Per14 Memori dan Prosessor

PERTEMUAN 14
MEMORI dan CONTROL
PROSESSING UNIT (CPU)
Sasaran
Pertemuan 14
Mahasiswa diharapkan mengerti tentang
Memory yang terdiri dari :
- ROM dan RAM
Memori (Memory)
Memori berfungsi menyimpan sistim aplikasi, sistem
pengendalian, dan data yang sedang beroperasi atau
diolah. Semakin besar kapasitas memori akan
meningkatkan kemapuan komputer tersebut. Memori
diukur dengan KB atau MB. Ada 2 kelompok utama
memori yaitu ROM dan RAM dengan komponen
semikonduktor sebagai bahan pembentuknya atau
memori semikonduktor.Memori ini terdiri dari sejumlah
sel memori dimana bit-bit data dapat disimpan (ditulis).
Sel - sel memori ini dikelompokkan untuk membentuk
suatu lokasi memori (lokasi memori 1 bit, 2 bit, 4 bit,
atau 8 bit)
ROM
ROM dibuat dengan menggunakan teknologi
bipolar atau MOS. Pada kedua teknologi
tersebut penyimpan dasarnya adalah saklar
arah tunggal (unidirectional switch) dalam
bentuk dioda atau transistor
Macam – macam ROM :
PROM (Programmable Read Only Memory)
EPROM (Electrically Programmable Read Only
Memory)
EEPROM (Electrically Erasable and
Programmable Read Only Memory)
1. PROM (Programmable Read-Only Memory
D23128C PROM on the board of ZX Spectrum
Programmable Read-Only Memory (PROM) atau Field
Programmable Read-Only Memory (FPROM) adalah
is a form of digital memori digital dimana setting setiap
bit di lock oleh zat fusi atau antifusi . Beberapa PROM
digunakan untuk menyimpan program secara permanen.
Perbedaannya dengan ROM adalah program dapat diaplikasi jika
alat sudah dirakit dengan sekali pembakaran zat fusi yang
menyebabkan program bersifat irreversible (proses tidak dapat
balik) sehingga bersifat permanen atau read only. Contoh
program-program pada video game consoles atau beberapa
produk kamus electronik dimana PROM dari beberapa bahasa
yang digunakan dapat diganti satu sama lain.
Keunggulan PROM
1. Kehandalan
2. Menyimpan data secara permanen
3. Harga relatif murah (moderat prices)
4. Dirancang berbentuk IC
5. Kecepatan: 35 sampai 60 ns
2. EPROM
EPROM adalah
memori hanya
baca dan dapat
diprogram serta
dihapus.
The Glass Window
EPROM packages have a glass cover so that the chip can
be exposed to ultraviolet (UV) light for erasure.
Jenis EPROM yang paling populer adalah
jenis
ultraviolet
atau
EPROM
UV.
Setelah diprogram secara listrik, memori
dapat dihapus dengan cara pencahayaan
sinar UV berintensitas tinggi. Pada EPROM
UV
terdapat
jendela
quartz
yang
memungkinkan cahaya UV mengenai chip
pada saat penghapusan. Jendela ini
umumnya ditutupi oleh lapisan tak tembus
cahaya untuk mencegah penghapusan yang
tidak disengaja oleh sumber UV
yang biasanya hanya memiliki pengaruh kecil pada
EPROM UV, tetapi jika pencahayaan lampu fluorescent
atau cahaya matahari mengenai chip dalam jangka
panjang maka akan dapat menyebabkan hilang atau
rusaknya data didalamnya.
Model EPROM yang terkenal adalah seri 27xxx yang
diproduksi oleh pabrik seperti Intel, Advanded Mikro
Devices, dan Fujitsu Mikroelectronic Inc.
Penjelasan mengenai beberapa model 27xxx dapat
dilihat pada Tabel berikut dimana semuanya tersusun
dengan keluaran 8 bit
Tabel 1. Jenis EPROM dan kemampuan bitnya
Sebagai contoh IC EPROM 27C256 mempunyai 14
pin alamat A0-A13 dan dapat menghasilkan 264144
bit (214) kemungkinan dalam memori. EPROM
27C256 menggunakan catu daya 5 volt DC dan dapat
dihapus dengan sinar UV.
