Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Organisasi dan Arsitektur Komputer : Perancangan Kinerja (William Stallings) Chapter 4 Memori Internal.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Organisasi dan Arsitektur Komputer : Perancangan Kinerja (William Stallings) Chapter 4 Memori Internal."— Transcript presentasi:

1 Organisasi dan Arsitektur Komputer : Perancangan Kinerja (William Stallings) Chapter 4 Memori Internal

2 Karakteristik Memori zLokasi zKapasitas zUnit transfer zMetode Akses zKinerja zJenis fisik zSifat-sifat fisik zOrganisasi

3 Lokasi zCPU (register) zInternal (main memori) zExternal (secondary memori)

4 Kapasitas zUkuran Word ySatuan alami organisasi memori zBanyaknya words yatau Bytes

5 Satuan Transfer zInternal yJumlah bit dalam sekali akses ySama dengan jumlah saluran data (= ukuran word) zExternal yDalam satuan block yg merupakan kelipatan word zAddressable unit yLokasi terkecil yang dpt dialamati secara uniq ySecara internal biasanya sama dengan Word yUntuk disk digunakan satuan Cluster

6 Metode Akses zSekuensial yMulai dari awal sampai lokasi yang dituju yWaktu akses tergantung pada lokasi data dan lokasi sebelumnya yContoh tape zDirect ySetiap blocks memilki address yg unique yPengaksesan dengan cara lompat ke kisaran umum (general vicinity) ditambah pencarian sekuensial yWaktu akses tdk tergantung pada lokasi dan lokasi sebelumnya ycontoh disk

7 Metode Akses zRandom ySetiap lokasi memiliki alamat tertentu yWaktu akses tdk tergantung pada urutan akses sebelumnya yContoh RAM zAssociative yData dicarai berdasarkan isinya bukan berdasarkan alamatnya yWaktu akses tdk tergantung terhadap lokasi atau pola akses sebelumnya yContoh: cache

8 Hierarki Memori zRegister yDalam CPU zInternal/Main memory yBisa lebih dari satu level dengan adanya cache y“RAM” zExternal memory yPenyimpan cadangan

9 Performance zAccess time yWaktu untuk melakukan operasi baca-tulis zMemory Cycle time yDiperlukan waktu tambahan untuk recovery sebelum akses berikutnya yAccess time + recovery zTransfer Rate yKecepatan transfer data ke/dari unit memori

10 Jenis Fisik zSemiconductor yRAM zMagnetic yDisk & Tape zOptical yCD & DVD zOthers yBubble yHologram

11 Karakteristik zDelay zVolatility zErasable zPower consumption Organisasi zSusunan fisik bit-bit untuk membentuk word

12 Kendala Rancangan zBerapa banyak? yCapacity zSeberapa cepat? yTime is money zBerapa mahal?

13 Hierarki zRegisters zL1 Cache zL2 Cache zMain memory zDisk cache zDisk zOptical zTape

14 Ingin Komputer yg Cepat? zKomputer hanya menggunakan static RAM zAkan sangat cepat zTidak diperlukan cache yApa perlu cache untuk cache? zHarga menjadi sangat mahal

15 Locality of Reference zSelama berlangsungnya eksekusi suatu program, referensi memori cenderung untuk mengelompok (cluster) zContoh: loops

16 Memori Semiconductor zRAM yPenamaan yang salah karena semua memori semiconductor adalah random access (termasuk ROM) yRead/Write yVolatile yPenyimpan sementara yStatic atau dynamic

17 Dynamic RAM zBit tersimpan berupa muatan dalam capacitor zMuatan dapat bocor zPerlu di-refresh zKonstruksi sederhana zUkuran per bit nya kecil zMurah zPerlu refresh-circuits zLambat zMain memory

18 Static RAM zBit disimpan sebagai switches on/off zTidk ada kebocoran zTdk perlu refreshing zKonstruksi lebih complex zUkuran per bit lebih besar zLebih mahal zTidak memerlukan refresh-circuits zLebih cepat zCache

