Pertemuan 4 ArsitekturKomputer DisusunOleh: Rini Agustina,S.Kom,M.Pd Dariberbagaisumber Hirarki Memori R e g i s t e r C a c h e M a i n M e m o r y D i s c C a c h e M a g n e t i c D i s c M a g n e t i c T a p e O p t i c a l D i s c 1
Karakteristik Hirarki Memori Semakin Kebawah maka segitiga hirarki memiliki sifat: 1. Semakin Kebawah, Semakin Murah Harga per-bit-nya a. Register merupakan jenis memori paling mahal b. Magnetic Tape dan CD-ROM paling murah 2. Semakin Kebawah, Semakin Besar Ukuran Kapasitasnya a. Register ukuran kapasitasnya sangat kecil yaitu dalam: 8bit 128bit b. Magnetic Tape, CD, DVD-ROM dalam Giga Byte 3. Semakin Kebawah, Semakin Lambat Akses Datanya. a. Register sangat cepat akses datanya b. Tape Magnetic sangat lambat akses datanya. 4. Semakin Kebawah, Akses CPU semakin Jarang a. Register hampir setiap saat diakses CPU b. Magnetic Tape, CD-ROM sangat jarang diakses CPU FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 3 Memori pada sistem komputer dapat dibedakan menjadi : 1. Main Memory, disebut juga Internal Memory, contoh: RAM) 2. Secondary Memory,disebut juga External Memory, contoh HardDisk, RAID, Magnetic Tape dsb.) Berdasarkan Lokasinya, ada 3 jenis memori 1. Processor Memory (contoh: register) 2. Main Memory (contoh: RAM) 3. External Memory (contoh: Hard Disk, RAID, CD-ROM, Tape) Berdasarkan Fisik, ada 3 Jenis Memori 1. Semiconductor Memory contoh: RAM, ROM, EEPROM, FLASH 2. Magnetic Memory contoh: Hard Disk,Disket, Magnetic Tape 3. Optical Memory contoh: CD/R, CD/RW, DVD FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 4 2
Ada 4 Metoda Akses Memori 1. Metoda Sequential Access - Akses data dilakukan secara berurutan, seperti pada pita magnetik - Akses Data sangat lambat, karena data yang akan di akses diurut secara serial satu demi satu. -Contoh: Magnetic Tape Back Up Cartridge 2. Metoda Direct Access - Akses Data dilakukan secara langsung, berdasarkan posisi track dan sector -Akses Data relatif lebih cepat, dibanding Sequential Access -Contoh : Hard Disk, Floppy Disk (disket) FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 5 3. Metoda Random Access -Akses Data dilakukan dengan bantuan rangkaian Address Decoder -Address Decoder akan menghasilkan alamat data yang akan diakses -Akses Data Cepat, lebih cepat daripada Direct Access -Contoh: RAM (= random access memory) 4. Metoda Associative Access -Akses Data dilakukan dengan cara compare, yaitu membandingkan isi data yang dicari dengan key -nya, bukan berdasarkan alamat data -Jika matched maka data yang dicari ditemukan. -Akses Data sangat Cepat, contoh: Cache Memory FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 6 3
Karakteristik Fisik dari Memori 1. Volatile > < Non-Volatile Volatile : -Listrik mati, Data hilang -Penyimpanan dalam memori jenis ini tidak-permanent -Contoh: RAM (EDO-RAM, SDRAM, DDRAM) Non-Volatile : -Listrik Mati, Data Tidak Hilang - Penyimpanan dalam memori jenis ini bersifat-permanent - Contoh: EPROM, EEPROM, Flash Memory FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 7 2. Erasable > < Non-Erasable Erasable : Data dapat dihapus, untuk kemudian bisa diisi ulang Contoh: 1. EPROM (= Erasable Programmable Read Only Memory) dihapus dgn sinar Ultra Violet 2. EEPROM (=Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) dihapus dgn listrik 3. FLASH Memory dihapus dgn listrik Non Erasable : Data tidak dapat lagi dihapus, media ini mono-use sekali pakai, Salah isi data, berarti harus dibuang, ganti media yg baru lagi Contoh: ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM) FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 8 4
Random Access Memory (RAM) Merupakan memory Baca/Tulis (R/W) dimana isi dari RAM dapat diupdate setiap saat dan bersifat volatile serta digunakan data / instruksi selama pemrosesan berlangsung. Berdasarkan Struktur Komponen-nya ada 2 jenis RAM 1. SRAM (Static RAM),struktur terbuat dari komponen Transistor Bipolar 2. DRAM (Dynamic RAM,struktur terbuat dari komponen Capacitor) Static RAM : 1. Terbuat dari sistem transistor bipolar 2. Memerlukan daya operasional yang relatif besar 3. Tidak memerlukan rangkaian Refresh, karena sifat dari transistor. 4. Kerapatan perkeping IC yang sedikit ( kecil ), Kapasitasnya Kecil 5. Harga per byte-nya relatif lebih mahal 6. Kecepatan Akses Sangat Data tinggi 7. Effisien untuk sistem sistem kecil dan sistem yang memerlukan kecepatan pemrosesan yang tinggi. FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 9 Struktur Dasar sebuah SRAM (= Static RAM) FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 10 5
