BAB V MEMORI 5.1 Pendahulu Pendahuluan an
Main Memory (memory utama) atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah array sebuah array yang besar dari word dari word atau byte atau byte,, yang ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan. Setiap word atau atau byte byte mempunyai mempunyai alamat tersendiri. tersendiri. Main memo memory ry berfungsi sebagai tempat penyimpanan yang akses datanya digunakan oleh CPU atau perangkat I!. Main-memory termasu termasuk k tempat tempat penyim penyimpan panan an data data yang yang sement sementara ara ( volatile), volatile), artinya data dapat hilang begitu sistem dimatikan. Sistem Sistem operasi operasi bertan bertanggu ggung ng ja"ab ja"ab atas atas akti#i akti#itas$ tas$akti akti#it #itas as yang yang berkait berkaitan an dengan dengan manajemen memori seperti% menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa siapa yang yang menggu menggunak nakann annya& ya& memilih memilih progra program m yang yang akan akan di$loa di$load d ke memori& memori& dan mengalokasikan dan mendealokasikan memoryspace sesuai memoryspace sesuai kebutuhan. Main memory dapat dibayangkan sebagai kumpulan kotak$kotak yang masing dapat menyimpan suatu penggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Umumnya ' byte memory terdiri memory terdiri dari bit dan tiap bit di"akili oleh ' atau . *ombinasi bit dalam' byte tersebut membentuk suatu kode yang yang me"akili isi dari lokasi memory. memory. *ode yang digunakan untuk me"akilinya tergantung dari komputer yang digunakan, dapat membentuk sistem kode +C ( Binary-Coded ( Binary-Coded Decimal), Decimal), sistem kode S+CIC (Standard Binary Coded Decimal Interchange Code), Code ), sistem kode -+CIC ( Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) Code) atau sistem kode SCII ( American Standard Code or Inormation Interchange I nterchange). ). /isalnya suatu komputer mempunyai kapasitas memory 012 *+ atau 020.'33 byte, yang yang berarti berarti mempun mempunya yaii 020.'3 020.'33 3 lokasi lokasi memori. memori. lamat lamat dari dari memori memori ini adalah adalah bernomor sampai dengan dengan 020.'34. 5.2 Pengelomp Pengelompokka okkan n Memory Memory
/ain memory terdiri dari% A. RAM ( Random Random Access Access Memory Memory))
/erupakan memori yang dapat diisi dan diambil isinya oleh pemrogram. Semua data dan program program yang dimasukkan dimasukkan le"at alat input akan disimpan disimpan terlebih dahulu
0. "rogram Storage, digunakan untuk menyimpan semua instruksi program yang akan diproses& 4. #or$ing Storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahan& 3. %!tp!t Storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output.
B. ROM ( Read Only Memory)
/emori ini hanya dapat dibaca saja, programer tidak bisa mengisi sesuatu ke dalam 5!/. Isi 5!/ sudah diisi oleh pabrik pembuatnya berupa sistem operasi yang terdiri dari program$program pokok yang diperlukan oleh sistem komputer, seperti program untuk mengatur penampilan karakter, pengisian tombol kunci dan bootstrap program. Bootstrap program diperlukan pada "aktu pertama kali sistem komputer diaktifkan, yang proses ini disebut dengan istilah booting , yang terdiri dari% '. Cold booting , yaitu proses mengaktifkan sistem komputer pertama kali untuk mengambil bootsrap program dari keadaan listrik komputer mati. #arm booting , yaitu proses pengulangan pengambilan bootstrap program dalam keadaan komputer masih hidup Instruksi yang tersimpan di 5!/ disebut dengan microinstr!ction atau microcode atau disebut juga irmware. Isi dari 5!/ tidak boleh hilang atau rusak, karena dapat menyebabkan sistem komputer tidak berfungsi. 5!/ bersifat non volatile, artinya isinya tidak hilang bila listrik komputer dimatikan. 6enis$ jenis 5!/% '. PROM ( "rogrammable &ead %nly Memory), yaitu 5!/ yang dapat diprogram sekali saja dan tidak dapat diubah kembali 0. EPROM ( Erasable "rogrammable &ead %nly Memory), yaitu 5!/ yang dapat dihapus dengan sinar ultra #iolet serta dapat diprogram kembali berulang$ulang 4. EEPROM ( Electrically Erasable "rogrammable &ead %nly Memory), yaitu 5!/ yang dapat dihapus secara elektronik dan dapat diprogram kembali
5.3 en!" Memory
*omputer generasi pertama -7IC tahun '832 menggunakan komponen tabung hampa udara untuk main memory. /emori ini relatif berukuran besar dan tiap$tiap tabung hampa udara me"akili ' bit.
9ambar '.' : 9ambar 'ac!!m (!bes B. Magne&!# 'ore &orage
igunakan sekitar tahun '82$'8;.
9ambar '.0 : 9ambar /esin 'ac!!m (!be dengan Magnetic Core Storage '. Planar $h!n*!lm &orage
+. em!#ondu#&or &orage
/ulai banyak digunakan sejak tahun '8;$an hingga sekarang.