Masukkan chip enable (E) diaktifkan low. Pin output
enable mempunyai fungsi ganda, yaitu pertama
waktu proses membaca dan kedua selama proses
menulis. Pin keluaran pada EPROM 27C256 ditulis
Q0 – Q7. Ketika EPROM 27C256 dihapus maka
semua sel memori kembali pada posisi logika 1.
Data dihasilkan oleh perubahan sel memori yang
telah terpilih ke 0 ( Lihat SGS-Thomson
Microelectronik, Maret 1995)
Keterangan
Gambar 1. Konfigurasi EPROM M27C256
3. EEPROM (Electrically Erasable Programmable
Read-Only Memory) adalah sejenis chip memori nonvolatile yang digunakan dalam komputer dan
peralatan elektronik lain untuk menyimpan sejumlah
kecil konfigurasi data pada alat elektronik tersebut.
Chip ini biasanya digunakan untuk menyimpan data
konfigurasi BIOS dan seting sistem yang
berhubungan dengannya. untuk penyimpanan data
yang berjumlah besar maka penggunaan usb
flashdisk/flash memori lebih ekonomis. Kelebihan
utama dari EEPROM dibandingkan EPROM adalah ia
dapat dihapus secara elektris menggunakan cahaya
ultraviolet
sehingga prosesnya lebih cepat. Jika RAM tidak
memiliki batasan dalam hal baca-tulis memori,
maka EEPROM sebaliknya. Beberapa jenis
EEPROM keluaran pertama hanya dapat dihapus
dan ditulis ulang (erase-rewrite) sebanyak 100 kali
sedangkan model terbaru bisa sampai 100.000 kali.
RAM
RAM dapat dikelompokkan ke dalam
dua kategori utama bergantung pada teknik
penyimpanan yang digunakan, yaitu :
1. Dynamic RAM (DRAM) menyimpan
informasi dalam bentuk muatan di dalam
kapasitor.
2. Static RAM (SRAM) menggunakan flip
flop sebagai sel dasarnya, sehingga
tidak
memerlukan refreshing. RAM
statis akan
menyimpan
data
selama catu daya diberikan kepadanya
Jenis memori yang terdapat dipasaran diantaranya :
1. SIMM (Single in-line memory module)
Mempunyai kapasitasz 30 atau 72 pin. Memori SIMM 30
pin untuk kegunaan PC zaman 80286 sehingga 80486
dan beroperasi pada 16 bit. Memory 72 pin banyak
digunakan untuk PC berasaskan Pentium dan
beroperasi pada 32 bit. Kecepatan dirujuk mengikuti
istilah ns (nano second) seperti 80ns, 70ns, 60ns dan
sebagainya. Semakin kecil nilainya maka kecepatan
lebih tinggi.
DRAM (dynamic RAM) dan EDO RAM (extended
data-out RAM) menggunakan SIMM. DRAM
menyimpan bit di dalam suatu sel penyimpanan
(storage sell) sebagai suatu nilai elektrik (electrical
charge) yang harus di-refesh beratus-ratus kali
setiap saat untuk menetapkan (retain) data. EDO
RAM sejenis DRAM lebih cepat, EDO memakan
waktu dalam output data, dimana ia memakan
waktu di antara CPU dan RAM. Memori jenis ini
tidak lagi digunakan pada komputer akhir-akhir ini .
2. DIMM (dual in-line memory module)
Berkapasitas 168 pin, kedua belah modul memori ini
aktif, setiap permukaan adalah 84 pin. Ini berbeda
daripada SIMM yang hanya berfungsi pada sebelah
modul saja. Menyokong 64 bit penghantaran data.
SDRAM (synchronous DRAM) menggunakan DIMM.
Merupakan penganti dari DRAM, FPM (fast page
memory)
dan EDO. SDRAM pengatur (synchronizes) memori
supaya sama dengan CPU clock untuk pemindahan
data yang lebih cepat. dan terdapat dalam dua
kecepatan iaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz
(PC133).
3. DDR SDRAM (double-data-rate SDRAM)
Ciri-ciri DDR SDRAM sama dengan SDRAM, tetapi
pemindahan data (data transfer) mendekati kecepatan
sistem jam (system clock) dan ini secara teori
meningktkan kecepatan SDRAM. Dahulu digunakan
sebagai memori untuk card terpisah tetapi pada saat
ini pabrik komputer membuatnya pada modul memori
untuk motherboard sebagai satu jalan alternatif untuk
pengganti SDRAM yang mempunyai 184 pin dan
terdapat dalam tiga kecpatan yaitu 266MHz, 333MHz
dan 400MHz.
