Arsitektur Sistem Kmputer MEMORI Memri adalah bagian dari kmputer tempat prgram prgram dan data data disimpan. Istilah stre atau strage untuk memri, meskipun kata strage sering digunakan untuk menunjuk ke penyimpanan disket. Tempat infrmasi, dibaca dan ditulis Aneka ragam jenis, teknlgi, rganisasi, unjuk kerja dan harganya Memri internal adalah memri yang dapat diakses langsung leh prsesr register yang terdapat di dalam prsesr, cache memri dan memri utama berada di luar prsesr. Karakteristik Sistem Memri (secara umum) 1. Lkasi CPU Internal (main) External (secndary) 2. Kapasitas Ukuran wrd Banyaknya wrd 3. Satuan Transfer Wrd Blck 4. Metde Akses Sequential access Direct access Randm access Assciative access 5. Kinerja Access time Cycle time Transfer rate 6. Tipe Fisik Semiknduktr Permukaan magnetik 7. Karakteristik Fisik Vlatile/nnvlatile Erasable/nnerasable 8. Organisasi Catatan: Bagi pengguna dua karakteristik penting memri adalah Kapasitas, Kinerja. Penjelasan PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Fina Supegina, ST, MT. ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER 1
Arsitektur Sistem Kmputer Ad 1) Lkasi Memri Ada tiga lkasi keberadaan memri di dalam sistem kmputer, yaitu: Memri lkal Memri ini built-in berada dalam CPU (mikrprsesr), Memri ini diperlukan untuk semua kegiatan CPU, Memri ini disebut register. Memri internal Berada di luar CPU tetapi bersifat internal terhadap sistem kmputer, Diperlukan leh CPU untuk prses eksekusi (perasi) prgram, sehingga dapat diakses secara langsung leh prsesr (CPU) tanpa mdul perantara, Memri internal sering juga disebut sebagai memri primer atau memri utama. Memri internal biasanya menggunakan media RAM Memri eksternal Bersifat eksternal terhadap sistem kmputer dan tentu saja berada di luar CPU, Diperlukan untuk menyimpan data atau instruksi secara permanen. Tidak diperlukan di dalam prses eksekusi sehingga tidak dapat diakses secara langsung leh prsesr (CPU). Untuk akses memri eksternal ini leh CPU harus melalui pengntrl/ mdul I/O. Memri eksternal sering juga disebut sebagai memri sekunder. Memri ini terdiri atas perangkat strage peripheral seperti : disk, pita magnetik, dll. Ad 2) Kapasitas Memri Kapasitas register (memri lkal) dinyatakan dalam bit. Kapasitas memri internal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau wrd. Panjang wrd umum adalah 8, 16, dan 32 bit. Kapasitas memri eksternal biasanya dinyatakan dalam byte. Ad 3) Satuan Transfer (Unit f Transfer) Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari mdul memri. Bagi memri internal (memri utama), satuan transfer merupakan jumlah bit yang dibaca atau yang dituliskan ke dalam memri pada suatu saat. Bagi memri eksternal, data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar dari wrd, dalam hal ini dikenal sebagai blck. PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Fina Supegina, ST, MT. ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER 2
Arsitektur Sistem Kmputer Wrd Ukuran wrd biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi, kecuali CRAY-1 dan VAX. CRAY-1 memiliki panjang wrd 64 bit, memakai representasi integer 24 bit. VAX memiliki panjang instruksi yang beragam, ukuran wrdnya adalah 32 bit. Addressable Units Pada sejumlah sistem, addressable unit adalah wrd. Hubungan antara panjang suatu alamat (A) dengan jumlah addressable unit (N) adalah 2 A = N Ad 4) Metde Akses Memri Terdapat empat jenis pengaksesan satuan data, sbb.: Sequential Access Direct Access Randm Access Assciative Access Sequential Access Memri dirganisasikan menjadi unit-unit data, yang disebut recrd. Akses dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Infrmasi pengalamatan dipakai untuk memisahkan recrd-recrd dan untuk membantu prses pencarian. Mekanisme baca/tulis digunakan secara bersama (shared read/write mechanism), dengan cara berjalan menuju lkasi yang diinginkan untuk mengeluarkan recrd. Waktu access recrd sangat bervariasi. Cnth sequential access adalah akses pada pita magnetik. Direct Access Seperti sequential access, direct access juga menggunaka shared read/write mechanism, tetapi setiap blk dan recrd memiliki alamat yang unik berdasarkan lkasi fisik. Akses dilakukan secara langsung terhadap kisaran umum (general vicinity) untuk mencapai lkasi akhir. Waktu aksesnya bervariasi. Cnth direct access adalah akses pada disk. PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Fina Supegina, ST, MT. ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER 3
