Arus Data dalam Komputer Media Penyimpan
Pengantar Memori dan
Memori Internal DMA
Bagaimana program dijalankan Sistem Operasi
- instruksi bhs assembly (mesin) - data
data - control - alamat - instruksi bhs assembly (mesin) - data
- data - control - alamat
Sistem Operasi
- instruksi bhs assembly (mesin) - data
data - control - alamat - instruksi bhs assembly (mesin) - data R
- data - control - alamat
Media Penyimpan
• Setelah berada di RAM, tiap instruksi akan dibaca oleh CPU, disimpan sementara ke dalam register, kemudian diartikan dan dikerjakan dalam instruksi‐instruksi atomik yang sesuai dengan organisasinya.
R R
- instruksi bhs assembly (mesin) - data
Media Penyimpan
Bagaimana program dijalankan
• Jadi ada baiknya sebelum melihat lebih detail bagaimana sebuah program dijalankan, kita lihat terlebih dahulu soal memory yang berperan
Perangkat Eksternal
Bagaimana program dijalankan Sistem Operasi
• 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
Modul I/O
data - control - alamat - instruksi bhs assembly (mesin) - data
- data - control - alamat
Media Penyimpan
• 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.
Memori Memori Internal memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor
Memori Eksternal memori yang diakses prosesor melalui piranti I/O, seperti disket dan hardisk
1
Tingkatan Satuan Memori
Memori Memori Internal
Kilobyte
Simbol KB
210
Jumlah Byte 1.024
Megabyte
MB
220
1.048.576
Gigabyte
GB
230
1.073.741.824
Terabyte
TB
240
1.099.511.627.776
Memori Eksternal
Memori Bahan Memori
Semikonduktor (Chip/IC) • • • • •
Karakteristik Bahan Memori
ROM RAM SSD Register Cache
Lapisan Optik Terukir
Lapisan Induktif • Hard Disk • Tape / Pita
• CD • DVD
Bagaimana Data Disimpan Alamat Address Bus
1
Seberapa besar kemungkinan rusaknya data
Data Bus Control Bus
2
Gampang dipindahkan atau tidak
3
Bisa dihapus atau tidak (erasable)
4
Membutuhkan daya atau tidak utk menyimpan data
Data Word
0000
0101010101010101
0001
0110100101010010
0010
1101011011010011
0011
0011001111010110
0110
1010001101010110
• Semua data disimpan dalam bentuk bit biner • Data disimpan dalam satuan word. Tiap memori dapat memiliki ukuran word masingmasing • Bagaimana dengan karakter/angka desimal?
2
Bagaimana Data Disimpan
Bagaimana Data Disimpan 4-bit
Address Bus
4-bit
Data Bus Control Bus
Data Word
0000
0101010101010101
0001
0110100101010010
0010
1101011011010011
0011
0011001111010110
• Lebar jalur alamat (address bus) mempengaruhi jumlah ruang • Tidak serta merta mengikuti hardware memory 0110
1010001101010110
Alamat Address Bus Data Bus
16-bit
Control Bus
• Ukuran maksimum word sama dengan lebar jalur data (data bus), tetapi bisa juga lebih kecil dalam bentuk pembagian basis dua dari lebar jalur data
maks 16-bit
0000
0101010101010101
0001
0110100101010010
0010
1101011011010011
0011
0011001111010110
0110
1010001101010110
• Jika ukuran word lebih kecil, transfer bisa dilakukan dalam beberapa word, disebut block
Bagaimana Data Disimpan Tiap bagian komponen yang secara fisik digunakan untuk menyimpan satu bit data pada sebuah memori disebut dengan memory cell
Access time (waktu akses) • Waktu yang dibutuhkan untuk mencari lokasi data dan mengambil data
Contoh memory cell: • Satu rangkaian memory cell pada RAM • Satu ceruk pada DVD • Satu petak lapisan terinduksi magnet pada hard disk
Memory Cycle time (waktu siklus) • Waktu yang dibutuhkan memory untuk “recover” sebelum akses berikutnya • Cycle time adalah access time + recovery time
Siapa paling cepat? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Mengukur Performa
Register L1 Cache L2 Cache, L3 dan seterusnya Main Memory – RAM Solid State Drive – SSD Disk cache – Misal di hard disk Disk devices Optical devices Tape devices
Transfer Rate (kecepatan transfer) • Kecepatan perpindahan data hardware
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 Sequential
Metode Akses 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
• Setiap alamat menunjuk ke lokasi word yang pasti • Waktu akses tidak tergantung dari letak data dan letak pointer terakhir • Contoh: RAM
• Contoh: disk
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)
Memori Internal
• Waktu akses tidak tergantung dari letak data dan letak pointer terakhir • Contoh: cache
Memori Internal
ROM
RAM
Memori Internal • • • •
Read Only Memory Hanya bisa dibaca Bisa ditulisi namun dg mekanisme tertentu Non-volatile (data yg tersimpan tidak hilang meskipun catu daya dimatikan)
• Random Access Memory • Bisa dibaca dan ditulisi/diganti datanya berulangulang selama komputer dinyalakan • Volatile (data yg tersimpan akan hilang jika catu daya diputus/dimatikan)
