Prodi Teknik Elektro UNS Learning Journal (Catatan Pembelajaran)

Prodi Teknik Elektro UNS

Learning Journal (Catatan Pembelajaran)

Kode dan Mata Kuliah : EE0206-19, Computer Organization and Architecture

Materi : Computer

Pengampu/Dosen : Sutrisno, S.T.M. Sc., Ph. D

Nama Mahasiswa : Raka Reyhan Putra Riandika

NIM : I0723062

Hari dan Tanggal : Kamis, 20 September 2023

Nama Mahasiswa : Reza Adi Darma

NIM : I0723063

Hari dan Tanggal : Kamis, 20 September 2023

Nama Mahasiswa : Rifki Arman Admodjo

NIM : I0723064

Hari dan Tanggal : Kamis, 20 September 2023

A. Ringkasan Materi

Bab 4 Cache & Memory

Karakteristik sistem memori :

1. Location: Mengacu pada apakah memori internal dan eksternal komputer. Memori internal sering disamakan dengan memori utama.

2. Capacity: Untuk memori internalnya ini. Biasanya dinyatakan dalam byte (1 byte 8 bit) atau kata- kata. Kata umum panjangnya 8, 16, dan 32 bit. Kapasitas memori eksternal biasanya dinyatakan dalam ketentuan byte.

3. Unit of transfer: pada memori internal, satuan transfer sama dengan jumlah saluran listrik yang masuk dan keluar dari memori modul. Ini mungkin sama dengan panjang kata, namun seringkali lebih besar, seperti 64, 128, atau 256 bit.

Word

Adressable unit 4. Access methods

 Sequental access: Memori disusun menjadi unit-unit data, yang disebut catatan. Akses harus dilakukan dalam urutan linier tertentu.

 Direct access: Seperti halnya akses sekuensial, akses langsung melibatkan akses bersama mekanisme baca tulis.

 Random access: Setiap lokasi yang dapat dialamatkan dalam memori memiliki keunikannya sendiri, secara fisik mekanisme pengalamatan kabel.

 Associative: Jenis memori akses acak yang memungkinkan seseorang untuk membuatnya perbandingan lokasi bit yang diinginkan dalam sebuah kata untuk kecocokan tertentu, dan untuk melakukan ini untuk semua kata secara bersamaan.

5. Performance

 Access time (latency): Untuk memori akses acak, ini adalah waktu yang diperlukan

melakukan operasi baca atau tulis, yaitu waktu sejak suatu alamat disajikan ke memori hingga saat data disimpan atau tersedia untuk digunakan.

 Memory cycle time: Terutama diterapkan pada memori akses acak dan terdiri dari waktu akses ditambah waktu tambahan yang diperlukan sebelum akses kedua dapat dimulai. Waktu tambahan ini mungkin diperlukan agar transien mati pada jalur sinyal atau untuk membuat ulang data jika dibaca secara destruktif.

 Transfer rate: Kecepatan di mana data dapat ditransfer kedalam atau keluar satuan memori.

Cache

1. Cache: Memori cache dimaksudkan untuk memberikan kecepatan memori mendekati kecepatan tercepat memori yang tersedia, dan pada saat yang sama memberikan ukuran memori yang besar dengan harga yang terjangkau jenis memori semikonduktor yang lebih murah.

2. Cache Design:

Virtual memory adalah fasilitas yang memungkinkan program untuk mengalamatkan memori dari sudut pandang logis, tanpaberkaitan dengan jumlah memori utama yang tersedia secara fisik. Ketika memori virtualdigunakan, bidang alamat instruksi mesin berisi alamat virtual.

Untuk dibaca ke dan menulis dari memori utama, unit manajemen memory management unit (MMU) menerjemahkan setiap alamat virtual menjadi alamat fisik di memori utama.

3. Cache Size

Semakin besar cache, semakin besar jumlah gerbang yang terlibat dalam pengalamatan cache. Hasilnya adalah cache yang besar cenderung sedikit lebih lambat dibandingkan cache yang kecil, bahkan ketika dibangun dengan teknologi sirkuit terpadu yang sama dan

diletakkan tadi tempat yang sama pada chip dan papan sirkuit.

