track-track yang berhubungan pada setiap permukaan
FLOPPY DISK
30
• Merupakan lembaran datar yang tipis dan fleksibel
• Hampiran sama dengan harddisk tetapi kapasitas penyimpanannya lebih rendah
KLASIFIKASI MEMORI MENURUT SIFAT PENGOPERASIAN
31
1. Sifat Fisik
2. Organisasi Logis
3. Memori Archival
SIFAT FISIK
32
Statis Vs Dinamis
Volatile Vs Non Volatile
Read Destruktif Vs Read Non-
Destruktif
Removable Vs Permanen
STATIS VS DINAMIS
33
STATIC RAM (SRAM)
• Untuk setiap word apabila telah ditulis tidak perlu lagi dialamtkan atau dimanipulasi untuk menyimpan nilainya.
• Tidak perlu penyegaran.
• Dibentuk dai flip-flop yang menggunakan arus kecil untuk memlihara logikanya.
• Digunakan untuk register CPU dan peralatan penyimpanan berkecepatan tinggi.
• Merupakan sirkuit memori semi konduktor yang cepat dan mahal.
DYNAMIC RAM (DRAM)
• Dibentuk dari kapasitor (peralatan yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik) dan transistor.
• Menggunakan sirkuit pembangkit
• Waktu siklusnya dua kali read access time (waktu akses baca) yaitu waktu yang dibutuhkan untuk memanggil kembali data dari peralatan.
• Perlu penyegaran.
VOLATILE VS NON VOLATILE
34
VOLATILE
• Membutuhkan sumber daya yang terus-menerus untuk menyimpan nilainya.
• Contohnya : RAM Statis dan Dinamis
NON VOLATILE
• Tidak membutuhkan sumber daya yang terus-menerus untuk menyimpan nialinya.
• Contohnya : ROM
READ DESTRUKTIVE VS READ NON DESTRUKTIVE
35
READ DESTRUCTIVE
• Apabila dalam proses membaca word memori tersebut juga menghancurkan nilainya.
• Mempunyai 2 fase operasi yaitu read cycle dan restoer cycle
• Selama akses baca sistem penyimpanan pertama kali akan membaca word dan selama akses tulis sistem penyimpanan pertama kali akan membaca word, yang mengakibatkan waktu akses baca akan lebih pendek dari pada waktu tulis.
• Contohnya : DRAM
READ NON DESTRUCTIVE
• Dalam proses membaca word, memori tersebut tidak dapat dihancurkan.
• Contohnya : SRAM dan ROM
REMOVABLE VS PERMANENT
36
REMOVABLE
• Memori yang elemen aktifnya dapat dikeluarkan dari hardware sistem.
• Contohnya : Floopy Disk
NON REMOVABLE
• Memori yang elemen aktifnya tidak dapat dikeluarkan dari hardware sistem.
• Contohnya : RAM dan hard disk
ORGANISASI LOGIS
37
1. Teralamatkan (addressed) Memori yang menggunakan alamat untuk menentukan sel yang dibaca dan ditulis. 2. Asosiatif Memori yang menggunakan isi dari bagian word memori untuk menentukan sel yang
dibaca atau ditulis. 3. Akses Urut Memori yang menggunakan pita magnetis untuk mengkases data secara urut.
MEMORI ARCHIVAL
38
Memori Non Volatile yang dapat menyimpan banyak data dengan biaya yang sangat sedikit dan dalam jangka waktu yang lama. Contoh: tape (pita) , disk, disk optis
Disk optis menyimpan data dengan mengubah secara intermal sifat reflektif dari bidang kecil yang ada pada disk dan membaca data dengan cara mendeteksi secara visual yang telah diubah.
WORM Memori (Write Once Read Many Times) ideal untuk menyimpan archival, karena bila sekali telah ditulis ia secara fungsional menjadi ROM.
TERIMA KASIH
IMAM AHMAD TRINUGROHO