Daftar Isi Daftar Isi.................................................................................................... BAB I PENDAHULUAN........................................................................................... LATAR BELAKANG................................................................................... RUMUSAN MASALAH............................................................................... BAB II......................................................................................................... LANDASAN TEORI....................................................................................... . Pengertian Cache Memory................................................................ . Sejarah Cache Memory..................................................................... . Letak cache memory........................................................................ . Cara Kerja Cache Memory.............................................................. BAB III...................................................................................................... PEMBAHASAN........................................................................................... . Pemetaan Mapping....................................................................... . DIRECT MAPPING............................................................................ . ASSOCIATVE MAPPING ................................................................... . SET ASSOCIATIVE MAPPING .............................................................. BAB IV...................................................................................................... PENUTUP.................................................................................................. BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Akhir akhir ini perkembangan IT di Dunia sangat pesat, mulai dari perkembangan sofware ingga hardware seperti prosesor dan memoril. Takdapat dipungkiri lagi computer sekarang sangat membantu manusia dalam mengerjakan tugas manusia. Perusahaanperusahaan persaingan computer sekarang semakin ketat yang mengakibatkan harga bisa dijangkau masyarakat menengah kebawah. Perbedaan kecepatan operasi antara prosesor dan memori utama bisa menjadi kendala bagi dicapainya efisiensi kerja sistem komputer..Kendala ini menyebabkan diperlukannya cache, yakni memori berkapasitas kecil tetapi berkecepatan tinggi, yang dipasang di antara prosesor dan memori utama. Cache umumnya menggunakan memori statik yang mahal harganya, sedangkan memori utama menggunakan memori dinamik yang jauh lebih murah. Disini kami mencoba akan menerangkan apa itu cache memory. TUJUAN Adapun tujuan penulisan dalam makalah ini. Bagaiamana cara kerja mapping pada memory .. Untuk mengetahui cara kerja cache memori . Untuk mengetahui cara kerja memori . Bagaiamana cara kerja cache memory . yaitu .RUMUSAN MASALAH Adapun masalah yang kami ambil dalam makalah ini. yaitu . Pengertian Cache Memory Kecepatan memori utama sangat rendah dibandingkan dengan kecepatan prosesor modern.nested loop. Solusi yang efisien adalah menggunakan memory cache cepat yang sebenarnya membuat memori utama tampak lebih cepat bagi prosesor daripada sebenarnya. maka solusinya harus dicaridalam pengaturan arsitekture yang berbeda. dan baian program yang lain relatifjarang diakses. Untuk perfoma yang baik. sangat penting untuk memikirkan suatu skema yang mengurangi waktu dalam mengakses informasi. prosesor tidak dapat membuang waktunya dengan menunggu untuk mengskses intruksi dan data pada memory utama.BAB II LANDASAN TEORI . yang utama adalah banyak intruksi dalam area program yang terlokalisasi dieksekusi berulangkali selama beberapa periode. Keefektifan mekanisme cahe didasarkan pada property program computer yang disebut locality of reference. Pola detil actual dari rangkaian instruksi tidaklah penting. Karena kecepatan unit memori utama dibatasi oleh batasan elektronik dan packaging. Hal ini memanifestasikan dirinnya dalam dua cara temporal dan spatial. Analisa program menunjukan bahwa sebagian besar waktu eksekusinya digunakan untuk rountine dimana banyak intrksi dieksekusi secara berulangkali. Instruksi tersebut dapat merupakan loop sederhana. Aspek spatial berarti instruksi yang dekat dengan instruksi yang baru saja dieksekusimengacu pada alamat instruksi tampaknya juga akan dieksekusi segera.Karenanya. Disebut locality of reference. Yang pertama berarti bahwa instruksi yang baru dieksekusi tampaknya akan dieksekusi lagi segera. atau beberapa prosedur yang berulangkali saling memanggil. . Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkan transfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache tersebut.Secara konseptual. Cache memori adalah tempat menyimpan data sementara. Sirkuit control memori didesain untuk memanfaatkan properti locality of reference. . sehingga apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka maka akses akan dapat dilakukan lebih cepat. Cache berasal dari kata cash.Istilah yang mengacu pada blok cache adalah jalur cache. operasi memori cache sangat sederhana. Dari istilah tersebut cache adalah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan sementara. Cache memori ini bagian memori tipe SDRAM yang memiliki kapasitas terbatas namun memiliki kecepatan yang sangat tinggi dan harga yang lebih mahal dari memori utama. Aspek spatial menyatakann daripada mengambil hanya satu item dari memori utama ke cache. maka item tersebut sebaiknya dibawa kedalam cache dimana item tersebut akan tetap tinggal hingga diperlukan lagi. Aspek temporal locality of reference menyatakan bajwa kapanpun suatu item informasi pertama kali diprlukan . Cache memori ini terletak antara register dan RAM memori utama sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama. akan berguna untuk mengambil beberapa item yang terletak pada alamat yang berdekatan. Ini adalah salah satu kinerja fitur yang disebutkan ketika berbicara tentang CPU terbaru. Sejarah Cache Memory Kami melihat di memori komputer digital awal. dua kali lipat setiap bulan. Posisi cahce memory pada system memory . Anda mungkin akrab dengan istilah cache. atau Hard Disk. dan cache disk dari berbagai ukuran. lihat Sejarah komputer . juga dikenal sebagai penyangga. yang dapat diparafrasekan sebagai kinerja per unit cost. Konsep ini menjadi populer pada an sebagai cara untuk mempercepat waktu akses . Hal ini menyatakan bahwa kepadatan komponen pada sirkuit terpadu.Gambar . dan menyebutkan bahwa standar sekarang RAM Random Access Memory adalah memori chip. Anda dapat memiliki cache L atau L pada prosesor.Memori Core. Awal memori inti memiliki waktu siklus dalam mikrodetik. sebagaimana diterapkan pada PC. misalnya. Hasil akhir ini adalah pasokan baik coaster Sistem Mainframe telah menggunakan cache selama bertahuntahun. saat menulis data ke cd burner. Hal ini sesuai dengan aplikasi sering dikutip dari Hukum Moore Gordon Moore adalah salah satu pendiri Intel. Beberapa program memiliki cache juga. Awal program CD burner telah overruns. hari ini kita berbicara dalam nanodetik. Ketika kami meminta petunjuk pertama. memori cache permintaan alamat . Proses ini kemudian diulang kembali ke cache dengan data yang baru alamat jangkauan. Meskipun chip jauh lebih efisien dari segi ruang fisik. Sementara itu cache memori telah meminta berikutnya alamat. Ini terus sampai prediksi di sebelah lokasi adalah salah. dan selanjutnya meminta. tetapi lambat chip memori. dan mereka tetap dalam cache. Kecepatan selalu menjadi salah satu faktor paling penting dalam penjualan komputer. . J prediksi alamat dengan benar. adalah instruksi ke CPU untuk diproses. ketika berada di lokasi diminta Cache adalah cache dikenal sebagai hit. mereka memiliki masalah lain keandalan dan panas. di lokasi . bila terjadi cabang. tapi masih perbaikan. yang diisi dari cache. yang tidak memperoleh sebagai besar. . mungkin count . dan dari inti semua memori pada saat yang sama. Sekarang kami memperkenalkan