ORGANISASI KOMPUTER Memori

4/5/2011

1

ORGANISASI KOMPUTER Memori STMIK Himsya Tegal

imambukhari.weebly.com

2 STMIK Himsya Tegal

Memori ?

· Memori adalah bagian dari komputer tempat program – program dan data – data disimpan. · Istilah store atau storage untuk memori, meskipun kata storage sering digunakan untuk menunjuk ke penyimpanan disket. · Tempat informasi, dibaca dan ditulis · Aneka ragam jenis, teknologi, organisasi, unjuk kerja dan harganya

1

4/5/2011


Memori Internal dan External · Memori internal adalah memori yang dapat diakses langsun oleh prosesor ▫ register yang terdapat di dalam prosesor, cache memori dan memori utama berada di luar prosesor.

· Memori eksternal adalah memori yang diakses prosesor melalui piranti I/ O ▫ disket dan hardisk.


Operasi Sel Memori · Elemen dasar memori · Sel memori memiliki sifat – sifat tertentu

2

4/5/2011


Sifat Sel Memori · Sel memori memiliki dua keadaan stabil (atau semi-stabil), yang dapat digunakan untuk merepresentasikan bilangan biner 1 atau 0. · Sel memori mempunyai kemampuan untuk ditulisi (sedikitnya satu kali). · Sel memori mempunyai kemampuan untuk dibaca.


Terminal Fungsi sel memori

3

4/5/2011


Karekteristik Sistem Memori · · · · · · · ·

Lokasi Kapasitas Satuan Transfer Metode Akses Kinerja Tipe Fisik Karakteristik Fisik Organisasi


Lokasi Memori · Register ▫ berada di dalam chip prosesor ▫ diakses lan sun oleh prosesor dalam menjalankan operasinya. ▫ register digunakan sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data dalam prosesor

4

4/5/2011


Lokasi Memori · Memori internal ▫ Berada diluar chip prosesor ▫ Mengaksesannya langsun oleh prosesor. ▫ Dibedakan menjadi memori utama dan cache memori

· Memori eksternal ▫ Diakses oleh prosesor melalui piranti I/ O ▫ Dapat berupa disk maupun pita.


Kapasitas Memori · Kapasitas memori internal maupun eksternal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word · Panjang word umumnya 8, 16, 32 bit. · Memori eksternal biasanya lebih besar kapasitasnya daripada memori internal, hal ini disebabkan karena teknologi dan sifat penggunaannya yang berbeda

5

4/5/2011


Satuan Transfer · Memori internal ▫ Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori. ▫ Jumlah saluran ini sering kali sama dengan panjang word, tapi dimungkinkan juga tidak sama


Konsep Satuan Transfer · Word , merupakan satuan “alami” organisasi memori. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi. · Addressable units, pada sejumlah sistem, adressable units adalah word. Namun terdapat sistem dengan pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara panjang A suatu alamat dan jumlah N adressable unit adalah 2A =N. · Unit of tranfer, adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebut dengan block .

6

4/5/2011

13 UIN Sunan Kalijaga

Metode Akses(1) · Sequential access ▫ Memori dior anisasi menjadi unit – unit data yang disebut record. ▫ Akses harus dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. ▫ Informasi pengalamatan yang disimpan dipakai untuk memisahkan record – record dan untuk membantu proses pencarian. ▫ Terdapat shared read/write mechanism untuk penulisan/ pembacaan memorinya. ▫ Pita magnetik merupakan memori yang menggunakan metode sequential access.


Metode Akses(2) · Direct access ▫ Sama sequential access terdapat shared read/write mechanism. ▫ Setiap blok dan record memiliki alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya. ▫ Akses dilakukan langsung pada alamat memori. ▫ Disk adalah memori direct access

7

4/5/2011


Metode Akses(3) · Random access ▫ Setiap lokasi memori dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara lan sung. ▫ Contohnya adalah memori utama

· Associative access ▫ Jenis random akses yang memungkinkan pembandingan lokasi bit yang diinginkan untuk pencocokan. ▫ Data dicari berdasarkan isinya bukan alamatnya dalam memori. ▫ Contoh : memori ini adalah cache memori


Parameter utama unjuk kerja(1) · Access time ▫ Bagi random access memory, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. ▫ Memori non- random akses merupakan waktu yang dibutuhkan dalam melakukan mekanisme baca atau tulis pada lokasi tertentu

