Tugas Arsitektur dan Organisasi Komputer
Di Susun Oleh :
Nama
: Hamzah Roza Allibi
NIM
: 201522029
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkah dan
rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah tentang Desain Memori Utama
Semikonduktor. Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan guna memenuhi
nilai UAS, mengerti dan memahami materi Mata Kuliah Arsitekter dan Organisasi Komputer.
Saya menyadari bahwa penyusunan makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu, segala masukan yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini sangat penulis
harapkan.
Saya tidak lupa mengucapkan terimakasih kepada rekan-rekan yang sudah membantu
kami dalam pembuatan makalah ini, semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua sehingga
bisa menjadi salah satu referensi bagi mahasiswa mananjemen informatika dalam mata kuliah
ini.
Jakarta, 21 Juli 2017
7.4
ARSITEKTUR ROM
Arsitektur internal (struktur) ROM sangat kompleks dan karena itu pembahasan arsitektur ROM dapat kita sederhanakan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.13. Pada ROM 16 x 8 ini terdapat empat bagian dasar yaitu larik register (register array), decoder baris, decoder kolom dan penyangga output.
7.4.1
Larik register
Larik register menyimpan data yang telah diprogram ke dalam ROM. Setiap register berisi banyak sel-sel memori yang setara dengan ukuran word. Pada kasus ini, setiap register menyimpan word 8-bit. Kita dapat menetapkan posisi setiap register pada sebuah baris dan kolom khusus. Misalnya, register 0 ada dalam baris 0, kolom 0, dan register 9 ada dalam baris 1, kolom 2.
Delapan keluaran data dari setiap register dihubungkan ke bus data internal. Setiap register mempunyai dua saluran masuk enable (E), keduanya arus dalam keadaan HIGH supaya data register dapat ditempatkan pada bus.
7.4.2
Decoder alamat
satu register yang terpilih pada baris dan kolom oleh masukan alamat, dan register inilah yang di enable.
7.4.3
Penyangga output
Register yang di-enable oleh masukan alamat akan menempatkan data pada bus data. Data ini diumpankan ke penyangga output, yang akan melewatkan data ke keluaran-keluaran data eksternal, hal ini disediakan dengan CS = LOW. Jika CS = HIGH, maka penyangga output berada dalam keadaan impendasi tinggi(tristate), dan D7 sampai D1 akan mengambang.
Arsitektur yang ditunjukkan pada Gambar 7.13 mirip dengan IC pada umumnya, bergantung pada beberapa ROM tidak akan disusun dalam larik persegi.
7.5
PEWAKTUAN ROM
Ketika terjadi operasi pembacaan, terdapat waktu tunda perambatan (propagation delay) antara pemberian sebuah input ROM dan kemunculan data pada output. Waktu tunda ini disebut waktu akses tACC yang merupakan pengukuran kecepatan operasi ROM. Waktu akses digambarkan secara grafis dengan bentuk gelombang pada Gambar 7.14.
Waktu tunda antara t1 yaitu ketika alamat baru menjadi valid dan t3, ketika keluaran data menjadi valid adalah waktu akses tACC. Waktu akses ROM bipolar khas berada dalam rentang 30 sampai 90 ns; waktu akses untuk perangkat-perangkat NMOS dalam rentang 35 sampai 500 ns.
7.6
JENIS-JENIS ROM
Sekarang kita telah mempunyai pemahaman umum tentang arsitektur internal dan operasi eksternal perngkat ROM. Kita akan melihat pada jenis-jenis ROM untuk mengetahui bagaimana perbedaan cara pemrogramannya, cara menghapusnya, dan cara pemrograman ulang masing-masing jenis ROM.
Memori ROM dibagi menjadi : MPROM, PROM, EPROM, EEPROM dan memori flash.
7.6.1
MPROM (Mask-programmed Read Only Memory)
Adalah memori yang isinya diprogram oleh pabrik secara teersembunyi di perusahaan pembuatnya, dimana isinya dipesan oleh pembeli. MPROM di program satu kali saja dan selanjutnya hanya dapat dibaca saja dan tak dapat dihapus. Jika ada satu bit yang salah program, maka chip MROM tidak dapat digunakan.