?SI ( 'ery arge Scale Integration) yaitu meletakkan sejumlah besar circuit ke dalam suatu chip.
9ambar '.3 : 9ambar Semicond!ctor Storage berbentuk Single In-line Memory Mod!le SIMM)
E. o"eph"on un#&!on
iciptakan oleh +rian 6osephson dari Inggris. /erupakan memori yang dapat melakukan switch dari bit ' ke bit atau sebaliknya dengan kecepatan yang tinggi, yaitu kurang dari sepertriliun detik. /enggunakan suatu tempat tertutup yang berisi heli!m cair dengan suhu sekitar $0 derajat celcius.
9ambar '.1 : 9ambar .osephson .!nction Chip *. 'harged'oupled +e,!#e (''+)
/erupakan memori yang terdiri dari ribuan metal bujur sangkar berukuran kecil yang masing$masing dapat menyimpan informasi digit binari dalam bentuk beban elektronik (electric charge)
5.- u%ungan An&ara 'P/ dengan Ma!n Memory dan Ala&Ala& I0O
+erikut ini adalah hubungan antara CPU dengan main memory dan alat$alat I!% A. B/
isebut juga pathway, merupakan suatu sirkuit yang merupakan jalur transportasi informasi antara dua atau lebih alat$alat dalam sistem komputer. +us yang menghubungkan antara CPU dengan main memory disebut dengan internal bus, sedangkan yang menghubungkan CPU dengan alat$alat inputoutput disebut e@ternal bus. 6enis$jenis bus % '. Data b!s, yaitu bus yang digunakan untuk jalur transportasi data dan instruksi& 0. Address b!s, yaitu bus yang digunakan untuk jalur transportasi untuk alamat di main memory untuk data atau instruksi yang akan diambil atau direkam& 4. Control b!s, yaitu bus yang digunakan untuk mengirimkan signal sebagai pemberitahuan akan dikirimkan suatu informasi atau telah diterimanya informasi yang dikirimkan dari satu alat ke alat yang lain.
9ambar '.; : 9ambar *eterhubungan CPU, //, dan I! i dalam internal bus, hubungan antara CPU dengan main memory melalui data bus yang dihubungkan dengan memory data register (/5), address b!s yang dihubungkan dengan memory address register (/5) dan control b!s yang dihubungkan dengan control !nit .
9ambar '. : 9ambar *eterhubungan CPU, //, dan I! melalui 5egister
B. I0O POR$
lat$alat inputoutput tidak dilekatkan langsung dengan bus tetapi melalui suatu I! port atau I! interace. lat$alat inputoutput dapat berkomunikasi dengan CPU dengan cara mengirimkan informasi yang akan dikomunikasikan le"at bus. Informasi yang dikirim dari alat inputoutput ( peripheral device) ke main memory atau ke register di CPU diletakan di I! port dan dikirimkan le"at data bus. emikian juga bila informasi dari main memory akan dikirimkan ke peripheral de#ice juga melalui data bus dan diterima di I! port. Cara ini disebut juga dengan program-controlled I/%. Cara ini banyak diterapkan pada alat I! yang hanya dapat menangani satu karakter atau ' byte atau ' "ord saja tiap saat misalnya keyboard.
'. +MA 'O$ROER
Untuk peripheral de#ice yang mempunyai kecepatan tinggi, tidaklah ekonomis untuk pengiriman informasi byte per byte atau word per word , dan akan lebih ekonomis bila pengiriman informasi dilakukan sekaligus per blok informasi. +ila informasi dikirim sekaligus per blok dan CPU harus selalu menga"asi pengiriman informasi, maka akan terjadi suatu "aktu yang terbuang (idle time). / ( Direct Memory Access) merupakan suatu konsep yang akan membuat komunikasi informasi antara peripheral de#ice dengan main memory akan lebih efisien. / controller mempunyai suatu processor sendiri di dalamnya berupa IC khusus yang akan menangani operasi baca dan tulis antara main memory dan device peripheral . engan cara / ini, CPU cukup sekali saja memberi signal ke / controller untuk melakukan pengiriman sejumlah blok data antara main memory dengan device peripheral , yang selanjutnya urusan pengiriman data tersebut akan dilakukan oleh processor di / tanpa turut campur dari CPU, sehingga dapat melakukan pekerjaan yang lain. Cara / ini biasanya digunakan untuk device peripheral yang mempunyai kecepatan
I! Channel adalah suatu / controller yang digunakan bersama$sama untuk sejumlah alat$alat I!. /asing$masing alat I! dihubungkan dengan suatu channel le"at suatu controller . Sebuah controller dapat digunakan untuk sejumlah alat$alat I! sejenis, misalnya akan digunakan dua atau lebih dis$ drive pada sebuah komputer.
5.5 arak&er!"&!k !"&em Memor! dapun karakteristik sistem memori adalah sebagaimana tabel berikut% arak&er!"&!k
e&erangan
?okasi
'. 0. 4. '. 0. '. 0. '. 0. 4. 3. '. 0. 4. '. 0. '. 0.
