MAKALAH ORGANISASI KOMPUTER

CACHE MEMORY

DISUSUN OLEH : M AFDAL RIZKI REPI SAPUTRA PANE

BAGUS SIADI KELAS : 06PT2

STIKOM DIMNAMIKA BANGSATAHUN AJARAN 2013/2014

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kita panjatkan kepada Allah S.W.T yang telah memberi rahmat dan

hidayah-Nya sehingga penyusunan makalah ini akhirnya bisa diselesaikan.

Makalah dengan judul “Jenis Data Pada Pentium dan PowerPC” ini disesuaikan

dengan tujuannya untuk menunjang perkuliahan dalam mata kuliah Organisasi Komputer

serta memenuhi tugas yang telah diberikan oleh dosen Pembimbing kepada kami.

Materi diskusi sudah diurutkan sesuai dengan kapasitasnya masing-masing,

sehingga Mahasiswa insya Allah dapat dengan mudah memahami.

Penulis menyadari bahwa masih banyak ketidaksempurnaan pada penulisan

makalah ini, baik isi maupun redaksinya, oleh karenanya kritik dan saran yang membangun

diharapkan dapat memperbaiki makalah ini untuk selanjutnya.

Terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu baik secara langsung

ataupun tidak terhadap terselesaikannya makalah ini.

DAFTAR ISI

Kata pengantar………………………………………………………………………..1

BAB 1................................................................................................................. 3

PEMBAHASAN....................................................................................................3

1,1 PENGERTIAN CACHE MEMORY................................................................................31,2 UKURAN CACHE..................................................................................................41,3 UKURAN BLOK....................................................................................................4

BAB II................................................................................................................. 5

2,1 MAPPING (PEMETAAN).........................................................................................52,2 PEMETAAN LANGSUNG (DIRECT MAPPING)..............................................................52,3 PEMETAAN ASOSIATIF (ASSOCIATIVE MAPPING)........................................................52,4 PEMETAAN ASOSIATIF SET (SET ASSOCIATIVE MAPPING)............................................62,5 ALGORITMA PENGGANTIAN...................................................................................6

BAB III................................................................................................................ 6

3,1 WRITE POLICY.....................................................................................................63,2 BUS WATCHING WITH WRITE THROUGH..................................................................73,3 HARDWARE TRANSPARENCY...................................................................................73,4 NON CACHEABLE MEMORY...................................................................................73,5 JUMLAH CACHE...................................................................................................7

3,6 letak cache memori……………………………………………..…………………………………………………………….………7

3.8 prioritas penyimpanan dan pengambilan data………………………………………………………………………………7

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................8

PENDAHULUAN

I.LATAR BELAKANG

PowerPC merupakan kelompok komputer yang menerapkan teknologi RISC

(reduced instruction set computers).

Proyek mini komputer 801 di IBM pada tahun 1975 mengawali banyak konsep

arsitektur yang digunakan dalam sistem RISC. 801 bersama dengan prosessor RISC I

Berkeley, meluncurkan gerakan RISC, namun 801 hanya merupakan prototipe yang

ditujukan untuk mengenalkan konsep disain. Keberhasilan memperkenalkan 801

menyebabkan IBM membangun produk workstation RISC komersial yaitu PC RT pada

tahun 1986, dengan mengadaptasi konsep arsitektural 801 kedalam kinerja yang

sebanding atau yang lebih baik. IBM RISC System/6000 merupakan mesin RISC

superscalar1[3] yang dipasarkan sebagai workstation berunjuk kerja tinggi, tidak lama

kemudian IBM mengkaitkan mesin ini sebagai arsitektur POWER.

IBM kemudian menjalin kerjasama dengan Motorola, pembuat mikroprosessor seri

6800, dan Apple, yang menggunakan keping Motorola dalam komputer Macintoshnya dan

hasilnya adalah seri mesin yang mengimplementasikan arsitektur PowerPC yang

diturunkan dari arsitektur POWER dan merupakan sistem RISC superscalar.

Pentium Intel mampu mendominasi pasaran dan secara teknologi menggunakan

rancangan CISC (complexinstruction set computers) dalam arsitekturnya.

