MEMORI
PRITA EKASARI
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
Memori Internal dan External
• Memori internal adalah memori yang dapat diakses langsung 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
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
KARAKTERISIK SISTEM MEMORI
• Memori merupakan perangkat yang amat penting dalam sistem berbasis mikroprosesor, mikrokontroller, maupun PC.
• Memori digunakan untuk menyimpan data baik yang digunakan sebagai program maupun sebagai penyimpan data yang diproses oleh CPU.
• Dua tipe memori yang dikenal adalah RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory).
• Kedua jenis memori ini jika digunakan pada sistem berbasis
mikroprosesor umumnya diletakkan pada ruang pengaksesan yang berbeda.
• Hal ini dapat dilakukan dengan membuat peta memori untuk kedua jenis
memori ini.
Hierarki Memori
• Hierarki Memori atau Memory Hierarchy dalam arsitektur komputer adalah sebuah pedoman yang dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk tiap bitnya.
• Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni hierarki
memori tradisional dan hierarki memori kontemporer.
Ada 7 Karakteristik Sistem Memori secara Umum
1. Lokasi
2. Kapasitas
3. Satuan Transfer 4. Metode Akses 5. Kinerja
6. Tipe Fisik
7. Karakter Fisik
1. LOKASI
Ada 3 lokasi keberadaan memori dalam sistem komputer:
• "CPU“
• memori ini built-in berada dalam CPU ( Mikroprosesor )dan diperlukan untuk semua kegiatan CPU, memori ini disebut register. Register digunakan sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data dalam prosesor.
• "Internal“
• memori ini berada di luar chip processor tetapi bersifat internal terhadap sistem komputer dan diperlukan oleh CPU untuk proses eksekusi (operasi) program, hingga dapat diakses secara langsung oleh prosesor (CPU) tanpa modul perantara. Memori internal sering juga disebut sebagai memori primer atau memori utama. Memori internal biasanya menggunakan media RAM.
• "External“
• memori ini bersifat eksternal terhadap sistem komputer dan tentu saja berada di luar CPU dan diperlukan untuk menyimpan data atau instruksi secara permanen. Memori ini, tidak diperlukan di dalam proses eksekusi sehingga tidak dapat diakses secara langsung oleh prosesor (CPU). Untuk akses memori eksternal ini oleh CPU harus melalui pengontrol/modul I/O. Memori eksternal sering juga disebut sebagai memori sekunder. Memori ini terdiri atas perangkat storage peripheral seperti : disk, pita magnetik, dll.
2. KAPASITAS
1. Kapasitas register dinyatakan dalam bit.
2. Kapasitas memory internal dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.
3. Kapasitas memori eksternal dinyatakan dalam byte.
• Ukuran word:
• Kapasitas memori internal maupun eksternal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte
= 8 bit) atau word.
• Jumlah word:
• Panjang word umumnya 8, 16, 32 bit.
3. SATUAN TRANSFER
• Word , merupakan satuan “alami” organisasi memori.
Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.
• Block , adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word.
• 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 Transfer, 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.
4. Metode Akses
1. SEQUENTIAL ACCESS
• Memori diorganisasikan menjadi unit-unit data, yang disebut record.
• Aksesnya dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik.
• Informasi pengalamatan dipakai untuk memisahkan record-record dan untuk membantu proses pencarian.
• Mekanisme baca/tulis digunakan secara bersama (shared read/write mechanism), dengan cara berjalan menuju lokasi yang diinginkan untuk mengeluarkan record.
• Waktu access record sangat bervariasi.
• Contoh sequential access adalah akses pada pita magnetik.
2. DIRECT ACCESS
• Seperti sequential access, direct access juga menggunaka shared read/write mechanism, tetapi setiap blok dan record memiliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik.
• Aksesnya dilakukan secara langsung terhadap kisaran umum (general vicinity) untuk mencapai lokasi akhir.
• Waktu aksesnya pun bervariasi.
• Contoh direct access adalah akses pada disk.
4. Metode Akses
3. RANDOM ACCESS
• Setiap lokasi dapat dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung.
• Waktu untuk mengakses lokasi tertentu tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan bersifat konstan.
• Contoh random access adalah sistem memori utama.
4. ASSOCIATIVE ACCESS
• Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan alamatnya.
• Seperti pada RAM, setiap lokasi memiliki mekanisme pengalamatannya sendiri.
• Waktu pencariannya pun tidak bergantung
secara konstan terhadap lokasi atau pola access sebelumnya.
• Contoh associative access adalah memori cache.
5. Kinerja
Ada 3 buah parameter untuk kinerja sistem memori, yaitu :
• Access time (Waktu Akses)
• Bagi RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Sedangkan bagi non RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada lokasi tertentu
• Cycle time (Waktu Siklus)
• Waktu siklus adalah waktu akses ditambah dengan waktu transien hingga sinyal hilang dari saluran sinyal atau untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif.
• Transfer rate (Laju Pemindahan)
• Transfer rate adalah kecepatan pemindahan data ke unit memori atau ditransfer dari unit memori. Bagi RAM, transfer rate sama dengan 1/(waktu siklus).
