ARSITEKTUR
SISTEM MEMORI
Nama : SAFIUDIN
Nim :
100 11 705
Kelas :
E
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NURUL JADID
Informatika Tahun Akademik 2010
Paiton - Probolinggo
BAB II
PEMBAHASAN
I. Teknologi Dan Biaya
Sistem Memori
Ada 2
teknologi yang mendominasi industri memori sentral dan memori utama, yaitu :
A. Memori Magnetic Core (tahun 1960)
Sel penyimpanan yang ada
dalam memori inti dibuat dari elemen besi yang berbentuk donat yang disebut
magnetic core (inti magnetis) atau hanya disebut core saja. Para
pembuat(pabrikan) yang membuat core ini menyusun core plane bersama dengan
sirkuit lain yang diperlukan, menjadi memori banks(bank memori).
B. Memori Solid State
Komputer yang pertama
diproduksi untuk tujuan komersil adaalah UNIVAC dimana :
1. CPU nya menggunakan teknologi vacuum
tube (tabung hampa udara) dan menjalankan aritmatika decimal.
2. Memori utamanya 1000 word (setiap
word besarnya 60 bit dan menyimpan 12 karakter 5 bit)
II. ORGANISASI MEMORI
A. Salah satunya adalah menggunakan
Inteleaving dimana tujuannya adalah untuk meningkatkan kecepatan pengaksesan
system penyimpanan yang besar.
B. Sistem penyimpanan yang besar terdiri
atas beberapa bank memori independent yang diakses oleh CPU dan peralatan I/O
melalui pengontrolan port memori
Contoh : Cross bar switch
-
Sistem
penyimpanan yang menggunakan Interleave High Order
1. Setiap bank (penyimpanan) berisi blok
alamat yang berurutan.
2. Setiap peralatan, termasuk CPU,
menggunakan bank memori yang berbeda untuk program dan datanya, maka semua bank
dapat mentransfer data secara serentak.
-
Sistem
penyimpanan yang menggunakan Interleave Low Order
1. Alamat yang berurutan berada dalam
bank yang terpisah, sehingga setiap peralatan perlu mengakses semua bank selagi
menjalankan programnya atau mentransfer data.
Contohnya : suatu siklus memori lebih
lama daripada waktu siklus CPU.
2. Apabila word yang berurutan berada
dalam bank yang berbeda, maka system penyimpanan bila dilengkapi dengan putaran
yang cocok dapat melengkapi akses memori yang berurutan, dengan kata lain
setelah CPU meminta untuk mengakses word pertama yang disimpan dalam salah satu
bank, maka ia dapat bergerak ke bank kedua dan mengawali akses word kedua
sementara penyimpanan tetap mendapatkan kembali word pertama sementara
penyimpanan tetap mendapatkan kembali word pertama.Pada CPU kembali ke bank
pertama, system penyimpanan diharapkan telah menyelesaikan mengakses word
pertama dan telah siap mengakses lagi.
3. Banyak komputer berkinerja tinggi
menggunakan Inteleave Low Order
III. JENIS MEMORI
A. Memory Read Only (ROM)
1. Peralatan memori yang dapat dibaca
namun tidak dapat ditulis oleh CPU
Contoh : Switch Mekanis
(computer menggunakannya untuk menyimpan konstansta yang digunakan untuk
menentukan konfigurasi system(jumlah memori utama).
2. PROM (Programming Read Only Memory)
adalah ROM yang diprogram oleh pabrik pembuatnya dan kita tidak bisa mengubah
isinya.
3. EPROM (Erasable PROM) adalah ROM yang
dapat dihapus dengan menggunakan sinar ultraviolet dan kemudian deprogram
kembali.
4. EAROM(Electrically Alterable ROM) ROM
yang dapat deprogram oleh computer dengan menggunakan operasi arus tinggi (high
current) khusus, digunakan untuk menyimpan informasi yang jarang sekali
berubah, contohnya : informasi konfigurasi.
B. Memory Read / Write
Memori Read/Write dapat
diklasifikasikan menurut sifat pengoperasiannya adalah :
1. Sifat Fisik
a. Statis lawan Dinamis
Static
RAM (SRAM)
1) Untuk setiap word apabila telah
ditulis tidak perlu lagi dialamatkan atau dimanipulasi untuk menyimpan
nilainya.
