M7 SISTEM MEMORI

PERTEMUAN MINGGU KE-7
ARSITEKTUR SISTEM MEMORI
KARAKTERISTIK MEMORI






KAPASITAS
SATUAN TRANSFER
METODE AKSES
KINERJA
TIPE FISIK
KARAKTERISTIK FISIK
KAPASITAS


Kapasitas dinyatakan dalam byte ( 1 byte 8 bit) atau
word
Panjang word yang umum adalah 8, 16 dan 32 bit
SATUAN TRANSFER


Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data
yang masuk ke dan keluar dan modul memori.
Ada 3 konsep dalam satuan transfer :
1. Word
2. Addressable Unit
3. Unit of Transfer
METODE AKSES
Terdapat 4 jenis metode akses :
1.
Sequential Access
2.
Direct Access
3.
Random Access
4.
Associative


Metode Sequential Access dan Direct Access
dipakai pada memori pembantu
Metode Random Access dan Associative dipakai
pada memori utama
KINERJA
Pada memori utama terdapat 3 buah parameter
unjuk kerja :
1.
Access Time
2.
Memory Cycle
3.
Transfer Rate
TIPE FISIK


Memori utama dikemas dalam sebuah Chip
Dua jenis yang umum digunakan saat ini
adalah :
1. Memori semi konduktor yang memakai teknologi
LSI
2. Memori semi konduktor yang memakai teknologi
VSLI
KARAKTER FISIK
Ada 2 yaitu :
1.
Memori Volatile
2.
Memori Non Volatile
KLASIFIKASI MEMORI
Memori Utama :
1. Internal : RAM, DRAM, SDRAM
2. Eksternal : ROM, PROM, EPROM, CACHE
 Memori Pembantu
Disk magnetik, pita magnetik, floopy disk,
drummagnetik, optical disk

MEMORI SEMI KONDUKTOR RANDOM
ACCESS
Tipe
Memori
Kategori
Penghapu Mekanisme Volatilitas
san
Penulisan
RAM
Read –
Write
Read-only
Electrically
byte level
Electrically
Volatile
ROM
Read Only
Memory
Tidak
Mungkin
Mask
Non
Volatile
Read
mostly
memory
Sinar Ultra
Violet
PROM
EPROM
Flash
Memory
EEPROM
Electrically
block level
MEMORI UTAMA

1.
2.
Memori utama yang digunakan untuk menyimpan
dan memanggil data diklasifikasikan menjadi 2
yaitu :
RAM (Random Access Memory)
CAM (Content Address Memory)
RAM (RANDOM ACCESS MEMORY)




Ram diakses melalui alamat,
Semua lokasi yang dapat dialamati dapat diakses
secara acak (random)
Membutuhkan waktu akses yang sama tanpa
tergantung pada lokai fisik di dalam memori
Ada 2 jenis RAM
1. RAM Dinamik
2. RAM Statistik
CAM (CONTENT ADDRESS MEMORY)



Memori diakses berdasarkan isi bukan alamat
Pencarian data dilakukan secara simultan dan paralel
CAM disebut juga memori asosiatif
MEMORY CACHE


Buffer berkecepatan tinggi yang digunakan untuk
menyimpan data yang diakses pada saat itu dan data
yang berdekatan dalam memori utama
Waktu akses memori cache lebih cepat 5 – 10 kali
dibandingkan memori utama
PRINSIP KERJA MEMORI CACHE




Cache berisi salinan sebagian isi memori utama
Pada saat CPU membaca sebuah word memory,
dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui apakah
word berada berada di cache
Jika word berada di cache, maka akan dikirimkan ke
CPU yang dikenal sebagai proses HITT
Jika tidak ada, maka blok memori utama yang terdir
idari sejumlah word tetap akan diletakkan di cache
yang dikenal sebagai proses MISS dan selanjutnya
dikirim ke CPU
ELEMEN-ELEMN RANCANGAN CACHE




