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
3
STMIK Himsya Tegal
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.
4
STMIK Himsya Tegal
Operasi Sel Memori
· Elemen dasar memori
· Sel memori memiliki sifat – sifat tertentu
2
4/5/2011
5
STMIK Himsya Tegal
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.
6
STMIK Himsya Tegal
Terminal Fungsi sel memori
3
4/5/2011
7
STMIK Himsya Tegal
Karekteristik Sistem Memori
·
·
·
·
·
·
·
·
Lokasi
Kapasitas
Satuan Transfer
Metode Akses
Kinerja
Tipe Fisik
Karakteristik Fisik
Organisasi
8
STMIK Himsya Tegal
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
9
STMIK Himsya Tegal
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.
10
STMIK Himsya Tegal
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
11
STMIK Himsya Tegal
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
12
STMIK Himsya Tegal
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.
14
UIN Sunan Kalijaga
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
15
UIN Sunan Kalijaga
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
16
UIN Sunan Kalijaga
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
17
UIN Sunan Kalijaga
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
19
UIN Sunan Kalijaga
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).
20
UIN Sunan Kalijaga
Keandalan Memori
· Berapa banyak?
· Berapa cepat?
· Berapa mahal?
10
4/5/2011
21
UIN Sunan Kalijaga
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
22
UIN Sunan Kalijaga
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
23
UIN Sunan Kalijaga
Problem?
· Kapasitas memori yang besar karena harga per
bit yang murah namun hal itu dibatasi oleh
teknologi dalam memperoleh waktu akses yang
cepat
24
UIN Sunan Kalijaga
Hirarki Memori Menurunnya hirarki mengakibatkan :
· Penurunan harga / bit
· Peningkatan kapasitas
· Peningkatan waktu akses
· Penurunan frekuensi akses memori oleh
CPU
12
4/5/2011
25
UIN Sunan Kalijaga
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
26
Hirarki Memori UIN Sunan Kalijaga
13
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
4/5/2011
Tabel Spesifikasi Memori
UIN Sunan Kalijaga
27
28
UIN Sunan Kalijaga
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
29
UIN Sunan Kalijaga
Tingkatan Satuan Memori
30
UIN Sunan Kalijaga
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
31
UIN Sunan Kalijaga
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
32
UIN Sunan Kalijaga
Jenis Memori Random Akses (2)
▫ RAM dinamik disusun oleh sel – sel yang
menyimpan data sebagai muatan listrik pada
kapasitor
ñ Kapasitor memiliki kecenderungan alami untuk mengosongkan muatan, maka RAM dinamik memerlukan pengisian muatan listrik secara periodik untuk memelihara penyimpanan data
ñ Biasanya untuk operasi data besar
16
4/5/2011
33
UIN Sunan Kalijaga
Jenis Memori Random Akses (3)
▫ RAM statik : nilai biner disimpan dengan
menggunakan konfigurasi gate logka flipflop
tradisional
ñ Menyimpan data selama ada daya listriknya
ñ 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
35
UIN Sunan Kalijaga
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
36
UIN Sunan Kalijaga
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
38
UIN Sunan Kalijaga
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
Perkembangan RAM (7)
· Tahun 2003
▫ Teknologi : DDR SDRAM
▫ Kecepatan : 500 MHz
· Tahun 2004 ▫ Teknologi : DDR2 SDRAM
▫ Kecepatan : 333 MHz
UIN Sunan Kalijaga
39 40
20
4/5/2011
Perbandingan Tipe RAM :
· DIP
· SIPP
· SIMM 30 pin
· SIMM 72 pin
· SDRAM
· DDR SDRAM
UIN Sunan Kalijaga
41
42
UIN Sunan Kalijaga
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
43
UIN Sunan Kalijaga
PROM
· PROM : Programmable ROM
· non-volatile
· Tiga macam jenis :
▫ EPROM
▫ EEPROM
▫ flash memory
44
UIN Sunan Kalijaga
EEPROM
· EEPROM : electrically erasable programmable
read only memory
· Memori yang dapat ditulisi kapan saja tanpa
menghapus isi sebelumnya.
· EEPROM menggabungkan kelebihan non-
volatile dengan fleksibilitas dapat di- update
22
4/5/2011
45
UIN Sunan Kalijaga
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
46
UIN Sunan Kalijaga
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
47
UIN Sunan Kalijaga
Cache Memori
· Kapasitas kecil, kecepatan tinggi
· Terletak antara memori utama dan CPU
· Acapkali terletak dalam CPU atau module
48
UIN Sunan Kalijaga
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
49
UIN Sunan Kalijaga
Organisasi Cache Memori
50
UIN Sunan Kalijaga
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
Processor
IBM 360/85
Type
Mainframe Introduction
1968
L1 cachea
16 to 32 KB
L2 cache
—
L3 cache
—
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 256 KB to 1
2 MB
IBM S/390 G4 Mainframe 1997 32 KB MB
256 KB 2 MB
IBM S/390 G6 Mainframe 1999 256 KB 8 MB —
Pentium 4 PC/serverHigh- 2000 8 KB/8 KB 256 KB —
IBM SP server/ 2000 64 KB/32 KB 8 MB —
CRAY MTAb
supercompute Supercompute r 2000 8 KB 2 MB —
Itanium r
PC/server 2001 16 KB/16 KB 96 KB 4 MB SGI Origin High-end
2001 32 KB/32 KB 4 MB — 2001
Itanium 2 server
PC/server 2002 32 KB 256 KB 6 MB
IBM POWER5 High-end 2003 64 KB 1.9 MB 36 MB
CRAY XD-1 server
Supercompute 2004 64 KB/64 KB 1MB —
r
4/5/2011
51
UIN Sunan Kalijaga
Cache
· Cache Internal : dalam chip
▫ Tidak memerlukan bus eksternal
▫ Waktu aksesnya akan cepat sekali
· Cache Eksternal : diluar chip
▫ Cache tingkat 2 (L2)
Comparison of Cache Sizes
52
UIN Sunan Kalijaga
Year of
26
Problem Solution 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 on- chip, operating at the same speed as the processor.
486
Internal cache is rather small, due to limited space on chip
Contention occurs when both the Instruction
Add external L2 cache using faster technology than main memory
486
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.
Create separate data and instruction caches.
Pentium
Increased processor speed results in external
bus becoming a bottleneck for L2 cache access.
Some applications deal with massive
Create separate back-side bus that runs at higher speed than the main (front- side) external bus. The BSB is dedicated to the L2
Pentium Pro
cache.Move L2 cache on to
the
Pentium II
databases and must have rapid access to large amounts of data. The on-chip caches are too small.
Add external L3 cache. Pentium III
Move L3 cache on-chip. Pentium 4
4/5/2011
Intel Cache Evolution
UIN Sunan Kalijaga
53
Processor on which
54
UIN Sunan Kalijaga
Pentium 4 Block Diagram
27