2) Tidak perlu penyegaran
3) Dibentuk dari flip-flop yang
nmeggunakan arus kecil untuk memelihara logikanya.
4) Digunakan untuk register CPU dan
peralatan penyimpanan berkecepatan tinggi.
5) Merupakan sirkuit memori
semikonduktor yang cepat dan mahal.
Dynamic
RAM (DRAM)
1) Dibentuk dari kapasitor (peralatan
yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik) dan transistor
2) Menggunakan sirkuit pembangkit
3) Waktu siklusnya 2 kali access time
(waktu access baca) yaitu waktu yang dibutuhkan untuk memanggil kembali data
dari peralatan.
4) Perlu penyegaran
b. Volatil lawan Non-Volatil
1) Memori Volatile
Membutuhkan sumber daya
yang terus menerus untuk menyimpan nilainya. Contoh : RAM Static dan Dynamic
2) Memori Non Volatile
Tidak membutuhkan sumber
daya yang terus menerus untuk menyimpan nilainya.
Contoh : ROM
Apabila dalam proses membaca word
memori tersebut juga menghancurkan nilainnya.
b) Mempunyai 2 fase operasi yaitu read
cycle dan restore cycle
c) Selama akses baca system penyimpan
pertama kali akan membaca word dan selama akses tulis system penyimpanan
pertama kali akan membaca word, yang mengakibatkan waku akses baca akan lebih
pendek daripada waktu tulis.
Contoh : DRAM
2) Memori Read Non-Destruktif
a) Dalam proses membaca word, memori
tersebut tidak dapat dihancurkan.
b) Contohnya : SRAM dan ROM
d. Removable lawan Permanen
1) Memori Removable
Memori yang elemen
aktifnya dapat dikeluarkan dari hardware system.
Contoh : disket.
2) Memori Non Removable
Memori yang elemen
aktifnya tidak dapat dikeluarkan dari hardware system.
Contoh : RAM dan hard
disk
2. Organisasi Logis
a.
Teralamatkan
(addressed)
Memori yang menggunakan
alamat untuk menentukan sel yang dibaca dan ditulis.
b.
Asosiatif
Memori yang menggunakan
isi dari bagian word untuk menentukan sel yang dibaca atau ditulis
c. Akses Urut
Memori yang menggunakan
piya magnetis untuk mengakses data secara urut.
3. Memori Archival
a.
Memori
non volatile yang dapat menyimpan banyak data dengan biaya yang sangat sedikit
dan dalam jangka waktu yang lama.Contoh : Tape(Pita), Disk dan Disk Optis
b.
Disk
Optis menyimpan data dengan mengubah secara internal sifat reflektif dari
bidang kecil yang ada pada disk dan membaca data dengan cara mendeteksi secara
visual yang telah diubah.
c. WORM Memori (Word Once Read Many
Times) ideal untuk menyimpan archival, karena bila sekali telah ditulis ia
secara fungsional menjadi ROM.
IV. SISTEM MEMORI UTAMA
A.
Tahun
1960-an para programmer system mengembangkan system pengoperasian
multiprogramming, yang memanfaatkan atau menggunakan memori utama yang sangat
besar.
B.
Komputer
yang hanya mempunyai satu system memori utama dikatakan mempunyai one-level
strorage system(system penyimpanan tingkat satu)
C.
Komputer
yang mempunyai memori virtual menggunakan multilevel storage system (system
penyimpanan bertingkat)
D.
Penyimpanan
multilevel mempunyai memori sentral(internal) yaitu memori utama dan register
CPU sebagai primary memory dan peralatan penyimpanan eksternal seperti hardisk dan disket sebagai
secondary memory memori sekunder.
V. RELOKASI PROGRAM DAN
PROTEKSI MEMORI
Multiprogramming adalah
cara yang tepat untuk meningkatkan kegunaan CPU dengan cara memungkinkan
beberapa tugas berada dalam memori pada waktu yang bersamaan.
Berhasilnya multiprogramming ditentukan antara lain
oleh :
A. Relokasi Program
1.
Dengan cara menmpatkan program dimana saja dalam
memori
2.
Initial Program Relocation (Relokasi Program Awal)
adalah proses merelokasi program tempat system pengoperasian pertama kali.
3.
