Pertemuan VII Memori Internal

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

Lokasi zCPU (register) zInternal (main memori) zExternal (secondary memori) Back to Page 2

Kapasitas zUkuran Word ySatuan alami organisasi memori zBanyaknya words yatau Bytes

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Abdul Rouf - 21 Contoh: 16 Mb DRAM (4M x 4)

Abdul Rouf - 22 Packaging

Abdul Rouf - 23 Organisation Module

Abdul Rouf - 24 Organisation Modul (2)

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

Error Correcting Code Function

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

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

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

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

Organisasi Cache

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)

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)

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

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

Abdul Rouf - 36 Organisai Cache Direct Mapping

Contoh Direct Mapping

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

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

Abdul Rouf - 40 Organisasi Cache Fully Associative

Contoh Associative Mapping

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

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

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

Organisasi Cache: Two Way Set Associative

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

Contoh Two Way Set Associative Mapping

To Be Continued