Ukuran Cache
Fungsi Pemetaan
Algoritma Penggantian
Ukuran Blok
UKURAN CACHE



Disesuaikan kebutuhannya dalam membantu kerja
memori utama
Semakin besar ukuran cache, maka semakin besar
pula jumlah gerbang yang terdapat dalam
pengalamatan cache, yang mengakibatkan cache
berukuran besar akan lebih lambat dari cache yang
berukuran kecil
Ukuran cache antara 1 K sampai 512 K
FUNGSI PEMETAAN (MAPIPING)
1. PEMETAAN LANGSUNG
 Memetakan masing-masing blok memori utama
hanya ke sebuah saluran cache saja.
 Fungsi pemetaan mudah diimplementasikan dengan
menggunakan alamat
 Cache diakses dengan menggunakan alamat memori
utama dianggap terdiri tiga fiels yaitu tag, line dan
word
 Kekurangan terdapat pada lokasi cache yang tetap
bagi sembarang blok-blok yang diketahui
2. PEMETAAN ASOSIATIF
 Mengizinkan setiap blok memori utama untuk
dimuatkan ke sembarang saluran cache.
 Cache control logic menginterpretasikan alamat
memori hanya sebagai sebuah field tag dan field
word.
 Terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika sebuah
blok di baca ke dalam cache
 Kekurangannya adalah kompleksitas rangkaian yang
diperlukan untuk menguji tag seluruh salura cache
secara paralel
ALGORITMA PENGGANTIAN


Digunakan untuk menentukan blok mana yang harus
dikeluarkan dari cache untuk menyiapkan tempat
bagi blok baru
Ada 2 metode
1. Write- through
2. Write-Back
1. Write-Through
 Cache dan memori utama diupdate secara
bersamaan waktunya.
 Keunggulannya salinan data di memori utama dan
cache tetap
 Kelemahannya pada proses Write memrlukan jumlah
waktu sama dengan proses MISS
2. Write-Back
 Melakukan update data di memori utama hanya pada
saat word memori telah dimodifikasi dari cache
 Keunggulannya proses Update word tidak terbatas
 Kelemahannnya salinan data di memori utama tidak
tetap / konsisten selama data termodifikasi benarbenar ada di memori utama
IMPLEMENTASI MEMORI UTAMA
1. Memori Stack

Merupakan struktur data tidak tetap yang kembali
dan digunakan untuk menyimpan parameter yang
dilalui alamat dalam subroutine call dan return,
memanipulasi alamat serta operasi aritmatika
2. Memori Modular

Dalam sistem modular RAM dipisah menjadi modulmodul yang berbeda yaitu MAR dan MBR

Penggunaan memori modular biasanya pada sistem
pipeline dan prosesor array
3. Memori Virtual
 Prinsip dasar memori virtual adalah mengalamati
ruang penyimpanan logikal yang secara fisik lebih
besar dari daripada ruang penyimpanan riil
MEMORI PEMBANTU
(AUXILIARY MEMORY)



Bersifat non-volatile yaitu jika tidak ada listrik, maka
isi memori tidak hilang
Tidak mempengaruhi langsung fungsi CPU
Yang termasuk memori pembantu adalah
1. Pita Magnetik
2. Disk Magnetik
3. Floopy Disk
PITA MAGNETIK




Merupakan suatu lajur plastik tipis, lebar ½ inchi,
yang dilapisi dengan medium perekaman magnetik
Biasa terbagi menjadi 7/9 track panjang pita
Kerapatan rekaman (bpi) yaitu 800,1600 dan 6250
bpi
Terdapat satu bit paritas untuk pendeteksian
kesalahan
DISK MAGNETIK




Merupakan sebuah lembaran platter
Terdiri atas sebuah kendali disk (interface) dan satu
atau lebih disk (platter)
Proses penulisan ke disk yaitu disk drive akan
menimbulkan kemagnetan pada titik di atas
permukaan disk yang secara langsung di bawah head
Proses pembacaan dan disk head diatur agar dapat
mendeteksi perubahan arah kemagnetan

Organisasi disk yaitu
1. Track : sejumlah lingkaran yang konsentris
2. Sektor : pembagian permukaan disk secara
belahan yang mempunyai ukuran yang
sama
3. Silinder : dibentuk oleh track-track yang
berhubungan pada setiap permukaan
FLOOPY DISK


Merupakan lembaran datar yang tipis dan fleksibel
Hampiran sama dengan harddisk tetapi kapasitas
penyimpanannya lebih rendah
KLASIFIKASI MEMORI MENURUT SIFAT
PENGOPERASIAN
1.
2.
3.
Sifat Fisik
Organisasi Logis
Memori Archival
SIFAT FISIK
1.
2.
3.
4.
Statis Vs Dinamis
Volatile Vs Non Volatile
Read Destruktif Vs Read Non- Destruktif
Removable Vs Permanen
STATIS VS DINAMIS
Statis RAM (SRAM)
 Untuk setiap word apabila telah ditulis tidak perlu lagi
dialamtkan atau dimanipulasi untuk menyimpan
nilainya.
 Tidak perlu penyegaran.
 Dibentuk dai flip-flop yang menggunakan arus kecil
untuk memlihara logikanya.
 Digunakan untuk register CPU dan peralatan
penyimpanan berkecepatan tinggi.
 Merupakan sirkuit memori semi konduktor yang cepat
dan mahal.
Dynamic RAM (DRAM)
 Dibentuk dari kapasitor (peralatan yang digunakan
untuk menyimpan muatan listrik) dan transistor.
 Menggunakan sirkuit pembangkit
 Waktu siklusnya dua kali read access time (waktu
akses baca) yaitu waktu yang dibutuhkan untuk
memanggil kembali data dari peralatan.