8

4/5/2011


Parameter utama unjuk kerja(2) · Memory cycle time ▫ Konsep ini di unakan pada random access memory ▫ Terdiri dari access time ditambah dengan waktu yang diperlukan transient agar hilang pada saluran sinyal

Parameter utama unjuk kerja(3) · Transfer rate Kecepatan data transfer ke unit memori atau dari unit memori. 1.Random access memory sama dengan 1/(cycle time). 2. Non-random access memory dengan perumusan : TN = TA + (N/R) · Keterangan : ▫ ▫ ▫ ▫

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)

UIN Sunan Kalijaga

18

9

4/5/2011


Fisik · Media penyimpanan volatile dan non-volatile ▫ Volatile memory, informasi akan hilang apabila daya listriknya dimatikan ▫ Non-volatile memory tidak hilang walau daya listriknya hilang. ▫ Memori permukaan magnetik adalah contoh non-volatile memory, sedangkan semikonduktor ada yang volatile dan non-volatile. · Media erasable dan nonerasable. ▫ Ada jenis memori semikonduktor yang tidak bisa dihapus kecuali dengan menghancurkan unit storage-nya, memori ini dikenal dengan ROM (Read Only Memory).


Keandalan Memori · Berapa banyak? · Berapa cepat? · Berapa mahal?

10

4/5/2011


Keandalan Memori · Berapa banyak ? ▫ Sesuatu yang sulit dijawab, karena berapapun kapasitas memori tentu aplikasi akan menggunakannya.

· Berapa cepat ? ▫ Memori harus mempu mengikuti kecepatan CPU sehinga terjadi sinkronisasi kerja antar CPU dan memori tanpa adanya waktu tunggu karena komponen lain belum selesai prosesnya.

· Berapa mahal ? ▫ Relatif. Bagi produsen selalu mencari harga produksi paling murah tanpa mengorbankan kualitasnya untuk memiliki daya saing di pasaran


Hubungan harga, kapasitas dan waktu akses · Semakin kecil waktu akses, semakin besar harga per bitnya · Semakin besar kapasitas, semakin kecil harga per bitnya · Semakin besar kapasitas, semakin besar waktu aksesnya

11

4/5/2011


Problem? · Kapasitas memori yang besar karena harga per bit yang murah namun hal itu dibatasi oleh teknologi dalam memperoleh waktu akses yang cepat


Hirarki Memori Menurunnya hirarki mengakibatkan : · Penurunan harga / bit · Peningkatan kapasitas · Peningkatan waktu akses · Penurunan frekuensi akses memori oleh CPU

12

4/5/2011


Hirarki Memori (2) · Kunci keberhasilan hirarki ini pada penurunan frekuensi aksesnya · Semakin lambat memori maka keperluan CPU untuk men aksesnya semakin sedikit · Secara keseluruhan sistem komputer akan tetap cepat namun kebutuhan kapasitas memori besar terpenuhi


Hirarki Memori

13

4/5/2011

Tabel Spesifikasi Memori Tipe Memori

Teknologi

Ukuran

Waktu Akses

Cache Memori

Semikonduktor RAM

128 – 512 KB

10 ns

Memori Utama

Semikonduktor RAM

4 – 128 MB

50 ns

Disk Magnetik

Hard Disk

Gigabyte

10ms, 50MB/sec

Disk Optic

CD-ROM

Gigabyte

300ms,600 KB/sec

Pita Magnetik

Tape

100 MB

Det – mnt,10 MB/mnt

UIN Sunan Kalijaga

27


Satuan Memori · Satuan pokok memori adalah digit biner, yang disebut bit · Bit dapat berisi sebuah angka 0 atau 1. · Memori juga dinyatakan dalam byte ▫ 1 byte = 8 bit ▫ Kumpulan byte dinyatakan dalam word. ▫ Panjang word yang umum adalah 8, 16, dan 32 bit.

14

4/5/2011


Tingkatan Satuan Memori


Memori Utama · Pada komputer lama, bentuk umum random access memory untuk memori utama adalah sebuah piringan ferromagnetik berlubang yang dikenal sebagai core, istilah yang tetap dipertahankan hingga saat ini.

