System Bus, Cache Memory, Memori Internal dan External

A. Sistem Bus BUS adalah Jalur komunikasi yang dibagi pemakai Suatu set kabel tunggal yang digunakan untuk menghubungkan berbagai sub sistem. BUS Sistem adalah Sebuah Bus yang menghubungkan komponen - komponen utama komputer ( CPU, Memori ,I/O ). Fungsi Bus : 1. Penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya 2. Komponen komputer : 3. CPU 4. Memori 5. Perangkat I/O Mikroprosesor Melakukan pekerjaan secara paralel Program dijalankan secara multitasking Sistem bus tidak hanya lebar tapi juga cepat

Interkoneksi komponen sistem komputer dalam menjalankan fungsinya Interkoneksi bus Pertimbanganpertimbangan perancangan bus

Struktur Interkoneksi adalah kumpulan lintasan atau saluran berbagai modul (CPU, Memori, I/O). Struktur interkoneksi bergantung pada 1. Jenis data 2. Karakteristik pertukaran data

Sistem bus: 1. Digunakan secara tunggal 2. Digunakan secara jamak, Hal ini Tergantung karakteristik sistemnya Interkoneksi Bus Struktur Bus Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8 saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi saluran busdikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu : Saluran data Saluran alamat Saluran kontrol

Gambar 1. Pola Interkoneksi

Saluran Data Lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebut bus data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran. Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu. Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit Saluran Alamat (Address Bus) Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data. Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.

Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu modul.

Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus memiliki alamat.

Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya Saluran kontrol (Control Bus) Digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada. Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini. Sinyal sinyal kontrol terdiri atas Sinyal pewaktuan adalah Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat Sinyalsinyal perintah adalah Sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi

Prinsip Operasi Bus 1. Meminta penggunaan bus. 2. Apabila telah disetujui, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul yang dituju Hierarki Multiple Bus Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan terjadi penurunan kinerja Faktor faktor : 1. Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaan bus. 2. Antrian penggunaan bus semakin panjang. 3. Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.

Gambar 2. Arsitektur bus jamak tradisional Arsitektur bus jamak Prosesor, cache memori dan memori utama terletak pada bus tersendiri pada level tertinggi karena modul modul tersebut memiliki karakteristik pertukaran data yang tinggi. Pada arsitektur berkinerja tinggi, modul modul I/O diklasifikasikan menjadi dua, Memerlukan transfer data berkecepatan tinggi Memerlukan transfer data berkecepatan rendah.

Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan dengan bus berkecepatan tinggi pula, Modul yang tidak memerlukan transfer data cepat disambungkan pada bus ekspansi

Gambar 3. Arsitektur bus jamak kinerja tinggi

Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi 1. Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor. 2. Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus

B. Cache Memory Cache memory merupakan media penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi, dimana tempat menyimpan data atau informasi sementara yang sering digunakan atau diakses oleh komputer. Cache memory adalah memori yang sangat cepat yang dibangun dalam sebuah central processing unit komputer (CPU), atau ditempatkan dalam chip yang terpisah. Keuntungan dari memori cache adalah bahwa CPU tidak harus menggunakan sistem bus motherboard untuk mentransfer data. Setiap kali data harus melewati bus sistem, kecepatan transfer data memperlambat kemampuan motherboard. CPU dapat memproses data lebih cepat dengan menghindari hambatan yang diciptakan oleh sistem bus. Setelah sebagian besar program terbuka dan berjalan, mereka menggunakan sumber daya yang sangat sedikit. Ketika sumber daya ini disimpan dalam cache, program dapat beroperasi lebih cepat dan efisien. Cache dalam sistem komputer yang menjalankan CPU dengan cache kecil bisa memiliki benchmark yang lebih rendah. Cache yang dibangun ke dalam CPU itu sendiri disebut sebagai Level 1 (L1) cache. Cache yang berada dalam sebuah chip yang terpisah di sebelah CPU disebut Level 2 (L2) cache. Beberapa CPU memiliki keduanya, L1 cache dan L2 built-in dan menugaskan chip terpisah sebagai cache Level 3 (L3) cache. Cache yang dibangun dalam CPU lebih cepat daripada cache yang terpisah. Namun, cache terpisah masih sekitar dua kali lebih cepat dari Random Access Memory (RAM). Cache lebih mahal daripada RAM tetapi motherboard dengan built-in cache sangat baik untuk memaksimalkan kinerja sistem. Disk caching menerapkan prinsip yang sama pada hard disk cache memori yang juga berlaku untuk CPU. Data hard yang sering diakses disk disimpan dalam segmen terpisah

RAM untuk menghindari harus mengambilnya dari hard disk berulang-ulang. Dalam hal ini, RAM lebih cepat daripada teknologi piringan CD yang digunakan dalam hard disk konvensional. Situasi ini akan berubah bagaimanapun, sebab hard disk hybrid sudah ada dimana-mana. Disk ini memiliki built-in flash memori cache. Akhirnya, hard drive akan 100% mirip flash drive, menghilangkan kebutuhan untuk RAM disk caching, sebagai flash memory yang lebih cepat dari RAM. Fungsi Cache Memory Fungsi memori cache untuk menyimpan instruksi yang berulang kali diperlukan dan dapat diakses sangat cepat untuk menjalankan program, memperbaiki sistem secara keseluruhan. Mempercepat Akses data pada komputer Meringankan kerja prosessor Menjembatani perbedaan kecepatan antara cpu dan memory utama. Mempercepat kinerja memory