BAB 1pembahasan

1,1 pengertian Cache Memory

Memori komputer pada awalnya dikatakankerja nya masih lambat dibandingkan dengan kinerja CPU, sehingga perlu dibuat sebuah memori yang dapat membantu kerja memori utama tersebut, sebagai perbandingan waktu akses memori cache lebih cepat memori utama. Cache memory adalah memori yang mempunyaii kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk perantara antara RAM dengan CPU. Memori ini memiliki kecepatan yang lebih tinggi daripada RAM. Memori ini digunakan untuk menjembatani perbedaan kecepatan CPU yang sangat tinggi dengan kecepatan RAM yang jauh lebih rendah. Jika processor membutuhkan suatu data, pertama-tama ia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, processor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. Tetapi jika data tidak ditemukan, processor akan mencarinya pada RAM. Cache memori ada dua macam, yaitu

Cache memori terdapat pada motherboard, memori jenis ini kecepatan aksesnya sangat tinggi, meskipun tidak secepat cache memori jenis pertama (yang ada pada internal processor). Semakin besar kapasitasnya maka semakin mahal dan cepat

Cache memori biasanya memuliki beberapa level yang menunjukkan tingkat kedekatannya dengan microprocessor. Contoh, L1 cache ada pada chip yang sama dengan microprocessor (built-in),

1,2 Ukuran Cache

Semakin besar kapasitas cache bukan seharus ny semakin cepat prosesnya, dengan ukuran besar maka akan terlalu banyak gate pengalamatannya sehingga akan memperlambat proses. Kita bisa melihat beberapa merek processor, misalnya AMD mengeluarkan processor K5 dan K6 dengan cache yang besar (1 MB) tetapi kinerjanya tidak bagus. Kemudian Intel pernah mengeluarkan processor tanpa cache untuk alas an harga yang murah, yaitu seri Intel Celeron pada tahun 1998-an hasil kinerjanya sangat buruk terutama untuk operasi data besar, floating point, dan 3D. Karena kinerja cache sangat sensitif terhadap sifat beban kerja, maka tidaklah mungkin untuk mencapai ukuran cache yang optimum.Sejumlah penelitian telah menganjurkan bahwa ukuran cache yang ideal adalah antara 1 KB dan 512 KB.

1.3 Ukuran Blok

Adanya sifat lokalitas menyebabkan nilai ukuran blok sangatlah penting. Apabila blok berukuran besar ditransfer ke cache akan menyebabkan hit ratio mengalami penurunan karena banyaknya data yang dikirim di sekitar referensi. Tetapi bila terlalu kecil, dimungkinkan memori yang akan dibutuhkan CPU tidak tercakup. Akan terjadi:

o Blok-blok yang berukuran lebih besar mengurangi jumlah blok yang

menempati cache

o Dengan meningkatnya ukuran blok maka jarak setiap word tambahan menjadi

lebih jauh dari word yang diminta, sehingga menjadi lebih kecil kemungkinannya digunakan dengan cepat.

Hubungan antara ukuran blok dan hit ratio sangat rumit untuk dirumuskan, tergantung pada karakteristik lokalitas programnya dan tidak terdapat nilai optimum yang pasti telah ditemukan. Ukuran antara 4 hingga 8 satuan yang dapat dialamati (word atau byte) cukup beralasan untuk mendekati nilai optimum.

BAB II2,1 Mapping (Pemetaan)

Saluran cache lebih sedikit dibandingkan dengan blok memori utama sehingga diperlukan algoritma untuk pemetaan blok-blok memori utama ke dalam saluran cache. Selain itu, diperlukan juga alat untuk menentukan blok memori utama mana yang sedang memakai saluran cache. Pemilihan fungsi pemetaan akan menentukan bentuk organisasi cache. Terdapat tiga metode yang digunakan yaitu

2,2 Pemetaan Langsung (Direct Mapping)

Pemetaan langsung teknik yang paling mudah, yaitu teknik ini memetakan blok memori utama hanya ke sebuah saluran cache saja. Jika

suatu block ada di cache, maka tempatnya sudah tertentu. Keuntungan dari direct mapping adalah sederhana dan murah. Sedangkan kerugian dari direct mapping adalah suatu blok memiliki lokasi yang .

2,3 Pemetaan Asosiatif (Associative Mapping)

Pemetaan asosiatif mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache. Dengan pemetaan assosiatif, terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika blok baru dibaca ke dalam cache

2,4 Pemetaan Asosiatif Set (Set Associative Mapping)

Pada pemetaan ini, cache dibagi dalam sejumlah sets. Setiap set berisi sejumlah line. Pemetaan asosiatif set memanfaatkan kelebihan-kelebihan pendekatan pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif.

2,5 Algoritma Penggantian

Algoritma penggantian adalah suatu mekanisme pergantian blok-blok dalam memori cache yang lama dengan data baru. Dalam pemetaan langsung tidak diperlukan algoritma ini, namun dalam pemetaan assosiatif dan asosiatif set, algoritma ini mempunyai peranan penting untuk meningkatkan kinerja cache memori.