kecepatan tinggi memori dengan siklus waktu. lebih panas dan lebih mahal dibandingkan chip desain yang lain. mengatakan nanoseconds antara CPU dan memori utama. . Jika memori utama tidak inti. tetapi lebih lambat. kecuali ujian akhir. misalnya dengan membuat sebuah cabang instruksi dalam satu lingkaran mengambil instruksi berikutnya untuk semua kasus. Ini adalah saat ketika memori inti sedang dihapus dan digantikan dengan sirkuit terpadu.memori. Pemrogram juga dapat merancang programprogram yang sesuai cache operasi. yang lebih murah. Demikian pula dan akan lebih meningkat di ulangi kecepatan ns. Mahal kecepatan tinggi memori hanya diperlukan untuk sebagian kecil dari kapasitas memori utama yang murah. Chips dari desain tertentu lebih cepat. untuk . dan insinyur desain selalu waspada terhadap caracara untuk meningkatkan kinerja. atau keripik. Dalam PC. SRAM juga dapat dimasukkan dalam CPU atau eksternal pada motherboard. Mainframe dalam komputer. menggunakan data yang ditempatkan di sana oleh Processor. Konsep memori cache didasarkan pada fakta bahwa komputer secara inheren mesin pemrosesan sekuensial. Hal ini dapat dilihat di artikel lain pada disk. yang biasanya I / O atau Input / Output prosesor memiliki akses langsung ke memori.Sekarang mempertimbangkan kecepatan keuntungan yang akan dibuat dengan disk. Tentu saja salah satu keuntungan besar dari program komputer adalah dapat cabang atau melompat keluar dari urutan . Menjadi mekanis perangkat. atau L. CPU chip kini telah dibangun dicache.subyek artikel lain dalam seri ini. Cache adalah cache utama di CPU yang SRAM atau Static RAM. Namun. tanpa harus melalui semua komponen lainnya. Ini adalah kecepatan tinggi dan lebih mahal dibandingkan dengan memori DRAM atau Dynamic RAM. L cache. Yang berarti bahwa data dapat ditransfer ke atau dari harddisk langsung ke memori. Ini merujuk kepada Direct Memory Access. sehingga memuat sebuah program atau data dari disk sangat lambat dibandingkan. Level . Anda mungkin telah mendengar istilah DMA dalam kaitannya dengan PC. masih ada waktu cukup ketika satu instruksi berikut lain untuk membuat buffer atau cache tambahan yang berguna untuk komputer. yang digunakan untuk sistem memori. Memiliki kapasitas yang lebih besar dari L cache. disk bekerja milidetik. Jalur ini juga di dukung dengan menggunakan cache memori. . bahkan untuk memori inti kali lebih cepat Juga ada waktu mencari dan latensi untuk dipertimbangkan. dll Jika memori yang dimaksud adalah memori inti. . Jika prosesor mengambil. Sedangkan letak L cache. mengatakan dari alamat ke atas. letak L cache ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor menyatu dengan keping prosesor. hanya memberikan gambaran dari prinsipprinsip yang terlibat. Pada era prosesor intel atau sebelumnya. Kecepatan ulangi efektif CPU adalah mikrodetik. yang terdiri dari instruksi seri. . Posisi L cache selalu terletak antara L cache dengan memori utama RAM. Sedangkan L cache belum diimplementasikan . letak L cache kebanyakan berada di luar chip prosesor.Ide dasar dari cache adalah untuk memprediksi data apa yang dibutuhkan dari memori untuk diproses dalam CPU. kemudian . ia kemudian harus menunggu nanodetik untuk instruksi berikutnya mikrodetik nanodetik. yaitu di motherboard dekat dengan posisi dudukan prosesor. artinya letak L cache sudah menyatu dengan chip prosesor berada di dalam keping prosesor. Pertimbangkan sebuah program. Chip cache terpisah dari prosesor. tetapi tidak mengacu pada perangkat keras yang spesifik. berdiri mandiri dekat chip prosesor. ada yang menyatu dengan chip prosesor. mengatakan nanodetik untuk mengeksekusi instruksi. ada pula yang terletak di luar chip prosesor. Letak cache memory L cache terintegrasi dengan chip prosesor. Times dan dikutip kecepatan yang khas. Sejak era prosesor Intel Pentium. masingmasing disimpan di sebuah lokasi di memori. maka instruksi berikutnya dibaca dari lokasi dan dilaksanakan. Instruksi pada lokasi adalah membaca memori dan dieksekusi oleh CPU. mungkin