15

4/5/2011


Jenis Memori Random Akses · Random akses, yaitu data secara langsun diakses melalui logik pengalamatan wired-in ▫ Dimungkinkannya pembacaan dan penulisan data ke memori secara cepat dan mudah ▫ Volatile RAM : menyimpan data sementara


Jenis Memori Random Akses (2) ▫ RAM dinamik disusun oleh sel – sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor – Kapasitor memiliki kecenderungan alami untuk mengosongkan muatan, maka RAM dinamik memerlukan pengisian muatan listrik secara periodik untuk memelihara penyimpanan data – Biasanya untuk operasi data besar

16

4/5/2011


Jenis Memori Random Akses (3) ▫ RAM statik : nilai biner disimpan dengan menggunakan konfigurasi gate logka flipflop tradisional – Menyimpan data selama ada daya listriknya – Lebih cepat dibandin RAM dinamik

Perkembangan RAM · Tahun 1987 ▫ Teknologi : FPM (Fast Page Mode) ▫ Sering disebut DRAM (Dynamic Random Access Memory) ▫ Menggunakan modul memori SIMM (Single Inline Memory Module) 30 pin dan SIMM 72 pin ▫ Kecepatan : 50 ns

UIN Sunan Kalijaga

34

17

4/5/2011


Perkembangan RAM (2) · Tahun 1995 ▫ Teknologi : EDO (Extended Data Out) ▫ Mirip FPM, tapi lebih cepat dengan cara mengurangi beberapa langkah proses pengalamatan (addressing). ▫ Mengijinkan CPU mengakses memori 10% hingga 15% jika dibandingkan dengan FPM. ▫ Kecepatan : 50 ns


Perkembangan RAM (3) · Tahun 1997 ▫ Teknologi : PC66 SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) ▫ Kecepatan : 66 MHz

· Tahun 1998 ▫ Teknologi : PC100 SDRAM ▫ Kecepatan : 100 MHz

18

4/5/2011

Perkembangan RAM (4) · Tahun 1999 ▫ Teknologi : RDRAM (Rambus DRAM) ▫ Kecepatan : 800 MHz ▫ Sering dipergunakan untuk grafik ▫ Memiliki heat spreader ▫ Teknologinya kurang berkembang

UIN Sunan Kalijaga

37


Perkembangan RAM (5) · Tahun 1999/2000 ▫ Teknologi : PC133 SDRAM ▫ Kecepatan : 133 MHz

· Tahun 2000 ▫ Teknologi : DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) ▫ Kecepatan : 266 MHz ▫ Modul memori : Dual Inline Memory Module (DIMM)

19

4/5/2011

Perkembangan RAM (6) · Tahun 2001 ▫ Teknologi : DDR SDRAM ▫ Kecepatan : 333 MHz

· Tahun 2002 ▫ Teknologi : DDR SDRAM ▫ Kecepatan : 434 MHz

UIN Sunan Kalijaga

39

Perkembangan RAM (7) · Tahun 2003 ▫ Teknologi : DDR SDRAM ▫ Kecepatan : 500 MHz

· Tahun 2004 ▫ Teknologi : DDR2 SDRAM ▫ Kecepatan : 333 MHz

UIN Sunan Kalijaga

40

20

4/5/2011

Perbandingan Tipe RAM : · DIP · SIPP · SIMM 30 pin · SIMM 72 pin · SDRAM · DDR SDRAM UIN Sunan Kalijaga

41


ROM · ROM : Read Only Memory · Sangat berbeda dengan RAM · Data Permanen, tidak bisa diubah · Keuntungannya untuk data yang permanen · Kerugiaannya apabila ada kesalahan data atau adanya perubahan data sehingga perlu penyisipan – penyisipan

21

4/5/2011


PROM · PROM : Programmable ROM · non-volatile · Tiga macam jenis : ▫ EPROM ▫ EEPROM ▫ flash memory


EEPROM · EEPROM : electrically erasable programmable read only memory · Memori yang dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isi sebelumnya. · EEPROM menggabungkan kelebihan nonvolatile dengan fleksibilitas dapat di- update

22

4/5/2011


Koreksi Error · Dalam melaksanakan fungsi penyimpanan, memori semikonduktor dimungkinkan mengalami kesalahan. · Kesalahan berat yang biasanya merupakan kerusakan fisik memori · Kesalahan ringan yang berhubungan data yang disimpan. · Kesalahan ringan dapat dikoreksi kembali. · Koreksi kesalahan data yang disimpan diperlukan dua mekanisme ▫ Mekanisme pendeteksian kesalahan ▫ Mekanisme perbaikan kesalahan