4. DRDRAM (direct Rambus DRAM)
Dulu dikenali sebagai RDRAM. Adalah sejenis SDRAM
yang dibuat oleh Rambus. DRDRAM digunakan untuk
CPU dari Intel yang berkecepatan tinggi. Pemindahan
data sama seperti DDR SDRAM tetapi mempunyai dua
saluran data untuk meningkatkan kemampuan. Juga
dikenali sebagai PC800 yang kerkelajuan 400MHz.
Beroperasi dalam bentuk 16 bit bukan 64 bit. Pada
saat ini terdapat DRDRAM berkecepatan 1066MHz
yang dikenal dengan RIMM (Rambus inline memory
module). DRDRAM model RIMM 4200 32-bit
menghantar 4.2gb setiap saat pada kecepatan
1066MHZ.
RAM NON VOLATIL
Pada RAM non volatil (NV RAM), setiap sel
memorinya
mempunyai
sebuah
transistor
penyimpan non volatil bayangan (MOS Transistor) .
Data dimasukkan ke dala sel secara normal tetapi
dapat dipindah ke sel penyimpanan non volatil
pada saat isyarat enable digunakan. Kerugian dari
RAM jenis ini adalah kerapatan komponen rendah,
sehingga memerlukan tempat kira – kira lima kali
tempat yang digunakan untuk RAM biasa untuk
kapasitas penyimpanan yang sama.
Secara struktural berbeda dengan
standard
MOSFET memiliki gerbang ambang atau floating
gate, merupakan bahan isolator listrik "floating".
NVM dibagi menjadi 2 kelas yaiutu: floating gate
dan
charge-trapping
yang
diperkenalkan
pertamakali oleh Kahn dan Sze (1967)
Gambar . Typical floating gate memory structure
Gerbang pertama adalah floating gate antara Oksida
dan
IPD.
IPD ( inter-polysilicon dielectric)
mengisolasi
floating gate menjadi senyawa oxida
seperti oxide-nitride-oxide, ONO atau NO2 . Bahan
silikon oksida ( SiO2) melindungi lapisan dielectric
pada transistor dari kerusakan . Gerbang kedua
adalah
control gate sebagai pengendali external
gate pada transistor memori. Jenis Floating gate
device digunakan dalam EPROM (Electrically
Programmable Read Only Memory) dan EEPROM's
(Electrically Erasable and Programmable Read Only
Memory).
Jenis Charge-trapping devices menggunakan MNOS
(Metal Nitride Oxide Silicon), SNOS (Silicon Nitride
Oxide Semiconductor) dan SONOS (Silicon Oxide
Nitride Oxide Semiconductor)
Gambar 2. MNOS Memory Cell Structure
2. Memori inti magnetik
Memori ini berdasarkan pada karakteristik inti ferit
berupa sepotong bahan feromagnetik, seperti besi,
berbentuk donat kecil. Inti tersebut dibakar dan
ditekankan ke dalam semacam keramik berbentuk
donat. Inti khusus berdiameter sekitar 1/16 inci.
Sekelompok inti ferit yang dihubungkan membentuk
suatu bidang yang berisi banyak inti. Jika 64 inti
digabungkan dalam 4 bidang maka akan membentuk
sebuah memori berukuran 64 x 4 bit (256 bit), yaitu
memori 64 kata, masing-masing panjang kata 4 bit.
Arsitektur Komputer berikut akan menjelaskan proses
yang terjadi pada memori dan registernya
Pencacah
program
Akumulator
A
Masukan
dan MAR
Penjumlah/
pengurang
RAM
16 X 8
Register
B
Register
Instruksi
Register
keluaran
Pengendali/
pengurut
Peraga
Biner
Pencacah Program
Tugas pencacah program adalah mengirimkan ke
memori alamat dari instruksi berikutnya yang akan
diambil dan dilaksanakan.
MAR
Selama Komputer bekerja, alamat dalam
pencacah program ditahan (latch) pada MAR.
Sejenak kemudian MAR mengirimkan alamat 4 bit ke
dalam
RAM,
dimana
operasi
membaca
dilaksanakan.
RAM
Selama komputer beroperasi , RAM menerima
alamat 4 bit dari MAR dan operasi membaca
dilaksanakan. Dalam proses ini instruksi dan data
yang tersimpan dalam RAM ditempatkan pada bus
untuk digunakan oleh beberapa bagian lain dari
komputer.
