ARSITEKTUR SISTEM MEMORI PERTEMUAN MINGGU KE-7 ARSITEKTUR SISTEM MEMORI

KARAKTERISTIK MEMORI KAPASITAS SATUAN TRANSFER METODE AKSES KINERJA TIPE FISIK KARAKTERISTIK FISIK

KAPASITAS Kapasitas dinyatakan dalam byte ( 1 byte 8 bit) atau word Panjang word yang umum adalah 8, 16 dan 32 bit

SATUAN TRANSFER 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 Terdapat 4 jenis metode akses : Sequential Access Direct Access Random Access Associative Metode Sequential Access dan Direct Access dipakai pada memori pembantu Metode Random Access dan Associative dipakai pada memori utama

KINERJA Pada memori utama terdapat 3 buah parameter unjuk kerja : Access Time Memory Cycle Transfer Rate

TIPE FISIK 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

KARAKTER FISIK Ada 2 yaitu : Memori Volatile Memori Non Volatile

KLASIFIKASI MEMORI 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 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 PROM EPROM Read mostly memory Sinar Ultra Violet Flash Memory Electrically block level EEPROM

MEMORI UTAMA Memori utama yang digunakan untuk menyimpan dan memanggil data diklasifikasikan menjadi 2 yaitu : RAM (Random Access Memory) CAM (Content Address Memory)

RAM (RANDOM ACCESS MEMORY) Ram diakses melalui alamat, Semua lokasi yang dapat dialamati dapat diakses secara acak (random) Membutuhkan waktu akses yang sama tanpa tergantung pada lokai fisik di dalam memori Ada 2 jenis RAM 1. RAM Dinamik 2. RAM Statistik

CAM (CONTENT ADDRESS MEMORY) Memori diakses berdasarkan isi bukan alamat Pencarian data dilakukan secara simultan dan paralel CAM disebut jyga memori asosiatif

MEMORY CACHE 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 Cache berisi salinan sebagian isi memori utama Pada saat CPU membaca sebuah word memory, dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui apakah word berada 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-ELEMN RANCANGAN CACHE Ukuran Cache Fungsi Pemetaan Algoritma Penggantian Ukuran Blok

UKURAN CACHE 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 (MAPIPING) 1. PEMETAAN LANGSUNG Memetakan masing0masing 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

2. 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 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

1. 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

2. 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 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 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

3. Memori Virtual Prinsip dasr memori virtual adalah mengalamati ruang penyimpanan logikal yang secara fisik lebih besar dari daripada ruang penyimpanan riil

MEMORI PEMBANTU (AUXILIARY MEMORY) Bersifat mom-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 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 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

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

FLOOPY DISK Merupakan lembaran datar yang tipis dan fleksibel Hampiran sama dengan harddisk tetapi kapasitas penyimpanannya lebih rendah

KLASIFIKASI MEMORI MENURUT SIFAT PENGOPERASIAN Sifat Fisik Organisasi Logis Memori Archival

SIFAT FISIK Statis Vs Dinamis Volatile Vs Non Volatile Read Destruktif Vs Read Non- Destruktif Removable Vs Permanen

STATIS VS DINAMIS Statis 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 Memori Volatile Membutuhkan sumber daya yang terus-menerus untuk menyimpan nilainya. Contohnya : RAM Statis dan Dinamis Memori Non Volatile Tidak membutuhkan sumber daya yang terus-menerus untuk menyimpan nialinya. Contohnya : ROM

READ DESTRUKTIF VS READ NON-DESTRUKTIF Memori Read Destruktif 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

Memori Read Non-Destructif Dalam proses membaca word, memori tersebut tidak dapat dihancurkan. Contohnya : SRAM dan ROM

REMOVABLE VS PERMANEN Memori Removable Memori yang elemen aktifnya dapat dikeluarkan dari hardware sistem. Contohnya : Disket Memori Non Removable Memori yang elemen aktifnya tidak dapat dikeluarkan dari hardware sistem. Contohnya : RAM dan hard disk

ORGANISASI LOGIS 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 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.

DESIGN MEMORI A. Kecepatan Memori Lawan Kecepatan CPU Awal tahun 1960 –1980, kecepatan memori dan CPU meningkat, namun rasio keseluruhan antara keduanya relatif. Pada era ini kecepatan memori biasanya kurang lebih 10 kali lebih lambat dari kecepatan CPU. CDC 6600, 76000, CRAY 1 dan CRAY X-MP untuk super komputer waktu akses memorinya 10 sampai 14 kali waktu siklus CPU VAX 11/780, 8600 dan 8700 untuk mini komputer waktu akses memorinya 4 sampai 7 kali siklus CPU.

Pertengahan tahun 1980, kecepatan CPU jauh meningkat hingga 50 kali kecepatan memori, contoh CRAY Keuntungan dari perubahan ini adalah : Memori besar umumnya memerlukan hardware khusus untuk mendeteksi dan mengoreksi kesalahan, yang menambah waktu akses memori efektif. CPU yang paling cepat merupakan pipelined

B. Ruang Alamat Memori Semakin besar ruang alamat memori yang disediakan maka akan semakin baik namun harus diperhatikan pula bahwa dalam perubahan tersebut tidak harus merubah secar keseluruhan dan mendasar daripada arsitektur yang telah dibangun.

C. Keseimbangan Antara Kecepatan Dan Biaya Sifat dari teknologi memori 1. Harga unitnya turun dengan sangat cepat, sedangkan kecepatannya secara perlahan meningkat. 2. Adanya berbagai kecepatan dan biaya dalam peralatan memori.