memory system -...

Memory

System

IMS

Karakteristik Memori Secara Umum

1. Lokasi Memori

• CPU : merujuk kepada perangkat keraskomputer yang memahami dan melaksanakanperintah dan data dari perangkat lunak.

• Komponen : Unit Control, Register, ALU

• Memori internal (main memory/memori utama)

– Berada di luar CPU tetapi bersifat internal terhadapsistem komputer

– Diperlukan oleh CPU untuk proses eksekusi (operasi)program, sehingga dapat diakses secara langsungoleh prosesor (CPU) tanpa modul perantara

– Contoh : RAM

• Memori eksternal (secondary memory)

– Bersifat eksternal terhadap sistem komputer dantentu saja berada di luar CPU

– Diperlukan untuk menyimpan data atau instruksisecara permanen

– Tidak diperlukan di dalam proses eksekusisehingga tidak dapat diakses secara langsung olehprosesor (CPU).

– Untuk akses memori eksternal ini oleh CPU harusmelalui pengontrol/modul I/O.

– Memori ini terdiri atas perangkat storageperipheral seperti : hardisk, magnetik tape,magnetik disk, optical disk, flashdisk, dll.

Magnetik Tape Magnetik Disk Optical Disk

2. Kapasitas Memori

• Kapasitas register (memori lokal) dinyatakandalam bit.

• Kapasitas memori internal biasanyadinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit)atau word.

• Kapasitas memori eksternal biasanyadinyatakan dalam byte.

3. Satuan Transfer

Satuan transfer sama dengan jumlah salurandata yang masuk ke dan keluar dari modulmemori.

• Bagi memori internal (memori utama), satuantransfer merupakan jumlah bit yang dibacaatau yang dituliskan ke dalam memori padasuatu saat.

• Bagi memori eksternal, data ditransfer dalamjumlah yang jauh lebih besar dari word, dalamhal ini dikenal sebagai block.

Word

Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bityang digunakan untuk representasi bilangan danpanjang instruksi kecuali kecuali CRAY-1 danVAX.

• CRAY-1 memiliki panjang word 64 bit,memakai representasi integer 24 bit.

• VAX memiliki panjang instruksi yang beragam,ukuran wordnya adalah 32 bit.

CRAY VAX

Addressable Units

Pada sejumlah sistem, addressable unit adalahword. Hubungan antara panjang suatu alamat(A) dengan jumlah addressable unit (N) adalah

2A = N

4. Metode Akses MemoriSequential Access

Memori diorganisasikan menjadi unit-unitdata, yang disebut record.

Akses data dilakukan secara berurutan, sepertipada pita magnetik

Akses Data sangat lambat, karena data yangakan di akses diurut secara serial satu demisatu.

- Contoh : akses pada pita magnetik.

Direct Access

Akses Data dilakukan secara langsung,berdasarkan posisi track dan sector

Akses Data relatif lebih cepat, dibandingSequential Access

Contoh : Hard Disk , Floppy Disk (disket)

Random Access

Akses Data dilakukan dengan bantuan rangkaianAddress Decoder

Address Decoder akan menghasilkan alamat datayang akan diakses

Akses Data Cepat , lebih cepat daripada Direct Access

Setiap lokasi dapat dipilih secara random dan diaksesserta dialamati secara langsung.

Waktu untuk mengakses lokasi tertentu tidaktergantung pada urutan akses sebelumnya danbersifat konstan.

- Contoh : RAM.

Associative Access

Akses Data dilakukan dengan cara “compare” ,yaitu membandingkan “isi” data yang dicaridengan “key”-nya, bukan berdasarkan alamatdata

Jika “matched” maka data yang dicari ditemukan.

Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinyadan bukan berdasarkan alamatnya.

Waktu pencariannya tidak bergantung secarakonstan terhadap lokasi atau pola accesssebelumnya.

Akses data sangat cepat

- Contoh : memori cache.

5. Kinerja Memori

Ada tiga buah parameter untuk kinerja sistemmemori, yaitu :

• Waktu Akses (Access Time)

– Bagi RAM, waktu akses adalah waktu yangdibutuhkan untuk melakukan operasi baca atautulis.

– Bagi non RAM, waktu akses adalah waktu yangdibutuhkan untuk melakukan mekanisme bacatulis pada lokasi tertentu.

• Waktu Siklus (Cycle Time)

Waktu siklus adalah waktu akses ditambahdengan waktu transien (respon peralihan)hingga sinyal hilang dari saluran sinyal atauuntuk menghasilkan kembali data bila data inidibaca secara destruktif

• Laju Pemindahan (Transfer Rate)

– Transfer rate adalah kecepatan pemindahan data keunit memori atau ditransfer dari unit memori.