MROM (Mask Programmed ROM) PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable Programmable ROM) EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) Flash Memory
ROM
• • • • •
RAM
• SRAM (Static RAM) • DRAM (Dynamic RAM)
4
Memori Internal ROM
Memori Internal
RAM
ROM
• MROM (Mask Programmed ROM) • • • •
•
RAM
MROM (Mask Programmed ROM)
• PROM (Programmable ROM)
PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable Programmable ROM) EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) Flash Memory
• • •
EPROM (Erasable Programmable ROM) EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) Flash Memory
• Hanya dapat diprogram sekali saja • Sekali diprogram isi memori tdk bisa dihapus • Dipakai pada BIOS masa lalu
Diprogram sekali dari pabrik
Memori Internal ROM
• •
Memori Internal
RAM
ROM
MROM (Mask Programmed ROM) PROM (Programmable ROM)
• • •
• EPROM (Erasable Programmable ROM) • •
RAM
MROM (Mask Programmed ROM) PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable Programmable ROM)
• EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) Flash Memory
•
Flash Memory
• Isi memori dapat dihapus dg menggunakan sinar ultraviolet • Setelah isi terhapus, EPROM dapat diprogram lagi
Memori Internal ROM
• • • •
• Dapat menyimpan data secara permanen • Dapat dihapus secara elektris melalui program • Contoh: Flash Memory
Memori Internal ROM
RAM
MROM (Mask Programmed ROM) PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable Programmable ROM) EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)
RAM
Static RAM
• Flash Memory
• 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, RAM pada microcontroller
RAM • Dapat menyimpan data secara permanen • Dapat dihapus secara elektris melalui program • Penghapusan dan penulisan data dilakukan per blok sehingga lebih cepat
Dynamic RAM
• 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
Memori Internal ROM
Memori Internal ROM
RAM
RAM
Beberapa versi Dynamic RAM (DRAM):
Static RAM
FPM (Fast Page Mode)
Dynamic RAM
RAM
Extended Data Out DRAM (EDO DRAM) Rambus DRAM (RDRAM) Synchronous DRAM (SDRAM) • Single Data Rate (SDR SDRAM) • DDR (Double Data Rate) • DDR2 • DDR3 • DDR4
Tahun 1987 SIMM 30 pin dan 72 pin Kecepatan: 50ns
Dynamic RAM
Memori Internal ROM
Dynamic RAM
Memori Internal ROM
RAM
RAM
Beberapa versi Dynamic RAM (DRAM):
Beberapa versi Dynamic RAM (DRAM):
FPM (Fast Page Mode)
Extended Data Out DRAM (EDO DRAM)
FPM (Fast Page Mode) Extended Data Out DRAM (EDO DRAM)
Rambus DRAM (RDRAM) Synchronous DRAM (SDRAM) • Single Data Rate (SDR SDRAM) • DDR (Double Data Rate) • DDR2 • DDR3 • DDR4
Synchronous DRAM (SDRAM) • Single Data Rate (SDR SDRAM) • DDR (Double Data Rate) • DDR2 • DDR3 • DDR4
Rambus DRAM (RDRAM)
Dynamic RAM Tahun 1995 Kecepatan: 50ns
Tahun 1999 Kecepatan: 800 MHz
Memori Internal ROM
Dynamic RAM
Memori Internal ROM
RAM
RAM
Beberapa versi Dynamic RAM (DRAM):
Beberapa versi Dynamic RAM (DRAM):
FPM (Fast Page Mode) Extended Data Out DRAM (EDO DRAM) Rambus DRAM (RDRAM)
FPM (Fast Page Mode) Extended Data Out DRAM (EDO DRAM) Rambus DRAM (RDRAM)
Synchronous DRAM (SDRAM)
Synchronous DRAM (SDRAM)
• • • • •
Single Data Rate (SDR SDRAM) DDR (Double Data Rate) DDR2 DDR3 DDR4
Dynamic RAM
Tahun 1997 Kecepatan: 66/100 MHz
• • • • •
Single Data Rate (SDR SDRAM) DDR (Double Data Rate) DDR2 DDR3 DDR4
Tahun 2001 Kecepatan: 400 MHz
6
Memori Internal ROM
Dynamic RAM
Memori Internal ROM
RAM
RAM
Beberapa versi Dynamic RAM (DRAM):
Beberapa versi Dynamic RAM (DRAM):
FPM (Fast Page Mode) Extended Data Out DRAM (EDO DRAM) Rambus DRAM (RDRAM)
FPM (Fast Page Mode) Extended Data Out DRAM (EDO DRAM) Rambus DRAM (RDRAM)
Synchronous DRAM (SDRAM)
Synchronous DRAM (SDRAM)
• • • • •
Single Data Rate (SDR SDRAM) DDR (Double Data Rate) DDR2 DDR3 DDR4
Dynamic RAM
• • • • •
Single Data Rate (SDR SDRAM) DDR (Double Data Rate) DDR2 DDR3 DDR4
Tahun 2004 Kecepatan: 200 – 400 MHz
Memori Internal ROM
Dynamic RAM
Tahun 2004 Kecepatan: 400 – 800 MHz
Memori Internal ROM
RAM
RAM
Beberapa versi Dynamic RAM (DRAM):
Beberapa versi Dynamic RAM (DRAM):
FPM (Fast Page Mode) Extended Data Out DRAM (EDO DRAM) Rambus DRAM (RDRAM)
FPM (Fast Page Mode) Extended Data Out DRAM (EDO DRAM) Rambus DRAM (RDRAM)
Synchronous DRAM (SDRAM)
Synchronous DRAM (SDRAM)
• • • • •
Single Data Rate (SDR SDRAM) DDR (Double Data Rate) DDR2 DDR3 DDR4
Dynamic RAM
• • • • •
Single Data Rate (SDR SDRAM) DDR (Double Data Rate) DDR2 DDR3 DDR4
Tahun 2010 Kecepatan: 800 – 2133 MHz
Memori Internal ROM
Dynamic RAM
RAM
SDRAM
Tahun 2014 Kecepatan: 2133 – 4266 MHz
Memori Internal ROM
Dynamic RAM
RAM
SDRAM
7
Memori Internal ROM
RAM
Terima Kasih! Dynamic RAM
SDRAM
8