Arus Data dalam Komputer Pengantar Memori dan Media Penyimpan DMA Modul I/O Perangkat Eksternal Bagaimana program dijalankan Bagaimana program dijalankan Sistem Operasi - instruksi bhs assembly (mesin) data - control - alamat Media Penyimpan Sistem Operasi - instruksi bhs assembly (mesin) data - control - alamat Media Penyimpan - instruksi bhs assembly (mesin) - control -alamat Program dalam bentuk instruksi akan di-load ke memori Sistem operasi : perangkat lunak yg berada di memori selam komputer bekerja, bertugas sbg perantara dan pengatur proses kerja sama seluruh perangkat lunak dan perangkat keras. Contoh tugasnya adalah mengatur penyimpanan program dalam wujud instruksi dari storage ke memory, supaya dapat dijalankan secara urut oleh CPU - instruksi bhs assembly (mesin) - control -alamat Kompilasi atau interpretasi: proses menerjemahkan program dari bahasa pemrograman ke bahasa yang dimengerti mesin CPU dan Chipset (instruksi bahasa assembly atau langsung ke bahasa mesin). Hasil kompilasi berupa file bahasa mesin (EXE atau COM pada sistem Windows) yang tidak perlu diterjemahkan ulang, sedangkan interpretasi tidak menghasilkan residu terjemahan. Kompiler atau interpreter biasanya disediakan oleh editor bahasa pemrograman. Bagaimana program dijalankan Memori Sistem Operasi - instruksi bhs assembly (mesin) data - control - alamat Media Penyimpan memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor - instruksi bhs assembly (mesin) R R R - control -alamat Setelah berada di, tiap instruksi akan dibaca oleh CPU, disimpan sementara ke dalam register, kemudian diartikan dan dikerjakan dalam instruksi instruksi atomik yang sesuai dengan organisasinya. Jadi ada baiknya sebelum melihat lebih detail bagaimana sebuah program dijalankan, kita lihat terlebih dahulu soal memory yang berperan Memori Eksternal memori yang diakses prosesor melalui piranti I/O, seperti disket dan hardisk 1
Memori Tingkatan Satuan Memori Memori Eksternal Simbol Jumlah Byte Kilobyte KB 2 10 1.024 Megabyte MB 2 20 1.048.576 Gigabyte GB 2 30 1.073.741.824 Terabyte TB 2 40 1.099.511.627.776 Memori Bahan Memori Semikonduktor (Chip/IC) SSD Register Cache Lapisan Induktif Hard Disk Tape / Pita CD DVD Lapisan Optik Terukir Karakteristik Bahan Memori Bagaimana Data Disimpan Alamat Data Word Address Bus 0000 0101010101010101 1 2 Seberapa besar kemungkinan rusaknya data Gampang dipindahkan atau tidak Data Bus Control Bus 0001 0010 0011 0110100101010010 1101011011010011 0011001111010110 3 4 Bisa dihapus atau tidak (erasable) Membutuhkan daya atau tidak utk menyimpan data Semua data disimpan dalam bentuk bit biner Data disimpan dalam satuan word. Tiap memori dapat memiliki ukuran word masingmasing Bagaimana dengan karakter/angka desimal? 0110 1010001101010110 2