akan memakan waktu mikrodetik untuk membaca sebuah instruksi. L cache disebut dengan istilah secondary cache. ataulevel two cache. Cache memory yang letaknya terpisah dengan prosesor disebut cache memory non integrated atau diskrit diskrit artinya putus atau terpisah. atau ondieintegrated artinya bersatu/menyatu/ tergabung. onchip artinya ada pada chip. L cache Level cache disebut pula dengan istilah primary cache. first cache.secara umum pada semua jenis prosesor. second level cache. ataulevel one cache. . Hanya prosesorprosesor tertentu yang memiliki L cache. onchip. Cache memory yang letaknya menyatu dengan prosesor disebut cache memory integrated. chipset.Gambar . Jika data ditemukan. cache dapat menyediakan data yang dibutuhkan oleh prosesor sehingga pengaruh kerja RAM yang lambat dapat dikurangi. Ilustrasi cache memory. dan komponen lainnya .prosesor akan mencarinya pada RAM yang kecepatannya lebih rendah. Dengan cara ini maka memory bandwidth akan naik dan kerja prosesor menjadi lebih efisien. bus. prosesor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. memori utama. pertamatama ia akan mencarinya pada cache. Cara Kerja Cache Memory Jika prosesor membutuhkan suatu data. Tetapi jika data yang dicari tidak ditemukan. Pada umumnya. Selain itu kapasitas memori cache yang . dan banyaknya baris jauh lebih sedikit dibandingkan dengan banyaknya blok memori utama C ltlt M. Memori utama terdiri dari sampai dengan n word beralamat. Di setiap saat. Hirarki Memory . dengan masingmasing word mempunyai nbit alamat yang unik. Dua jenis cache yang sering digunakan dalam dunia computer adalah memory caching dan disk caching. Tag biasanya merupakan bagian dari alamat memori utama. beberapa subset blok memori berada pada baris dalam cache.semakin besar juga akan meningkatkan kecepatan kerja computer secara keseluruhan. Dengan demikian. maka setiap baris tidak dapat menjadi unik dan permanen untuk dipersempahkan ke blok tertentu mana yang disimpan. karena terdapat lebih banyak blok bila dibanding dengan baris. jika sebuah word di dalam blok memori dibaca. Implementasinya dapat berupa sebuah bagian khusus dari memory utama komputer atau sebuah media penyimpanan data khusus yang berkecepatan tinggi. ada M n/K blok. blok itu ditransfer ke salah satu baris cache. Implementasi memory caching sering disebut sebagai memory cache dan tersusun dari memori komputer jenis SDRAM yang berkecepatan tinggi. Cache terdiri dari C buah baris yang masingmasing mengandung K word. Sedangkan implementasi disk caching menggunakan sebagian dari memori komputer. memori ini dinggap terdiri dari sejumlah blok yang mempunyai panjang K word masingmasing bloknya. Untuk keperluan pemetaan. . Meupakan memori berkapasitas kecil yang lebih mahal dari memori utama. b. . Instruction Register. Register Alamat.Gambar . Register Memori. memori ini terdapat pada CPU/ prosesor. berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu pada memori utama agar kinerja dapat ditingakan. Inboard Memori. Merupakan jenis memori dengan kecepatan akses yangpaling cepat . Cache memori terletak antara memori utama dan register pemroses. Inboard memori adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor Inboard memori dibagi menjadi a. Contoh Register Data. Hirarki memory . Stack Pointer Register. dll. Memori Addres Register. Cache Memori. Chace Memory yang terdapat diluar Processor. dll. memori jenis ini kecepatan aksesnya sangat tinggi. ROM terdapat pada BIOS Basic Input Output System yang terdapat pada Mother Board yang berfungsi untuk mensetting peripheral yang ada pada system. ROM untuk BIOS terdapat beragam jenis diantaranya jenis Flash EEPROM BIOS yang memiliki kemampuan untuk dapat diganti programnya dengan software yang disediakan oleh perusahhan pembuat Mother Board.Cache Memory ini ada dua macam yaitu . chace memory jenis ini kecepatan aksesnya sangat tinggi. Memori utama Memori Utama Memori yang berfungsi untuk menyimpan data dan program. . AWARD BIOS. Mb dll. semakin tinggi