Kemudian Least Frequently Used (LFU) adalah mengganti blok data yang mempunyai referensi paling sedikit. Teknik lain adalah algoritma Random, yaitu penggantian tidak berdasarkan pemakaian datanya, melainkan berdasar slot dari beberapa slot kandidat secara acak.

BAB III3,1 Write Policy

Apabila suatu data telah diletakkan pada cache maka sebelum ada penggantian harus dicek apakah data tersebut telah mengalami perubahan. Apabila telah berubah maka data pada memori utama harus di-update.

Teknik yang dikenal diantaranya, write through, yaitu operasi penulisan melibatkan data pada memori utama dan sekaligus pada cache memori sehingga data selalu valid. Kekurangan teknik ini adalah menjadikan lalu lintas data ke

memori utama dan cache sangat tinggi sehingga mengurangi kinerja system, bahkan bisa terjadi hang.

3,2 Bus Watching with Write Through

Yaitu setiap cache controller akan memonitoring bus alamat untuk mendeteksi adanya operasi tulis. Apabila ada operasi tulis di alamat yang datanya digunakan bersama maka cache controller akan menginvalidasi data cache-nya.

3,3 Hardware Transparency

Yaitu adanya perangkat keras tambahan yang menjamin semua updating data memori utama melalui cache direfleksikan pada seluruh cache yang ada.

3,4 Non Cacheable Memory

Yaitu hanya bagian memori utama tertentu yang digunakan secara bersama. Apabila ada pengaksesan data yang tidak di-share merupakan kegagalan cache.

3,5 Jumlah Cache

Letak cache terbagi menjadi dua macam yaitu di dalam keping processor yang disebut on chip cacheatau cache internal, dan yang terletak di luar keping processor yang disebut off chip cache atau cache eksternal. memisah cache data dan cache instruksi yang disebut unified cacheyang memiliki keuntungan, yaitu memiliki hit rate yang tinggi karena telah dibedakan antara informasi data dan informasi instruksi. Selain itu hanya sebuah cache saja yang perlu dirancang dan diimplementasikan. Namun terdapat kecenderungan untuk menggunakansplit cache, terutama pada mesin-mesin superscalar seperti Pentium dan PowerPC yang menekankan pada parallel proses dan perkiraan-perkiraan eksekusi yang akan terjadi

3.6 Letak Cache Memory

•L1 cache terintegrasi dengan chip prosesor, artinya letak L1 cache sudah menyatu dengan chip prosesor (berada di dalam keping prosesor). •L2 cache, ada yang menyatu dengan chip prosesor, ada pula yang terletak di luar chip prosesor, yaitu di motherboard dekat dengan posisi dudukan prosesor. Pada era prosesor intel 80486 atau sebelumnya, letak L2 cache kebanyakan berada di luar chip prosesor. Chip cache terpisah dari prosesor, berdiri mandiri dekat chip prosesor. Sejak era prosesor Intel Pentium, letak L2 cache ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor (menyatu dengan

keping prosesor). Posisi L2 cache selalu terletak antara L1 cache dengan memori utama (RAM). •L3 cache belum diimplementasikan secara umum pada semua jenis prosesor. Hanya prosesor-prosesor tertentu yang memiliki L3 cache.

Cache memory yang letaknya terpisah dengan prosesor disebut cache memory non integrated atau diskrit (diskrit artinya putus atau terpisah). Cache memory yang letaknya menyatu dengan prosesor disebut cache memory integrated, on-chip, atau on-die (integrated artinya bersatu/menyatu/ tergabung, on-chip artinya ada pada chip).

L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau level one cache. L2 cache disebut dengan istilah secondary cache, second level cache, atau level two cache.

3.7 Prioritas Penyimpanan Dan Pengambilan Data

Dalam mekanisme kerjanya, data yang akan diproses oleh prosesor, pertama kali dicari di L1 cache, bila tidak ada maka akan diambil dari L2 cache, kemudian dicari di L3 cache (bila ada). Jika tetap tidak ada, maka akan dicari di memori utama. Pengambilan data di L2 cache hanya dilakukan bila di L1 cahe tidak ada.

Jika isi cache penuh, data yang paling lama akan dibuang dan digantikan oleh data yang baru diproses oleh prosesor. Proses ini dapat menghemat waktu dalam proses mengakses data yang sama, dibandingkan jika prosesor berulang-ulang harus mencari data ke memori utama.

Secara logika, kapasitas cache memory yang lebih besar dapat membantu memperbaiki kinerja prosesor, setidak-tidaknya mempersingkat waktu yang diperlukan dalam proses mengakses data.

DAFTAR PUSTAKAhttp://robopackz.blogspot.com/2013/01/pengertian-dan-fungsi-cache-memory-pada.html

http://www.slideshare.net/MugiwaraHaqiem/cache-memory-11921307