Arsitektur Sistem Kmputer Randm Access Setiap lkasi dapat dipilih secara randm dan diakses serta dialamati secara langsung. Waktu untuk mengakses lkasi tertentu tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan bersifat knstan. Cnth randm access adalah sistem memri utama. Assciative Access Setiap wrd dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan alamatnya. Seperti pada RAM, setiap lkasi memiliki mekanisme pengalamatannya sendiri. Waktu pencariannya tidak bergantung secara knstan terhadap lkasi atau pla access sebelumnya. Cnth assciative access adalah memri cache. Ad 5) Kinerja Memri Ada tiga buah parameter untuk kinerja sistem memri, yaitu : Waktu Akses (Access Time) Bagi RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan perasi baca atau tulis. Bagi nn RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada lkasi tertentu. Waktu Siklus (Cycle Time) Waktu siklus adalah waktu akses ditambah dengan waktu transien hingga sinyal hilang dari saluran sinyal atau untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif. Laju Pemindahan (Transfer Rate) Transfer rate adalah kecepatan pemindahan data ke unit memri atau ditransfer dari unit memri. Bagi RAM, transfer rate sama dengan 1/(waktu siklus). Bagi nn-ram, berlaku persamaan sbb.: TN = TA + N R PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Fina Supegina, ST, MT. ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER 4
Arsitektur Sistem Kmputer T N = Waktu rata-rata untuk membaca atau menulis sejumlah N bit. T A = Waktu akses rata-rata N = Jumlah bit R = Kecepatan transfer, dalam bit per detik (bps) Ad 6) Tipe Fisik Memri Ada dua tipe fisik memri, yaitu : Memri semiknduktr, memri ini memakai teknlgi LSI atau VLSI (very large scale integratin). Memri ini banyak digunakan untuk memri internal misalnya RAM. Memri permukaan magnetik, memri ini banyak digunakan untuk memri eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetik. Ad 7) Karakteristik Fisik Ada dua kriteria yang mencerminkan karakteristik fisik memri, yaitu: Vlatile dan Nn-vlatile Pada memri vlatile, infrmasi akan rusak secara alami atau hilang bila daya listriknya dimatikan. Pada memri nn-vlatile, sekali infrmasi direkam akan tetap berada di sana tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan. Pada memri ini daya listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan infrmasi tersebut. Memri permukaan magnetik adalah nn vlatile. Memri semiknduktr dapat berupa vlatile atau nn vlatile. Erasable dan Nn-erasable Erasable artinya isi memri dapat dihapus dan diganti dengan infrmasi lain. Memri semiknduktr yang tidak terhapuskan dan nn vlatile adalah ROM. Ad 8) Organisasi Yang dimaksud dengan rganisasi adalah pengaturan bit dalam menyusun wrd secara fisik. Hirarki Memri Tiga pertanyaan dalam rancangan memri, yaitu : Berapa banyak? Berapa cepat? Berapa mahal? Kapasitas. Waktu access Harga Setiap spektrum teknlgi mempunyai hubungan sbb.: Semakin kecil waktu access, semakin besar harga per bit. Semakin besar kapasitas, semakin kecil harga per bit. PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Fina Supegina, ST, MT. ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER 5