Mapping Function

1. Direct mapping: Teknik paling sederhana, yang dikenal sebagai pemetaan langsung, memetakan setiap blok memori utama ke dalam satu baris cache saja.

2. Associative Mapping: Mengatasi kelemahan pemetaan langsung dengan mengizinkan setiap blok memori utama dimuat ke baris mana pun dari cache. Dalam hal ini, cache control logic menafsirkan alamat memori hanya sebagai bidang Tag dan Word.

3. Set Associatuve Mapping: kompromi yang menunjukkan kekuatan pendekatan langsung dan asosiatif sekaligus mengurangi kelemahannya. Dapat disebut juga sebagai k-way set associative mapping.

Replacement Algorithms

, pada teknik associative and setassociative, diperlukan algoritma penggantian. Untuk mencapai kecepatan tinggi, algoritma seperti itu harus diimplementasikan pada perangkat keras. Sejumlah algoritma telah dicoba. Kita menyebutkan keempat hal yang paling umum. Mungkin yang paling efektif adalah least recently used (LRU):

Ganti block tersebut di set yang paling lama berada di cache tanpa referensi ke sana.

Write Policy

, Ketika sebuah blok yang ada di cache akan diganti, ada dua kasus yang perlu dipertimbangkan. Jika blok lama dalam cache belum diubah, maka blok tersebut dapat ditimpa dengan blok baru tanpa terlebih dahulu menuliskan blok lama. Jika setidaknya satu operasi tulis telah dilakukan pada sebuah kata di baris cache tersebut, maka memori utama harus diperbarui dengan menulis baris cache ke blok memori sebelum memasukkan blok baru.

 Write through: semua operasi penulisan dilakukan ke memori utama dan juga ke cache, memastikan bahwa memori utama selalu valid

 Write back: Teknik alternatif, dimana meminimalkan penulisan memori. Dengan penulisan kembali, pembaruan hanya dilakukan di cache. Ketika pembaruan terjadi, bit kotor, atau bit penggunaan, yang terkait dengan saluran disetel

Line sizes

, salah satu elemen desain. Ketika sebuah blok data diambil dan ditempatkan di cache, tidak hanya kata yang diinginkan tetapi juga sejumlah kata yang berdekatan akan

diambil. Ketika ukuran blok meningkat dari ukuran yang sangat kecil ke ukuran yang lebih besar, rasio hit pada awalnya akan meningkat karena prinsip lokalitas, yang menyatakan bahwa data di sekitar kata yang direferensikan kemungkinan besar akan direferensikan dalam waktu dekat.

Ketika ukuran blok bertambah, lebih banyak data berguna yang dimasukkan ke dalam cache. Namun, rasio hit akan mulai menurun karena blok menjadi lebih besar dan kemungkinan menggunakan informasi yang baru diambil menjadi lebih kecil daripada kemungkinan menggunakan kembali informasi yang harus diganti.

Multilevel Caches

, Seiring dengan meningkatnya kepadatan logika, cache pada chip yang sama dengan prosesor dapat dimiliki: the on-chip cache

Pentium 4 Cache Organization,

evolusi organisasi cache terlihat jelas dalam evolusi mikroprosesor Intel.

BAB 5 External Memory

1. Memori internal

 Jenis Memori Semikonduktor

 Memori semikonduktor

 RAM

RAM, juga dikenal sebagai Memori Alternatif, merupakan perangkat keras yang terdapat di perangkat seperti komputer, laptop, dan smartphone. RAM berfungsi sebagai tempat penyimpanan data sementara dan berfungsi hanya saat perangkat tersebut hidup atau bekerja.

jenis Ram ini Disalahartikan karena semua memori semikonduktor adalah akses acak, digunakan untuk Baca tulis,ram biasnya Tidak stabil, Penyimpanan sementara, Statis atau dinamis

 Operasi Sel Memori

 RAM Dinamis

Bit disimpan sebagai muatan dalam kapasitor, terdapat kebocoran biaya, ram dinamis perlu penyegaran bahkan saat bertenaga, ram dinamis memiliki konstruksi yang lebih sederhana, bagiannya lebih kecil per bit, harganya lebih murah, perlu penyegaran sirkuit untuk prosesnya lebih lambat, merupakan memori utama, pada dasarnya analog.