7.6.2
PROM (Programmable Read Only Memory)
Adalah memori yang dapat diprogram oleh pemakai. Pemakai membeli PROM yang masih kosong dan mengisinya sesuai dengan keinginannya dengan menggunakan PROM Programmer. Di dalamnya terdapat fuse (semacam sekring) kecil. Fuse ini dibuka dengan cara dibakar pada saat pemrograman.
Adalah memori yang dapat diprogram juga dapat dihapus. EPROM programmer digunakan untuk menyimpan isi pada lokasi yang berbeda dari EPROM. Ketika dilakukan Pemrograman, Muatan listrik dijebak dalam suatu daerah gate yang terisolasi.
7.6.4
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
Adalah memori yangdiprogram dan dihapus secara listrik (menggunakan listrik). Memori ini dapat dihapus dan diprogram ulang sekitar 10.000 kali.
7.6.5
Memori flash
Adalah sebuah EEPROM jenis khusus yang dapat dihapus dan diubah dalam blok pada satu operasi besar (seperti kilat). Pada komputer, memori flash digunakan dalam dua cara :
1. Pengganti EPROM yang berisi BIOS. Ini dikenal dengan BIOS-flash. Membolehkan memperbarui isi BIOS dengan mudah tanpa mencabut IC dari sirkuit.
2. Pengganti hard disk. Opsi ini menarik karena beberapa keuntungan seperti tidak berat (ringan), konsumsi daya rendah, data mudah dibawa-bawa (portable).
7.7
APLIKASI ROM
Pada umumnya perangkat ROM dapat diprogram ulang kecuali MROM dan PROM, jadi
secara teknis mereka buakan memori read-only. Namun, istilah ROM dapat tetap digunakan
untuk memasukkan EPROM, EEPROM, dan memori flash karena ketika pada operasi
normal, isi yang disimpan oleh perangkat ini hampir tidak berubah sesering dia dibaca. Jadi
semua ROM dimasukkan sebagai perangkat memori semikonduktor non-volatile, dan
mereka digunakan dalam aplikasi di mana penyimpanan informasi yang non-volatile, data
atau kode-kode program diperlukan dan pada penyimpanan data yang jarang atau tidak
7.7.1
Firmware
Aplikasi ROM yang paling luas adalah dalam penyimpanan data dan kode-kode program yang harus tersedia pada sistem-sistem berbasis mikropresesor ketika catu daya di hidupkan. Data dan kode-kode program yang ini disebut firmware karena mereka tetap tersimpan di dalam hardware (yaitu chip-chip ROM) dan tidak ada yang menghapus selama operasi sistem normal. Bebarapa PC, komputer-komputer bisnis dan komputer laptop menyimpan program-program sistem operasinya dan interpreter-interpreter bahasa (misalnya BASIC, Pascal) dalam firmware ROM agar komputer dapat digunakan segera ketika satu daya dihidupkan.
7.7.2
Memori Bootstrap
Banyak mikrokomputer dan komputer-komputer besar pada umumnya tidak mempunyaii sistem operasi sendiri yang tersimpan dalam ROM. Sebagai gantinya, program-program ini disimpan pada memori eksternal, biasanya cakram magnetik. Bagaimana kemudian pekerjaan komputer ini mengetahui apa yang harus dilakukan ketika satu daya mereka dihudupkan? Sebuah program yang relatif kecil yang disebut program bootstrap disimpan di dalam ROM. Ketika satu daya komputer dihidupkan, dia akan mengeksekusi instruksi yang ada dalam program bootstrap ini.
7.7.3
Tabel-Tabel Data
ROM sering digunakan untuk menyimpan tabel-tabel data yang tidak berubah. Beberapa contoh tabel-tabel trigonometri (yaitu sinus, kosinus, dan lain-lain) dan tabel-tabel konversi kode. Sistem digital dapat menggunakan tabel-tabel ini untuk “mencari/look up” nilai yang benar.
7.7.4
Pengonversi Data
Sirkuit pengonversi data menerima data yang dinyatakan dalam satu jenis kode dan menghasilkan keluaran yang dinyatakan dalam jenis yang lain. Konversi kode diperlukan, misalnya bila suatu komputer mengeluarkan data dalam kode biner langsung dan kita akan mengubahnya menjadi BCD (binary coded decimal) supaya ditampilkan dalam pembacaan LED 7-segmen.
