Memory System And Design By : Maskie Z. Oematan

Memory Hierarchy Hierarki Memori atau Memory Hierarchy dalam arsitektur komputer adalah sebuah pedoman yang dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk tiap bitnya. Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni hierarki memori tradisional dan hierarki memori kontemporer.

RAM Dinamic RAM Static RAM Disusun oleh sel-sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor  memerlukan pengisian muatan secara periodik untuk memelihara data Static RAM Nilai biner disimpan dengan menggunakan konfigurasi flip-flop  menampung data sepanjang daya listrik tersedia

Memory Read / Write Memori Read/Write dapat diklasifikasikan menurut sifat pengoperasiannya adalah : Static RAM (SRAM) Untuk setiap word apabila telah ditulis tidak perlu lagi dialamatkan atau dimanipulasi untuk menyimpan nilainya. Dibentuk dari flip-flop yang nmeggunakan arus kecil untuk memelihara logikanya. Digunakan untuk register CPU dan peralatan penyimpanan berkecepatan tinggi. Merupakan sirkuit memori semikonduktor yang cepat dan mahal. Dynamic RAM (DRAM) Dibentuk dari kapasitor (peralatan yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik) dan transistor Menggunakan sirkuit pembangkit Waktu siklusnya 2 kali access time (waktu access baca) yaitu waktu yang dibutuhkan untuk memanggil kembali data dari peralatan.

Klasifikasi Memori berdasarkan proses pembacaan data (*) Read Destruktif lawan Read Non-Destruktif Memori Read Destruktif * ) Apabila dalam proses membaca word memori tersebut juga menghancurkan nilainnya. * ) Mempunyai 2 fase operasi yaitu read cycle dan restore cycle * ) Selama akses baca system penyimpan pertama kali akan membaca word dan selama akses tulis system penyimpanan pertama kali akan membaca word, yang mengakibatkan waku akses baca akan lebih pendek daripada waktu tulis. Contoh : DRAM Memori Read Non-Destruktif Dalam proses membaca word, memori tersebut tidak dapat dihancurkan. Contohnya : SRAM dan ROM

Berdasarkan koneksi dengan sistem perangkat keras Memori Removable Memori yang elemen aktifnya dapat dikeluarkan dari hardware system. Contoh : disket, USB Flash Memori Non Removable Memori yang elemen aktifnya tidak dapat dikeluarkan dari hardware system. Contoh : RAM dan hard disk

Cache Memory

ROM Berisi data permanen yang tidak dapat diubah Biasanya diisi library/subroutines yg sering digunakan dan program sistem Keuntungan ROM adalah data atau program secara permanen ada di memori utama dan tidak perlu dimuat ke penyimpan sekunder

A. Memory Read Only (ROM) Peralatan memori yang dapat dibaca namun tidak dapat ditulis oleh CPU, Contoh : Switch Mekanis (computer menggunakannya untuk menyimpan konstansta yang digunakan untuk menentukan konfigurasi system(jumlah memori utama). PROM (Programming Read Only Memory) adalah ROM yang diprogram oleh pabrik pembuatnya dan kita tidak bisa mengubah isinya. EPROM (Erasable PROM) adalah ROM yang dapat dihapus dengan menggunakan sinar ultraviolet dan kemudian deprogram kembali. EAROM(Electrically Alterable ROM) ROM yang dapat deprogram oleh computer dengan menggunakan operasi arus tinggi (high current) khusus, digunakan untuk menyimpan informasi yang jarang sekali berubah, contohnya : informasi konfigurasi.

ROM (Read Only Memory) NonVolatile Memory Row decoder

Cache Memory Semakin besar ukuran cache, maka semakin banyak jumlah gerbang yang dibutuhkan dalam pengalamatan cache cache yang terlalu besar cenderung lebih lambat dicari ukuran yang optimal

Prinsip Cache Memory Cache memory ditujukan untuk memberikan kecepatan memori yang mendekati kecepatan memori tercepat yang bisa diperoleh, sekaligus memberi ukuran memori yang besar dengan harga yg lebih murah berfungsi untuk menjembatani perbedaan kecepatan yang besar antara main memory dan CPU  mengurangi idle time CPU Cache memory berada diantara CPU dan memori utama (RAM), baik posisi, kecepatan dan ukurannya Cache berisi salinan sebagian memori utama (data dari main memory dipindah per blok)

Saat CPU akan membaca sebuah word, maka diperiksa apakah ada di cache Saat CPU akan membaca sebuah word, maka diperiksa apakah ada di cache. Bila sudah ada langsung diambil, jika belum ada maka beberapa word (dalam jumlah yang tetap) diambil dari memori utama ke cache dan kemudian dikirimkan ke CPU Fenomena lokalitas referensi: ketika sebuah blok data diambil ke cache untuk memenuhi referensi memori tunggal, terdapat kemungkinan bahwa referensi berikutnya adalah blok-blok lain dalam blok tersebut Cache terdiri dari beberapa slot; tiap slot terdiri dari beberapa word (1 blok)

Setiap cache mempunyai dua sub system yaitu : 1 ) Tag Subsystem Menyimpan alamat dan menentukan apakah ada kesesesuaian data yang diminta. 2 ) Memory subsistem Menyimpan dan mengantarkan data.

MEMORI CACHE MAPPING

Fungsi Pemetaan (Mapping)

Jumlah Cache Ada 2 jenis cache: on-chip cache off-chip cache mengurangi aktivitas bus eksternal  meningkatkan kinerja sistem diakses oleh CPU dengan sangat cepat ditempatkan pada keping yang sama dengan CPU off-chip cache ditempatkan pada keping yang berbeda dengan CPU

Cache 2 Tingkat saat ini banyak komputer menggunakan cache 2 tingkat: L1 cache (internal cache) L2 cache (external cache) jika tidak ada L2 cache, jika lokasi memori tidak berada di L1 cache, maka CPU harus mengakses memori RAM/ROM melalui bus  lambat dengan adanya SRAM L2 cache, maka informasi dapat diberikan secepatnya  zero wait state

RAM structure (Logic Designer Perspective) NEXT WEEK Virtual Memory Memory Cell Array & RAM structure (Logic Designer Perspective)