 Struktur RAM Dinamis

 Operasi DRAM



Baris alamat aktif ketika bit dibaca atau ditulis o Saklar transistor tertutup (arus mengalir)

 Menulis

o Tegangan ke garis bit

o Kemudian sinyal baris alamat

 Membaca

o Baris alamat dipilih

o Pengisian daya dari kapasitor diumpankan melalui garis bit ke penguat indra

 RAM statis

Bit Ram statis disimpan sebagai saklar on/off, Tidak ada biaya yang bocor, Tidak diperlukan penyegaran saat dinyalakan, memiliki struktur Konstruksi yang lebih kompleks, ukuranya

Lebih besar per bitnya, harganya Lebih mahal, Tidak perlu menyegarkan sirkuit, penggunaannya lebih cepat, menggunakan cache

 Menyatakan Struktur RAM

 Operasi RAM Statis

Susunan transistor Ramemberikan keadaan logika yang stabil

 Negara 1

o C 1 tinggi, C 2 rendah o T 1 T 4 mati, T 2 T 3 hidup

 Negara 0

o C 2 tinggi, C 1 rendah o T 2 T 3 mati, T 1 T 4 hidup

 Transistor saluran alamat T 5 T 6 adalah saklar

 Tulislah lalu terapkan nilai pada B & pujian pada B

 Baca pada nilainya ada di baris B

 Perbandingan SRAM v DRAM

 Keduanya dapat mudah berubah

o Kekuatan diperlukan untuk melestarikan data

 Sel dinamis

o Lebih sederhana untuk dibangun, ukuranya lebih kecil,bentuknya lebih padat, harganya lebih murah, unit memorinya yang lebih besar

 Statis

o Untuk prosesnya lebih cepat, menggunakan data Cache

 Memori Baca (ROM)

Untuk penyimpanan rom menggunakan penyimpanan permanen, menggunakan Pemrograman mikro , lalu menggunakan Program sistem (BIOS) dan menggunakanTabel fungsi

Jenis-Jenis ROM

• Ditulis pada saat pembuatan

— Sangat mahal untuk penggunaanya

• Dapat diprogram (sekali)

— PROM

— Membutuhkan peralatan khusus untuk memprogramnya

• Baca “kebanyakan”

— Dapat Diprogram Dapat Dihapus (EPROM)

— Dapat Dihapus Secara Elektrik (EEPROM)

— Membutuhkan waktu lebih lama untuk menulis daripada membaca

— Memori kilat

 Organisasi secara rinci

1. Menggunakan sebuah chip 16Mbit yang dapat disusun sebagai 1 juta kata 16 bit 2. Menggunakan sistem bit per chip memiliki 16 lot chip 1Mbit dengan bit 1 setiap kata

di chip 1 dan seterusnya

3. Menggunakan Chip 16Mbit yang dapat diatur sebagai array 2048 x 2048 x 4bit

 Struktur DRAM Khas 16 Mb (4M x 4)

 Kemasan

 Organisasi

 Organisasi Modul 1MByte

 Memori Tersisip

merupakan koleksi chip DRAM, di mana memori dikumpulkanp ke dalam bank memori . Setiap bank dapat melayani permintaan baca atau tulis secara mandiri, dan setiap bank dapat melayani permintaan sekaligus .

 Fungsi Kode Koreksi Kesalahan

Organisasi DRAM Tingkat Lanjut

 DRAM dasar sama dengan chip RAM pertama

 DRAM yang ditingkatkan o Berisi SRAM kecil juga

o SRAM menahan pembacaan baris terakhir

 Tembolok DRAM

o

Komponen SRAM lebih besar

o

Gunakan sebagai cache atau buffer serial

Struktur SDRAM

Waktu Baca SDRAM

 DDR SDRAM

SDRAM dengan kecepatan data ganda dapat mengirim data dua kali per siklus jam, tetapi SDRAM hanya dapat mengirim data satu kali per jam.