Dynamic Program Relocation (Relokasi Program
Dinamis) adalah system pengoperasian dapat memindahkan program dari suatu
tempat ke tempat yang lain dalam memori utama setelah program dijalankan.
B. Proteksi Program
1.
Mencegah suatu program mengakses memori yang telah
diberikan oleh system pengoperasian ke program yang lain.
2.
Contoh relokasi program dan proteksi adalah IBM
System/360 dan CDC 6600
3.
IBM System/360
a.
Menggunakan Register Base untuk merelokasi program
b.
Menggunakan relokasi program awal
c.
Menggunakan key-controlled memory protection untuk
proteksi memori.
4.
CDC 6600
a.
Mempunyai register khusus yaitu Relocation Address
(RA/Register Alamat Relokasi) untuk merelokasi program.
b.
Menggunakan relokasi program awal
VI. MEMORI CACHE
A.
Buffer berkecepatan tinggi yang digunakan untuk
menyimpan data yang diakses pada saat itu dan data yang berdekatan dalam memori
utama.
B.
Memori akses random (RAM) berkecepatan tinggi yang
ditempatkan diantara system memori dan pemakaiannya untuk mengurangi waktu
akses efektif dari system memori.
C.
Dengan memasukan memori chace antara peralatan cepat
dan system memori yang lebih lambat, perancangan ini dapat memberikan system
memori yang cepat.
D.
a.
Merupakan SRAM berkecepatan tinggi
b.
Data yang disimpan merupakan kopi dari data memori
utama yang terpilih pada saat itu atau data yang baru disimpan yang belum
berada didalam memori.
2.
Address Tag (Tag Alamat)
Menunjukan
alamat fisik data yang ada dalam memori utama dan beberapa informasi valid
F.
Cara kerja Cache adalah :
1.
Ketika CPU mengakses memori maka system penyimpanan
akan mengirim alamat fisik ke cache
2.
Membandingkan alamat fisik tersebut dengan semua tag
alamat untuk mengetahui apakah ia menyimpan kopi dari sebuah data.
3.
Cache HIT adalah situasi yang terjadi ketika peralatan
meminta akses memori ke word yang telah ada didalam memori cache tersebut
secara cepat megembalikan item data yang diminta.
4.
Cache MISS adalah situasi yang terjadi ketika peralatan
meminta akses ke data yang tidak berada dalam cache, cache akan menjemput item
tersebut dari memori, dimana hal ini mebutuhkan waktu yang lebih lama dari
cache hit.
5.
Jika cache tidak menyimpan data, maka akan terjadi
cache miss dan cache akan menyampaikan alamat ke system memori utama untuk
membaca.
6.
Jika data yang dating dari memori utama, maka CPU
atau cache akan menyimpan kopinya dengan diberi tag alamat yang tepat.
G.
Ada 2 sebab mengapa cache bekerja dengan baik :
1.
Cache beroperasi secara paralel dengan CPU
Word
tambahan yang dimuatkan setelah terjadi cache miss tidak akan mengganggu
kinerja CPU.
2.
Prinsip Lokalitas Referensi
CPU
akan meminta data baru
H.
Setiap cache mempunyai dua sub system yaitu :
1.
Tag Subsystem
Menyimpan
alamat dan menentukan apakah ada kesesesuaian data yang diminta.
2.
Memory subsistem
Menyimpan dan mengantarkan data.
I. Memori
Cache menggunakan teknik pemetaan yang berbeda untuk memetakan alamat memori ke
dalam alamat lokalnya, yaitu :
1. Cache
Asosiatif
a. Disebut
juga Fully Associative Cache.
b. Menyimpan
tagnya di dalam memori asosiatif atau memori yang ekuivalen secara fungsional
c. Cache dapat
menempatkan sembarang jalur refill selama akses memori
d. Membandingkan
alamat yang ada dengan semua alamat yang disimpan
2. Direct
Mapped Cache (Cache yang dipetakan langsung)
Membagi
memory utama menjadi K kolom dengan N refill line per kolomnya
3. Set Cache
Asosiatif
- Mengkombinasikan organisasi asosiatif dan direct (langsung)
- Mengorganisir memori utama dan memorinya sendiri menjadi kolom jalur refil N
4. Sector
Mapped Cache (Cache yang dipetakan sector)
a.