Perlu penyegaran.
VOLATILE VS NON VOLATILE
Memori Volatile
 Membutuhkan sumber daya yang terus-menerus
untuk menyimpan nilainya.
 Contohnya : RAM Statis dan Dinamis
Memori Non Volatile
 Tidak membutuhkan sumber daya yang terusmenerus untuk menyimpan nialinya.
 Contohnya : ROM
READ DESTRUKTIF VS
READ NON-DESTRUKTIF
Memori Read Destruktif
 Apabila dalam proses membaca word memori
tersebut juga menghancurkan nilainya.
 Mempunyai 2 fase operasi yaitu read cycle dan
restoer cycle
 Selama akses baca sistem penyimpanan pertama kali
akan membaca word dan selama akses tulis sistem
penyimpanan pertama kali akan membaca word,
yang mengakibatkan waktu akses baca akan lebih
pendek dari pada waktu tulis.
 Contohnya : DRAM
Memori Read Non-Destructif
 Dalam proses membaca word, memori tersebut tidak
dapat dihancurkan.

Contohnya : SRAM dan ROM
REMOVABLE VS PERMANEN
Memori Removable
 Memori yang elemen aktifnya dapat dikeluarkan dari
hardware sistem.
 Contohnya : Disket
Memori Non Removable
 Memori yang elemen aktifnya tidak dapat dikeluarkan
dari hardware sistem.
 Contohnya : RAM dan hard disk
ORGANISASI LOGIS
1. Teralamatkan (addressed)
Memori yang menggunakan alamat untuk
menentukan sel yang dibaca dan ditulis.
2. Asosiatif
Memori yang menggunakan isi dari bagian
word memori untuk menentukan sel yang dibaca
atau ditulis.
3. Akses Urut.
Memori yang menggunakan pita magnetis
untuk mengkases data secara urut.
MEMORI ARCHIVAL




Memori Non Volatile yang dapat menyimpan banyak
data dengan biaya yang sangat sedikit dan dalam
jangka waktu yang lama.
Contoh: tape (pita) , disk, disk optis
Disk optis menyimpan data dengan mengubah secara
intermal sifat reflektif dari bidang kecil yang ada pada
disk dan membaca data dengan cara mendeteksi
secara visual yang telah diubah.
WORM Memori (Write Once Read Many Times) ideal
untuk menyimpan archival, karena bila sekali telah
ditulis ia secara fungsional menjadi ROM.
DESIGN MEMORI
A. Kecepatan Memori Lawan Kecepatan CPU




Awal tahun 1960 –1980, kecepatan memori dan
CPU meningkat, namun rasio keseluruhan antara
keduanya relatif.
Pada era ini kecepatan memori biasanya kurang
lebih 10 kali lebih lambat dari kecepatan CPU.
CDC 6600, 76000, CRAY 1 dan CRAY X-MP untuk
super komputer waktu akses memorinya 10 sampai
14 kali waktu siklus CPU
VAX 11/780, 8600 dan 8700 untuk mini komputer
waktu akses memorinya 4 sampai 7 kali siklus CPU.

Pertengahan tahun 1980, kecepatan CPU jauh
meningkat hingga 50 kali kecepatan memori, contoh
CRAY
Keuntungan dari perubahan ini adalah :
 Memori besar umumnya memerlukan hardware
khusus untuk mendeteksi dan mengoreksi kesalahan,
yang menambah waktu akses memori efektif.
 CPU yang paling cepat merupakan pipelined
B. Ruang Alamat Memori
 Semakin besar ruang alamat memori yang
disediakan maka akan semakin baik namun harus
diperhatikan pula bahwa dalam perubahan tersebut
tidak harus merubah secar keseluruhan dan
mendasar daripada arsitektur yang telah dibangun.
C. Keseimbangan Antara Kecepatan Dan Biaya

Sifat dari teknologi memori
1. Harga unitnya turun dengan sangat cepat,
sedangkan kecepatannya secara perlahan
meningkat.
2. Adanya berbagai kecepatan dan biaya dalam
peralatan memori.