19 Read Only Memory (ROM) zMenyimpan secara permanen zUntuk yMicroprogramming yLibrary subroutines ySystems programs (BIOS) yFunction tables

20 Jenis ROM zDitulisi pada saat dibuat ySangat mahal zProgrammable (once) yPROM yDiperlukan peralatan khusus untuk memprogram zRead “mostly” yErasable Programmable (EPROM) xDihapus dg sinar UV yElectrically Erasable (EEPROM) xPerlu waktu lebih lama untuk menulisi yFlash memory xMenghapus seleuruh memori secara electris

21 Organisasi z16Mbit chip dapat disusun dari 1M x 16 bit word z1 bit/chip memiliki 16 lots dengan bit ke 1 dari setiap word berada pada chip 1 z16Mbit chip dapat disusun dari array: 2048 x 2048 x 4bit yMengurangi jumlah addres pins yMultiplex row address dg column address y11 pins untuk address (2 11 =2048) yMenambah 1 pin kapasitas menjadi 4x

22 Refreshing zRangkaian Refresh diamsukkan dalam chip zDisable chip zPencacahan melalui baris zRead & Write back zPerlu waktu zMenurunkan kinerja

23 Contoh: 16 Mb DRAM (4M x 4)

24 Packaging

25 Organisation Module

26 Organisation Modul (2)

27 Koreksi kesalahan zRusak berat yCacat/rusak Permanent zRusak ringan yRandom, non-destructive yRusak non permanent zDideteksi menggunakan Hamming code

28 Error Correcting Code Function

29 Cache zMemori cepat dg kapasitas yg sedikit zTerletak antara main memory dengan CPU zBisa saja diletakkan dalam chip CPU atau module tersendiri

30 Operasi pada Cache zCPU meminta isi data dari lokasi memori tertentu zPeriksa data tersebut di cache zJika ada ambil dari cache (cepat) zJika tidak ada, baca 1 block data dari main memory ke cache zAmbil dari cache ke CPU zCache bersisi tags untuk identitas block dari main memory yang berada di cache

31 Desain Cache zUkuran (size) zFungsi Mapping zAlgoritma penggantian (replacement algrthm) zCara penulisan (write policy) zUkuran Block zJumlah Cache

32 Size zCost ySemakin besar semakin mahal zSpeed ySemakin besar semakin cepat yCheck data di cache perlu waktu

33 Organisasi Cache

34 Fungsi Mapping zUkuran Cache 64kByte zUkuran block 4 bytes ydiperlukan 16k (2 14 ) alamat per alamat 4 bytes yJumlah jalur alamat cache 14 zMain memory 16MBytes zJalur alamat perlu 24 bit y(2 24 =16M)

35 Direct Mapping zSetiap block main memory dipetakan hanya ke satu jalur cache yJika suatu block ada di cache, maka tempatnya sudah tertentu zAddress terbagi dalam 2 bagian zLS-w-bit menunjukkan word tertentu zMS-s-bit menentukan 1 blok memori zMSB terbagi menjadi field jalur cache r dan tag sebesar s-r (most significant)

36 Struktur Alamat Direct Mapping Tag s-rLine or Slot rWord w z 24 bit address z 2 bit : word identifier (4 byte block) z 22 bit: block identifier y8 bit tag (=22-14) y14 bit slot atau line z 2 blocks pada line yg sama tidak boleh memiliki tag yg sama z Cek isi cache dengan mencari line dan Tag

37 Table Cache Line pada Direct Mapping zCache line blocks main memori z00, m, 2m, 3m…2 s -m z11,m+1, 2m+1…2 s -m+1 zm-1m-1, 2m-1,3m-1…2 s -1

38 Organisai Cache Direct Mapping

39 Contoh Direct Mapping

40 Keuntungan & Kerugian Direct Mapping zSederhana zMurah zSuatu blok memiliki lokasi yang tetap yJika program mengakses 2 block yang di map ke line yang sama secara berulang-ulang, maka cache-miss sanagat tinggi