Merupakan modifikasi dari cache asosiatif
b.
Jalur refill memori utama dan cache dikelompokan
menjadi sector yang disebut row(baris)
VII. MEMORI VIRTUAL
A.
Ada 2 teknik yang digunakan memori virtual utnuk
memetakan alamat efektif kedalam alamat fisik yaitu :
1.
Paging
Adalah
teknik yang berorientasi hardware untuk mengelola memori fisik
a.
Menggunakan paging agar program besar dapat berjalan
pada komputer yang mempunyai fisik kecil.
b.
Hardware memori virtual membagi alamat logis menjadi
2 yaitu virtual page number dan word offset.
- Membagi alamat logis dan memori menjadi page yang berukuran tertentu.
2.
Segmentasi
Adalah
teknik yang berorientasi pada struktur logis dari suatu program.
a.
Membagi alamat logis dan memori menjadi page yang
ukuran berubah-ubah.
b.
Segmen yang berisi kode prosedur disebut kode segmen
dan yang berisi data disebut data segmen
B.
Perbedaan Paging dengan Segmentasi adalah :
1.
Paging berorientasi pada hardware dan segmentasi
pada struktur logis dari suatu program.
2.
Segmen cenderung jauh lebih besar dari paging.
3.
Segmen mempunyai jangkauan ukuran page dan page
hanya mempunyai satu ukuran tertentu untuk suatu system tertentu.
4.
Dalam segmentasi seluruh program tidak perlu dibuat
sebagai modul tunggal untuk diisikan ke dalam memori sebagai sebuah unit
5.
Dalam segmentasi, alamat logis mempunyai 2 bagian,
yaitu segement number dan byte offset.
VIII. MASALAH DESIGN
MEMORI
A.
Kecepatan Memori lawan kecepatan CPU :
1.
Awal tahun 1960 – 1980, kecepatan memori dan CPU
meningkat, namun rasio keseluruhan antara keduanya relatif.
2.
Pada era ini kecepatan memori biasanya kurang lebih
10 kali lebih lambat dari kecepatan CPU.
3.
CDC:6600, 7600, CRAY 1 dan CRAY X-MP untuk super
komputer waktu akses memorinya 10 sampai 14 waktu siklus CPU.
4.
VAX 11/780, 8600 dan 8700 untuk mini computer waktu
akses memorinya 4 sampai 7 kali siklus CPU
5.
Pertengahan tahun 1980, kecepatan CPU jauh lebih
meningkat hingga 50 kali kecepatan memori, contoh CRAY
6.
Keuntungan dari perubahan ini adalah :
7.
Memori besar umumnya memerlukan hardware khusus
untuk mendeteksi dan mengoreksi kesalahan, yang menambah waktu akses memori
efektif.
8.
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 secara
keseluruhan dan mendasar daripada arsitektur yang telah dibangun.
Ada
tiga penggunaan teknologi RAM dalam system computer untuk memanfaatkan variasi
ini adalah :
1.
Peralatan lambat, murah untuk memori utama
2.
Peralatan cepat untuk cache
3.
Peralatan sangat cepat, mahal untuk register
C.
Memori dalam system computer dapat dibagi menjadi
tiga kelompok, yaitu :
1.
Internal Processor Memory
5.
Cycle Time and Data Transfer Rate
6.
Physical Characteristics
E.
Metode Akses :
1.
Random Access Memory
Lokasi
memori dapat dicapai secara acak dan waktu akses tidak bergantung pada lokasi
yang sedang diakses
2.
Serial Access Memory
Mekanisme
akses digunakan bersama-sama oleh seluruh lokasi
Apabila
word yang berurutan berada dalam bank yang berbeda, maka system penyimpanan
bila dilengkapi dengan putaran yang cocok dapat melengkapi akses memori yang
berurutan, dengan kata lain setelah CPU meminta untuk mengakses word pertama
yang disimpan dalam salah satu bank, maka ia dapat bergerak ke bank kedua dan
mengawali akses word kedua sementara penyimpanan tetap mendapatkan kembali word
pertama sementara penyimpanan tetap mendapatkan kembali word pertama.Pada CPU
kembali ke bank pertama, system penyimpanan diharapkan telah menyelesaikan
mengakses word pertama dan telah siap mengakses lagi.
Tidak ada komentar:
Write komentar