Register Instruksi
Dalam operasi ini, isi dari lokasi memori yang
ditunjuk alamatnya ditempatkan pada bus. Pada
waktu yang sama, register instruksi disiapkan untuk
pengisian pada tepi positif dari sinyal detak
berikutnya.
Pengendali Pengurut
Pengendali – pengurut (controller sequencer)
mengirimkan sinyal – sinyal CLR dan CLR masing –
masing ke pencacah program dan register instruksi
sebelum komputer bekerja sehingga pencacah
program direset ke 0000 dan bersamaan ini instruksi
dalam register instruksi dihapus.
Akumulator
Akumulator (A) adalah sebuah register bufer yang
menyimpan jawaban sementara (tahap menengah,
intermediate) selama komputer beroperasi.
Penjumlah-Pengurang
Rangkaian penjumlah - pengurang bersifat asinkron
(tidak diatur oleh sinyal detak), ini berarti isi
keluarannya akan berubah bila terjadinya perubahan
pada kata - kata masukan.
Register B
Register B digunakan dalam operasi aritmetik.
Keluaran dari register B menggerakkan penjumlah –
pengurang, memasukan bilangan yang akan
dijumlahkan dengan atau dikurangkan dari isi
akumulator
Register keluaran
disebut juga bandar keluaran (output port) karena
data yang telah diproses dapat meninggalkan
komputer melalui register ini. Dalam mikrokomputer,
bandar – bandar keluaran dihubungkan dengan
rangkaian perantara (interface circuits) yang
menggerakkan alat – alat periferal seperti printer,
tabung sinar katoda (CRT), dsb
Peraga Biner
Peraga biner ini terdiri dari 8 LED. Setiap LED
dihubungkan dengan sebuah flip flop dari bandar
keluaran
Central
Prosesor
Unit
(CPU)
dan
Memori
Central Prosesor Unit CPU adalah merupakan otak
dari komputer, semakin tinggi kecepatan prosesor
semakin tinggi kecepatan kerjanya, sedangkan
memori merupakan tempat atau ruang pengolahan
data serta tempat menjalankan sistem aplikasi,
semakin besar kapasitas memori akan semakin besar
pula data yang dapat diolah dan semakin banyak
sistim aplikasi yang mampu dijalankan oleh komputer.
Jadi prosesor dan memori dijadikan sebagai ukuran
kecanggihan komputer yang akan di rakit.
Kecepatan CPU dipengaruhi oleh tiga faktor utama:
1.Kecepatan Internal (Internal Bus) : yaitu dalam
bahasa pasar dikenali sebagai CPU speed. Kecepatan
1GHz, 2GHz dan sebagainya merujuk kepada
kecepatan inetrernal. Semakin tinggi maka semakin
cepatlah data tersebut diproses
2. Kecepatan eksternal (External Bus) : merupakan
kecepatan eksternal CPU harus disokong dengan
kecepatan motherboard. Ia juga dikenali sebagai Front
Bus. Sekiranya eksternal Bus untuk CPU tersebut
adalah 400MHz maka
motherboard harus mempunyai kecepatan Bus yang
sama. Ekternal Bus berbeda-beda untuk CPU yang
berlainan. Semakin tinggi kecepatan eksternal bus
maka prestasi komputer meningkat. Internal Bus
dapat diibaratkan seperti jalan raya 10 jalur,jika
External Bus merupakan jalur keluar juga atau
hanya mempunyai 1 jalur maka dapat dipastikan
akan terjadi kemacetan data baik di jalur masuk
ataupun jalur keluar.
Jadi adalah perlu mempunyai External Bus
yang besar untuk memastikan tidak akan terjadi
kemacetan. Dari Tabel berikut dapat dilihat
bahwa Pentium IV mempunyai kecepatan
External Bus yang paling tinggi iaitu 400MHz
sehingga 533MHz. Jadi tentulah CPU Pentium
IV menjadi pilihan yang tepat untuk pemakai
komputer yang mementingkan kecepatan
Jenis CPU
Internal Bus
External Bus
Intel Celeron
850MHz – 2.2GHz
66 – 100MHz 400MHz (1.7GHz keatas)
Intel Pentium 3
450MHz - 1.33GHz
133MHz
Intel Pentium 4
1.7 – 3.06 GHz
400 – 533 MHz
AMD Duron
1.0 – 1.3GHz
200MHz
AMD Athlon
1700 - 2800+
266 - 333MHz
,
3. Kapasitas memori Cache (Cache Memory)
Semakin besar kapasitas memori cache maka
kemampuan CPU secara keseluruhan akan meningkat.