Arsitektur Sistem Kmputer Semakin besar kapasitas, semakin besar waktu access. Untuk mendapatkan kinerja terbaik, memri harus mampu mengikuti CPU. Artinya apabila CPU sedang mengeksekusi instruksi, kita tidak perlu menghentikan CPU untuk menunggu datangnya instruksi atau perand. Untuk mendapatkan kinerja terbaik, memri menjadi mahal, berkasitas relatif rendah, dan waktu access yang cepat. Untuk memperleh kinerja yang ptimal, perlu kmbinasi teknlgi kmpnen memri. Dari kmbinasi ini dapat disusun hirarki memri sbb.: Registers Cache Main Memry Magnetic Disk Magnetic Tape Semakin menurun hirarki, maka hal-hal di bawah ini akan terjadi : a) Penurunan harga per bit b) Peningkatan kapasitas c) Peningkatan waktu akses d) Penurunan frekuensi akses memri leh CPU. Kunci keberhasilan rganisasi adalah penurunan frekuensi akses memri leh CPU. Bila memri dapat dirganisasikan dengan penurunan harga per bit melalui peningkatan waktu akses, dan bila data dan instruksi dapat didistribusikan melalui memri ini dengan penurunan PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Fina Supegina, ST, MT. ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER 6
Arsitektur Sistem Kmputer frekuensi akses memri leh CPU, maka pla ini akan mengurangi biaya secar keseluruhan dengan tingkatan kinerja tertentu. Register adalah jenis memri yang tercepat, terkecil, dan termahal yang merupakan memri internal bagi prsesr. Memri utama merupakan sistem internal memry dari sebuah kmputer. Setiap lkasi di dalam memri utama memiliki alamat yang unik. Cache adalah perangkat untuk pergerakan data antara memri utama dan register prsesr untuk meningkatkan kinerja. Ketiga bentuk meri di atas bersifat vlatile dan memakai teknlgi semiknduktr. Magnetic disk dan Magnetic tape adalah external memry dan bersifat nn-vlatile. Memri Semiknduktr Ada beberapa memri semiknduktr, yaitu : 1. RAM : RAM statik (SRAM) dan RAM dinamik (DRAM). 2. ROM : ROM, Prgrammable ROM (PROM), Erasable PROM (EPROM), Electrically EPROM (EEPROM), Flash Memry. Randm Access Memry (RAM) Baca dan tulis data dari dan ke memri dapat dilakukan dengan mudah dan cepat. Bersifat vlatile Perlu catu daya listrik. RAM Dinamik (DRAM) Disusun leh sel-sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitr. Ada dan tidak ada muatan listrik pada kapasitr dinyatakan sebagai bilangan biner 1 dan 0. Perlu pengisian muatan listrik secara peridik untuk memelihara penyimapanan data. RAM Statik (SRAM) Disusun leh deretan flip-flp. Baik SRAM maupun DRAM adalah vlatile. Sel memri DRAM lebih sederhana dibanding SRAM, karena itu lebih kecil. DRAM lebih rapat (sel lebih kecil = lebih banyak sel per satuan luas) dan lebih murah. DRAM memrlukan rangkaian pengsng muatan. DRAM cenderung lebih baik bila digunakan untuk kebutuhan memri yang lebih besar. DRAM lebih lambat. Read Only Memry (ROM) PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Fina Supegina, ST, MT. ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER 7
Arsitektur Sistem Kmputer Menyimpan data secara permanen Hanya bisa dibaca Dua masalah ROM Langkah penyisipan data memerlukan biaya tetap yang tinggi. Tidak bleh terjadi kesalahan (errr). Prgrammabel ROM (PROM) Bersifat nn vlatile dan hanya bisa ditulisi sekali saja. Prses penulisan dibentuk secara elektris. Diperlukan peralatan khusus untuk prses penulisan atau pemrgraman. Erasable PROM (EPROM) Dibaca secara ptis dan ditulisi secara elektris. Sebelum perasi write, seluruh sel penyimpanan harus dihapus menggunakan radiasi sinar ultravilet terhadap keping paket. Prses penghapusan dapat dilakukan secara berulang, setiap penghapusan memerlukan waktu 20 menit. Untuk daya tampung data yang sama EPROM lebih mahal dari PROM. Electrically EPROM (EEPROM) Dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isi sebelumnya. Operasi write memerlukan watu lebih lama dibanding perasi read. Gabungan sifat kelebihan nn-vlatilitas dan fleksibilitas untuk update dengan menggunakan bus cntrl, alamat dan saluran data. EEPROM lebih mahal dibanding EPROM. Sel memri memiliki sifat tertentu sbb.: Memiliki dua keadaan stabil untuk representasi bilangan biner 1 atau 0. Memiliki kemampuan untuk ditulisi Memiliki kemampuan untuk dibaca. PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Fina Supegina, ST, MT. ARSITEKTUR SISTEM KOMPUTER 8