kapasitas L. kb. Hal ini bisa terlihat pada Processor yang berharga mahal seperti P. Hal ini bisa kita lihat pada Motherboard dengan beraneka ragam kapasitas chace memory yaitu kb. Contoh AMIBIOS. meskipun tidak secepat chache memori jenis pertama yang ada pada internal Processor .P. Semakin besar kapasitasnya maka semakin mahal dan cepat.AMDAthlon dll. dan harganya sangat mahal.L Chace memori maka semakin mahal dan semakin cepat Processor. c. Cache Memory yang terdapat pada internal Processor . . ROM Read Only memory yaitu memory yang hanya bisa dibaca saja datanya atau programnya. yaitu berada pada MotherBoard. Pada PC. Mb. Jenis Memori Utama . dan bersifat nonvoltaile. Magnetic Disk Adalah simpana luar yang terbuat dari satu atau lebih pringan yang bentuknya seperti piringan hitam yang terbuat dari metal atau dari plastik dan permukaannya dilapisi dengan magnet ironoxide. Outboard Storage Outboard Storage adalah penyimpanan yang memiliki kapasitas lebih besar dari pada inboard memori. Ada bebrapa jenis RAM yang ada dipasaran saat ini SRAM EDORAM SDRAM DDRAM RDRAM VGRAM .yang umumnya penggantian tersebut untuk peningkatan unjuk kerja dari peripheral yang ada di Mother Board. Contoh dari outboard storage ini antara lain a. . . RAM Random Acces Memory yang memiliki kemampuan untuk dirubah data atau program yang tersimpan didalamnya. dan memiliki Read/Write protect notch lubang proteksi baca dan tulis . serta digunakan dalam kurun waktu tertentu. Memori Internal . Tipe memori berdasarkan tempat dan pengaksesan prosesor dibedakan menjadi . Hard Disk Terbuat dari piringan keras dari bahan alumunium atau keramik yang dilapisi dengan zat magnetik kapasitas dari hard disk berkisar antara megabyte sampai gigabyte. . Contoh . Offline Storage Offline storage tergolong dalam penyimpana yang lambat karena masih menggunakan pita magnetik. Riskannya penggunakan dana lama masa pakai membuat jenis penyimpanan ini saangat jarang digunakan. Waktu dan Pengontrolan. Tipe Memori.saat ini komputer telah menggunakan kapasitas hard disk hingga gigabyte lebih. .b. dll. Cardride tape. WORM. Akses harus dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Direct access . Informasi pengalamatan yang disimpan dipakai untuk memisahkan record record dan untuk membantu proses pencarian. Sequential access Memori diorganisasi menjadi unit unit data yang disebutrecord. Pita magnetik merupakan memori yang menggunakan metode sequential access.Terdapat shared read/write mechanism untuk penulisan/pembacaan memorinya.Register Main Memory Chache Memory Memori Eksternal Magnetik Disk Floppy Disk IDE Disk SCSI Disk RAID Optical Disk CDROM CDR CDRW DVD Pita Magnetik Pengontrolan memori dapat dijabarkan . . Data dicari berdasarkan isinya bukan alamatnya dalam memori. .Memori nonrandom akses merupakan waktu yang dibutuhkan dalam melakukan mekanisme baca atau tulis pada lokasi tertentu. Transfer rate Kecepatan data transfer ke unit memori atau dari unit memori. . . Associative access Jenis random akses yang memungkinkan pembandingan lokasi bit yang diinginkan untuk pencocokan. Access time Bagi random access memory. Contoh memori ini adalah cache memori Waktu akses memori dapat dijabarkan . . waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Setiap blok dan record memiliki alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya. . Nonrandom access memory dengan perumusan TN TA N/R . Contohnya adalah memori utama. Akses dilakukan langsung pada alamat memori. Random access Setiap lokasi memori dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung. Memory cycle time Konsep ini digunakan pada random access memory terdiri dari access time ditambah dengan waktu yang diperlukan transient agar hilang pada saluran sinyal. Disk adalah memori direct access .Random access memory sama dengan /cycle time.Sama sequential access terdapat shared read/writemechanism. 