41 Associative Mapping zBlok main memori dpt di simpan ke cache line mana saja zAlamat Memori di interpresi sbg tag dan word zTag menunjukan identitas block memori zSetiap baris tag dicari kecocokannya zPencarian data di Cache menjadi lama

42 Organisasi Cache Fully Associative

43 Contoh Associative Mapping

44 Tag 22 bit Word 2 bit Struktur Address Associative Mapping z22 bit tag disimpan untuk blok data 32 bit ztag field dibandingkan dg tag entry dalam cache untuk pengecekan data zLS 2 bits dari address menunjukkan 16 bit word yang diperlukan dari 32 bit data block zcontoh yAddressTagData Cache line yFFFFFCFFFFFC FFF

45 Set Associative Mapping zCache dibagi dalam sejumlah sets zSetiap set berisi sejumlah line zSuatu blok di maps ke line mana saja dalam set ymisalkan Block B dapat berada pada line mana saja dari set i zContoh: per set ada 2 line y2 way associative mapping ySuatu block dpt berada pada satu dari 2 lines dan hanya dalam 1 set

46 Contoh Set Associative Mapping zNomor set 13 bit zNomor Block dlm main memori adl modulo 2 13 z000000, 00A000, 00B000, 00C000 … map ke set yang sama

47 Organisasi Cache: Two Way Set Associative

48 Struktur Address: Set Associative Mapping zset field untuk menentukan set cache set yg dicari zBandingkan tag field untuk mencari datanya zContoh: zAddressTagDataSet number y1FF 7FFC1FF FFF y001 7FFC FFF Tag 9 bit Set 13 bit Word 2 bit

49 Contoh Two Way Set Associative Mapping

50 Replacement Algorithms (1) Direct mapping zTidak ada pilihan zSetiap block hanya di map ke 1 line zGanti line tersebut

51 Replacement Algorithms (2) Associative & Set Associative zHardware implemented algorithm (speed) zLeast Recently used (LRU) ze.g. in 2 way set associative yWhich of the 2 block is lru? zFirst in first out (FIFO) yreplace block that has been in cache longest zLeast frequently used yreplace block which has had fewest hits zRandom

52 Write Policy zMust not overwrite a cache block unless main memory is up to date zMultiple CPUs may have individual caches zI/O may address main memory directly

53 Write through zAll writes go to main memory as well as cache zMultiple CPUs can monitor main memory traffic to keep local (to CPU) cache up to date zLots of traffic zSlows down writes zRemember bogus write through caches!

54 Write back zUpdates initially made in cache only zUpdate bit for cache slot is set when update occurs zIf block is to be replaced, write to main memory only if update bit is set zOther caches get out of sync zI/O must access main memory through cache zN.B. 15% of memory references are writes

55 Pentium Cache zForeground reading zFind out detail of Pentium II cache systems zNOT just from Stallings!

56 Newer RAM Technology (1) zBasic DRAM same since first RAM chips zEnhanced DRAM yContains small SRAM as well ySRAM holds last line read (c.f. Cache!) zCache DRAM yLarger SRAM component yUse as cache or serial buffer

57 Newer RAM Technology (2) zSynchronous DRAM (SDRAM) y currently on DIMMs yAccess is synchronized with an external clock yAddress is presented to RAM yRAM finds data (CPU waits in conventional DRAM) ySince SDRAM moves data in time with system clock, CPU knows when data will be ready yCPU does not have to wait, it can do something else yBurst mode allows SDRAM to set up stream of data and fire it out in block

58 SDRAM

59 Newer RAM Technology (3) zForeground reading zCheck out any other RAM you can find zSee Web site: yThe RAM Guide


Download ppt "Organisasi dan Arsitektur Komputer : Perancangan Kinerja (William Stallings) Chapter 4 Memori Internal."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google