• Sedangkan bagi non-RAM berlaku persamaan sebagai berikut :
• TN = Waktu rata-rata untuk membaca / menulis sejumlah N bit.
• TA = Waktu akses rata-rata
• N = Jumlah bit
• R = Kecepatan transfer, dalam bit per detik (bps)
6. Tipe Fisik
MEMORI SEMIKONDUKTOR
• Memori ini memakai teknologi LSI atau VLSI (very large scale integration). Memori ini
banyak digunakan untuk memori internal misalnya RAM.
MEMORI PERMUKAAN MAGNETIK
• Memori ini banyak digunakan
untuk memori eksternal yaitu
untuk disk atau pita magnetik.
7. Karakteristik Fisik
VOLATILE DAN NON- VOLATILE
• Pada memori volatile, informasi akan rusak secara alami atau hilang bila daya listriknya dimatikan.
• Selain itu, pada memori non-volatile, sekali informasi direkam akan tetap berada di sana tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan.
• Pada memori ini daya listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut. Memori permukaan magnetik adalah non volatile.
• Memori semikonduktor dapat berupa volatile atau non volatile.
ERASABLE DAN NON- ERASABLE
• Erasable artinya isi memori dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain.
• Memori semikonduktor yang tidak
terhapuskan dan non volatile adalah ROM.
Lokasi Memori
• Register
•
berada di dalam chip prosesor
•
Diakses langsung oleh prosesor dalam menjalankan operasinya.
•
Register digunakan sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data dalam prosesor
• Memori internal
•
Berada diluar chip prosesor
•
Mengaksesannya langsung oleh prosesor.
•
Dibedakan menjadi memori utama dan cache memori
• Memori eksternal
•
Diakses oleh prosesor melalui piranti I/O
•
Dapat berupa disk maupun pita.
HIRARKI MEMORI
• Hierarki Memori atau Memory Hierarchy dalam arsitektur komputer adalah sebuah pedoman yang dilakukan oleh para
perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk tiap bitnya.
• Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni hierarki
memori tradisional dan hierarki memori kontemporer.
Hierarki memori memang disusun sedemikian rupa agar semakin ke bawah, memori dapat mengalami hal-hal berikut:
• Peningkatan waktu akses (access time) memori (semakin ke bawah semakin lambat, semakin ke atas semakin cepat)
• Peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin kecil)
• Peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas semakin dekat)
• Penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah, semakin ke atas semakin mahal)
Memori yang lebih kecil, lebih mahal dan lebih cepat diletakkan pada urutan teratas.
Sehingga, jika diurutkan dari yang tercepat, maka urutannya adalah sebagai berikut:
1. Register mikroprosesor. Ukurannya yang paling kecil tetapi memiliki waktu akses yang paling cepat, umumnya hanya 1 siklus CPU saja.
2. Cache mikroprosesor, yang disusun berdasarkan kedekatannya dengan prosesor (level-1, level-2, level-3, dan seterusnya). Memori cache mikroprosesor dikelaskan ke dalam tingkatan-tingkatannya sendiri:
• Level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semua cache, sekitar puluhan kilobyte saja. Kecepatannya paling cepat di antara semua cache.
• Level-2: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-1, yakni sekitar 64 kilobyte, 256 kilobyte, 512 kilobyte, 1024 kilobyte, atau lebih besar.
Meski demikian, kecepatannya lebih lambat dibandingkan dengan level-1, dengan nilai latency kira-kira 2 kali hingga 10 kali. Cache level-2 ini bersifat opsional.
Beberapa prosesor murah dan prosesor sebelum Intel Pentium tidak memiliki cache level-2.
• Level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-2, yakni sekitar beberapa megabyte tetapi agak lambat. Cache ini bersifat opsional.
Umumnya digunakan pada prosesor-prosesor server dan workstation seperti Intel Xeon atau Intel Itanium. Beberapa prosesor desktop juga menawarkan cache level- 3 (seperti halnya Intel Pentium Extreme Edition), meski ditebus dengan harga yang sangat tinggi.
3. Memori utama: memiliki akses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori cache, dengan waktu akses hingga beberapa ratus siklus CPU, tetapi ukurannya mencapai satuan gigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam, khususnya dalam kasus mesin-mesin Non-uniform memory access (NUMA).
4. Cache Cakram Magnetis, yang sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam memori utama untuk membantu kerja cakram magnetis.
5. Cakram magnetis 6. Tape magnetis 7. Cakram Optik
• Bagian dari sistem operasi yang mengatur hierarki memori disebut dengan memory manager.
• Di era multiprogramming ini, memory manager digunakan untuk mencegah satu proses dari penulisan dan pembacaan oleh proses lain yang dilokasikan di primary memory, mengatur swapping antara memori utama dan disk ketika memori utama terlalu kecil untuk memegang semua proses.
• Tujuan dari manajemen ini adalah untuk:
1.
Meningkatkan utilitas CPU.
2.
Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU.
3.
Efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas.
4.