Cache Memori · Mempercepat kerja memori sehingga mendekati kecepatan prosesor. · Memori utama lebih besar kapasitasnya namun lambat operasinya, sedangkan cache memori berukuran kecil namun lebih cepat. · Cache memori berisi salinan memori utama

23

4/5/2011


Cache Memori · Kapasitas kecil, kecepatan tinggi · Terletak antara memori utama dan CPU · Acapkali terletak dalam CPU atau module


Permasalahan pada ukuran · Harga ▫ Cache makin besar, makin mahal

· Kecepatan ▫ Cache makin besar, akses makin cepat ▫ Cache makin besar, maka akan memperlambat proses operasi cache

24

4/5/2011


Organisasi Cache Memori


Kapasitas Cache · AMD mengeluarkan prosesor K5 dan K6 dengan cache yang besar (1MB, kinerjanya tidak bagus · Intel mengeluarkan prosesor tanpa cache untuk alasan harga yang murah, yaitu seri Intel Celeron pada tahun 1998- an, kinerjanya sangat buruk terutama untuk operasi data besar, floating point, 3D · Sejumlah penelitian telah menganjurkan bahwa ukuran cache antara 1KB dan 512KB akan lebih optimum

25

4/5/2011


Cache · Cache Internal : dalam chip ▫ Tidak memerlukan bus eksternal ▫ Waktu aksesnya akan cepat sekali

· Cache Eksternal : diluar chip ▫ Cache tingkat 2 (L2)

52

Comparison of Cache Sizes UIN Sunan Kalijaga

L1 cachea

L2 cache

L3 cache

Mainframe

Year of Introduction 1968

16 to 32 KB

—

—

PDP-11/ 70

Minicomputer

1975

1 KB

—

—

VAX 11/ 780

Minicomputer

1978

16 KB

—

—

IBM 3033

Mainframe

1978

64 KB

—

—

IBM 3090

Mainframe

1985

128 to 256 KB

—

—

Intel 80486

PC

1989

8 KB

—

—

Pentium

PC

1993

8 KB/ 8 KB

256 to 512 KB

—

PowerPC 601

PC

1993

32 KB

—

—

PowerPC 620

PC

1996

32 KB/ 32 KB

PowerPC G4

PC/server

1999

32 KB/ 32 KB

2 MB

IBM S/390 G4

Mainframe

1997

32 KB

— 256 KB to 1 MB 256 KB

IBM S/390 G6

Mainframe

1999

256 KB

8 MB

—

Pentium 4

PC/serverHighserver/ supercompute Supercompute r r PC/server High-end server PC/server High-end server Supercompute r

2000

8 KB/ 8 KB

256 KB

—

2000

64 KB/ 32 KB

8 MB

—

2000

8 KB

2 MB

—

2001

16 KB/ 16 KB

96 KB

4 MB

2001

32 KB/ 32 KB

4 MB

—

2002

32 KB

256 KB

6 MB

2003

64 KB

1. 9 MB

36 MB

2004

64 KB/ 64 KB

1MB

—

Processor

Type

IBM 360/ 85

IBM SP CRAY MTAb Itanium SGI Origin 2001 Itanium 2 IBM POWER5 CRAY XD-1

— 2 MB

26

4/5/2011

53

Intel Cache Evolution Problem

UIN Sunan Kalijaga

Solution

Processor on which feature first appears

External memory slower than the system bus.

Add external cache using faster memory technology.

386

Increased processor speed results in external bus becoming a bottleneck for cache access.

Move external cache onchip, operating at the same speed as the processor.

486

Add external L2 cache using faster technology than main memory Create separate data and instruction caches.

486

Internal cache is rather small, due to limited space on chip Contention occurs when both the Instruction Prefetcher and the Execution Unit simultaneously require access to the cache. In that case, the Prefetcher is stalled while the Execution Unit ’ s data access takes place.

Increased processor speed results in external bus becoming a bottleneck for L2 cache access.

Some applications deal with massive databases and must have rapid access to large amounts of data. The on-chip caches are too small.

Create separate back-side bus that runs at higher speed than the main (frontside) external bus. The BSB is dedicated to the L2 cache.Move L2 cache on to

Pentium

Pentium Pro

Pentium II

the Add external L3 cache.

Pentium III

Move L3 cache on-chip.

Pentium 4


Pentium 4 Block Diagram

27

ORGANISASI KOMPUTER Memori

Recommend Documents