DRAM (Dynamic RAM) : 1. Strukturnya dibangun dari komponen Capacitor 2. Memerlukan daya operasional yang relatif kecil 3. Kerapatan perkeping IC yang besar, shg kapasitasnya sangat besar 4. Memerlukan rangkaian untuk Refresh Cycle 5. Harga lebih murah 6. Effisien untuk sistem sistem besar 7. Kecepatan akses data yang relatif lambat dibanding SRAM Catatan: - Refresh Cycle diperlukan disini karena sifat memory berbahan dasar Capacitor cenderung selalu mengalami kebocoran muatan listrik pada sel-memori, sehingga kalau tidak di- refresh maka data yg disimpan dalam sel-memori akan hilang - Adanya proses Refresh inilah yang merupakan salah satu faktor kenapa jenis memori DRAM memiliki kecepatan akses data yg relatif lambat. FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 11 SRAM (= Dynamic RAM) Keterangan: 1. Address Line untuk pengalamatan Sel Memori 2. Storage Capacitor untuk menyimpan muatan listrik yg tidak lain adalah data itu sendiri. 3. Transistor digunakan sebagai Switch untuk mengisi datake storage capacitor. FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 12 6
Organisasi sebuah Memori DDRAM 16 MBit 1. 16Mbit chip dapat disusun dari 1M x 16 bit word 2. 1 bit/chip memiliki 16 lots dengan bit ke 1 dari setiap word berada pada chip 1 3. 16Mbit chip dapat disusun dari array: 2048 x 2048 x 4bit 4. Mengurangi jumlah addres pins 5. row address dg column address dijadikan satu (multiplexing) 6. 11 pins untuk address (211=2048) 7. Menambah 1 pin kapasitas menjadi 4x FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 13 Diagram Organisasi Memory berkapasitas 16 Mbit FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 14 7
ROM (Read Only Memory) : Definisi: ROM adalah memory yang berisi program yang bersifat tetap / tidak berubah (non-volatile) sepanjang sistem yang digunakan memungkinkan. Aplikasi penting dari ROM meliputi : 1. Microprogramming 2. Library subroutine bagi fungsi fungsi yang sering diperlukan 3. Program program sistem 4. Tabel tabel fungsi Sebelum operasi dari sistem komputer diaktifkan maka isi dari ROM akan di-load terlebih dahulu ke dalam RAM POST ( Power On Self Test ) POST adalah sebuah program inisialisasi sistem komputer, yang sekaligus melakukan diagnostik standar pada sistem komputer, utk memastikan komputer beroperasi sebagai mana mestinya. FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 15 Permasalahan yang ada pada sistem ROM : 1. Langkah penyisipan data memerlukan biaya tetap yang tinggi 2. Tidak boleh terjadi kesalahan sekecil apapun. Apabila ternyata dijumpai kesalahan pada satu bitnya maka ROM tersebut tidak dapat digunakan. 3. Untuk mengatasi hal tersebut diatas maka dibuatlah ROM yang dapat diprogram dan dihapus seperti halnya RAM. Keluarga ROM : 1. ROM (Read Only Memory ) 2. EPROM ( Erasable Programmable Read Only Memory ) 3. EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read Only Memory ) 4. Flash ROM / Flash Memory FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 16 8
SEL MEMORI 1. Elemen terkecil dari memori disebut Memory Cell (= sel memori) 2. Elemen Memori mampu menyimpan 1 bit data, yaitu bit 1 atau bit 0 3. Elemen memori dibangun dari sebuah Flip Flop yang tak lain merupakan sebuah bistable multivibrator. 4. Elemen memori berifat Read / Write, artinya data di dalam elemen memori tersebut bisa dibaca, dan sebaliknya kedalam elemen memori tersebut bisa di simpan sebuah data baru. Ada 3 jenis Sinyal dalam sebuah sel memori 1. R/W signal, sebagai sinyal pengendali proses baca tulis 2. Select Signal, sebagai sinyal untuk memilih alamat sel 3. Data IN / OUT signal, yaitu merupakan data dari sel memori tersebut FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 17 Error Correction pada RAM : Error pada memory semikonduktor dapat dikategorikan sebagai kegagalan yang berat dan kegagalan yang ringan. 1. Kegagalan yang berat merupakan kerusakan fisik permanen sehingga sel memory yang mengalaminya tidak dapat lagi digunakan untuk menampung data. 2. Kegagalan yang ringan adalah kejadian yang random dan tidak merusak yang mengubah iisi sebuah sel memory atau lebih, tanpa merusak memory. Kegagalan ringan ini salah satunya dapat disebabkan oleh masalah catu daya yang tidak stabil. Suatu error correction dapat dibuat untuk menjaga agar validasi dari data yang dibaca maupun ditulis adalah absah. Sistem error correction pada RAM biasanya menggunakan Hamming Code dengan tujuan jika terjadi kesalahan data pada satu bitnya maka dapat dikoreksi oleh sistem. FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 18 9
See U Next Week Terima Kasih FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI 19 10