Fungsi utama memori cache adalah untuk menyimpan
olahan data yang telah diproses oleh CPU. Sekiranya
terdapat olahan data yang sama, maka CPU tidak perlu
memproses dari awal olahan data tersebut. Cache juga
berfungsi sebagai penimbal (buffer) diantara CPU
dengan memori utama kerana kecepatan cache lebih
cepat
Jenis CPU
Internal Cache (L1
Cache)
External Cache(L2
Cache)
Intel Celeron
32 KB
128KB
Intel Pentium 3
32KB
256KB
Intel Pentium 4
12k µop + 8KB
256KB
AMD Duron
128KB
64KB
AMD Athlon
128KB
256KB
Pada instalasi Windows 98 dengan memori cache L1 (internal
cache) dan L2 (external cache) dimatikan. Waktu instalasi SO
Win 98 akan memakan waktu sekurang-kurangnya 3 jam
dibandingkan sebelum memori cache dimatikan hanya
memakan waktu 45 menit. Ini kerana setiap file di dalam
bentuk cab (cabinet) yaitu file tersebut telah dimampatkan
(compress). File pertama dibuka agak lambat kerana perlu
mengetahui cara-cara untuk uncompress dan file seterusnya
CPU tidak perlu lagi belajar cara-cara untuk uncompress
kerana telah tersedia disimpan di dalam memori cache.
Sekiranya memori cache dimatikan maka setiap file, CPU
terpaksa memproses dari awal cara-cara untuk uncompress file
tersebut. Pada tabel diatas pilihan Intel Pentium IV adalah lebih
sesuai karena kecepatan internal dan external Pentium IV lebih
tinggi.
LATIHAN SOAL-SOAL
Ketentuan Pilihan :
A.Jika Pernyataan (1) dan (2) benar
B.Jika Pernyataan (1) dan (3) benar
C.Jika Pernyataan (2) dan (3) benar
D.Jika Pernyataan (1), (2), dan (3) benar
01. ROM dibuat dengan menggunakan teknologi :
(1) Bipolar
(2) Unipolar
(3) MOS
02. Berikut ini yang terdapat pada Komputer SAP-1 adalah :
(1) Pencacah
(2) Register
(3) Memori
02.Berikut ini yang terdapat pada Komputer SAP-1 adalah :
(1) Pencacah
(2) Register
(3) Memori
03.Register biasanya diukur dengan satuan bit yang dapat
ditampung olehnya.Ukuran register dan padanan
prosesornya yang benar adalah
(1).8 bit – Intel 8086,Intel 8088,Intel 8080
(2).16 bit - Intel 8086,Intel 8088,Intel 80826
(3).32 bit - Intel Pentium II,Intel Pentium IV,Intel Celeron
03.Register biasanya diukur dengan satuan bit yang dapat
ditampung olehnya.Ukuran register dan padanan prosesornya
yang benar adalah
(1).8 bit – Intel 8086,Intel 8088,Intel 8080
(2).16 bit - Intel 8086,Intel 8088,Intel 80286
(3).32 bit - Intel Pentium II,Intel Pentium IV,Intel Celeron
04. Register-register yang digunakan program asembler,
meminimumkan refernsi main memori pada optimisasi register
dalam CPU merupakan fungsi dari
(1). User Visible Register
(2). Control and Status Register
(3). General Purpose Register
04. Register-register yang digunakan program asembler,
meminimumkan refernsi main memori pada optimisasi
register dalam CPU merupakan fungsi dari
(1). User Visible Register
(2). Control and Status Register
(3). General Purpose Register
05. Jenis Operand dalam instruksi mesin adalah…
(1). Alamat dalam bentuk unsigned integer
(2). Aritmathic dan Logical
(3). Bilangan (data Numerik): Integer;Floating Point,
Decimal
05. Jenis Operand dalam instruksi mesin adalah…
(1). Alamat dalam bentuk unsigned integer
(2). Aritmathic dan Logical
(3). Bilangan (data Numerik): Integer;Floating Point,
Decimal
THE
END