Bagaimana Data Disimpan Bagaimana Data Disimpan 4-bit Data Word Alamat maks 16-bit Address Bus Data Bus Control Bus 4-bit 0000 0001 0010 0011 0101010101010101 0110100101010010 1101011011010011 0011001111010110 Address Bus Data Bus Control Bus 16-bit 0000 0001 0010 0011 0101010101010101 0110100101010010 1101011011010011 0011001111010110 Lebar jalur alamat (address bus) mempengaruhi jumlah ruang Tidak serta merta mengikuti hardware memory 0110 1010001101010110 Ukuran maksimum word sama dengan lebar jalur data (data bus), tetapi bisa juga lebih kecil dalam bentuk pembagian basis dua dari lebar jalur data Jika ukuran word lebih kecil, transfer bisa dilakukan dalam beberapa word, disebut block 0110 1010001101010110 Bagaimana Data Disimpan Tiap bagian komponen yang secara fisik digunakan untuk menyimpan satu bit data pada sebuah memori disebut dengan memory cell Contoh memory cell: Satu rangkaian memory cell pada Satu ceruk pada DVD Satu petak lapisan terinduksi magnet pada hard disk Mengukur Performa Access time (waktu akses) Waktu yang dibutuhkan untuk mencari lokasi data dan mengambil data Memory Cycle time (waktu siklus) Waktu yang dibutuhkan memory untuk recover sebelum akses berikutnya Cycle time adalah access time + recovery time Transfer Rate (kecepatan transfer) Kecepatan perpindahan data hardware Siapa paling cepat? 1. Register 2. L1 Cache 3. L2 Cache, L3 dan seterusnya 4. Main Memory 5. Solid State Drive SSD 6. Disk cache Misal di hard disk 7. Disk devices 8. Optical devices 9. Tape devices Metode Akses Sequential Direct Random Associative Mulai dari awal dan membaca (read) sesuai urutan data. Tidak ada alamat spesifik Waktu akses tergantung dari letak data dan letak pointer terakhir Contoh: tape (pita magnetik) 3
Metode Akses Metode Akses Sequential Direct Random Associative Sequential Direct Random Associative Setiap block memiliki alamat yang unik Akses dilakukan dengan melompat (jump) ke alamat block terdekat kemudian diteruskan secara sequential Waktu akses tergantung dari letak data dan letak pointer terakhir Contoh: disk Setiap alamat menunjuk ke lokasi word yang pasti Waktu akses tidak tergantung dari letak data dan letak pointer terakhir Contoh: Metode Akses Sequential Direct Random Associative Pencarian lokasi data didasarkan pada perbandingan sebagian dari isinya atau mappingnya (located by a comparison with contents of a portion of the store) Waktu akses tidak tergantung dari letak data dan letak pointer terakhir Contoh: cache Read Only Memory Hanya bisa dibaca Bisa ditulisi namun dg mekanisme tertentu Non-volatile (data yg tersimpan tidak hilang meskipun catu daya dimatikan) M (Mask Programmed ) P (Programmable ) EP (Erasable Programmable ) EEP (Electrically Erasable Programmable ) Random Access Memory Bisa dibaca dan ditulisi/diganti datanya berulangulang selama komputer dinyalakan Volatile (data yg tersimpan akan hilang jika catu daya diputus/dimatikan) S (Static ) D ( ) 4
M (Mask Programmed ) P (Programmable ) EP (Erasable Programmable ) EEP (Electrically Erasable Programmable ) M (Mask Programmed ) P (Programmable ) EP (Erasable Programmable ) EEP (Electrically Erasable Programmable ) Diprogram sekali dari pabrik Hanya dapat diprogram sekali saja Sekali diprogram isi memori tdk bisa dihapus Dipakai pada BIOS masa lalu M (Mask Programmed ) P (Programmable ) EP (Erasable Programmable ) EEP (Electrically Erasable Programmable ) M (Mask Programmed ) P (Programmable ) EP (Erasable Programmable ) EEP (Electrically Erasable Programmable ) Isi memori dapat dihapus dg menggunakan sinar ultraviolet Setelah isi terhapus, EP dapat diprogram lagi Dapat menyimpan data secara permanen Dapat dihapus secara elektris melalui program Contoh: Flash Memory M (Mask Programmed ) P (Programmable ) EP (Erasable Programmable ) EEP (Electrically Erasable Programmable ) Static DIGITAL Bit disimpan sebagai switch on/off Tidak memakai tegangan yang dapat bocor sehingga tdk perlu refreshing selama ada daya Lebih cepat Konstruksi lebih rumit Ukuran sel lebih besar Lebih mahal Diapakai utk register, cache, pada microcontroller Dapat menyimpan data secara permanen Dapat dihapus secara elektris melalui program Penghapusan dan penulisan data dilakukan per blok sehingga lebih cepat ANALOG Bit disimpan sebagai muatan kapasitor Tegangan dapat bocor sehingga perlu refreshing meskipun dalam kondisi ada daya Lebih lambat Konstruksi lebih sederhana Ukuran sel lebih kecil Lebih murah Dipakai utk main memory 5
Static Beberapa versi (D): Extended Data Out D (EDO D) Rambus D (RD) Synchronous D (SD) Single Data Rate (SDR SD) Tahun 1987 SIMM 30 pin dan 72 pin Kecepatan: 50ns Beberapa versi (D): Extended Data Out D (EDO D) Rambus D (RD) Synchronous D (SD) Single Data Rate (SDR SD) Beberapa versi (D): Extended Data Out D (EDO D) Rambus D (RD) Synchronous D (SD) Single Data Rate (SDR SD) Tahun 1995 Kecepatan: 50ns Tahun 1999 Kecepatan: 800 MHz Beberapa versi (D): Extended Data Out D (EDO D) Rambus D (RD) Synchronous D (SD) Single Data Rate (SDR SD) Beberapa versi (D): Extended Data Out D (EDO D) Rambus D (RD) Synchronous D (SD) Single Data Rate (SDR SD) Tahun 1997 Kecepatan: 66/100 MHz Tahun 2001 Kecepatan: 400 MHz 6
Beberapa versi (D): Extended Data Out D (EDO D) Rambus D (RD) Synchronous D (SD) Single Data Rate (SDR SD) Beberapa versi (D): Extended Data Out D (EDO D) Rambus D (RD) Synchronous D (SD) Single Data Rate (SDR SD) Tahun 2004 Kecepatan: 200 400 MHz Tahun 2004 Kecepatan: 400 800 MHz Beberapa versi (D): Extended Data Out D (EDO D) Rambus D (RD) Synchronous D (SD) Single Data Rate (SDR SD) Beberapa versi (D): Extended Data Out D (EDO D) Rambus D (RD) Synchronous D (SD) Single Data Rate (SDR SD) Tahun 2010 Kecepatan: 800 2133 MHz Tahun 2014 Kecepatan: 2133 4266 MHz SD SD 7
SD Memori Eksternal Jenis-Jenis Memori Eksternal Magnetic Disk Magnetic Disk Hard Disk Floppy Disk Terbuat dari substrat (bahan dasar) disk yang dilapisi oleh material yang bisa dimagnetisasi (magnetizable) Memori Eksternal Optical Flash Disk CD- CD-R CD-R/W DVD Blue Ray Disc Flash Disk Memory Card SSD (Solid State Drive) Hard Disk: substrat dari zat yang keras Floppy Disk: substrat dari zat yang tipis dan lentur Magnetic Tape Hard Disk Drive Hard Disk Drive Perekaman dan pembacaan lewat koil konduktif yg disebut head Bisa berupa sebuah head kombinasi read+write atau terpisah sendiri2 (head read dan head write) Selama proses pembacaan/penulisan, head diam pada suatu titik tertentu di permukaan media Proses Tulis/Write: Data dialirkan sbg arus ke koil (head) Arus pada koil memproduksi medan magnet, diinduksikan permukaan media rekam Pola magnetik terekam pada permukaan di bawah head 8
Penataan Data pada Disk Penataan Data pada Disk Hard Disk Format Memberikan pengalamatan digital bagi tiap sector dan track,sehingga sistem operasi lebih mudah untuk mengaksesnya Format mempersiapkan metode pengalamatan sesuai dengan jenis file system yang dipakai sistem operasi (FAT, FAT-32, NTFS, EXT2 EXT3 dsb) Hard Disk Form Factor Terima Kasih! 9