PENGANTAR ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

ARSITEKTUR SISTEM MEMORI

KARAKTERISTIK MEMORI

2

KAPASITAS SATUAN

TRANSFER METODE AKSES

KINERJA TIPE FISIK KARAKTERISTIK

FISIK

KAPASITAS

3

• Kapasitas dinyatakan dalam byte ( 1 byte 8 bit) atau word

• Panjang word yang umum adalah 8, 16 dan 32 bit

SATUAN TRANSFER

4

• 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

5

Terdapat 4 jenis metode akses : 1. Sequential Access 2. Direct Access 3. Random Access 4. Associative Metode Sequential Access dan Direct Access

dipakai pada memori pembantu Metode Random Access dan Associative

dipakai pada memori utama

KINERJA

6

Pada memori utama terdapat 3 buah parameter kinerja :

1. Access Time

2. Memory Cycle

3. Transfer Rate

TIPE FISIK

7

• 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

KARAKTERISTIK FISIK

8

Karakteristik Fisik Ada 2 yaitu :

1. Memori Volatile

2. Memori Non Volatile

KLASIFIKASI MEMORI

9

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

10

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

Volatile PROM

EPROM Read mostly memory

Sinar Ultra Violet

Flash Memory

Electrically block level

EEPROM

MEMORI UTAMA

11

Memori utama yang digunakan untuk menyimpan dan memanggil data diklasifikasikan menjadi 2 yaitu :

1. RAM (Random Access Memory)

2. CAM (Content Address Memory)

RANDOM ACCESS MEMORY (RAM)

12

• RAM diakses melalui alamat,

• Semua lokasi yang dapat dialamati dapat diakses secara acak (random)

• Membutuhkan waktu akses yang sama tanpa tergantung pada lokasi fisik di dalam memori

• Ada 2 jenis RAM

1. RAM Dinamik

2. RAM Statik

CONTENT ACCESS MEMORY (CAM)

13

• Memori diakses berdasarkan isi bukan alamat

• Pencarian data dilakukan secara simultan dan paralel

• CAM disebut juga memori asosiatif

MEMORI CACHE

14

• 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

15

Cache berisi salinan sebagian isi memori utama

Pada saat CPU membaca sebuah word memory, dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui apakah word 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 ELEMEN RANCANGAN CACHE

16

Ukuran Cache

Fungsi Pemetaan

Algoritma Penggantian

Ukuran Blok

UKURAN CACHE

17

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 (MAPPING)

18

PEMETAAN LANGSUNG

Memetakan masing-masing 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

FUNGSI PEMETAAN (MAPPING)

19

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

20

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

ALGORITMA PENGGANTIAN

21

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

ALGORITMA PENGGANTIAN

22

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

23

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

IMPLEMENTASI MEMORI UTAMA

24

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

IMPLEMENTASI MEMORI UTAMA

25

3. Memori Virtual

Prinsip dasar memori virtual adalah mengalamati ruang penyimpanan logikal yang secara fisik lebih besar dari ruang penyimpanan riil

MEMORI PEMBANTU (AUXILIARY MEMORY)

26

Bersifat non-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

27

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

28

• 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

DISK MAGNETIK

29

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

FLOPPY DISK

30

• Merupakan lembaran datar yang tipis dan fleksibel

• Hampiran sama dengan harddisk tetapi kapasitas penyimpanannya lebih rendah

KLASIFIKASI MEMORI MENURUT SIFAT PENGOPERASIAN

31

1. Sifat Fisik

2. Organisasi Logis

3. Memori Archival

SIFAT FISIK

32

Statis Vs Dinamis

Volatile Vs Non Volatile

Read Destruktif Vs Read Non-

Destruktif

Removable Vs Permanen

STATIS VS DINAMIS

33

STATIC 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

34

VOLATILE

• Membutuhkan sumber daya yang terus-menerus untuk menyimpan nilainya.

• Contohnya : RAM Statis dan Dinamis

NON VOLATILE

• Tidak membutuhkan sumber daya yang terus-menerus untuk menyimpan nialinya.

• Contohnya : ROM

READ DESTRUKTIVE VS READ NON DESTRUKTIVE

35

READ DESTRUCTIVE

• 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

READ NON DESTRUCTIVE

• Dalam proses membaca word, memori tersebut tidak dapat dihancurkan.

• Contohnya : SRAM dan ROM

REMOVABLE VS PERMANENT

36

REMOVABLE

• Memori yang elemen aktifnya dapat dikeluarkan dari hardware sistem.

• Contohnya : Floopy Disk

NON REMOVABLE

• Memori yang elemen aktifnya tidak dapat dikeluarkan dari hardware sistem.

• Contohnya : RAM dan hard disk

ORGANISASI LOGIS

37

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

38

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.

TERIMA KASIH

IMAM AHMAD TRINUGROHO