– Bagi RAM, transfer rate sama dengan 1/(waktu siklus).

– Bagi non-RAM, berlaku persamaan sbb :

• TN = Waktu rata-rata untuk membaca ataumenulis sejumlah N bit.

• TA = Waktu akses rata-rata

• N = Jumlah bit

• R = Kecepatan transfer, dalam bit per detik (bps)

6. Tipe Fisik Memori

Memori semikonduktor, memori ini memakaiteknologi LSI atau VLSI (very large scaleintegration).

- Memori ini banyak digunakan untuk memoriinternal misalnya RAM & ROM.

Memori permukaan magnetik, memori inibanyak digunakan untuk memori eksternal yaituuntuk disk atau pita magnetik.

7. Karakteristik Fisik

• Volatile dan Non-volatilePada memori volatile, informasi akan rusak secaraalami atau hilang bila daya listriknya dimatikan.

Pada memori non-volatile, sekali informasi direkamakan tetap berada di sana tanpa mengalami kerusakansebelum dilakukan perubahan. Pada memori ini dayalistrik tidak diperlukan untuk mempertahankaninformasi tersebut.

Memori semikonduktor dapat berupa volatile atau nonvolatile.

Memori permukaan magnetik adalah non volatile.

• Erasable dan Non-erasable

– Erasable artinya isi memori dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain.

– Memori semikonduktor yang non erasable dan non volatile adalah ROM.

HIRARKI MEMORI

• Register adalah jenis memori yang tercepat,terkecil, dan termahal yang merupakanmemori internal bagi prosesor.

• Cache adalah perangkat untuk pergerakandata antara memori utama dan registerprosesor untuk meningkatkan kinerja.

• Main memory merupakan sistem internalmemory dari sebuah komputer.

• Magnetic disk , Magnetic tape dan OpticalDisk adalah external memory

• Peningkatan waktu akses memori

(semakin ke bawah semakin lambat, semakin keatas semakin cepat)

• Peningkatan kapasitas

(semakin ke bawah semakin besar, semakin keatas semakin kecil)

• Peningkatan jarak dengan prosesor

(semakin ke bawah semakin jauh, semakin keatas semakin dekat)

• Penurunan harga memori tiap bitnya

(semakin ke bawah semakin murah, semakin keatas semakin mahal)

Jenis-Jeni Memori

1. Memori Internal (Main Memory)

2. Memori Eksternal (Secondary Memory)

Memori Internal (Main memory)

Adalah memori yang dapat diakses secaralangsung oleh prosesor.

Yang disimpan di dalam memori utama dapatberupa data atau program.

Fungsinya :

1. Menyimpan data yang berasal dari device inputsampai data dikirim ke ALU untuk diproses.

2. Menyimpan data hasil pemrosesan ALU sebelumdikirimkan ke output device.

3. Menampung program/instruksi yang berasal dariinput device.

Memori Semikonduktor

1. RAM

- RAM, Dinamik RAM (DRAM) dan Static RAM (SRAM)

2. ROM

- ROM, Programmable ROM (PROM), Erasable PROM (EPROM), Electrically EPROM (EEPROM), Flash Memory.

RAM

• Baca dan tulis data dari dan ke memori dapat dilakukan dengan mudah dan cepat.

• Bersifat volatile

• Perlu catu daya listrik.

RAM Dinamik (DRAM)

• Disusun oleh sel-sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor.

• Ada dan tidak ada muatan listrik pada kapasitor dinyatakan sebagai bilangan biner 1 dan 0.

• Perlu pengisian muatan listrik secara periodik untuk memelihara penyimapanan data.

RAM Statik (SRAM)

• Disusun oleh deretan flip-flop.

Jenis – jenis RAM berdasarkan teknologinya :

1. DRAM (Dynamic Random Access Memory)adalah jenis RAM yang menyimpan setiap bit data yang terpisahdalam kapasitor dalam satu sirkuit terpadu. Data yangterkandung di dalamnya harus disegarkan secara berkala olehCPU agar tidak hilang. Hal ini membuatnya sangat dinamisdibandingkan dengan memori lainnya. Dalam strukturnya, DRAMhanya memerlukan satu transistor dan kapasitor per bit,sehingga memiliki kepadatan sangat tinggi.

.