Letak Cache MemorY 1. Terdapat di dalam Processor (on chip ). Cache internal diletakkan dalam prosesor sehingga tidak memerlukan bus eksternal, maka waktu aksesnya akan sangat cepat sekali 2. Terdapat diluar Processor(off chip) berada pada MotherBoard, memori jenis ini kecepatan aksesnya sangat cepat, meskipuntidak secepat chache memori jenis pertama

Jenis Cache Memory L1 cache L1 Cache adalah Sejumlah kecil SRAM memori yang digunakan sebagai cache yang terintegrasi menyatu pada prosesor. Berguna untuk menyimpan secara sementara instruksi dan data, dan memastikan bahwa prosesor memiliki supply data yangstabil untuk diproses sementara memori mengambil dan menyimpan data baru. L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau level one cache.

-

transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat Kecepatannya mendekati kecepatan register

L2 cache Arti istilah L2 Cache adalah Sejumlah kecil SRAM memori yang berada di motherboard dekat dengan posisi dudukan prosesor. Berguna untuk menyimpan sementara instruksi dan data, dan memastikan bahwa prosesor memiliki supply data yangstabil untuk diproses sementara memori mengambil dan menyimpan data baru (Level 2 cache) secondary cache, second level cache, atau level two cache. L2 cache memiliki ukuran lbih besar dibandingkan L1 namun kecepatan transfernya sedikit lebih lama dari L1cache.

-

L3 cache jarang sekali ada, hanya ada di komputer tertentu. Berguna ketika terdapat cache yang hilang missing pada cache L1&L2 L3 cache memiliki ukuran lbih besar dibandingkan L1 dan L2 namun kecepatan transfernya lebih lama dari L1cache dan L2 Cache.

C. Memory Internal dan Eksternal 1. Memori internal Memori internal adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor Lokasi : Berada diluar chip prosesor Mengaksesannya langsung oleh prosesor. Dibedakan menjadi memori utama dan cache memori

Kapasitas memori internal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word. Panjang word umum adalah 8, 16, dan 32 bit.

Satuan Transfer (Unit of Transfer) : Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori. Bagi memori internal (memori utama), satuan transfer merupakan jumlah bit yang dibaca atau yang dituliskan ke dalam memori pada suatu saat.

2. Memori eksternal Memori eksternal adalah memori yang diakses prosesor melalui piranti I/O. Conto disket dan hardisk. Lokasi : Diakses oleh prosesor melalui piranti I/O Dapat berupa disk maupun pita.

Kapasitas memori eksternal biasanya dinyatakan dalam byte. Bagi memori eksternal, data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar dari word, dalam hal ini dikenal sebagai block.

3. Karakteristik fisik memory Ada dua kriteria yang mencerminkan karakteristik fisik memori, yaitu: Volatile dan Non-volatile a. Pada memori volatile, informasi akan rusak secara alami atau hilang bila daya listriknya dimatikan. b. Pada memori non-volatile, sekali informasi direkam akan tetap berada di sana tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan. Pada memori ini daya listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut. Memori permukaan magnetik adalah non volatile. Memori

semikonduktor dapat berupa volatile atau non volatile. Erasable dan Non-erasable a. Erasable artinya isi memori dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain. b. Memori semikonduktor yang tidak terhapuskan dan non volatile adalah ROM.

4. Tipe Fisik Memori Ada dua tipe fisik memori, yaitu : Memori semikonduktor, memori ini memakai teknologi LSI atau VLSI (very large scale integration). Memori ini banyak digunakan untuk memori internal misalnya RAM. Memori permukaan magnetik, memori ini banyak digunakan untuk memori eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetik.

5. Kinerja Memory Ada 3 buah parameter u/ kinerja sistem memori, yaitu Waktu Aksess (seek time) Bagi RAM, waktu akses : waktu yg dibutuhkan untuk melakukan operasi W/R Bagi non RAM, waktu akses : waktu yg dibutuhkan u/ melakukan mekanisme W/R pd tertentu. lokasi

-

Waktu siklus (Cycle Time) Waktu akses ditambah dgn waktu transien hingga sinyal hilang dari saluran at au u/ menghasilkan kembali data ini dibaca secara destruktif. Konsep ini digunakan pada RAM

-

Laju Pemindahan (Transfer Rate) Transfer rate : kecepatan pemindahan data ke unit memori/ditransfer dari unit memori Bagi RAM, transer rate = 1/siklus waktu Non-random access memory dengan perumusan sbb : TN = TA + (N/R)

Dimana : TN = Waktu Rata-rata untuk membaca atau menulis N bit TA = Waktu Akses Rata-rata N = Jumlah Bit R = kecepatan transfer dalam bit per detik (bps)