BAB 6 External Memory

1. Jenis memori eksternal

 Disk magnetic

 Optic

 Magnetic Tape 2. Magnetic Disk

Magnetic disk atau dalam bahasa Indonesia di sebut dengan penyimpanan magnet dan orang Indonesia menyebut nya dengan harddisk atau HDD, merupakan penyimpanan yang digunakan untuk menyimpan data file pada sistem komputer bisa berubah file dokumen, foto, video, suara dan lain-lainnya.

 Substrat disk dilapisi dengan bahan yang dapat dimagnetisasi (iron oxide…rust)

 Substrat yang digunakan adalah alumunium

 Now Glass

- Meningkatkan keandalan

- Mengurangi kesalahan baca/tulis 3. Mekanisme baca dan tulis

Perekaman dan pengambilan melalui kumparan konduktif yang disebut kepala, mungkin kepala baca/tulis tunggal atau terpisah, lalu selama membaca/menulis, head diam, platter berputar

 Menulis

 arus yang melalui kumparan menghasilkan medan magnet

 Baca ( Tradisional)

 Medan magnet yang bergerak relative terhadap kumparan menghasilkan arus kumparan yang sama untuk baca dan tulis

 Baca (kontemporer)

(Inductive Write MR Read) ( Disk Data Layout ) 4. Characteristic

 Kepala tetap (jarang) atau dapat digerakan

 Dapat dilepas atau diperbaiki

 Single or multiple

 Single or double (usually) sided

6. Optical Storage CD-ROM

penyimpanan optik , media penyimpanan elektronik yang menggunakan sinar laser berdaya rendah untuk merekam dan mengambil data digital (biner). Dalam teknologi penyimpanan optik, sinar laser mengkodekan data digital ke dalam disk optik, atau laser, dalam bentuk lubang kecil yang disusun dalam jalur spiral pada permukaan disk.

Polikarbonat dilapisi dengan lapisan yang sangat reflektif, biasanya alumunium

membaca dengan memantulkan laser

kecepatan linear konstan

7. CD-ROM format

• Mode 0=blank data field

• Mode 1=2048 byte data+error correction

• Mode 2=2336 byte data 8. Penyimpanan optic lainnya a) CD- REkam (CD-R)

 Kompatibel dengan drive CD-ROM b) CD-RW

 Sebagian besar drive CD-ROM kompatibel

 Material memiliki dua reflektifitas berbeda dalam keadaan fase bebeda 9. Disk Optik Definisi Tinggi

 Dirancang untuk video difinisi tinggi

 Kapasitas jauh lebih tinggi dibandingkan dengan DVD

10. Magnetic Tape

Magnetic tape adalah sebuah media penyimpanan tipe lama yang cara kerjanya seperti media kaset tape recorder. Media penyimpanan magnetic tape terbuat dari bahan magnetic yang dilapiskan

ke pita yang mirip pita kaset. Data yang tersimpan di sana tidak akan bisa diedit atau diubah lagi.

Magnetic tape mempunyai kecepatan putar sebesar 18,75-200 inci per detik, dan satu rol nya dapat menyimpan data setara dengan 10.000 punch card. Pada tahun 1950-an tape ini digunakan pertama kali oleh IBM untuk menyimpan data. Dan saat itu sempat menjadi media menyimpan data komputer paling populer hingga tahun 1980-an

11. Sumber daya internet

 Asosiasi teknologi penyimpanan optic

-Sumber informasi yang bagus tentang optic teknologi penyimpanan dan vendor

 Pita DLT

-Pengumpulan informasi teknis yang baik dan tautan ke vendor

16 16

8 8

Write elements

1.27 1.27

1.27 1.27

Tape width (cm)

820 m 680 m

609 m 609 m

Tape length

896 704

512 384

Tape tracks

13300 9638

7398 4880

Linear density (bits/mm)

540 360

240 160

80 40

Compressed transfer rate (MB/s)

6.4 TB 3.2 TB

1600 GB 800 GB

400 GB 200 GB

Compressed capacity

TBA TBA

2007 2005

2003 2000

Release date

LTO-6 LTO-5

LTO-4 LTO-3

LTO-2 LTO-1