2. SRAM (Static Random Access Memory)

adalah jenis RAM (sejenis memori semikonduktor) yangtidak menggunakan kapasitor. Hal ini mengakibatkanSRAM tidak perlu lagi disegarkan secara berkala sepertihalnya dengan DRAM. Ini juga sekaligus membuatnyamemiliki kecepatan lebih tinggi dari DRAM.Berdasarkan fungsinya terbagi menjadi Asynchronousdan Synchronous

3. EDORAM (Extended Data Out RandomAccses Memory)

adalah jenis RAM yang dapat menyimpan danmengambil isi memori secara bersamaan,sehingga kecepatan baca tulisnya pun menjadilebih cepat. Umumnya digunakan pada PCterdahulu sebagai pengganti Fast Page Memory(FPM) RAM.

4. SDRAM(Synchronous Dynamic Random Acces Memory)

adalah jenis RAM dinamis yang kemampuankecepatannya lebih cepat dari pada EDORAMdan kepingannya terdiri dari 168 pin. RAM inidisinkronisasi oleh clock sistem dan cocok untuksistem dengan bus yang memiliki kecepatansampai 100 MHz.

5. RDRAM (Rambus Dynamic Random AccesMemory)

adalah salah satu tipe dari RAM dinamis sinkronyang diproduksi oleh Rambus Corporationmenggunakan Bus Speed sebesar 800 MHztetapi memiliki jalur data yang sempit (8 bit).RDRAM memiliki memory controller yangcanggih sehingga tidak semua motherboard bisamendukungnya. Contoh produk yangmemakainya adalah 3dfx seri Voodoo4.

6. NVRAM (Non-Volatile Random AccessMemory)

merupakan jenis RAM yang menggunakanbaterai Litium di dalamnya sehingga data yangtersimpan tidak akan hilang meskipun catu dayadimatikan.

7. VGRAM (Video Graphic Random AccessMemory)

Adalah jenis RAM yang dibuat khusus untukvideo adapter

DDRAM (Double Data Rate RAM)

DDR1

DDR2

DDR3

DDR4

• Baik SRAM maupun DRAM adalah volatile.

• Sel memori DRAM lebih sederhana dibandingSRAM, karena itu lebih kecil.

• DRAM lebih rapat (sel lebih kecil = lebihbanyak sel per satuan luas) dan lebih murah.DRAM memrlukan rangkaian pengosongmuatan.

• DRAM cenderung lebih baik bila digunakanuntuk kebutuhan memori yang lebih besar.

• DRAM lebih lambat.

Read Only Memory (ROM)

• Menyimpan data secara permanen

• Hanya bisa dibaca

Programmabel ROM (PROM)

• Bersifat non volatile dan hanya bisa ditulisisekali saja.

• Proses penulisan dibentuk secara elektris.

• Diperlukan peralatan khusus untuk prosespenulisan atau “pemrograman”.

Erasable PROM (EPROM)

• Dibaca secara optis dan ditulisi secara elektris.

• Sebelum operasi write, seluruh selpenyimpanan harus dihapus menggunakanradiasi sinar ultra-violet terhadap kepingpaket.

• Proses penghapusan dapat dilakukan secaraberulang, setiap penghapusan memerlukanwaktu 20 menit.

• Untuk daya tampung data yang sama EPROMlebih mahal dari PROM.

Electrically EPROM (EEPROM)

• Dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isisebelumnya.

• Operasi write memerlukan watu lebih lamadibanding operasi read.

• Gabungan sifat kelebihan non-volatilitas danfleksibilitas untuk update denganmenggunakan bus control, alamat dan salurandata.

• EEPROM lebih mahal dibanding EPROM.

MEMORI EKSTERNAL

Memory Eksternal adalah memori tambahanyang berfungsi untuk menyimpan data atauprogram. Dengan kata lain memory ini termasukperangkat keras untuk melakukanoperasi penulisan, pembacaan dan penyimpanandata, di luar memori utama.

• Magnetic disk : Magnetic Disk merupakan disk yang terbuat dari bahan yang bersifat magnetik, Contoh : floppy dan harddisk.

• Optical Disk : Optical disk terbuat dari bahan-bahanoptik, seperti dari resin (polycarbonate) dan dilapisipermukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Contoh : CD dan DVD

• Magnetic Tape : Sedangkan magnetik tape, terbuatdari bahan yang bersifat magnetik tetapi berbentukpita, seperti halnya pita kaset tape recorder.

• DASD (Direct Access Storage Device)

Mempunyai akses langsung terhadap data.Contohnya : Magnetik (floppy disk, hard disk),Removeable hard disk (Zip disk, Flash disk),Optical Disk, dll.

• SASD (Sequential Access Storage Device)

Mempunyai akses data secara tidak langsung(berurutan), seperti pita magnetik.