*apasitas Satuan
*inerja
CPU Internal (main) -@ternal ( secondary) Ukuran "ord 6umlah "ord Bloc$ #ord Se0!ential Access Direct Access &andom Access Associative Access Access (ime Cycle (ime (ranser &ate Semi konduktor /agnetik 'olatile ,on$'olatile Eraseable ,on$ Eraseable
5.4 'a#he Memory Cache memory merupakan lokasi data sementara antara prosesor dengan main memory. Penempatan cache memory ditujukan untuk mengurangi gap antara kecepatan prosesor dengan kecepatan main memory. 9ambar 0.'. di ba"ah ini menunjukkan posisi cache memory yang diletakkan antara prosesor (CPU) dengan main memory. Sedangkan gambar 0.0. memperlihatkan sistem interkoneksi untuk cache memory.
Cache Transfer Memory Word
CPU
Block
Transfer
Main Memory
9ambar 0.'. 9ambar Posisi Cache Memory pada Sistem Memory.
9ambar 0.0. 9ambar Sistem Interkoneksi yang terkait dengan Cache Memory.
Cache berasal dari kata cash. ari istilah tersebut cache adalah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan sementara. Sesuai definisi tersebut cache memory adalah tempat menympan data sementara. Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkan transfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache memory tersebut, sehingga apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka maka akses akan dapat dilakukan lebih cepat. Cache memory ini adalah memori tipe S5/ yang memiliki kapasitas terbatas namun memiliki kecepatan yang sangat tinggi dan harga yang lebih mahal dari memori utama. Cache memory ini terletak antara register dan 5/ (memori utama) sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama. *arakteristik cache memory adalah sebagai berikut%
*apasitas relatif lebih kecil dari main memory, tetapi memiliki kecepatan yang relati# lebih tinggi dibanding main memory1
Cache memory merupakan suatu memori b!er (salinan data) bagi memori utama&
/eskipun cache menggunakan informasi yang tersimpan dalam memori utama, tetapi ia tidak berhadapan secara langsung dengan memori utama&
#ord yang disimpan didalam cache memory adalah word yang diambil dari main memory, yang dikerjakan sesuai perintah CPU.
5. e,el 'a#he Memory
Bingga saat ini, cache memory terbagi atas tiga le#el yaitu ?', ?0 dan ?4. Cache memory memori le#el ' (?') adalah cache memory yang terletak dalam prosesor (internal cache). Cache memory ini memiliki kecepatan akses paling tinggi dan harganya paling mahal. Ukuran memori berkembang mulai dari *+, 23*+ dan '0*+. Cache memory le#el 0 (?0) memiliki kapasitas yang lebih besar yaitu berkisar antara 012*+ sampai dengan 0/+. 7amun, cache memory ?0 ini memiliki kecepatan yang lebih rendah dari cache memory ?'. Cache memory ?0 terletak terpisah dengan prosesor atau disebut dengan external cache. Sedangkan cache memory le#el 4 hanya dimiliki oleh prosesor yang memiliki unit lebih dari satu misalnya d!alcore dan 0!adcore. Aungsinya adalah untuk mengontrol data yang masuk dari tembolok ?0 dari masing$masing inti prosesor. ?e#el 0 atau ?0 cache merupakan bagian dari strategi penyimpanan multi le#el untuk meningkatkan performa komputer.
9ambar 0.4. 9ambar Contoh ?e#el Cache pada "rocessor .
5.6 apa"!&a" 'a#he
/enentukan ukuran cache memory sangatlah penting untuk mendongkrak kinerja komputer. ari segi harga cache memory sangatlah mahal tidak seperti memori utama. Semakin besar kapasitas cache tidak berarti semakin cepat prosesnya, dengan ukuran besar akan terlalu banyak gate pengalamatannya sehingga akan memperlambat proses. *ita bisa melihat beberapa merek prosesor di pasaran beberapa "aktu lalu. / mengeluarkan prosesor *1 dan *2 dengan cache memory yang besar ('/+) tetapi kinerjanya tidak bagus. *emudian Intel pernah mengeluarkan prosesor tanpa cache
memory untuk alasan harga yang murah, yaitu seri Intel Celeron pada tahun '88$an hasil kinerjanya sangat buruk terutama untuk operasi data besar, loating point , 4. Intel Celeron #ersi berikutnya sudah ditambah cache memory sekitar '0*+. ?alu berapa idealnya kapasitas cache memoryD Sejumlah penelitian telah menganjurkan bah"a ukuran cache antara '*+ dan 1'0*+ akan lebih op timum.
5.7 /kuran Blok
-lemen rancangan yang harus diperhatikan lagi adalah ukuran blok.
B!%l!ography Barmoko, I. E., Chandra, 5., F Prihastomo, G. (n.d.). (!gas Arsite$t!r dan %rganisasi 2omp!ter - Cache Memory3pd3 5etrie#ed 7o#ember 8, 0'2, from files.yogaprihastomo.com...