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 . . ..BAB III PEMBAHASAN .. Line can hold blocks . . . maka harus dipikirkan cara meletakkan setiap blok main memory pada line dalam cache memory. Jika M dan C . maka pemetaan antara line dengan blok menjadi seperti Line can hold blocks . tampak skema organisasi cache secara Direct Mapping. ... ..... Pemetaan Mapping Karena M jauh lebih besar dari C. Tag identifier disimpan pada cache bersama dengan blok pada line. address pada main memory dibagi field atau bagian.. . Associative Mapping dan Set Associative Mapping. Paling tidak ada macam cara menyalin blok ke dalam line. . . Line number identifier Word identifier offset Pada gambar . . . . cache. Pada cara ini. . . . i j modulo C di mana i adalah nomor line pada cache yang digunakan untuk meletakkan blok main memory kej. yaitu Direct Mapping. Line can hold blocks . Word identifier berisi informasi tentang lokasi word atau unit addressable Line identifier berisi informasi tentang nomor fisik bukan logika line pada berikut lainnya dalam line tertentu pada cache. DIRECT MAPPING Setiap blok pada main memory dipetakan dengan line tertentu pada cache. Line can hold blocks . . . yaitu Tag identifier. . each holding bytes Word id bits Line id bits . Organisasi Direct Mapping. Contohnya Memory size of MB address bits Addressable to the individual byte Cache size of K lines. jika blok tempat lokasi data tersebut sudah dikopi dari main memory ke cache. Gambar .. Tag yang ada pada line akan dicek untuk melihat apakah benar blok yang dimaksud ada pada line tsb. Untuk setiap alamat memory yang dibuat oleh CPU. line tertentu yang menyimpan copy alamat tsb ditentukan. . Contoh Direct Mapping . tag Gambar .Tag id bits Di manakah isi main memory alamat ABCDE dalam bilangan heksa diletakkan pada cache ABCDE Line B. word . . Misalnya untuk cache ukuran kbyte dibutuhkan x bit associative memory untuk menyimpan tag identifier. Mengecek setiap tag pada line Sangat lambat untuk cache berukuran besar. Kerugiannya biaya implementasi. Address main memory dibagi menjadi field Cache dibagi menjadi bagian lines dalam SRAM tag dalam associative memory Melakukan pencarian ke semua tag untuk menemukan blok. yaitu tag dan word offset.. ASSOCIATVE MAPPING Memungkinkan blok diletakkan di sebarang line yang sedang tidak terpakai. word offset . Contohnya saja. Word id bits Tag id bits Di mana letak data alamat ABCDE pada cache ABCDE Cache line tidak diketahui. tag D Keuntungan Associative Mapping cepat dan fleksibel. Diharapkan akan mengatasi kelemahan utama Direct Mapping. Nomor line menjadi tidak berarti. Harus menguji setiap cache untuk menemukan blok yang diinginkan. Assume the lines are way set associative . Contoh untuk main memory dengan bit address.Gambar . Membagi cache menjadi sejumlah set v yang masingmasing memiliki Setiap blok dapat diletakkan di sebarang line dengan nomor set sejumlah line k nomor set j modulo v Jika sebuah set dapat menampung X line. SET ASSOCIATIVE MAPPING Merupakan kompromi antara Direct dengan Full Associative Mapping. set associative cache. maka cache disebut memiliki Xway Hampir semua cache yang digunakan saat ini menggunakan organisasi atau way set associative mapping.. Organisasi cache Associative Mapping. . word offset ./ sets Word id bits Set id bits Tag id bits Where is the byte stored at main memory location ABCDE stored ABCDE Cache set B. tag . cara kerja dan kecepatan secara spesifik. Terkait dengan sifat lokal pada main memory. Kerugian Setiap blok main memory hanya dipetakan pada line saja. Hit ratio adalah perbandingan antara jumlah ditemukannya data pada cache dengan jumlah usaha mengakses cache. sehingga hit ratio mengecil. sangat mungkin mengakses blok yang dipetakan pada line yang sama pada cache.BAB IV PENUTUP . Keuntungan Direct Mapping antara lain Mudah dan murah diimplementasikan. Simpulan dan Saran cache memory itu sama fungsinya yang menyebabkan perbedaan hanyalah pada tempat. Blok seperti ini akan menyebabkan seringnya sapu masuk dan keluar data ke/dari cache. Mudah untuk menentukan letak salinan data main memory pada cache. .