7.7.5
Pembangkit Fungsi
Adalah suatau sirkuit yang menghasilkan bentuk gelombang seperti gelombang sinus, gelombang gigi gergaji, gelombang segitiga dan gelombang kotak. Gambar 7.16 menunjukan bagaimana sebuah ROM tabel look-up dan sebuah DAC (digital to analog converter) digunakan untuk membangkitkan sebuah sinyal keluaran gelombang sinus.
7.8
RAM SEMIKONDUKTOR
Sebutan RAM berarti lokasi alamat memori dimana saja dapat diakses semudah mengakses lokasi alamat lainnya dalam memori tersebut tanpa ada perbedaan wktu akses seperti yang terjadi pada memori sekuensial.
Kelemahan utama RAM adalah karena data akan hilang jika catu dayanya mati, atau biasa disebut dengan istilah memori volatile.
Keuntungan utama RAM adalah karena dapat ditulis dan dibaca dengan cepat sama mudahnya.
7.9
ARSITEKTUR SEMIKONDUKTOR
Gambar 7.17 memberikan ilustrasi sebuah diagram blok yang merepresentasikan sebuah sel memori semikonduktor RAM. Untk melakukan operasi pembacaan atau penulisan, pertama sel
memori dipilih oleh sinyal “pilih” kemudian diikuti dengan sinyal kontrol “baca”. Isi sel (0 atau
1) diberikan pada “data keluar” (D0) setelah melewati waktu akses. Untuk penulisan, pertama sel
dipilih oleh sinyal “pilih” kemudian diikuti dengan pengiriman data (0 atau 1) pada “data masuk” (Di) dan mengaktifkan sinyal “tulis”. Setelah itu barulah data tersimpan dalam sel.
Gambar 7.18 menunjukkan arsitektur RAM yang disederhanakan yang menyimpan 64 word, masing masing word empat bit (yakni memori 64 x 4). Word-word ini mempunyai rentang alamat dari 0 sampai 63 desimal. Untuk memilih salah satu dari 64 lokasi alamat untuk pembacaan atau penulisan, sebuah kode alamat biner dimasukkan pada sebuah sirkuit decoder. Karena 64 = 26, maka decoder memerlukan kode masukan sebanyak 6 bit. Setiap kode alamat mengaktifkan satu keluaran decoder yang pada gilirannya akan meng-enable register yang bersesuaian.
7.9.1
Operasi Baca
Kode alamat memberikan satu register pada chip memori untuk pembacaan atau penulisan. Untuk Membaca isi dari register yang terpilih, maka masukan baca/tulis (R/W) harus high dan juga masukan CHIP SELECT (CS) harus aktif (dalam hal ini low). Beberapa pabrik menggunakan simbol WE (Write enable) atau W yang fungsinya sama dengan R/W. kombinasi R/W =1 (high) dan CS =0 (low) meng-enable penyangga keluaran sehingga isi dari register terpilih akan berada pada keluaran data empat bit. R/W=1 juga men-disable penyangga masukan data tidak memengaruhi memori ketika melakukan operasi baca.
7.9.2
Operasi Tulis
7.9.3
Pemilih Chip
Chip-chip memori pada umumnya mempunyai satu atau lenih masukan CS yang digunakan untk meng-enable chip seluruhnya. Ketika mode disable, maka semua masukan data dan keluaran data dilumpuhkan (Hi-Z sehingga operasi baca atau tulis tidak dapat dilakukan.
7.9.4
Penyemat Input/OutputBersama
Untuk Penghemat penyemat (pin) pada suatu kemasan IC maka pabrik seringkali menggabungkan fungsi-fungsi masukan data dan keluaran datamenggunakan penyemat-penyemat I/O bersama. Masukan R/W mengontrol fungsi penyemat-penyemat I/O ini. Ketika operasi pembacaan, penyemat-penyemat I/O bertindak sebagai ke;uaran data yang meproduksi isi lokasi alamat yang terpilih. Ketika operasi penulisan, penyemat-penyemat I/O bertindak sebagai masukan data ke data yang akan ditulis.
7.10
STATIC RAM
Sel-sel memori SRAM pada dasarnya adalah sejumlah flip-flop yang akan tetap pada suatu keadaan yang diberikan (menyimpan bit) secara permanen, selama catu daya yang diberikan tidak terputus.
Aplikasi utama SRAM adalah pada daerah dimana kebutuhan memori yang jumlahnya kecil atau dimana dibutuhkan kecepatan tinggi.
Daftar Pustaka :
