ORGANISASI KOMPUTER€¦ · ORGANISASI KOMPUTER Memori STMIK Himsya Tegal imambukhari.weebly.com 2...

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


· Tahun 1997

▫ Teknologi : PC66 SDRAM (Synchronous Dynamic

RAM)

▫ Kecepatan : 66 MHz

· Tahun 1998

▫ Teknologi : PC100 SDRAM


18

4/5/2011


· Tahun 1999

▫ Teknologi : RDRAM (Rambus DRAM)


▫ Sering dipergunakan untuk grafik

▫ Memiliki heat spreader

▫ Teknologinya kurang berkembang

UIN Sunan Kalijaga

37

38

UIN Sunan Kalijaga


· Tahun 1999/2000

▫ Teknologi : PC133 SDRAM


· Tahun 2000

▫ Teknologi : DDR SDRAM (Double Data Rate

SDRAM)


▫ Modul memori : Dual Inline Memory Module

(DIMM)

19

4/5/2011


· Tahun 2001

▫ Teknologi : DDR SDRAM


· Tahun 2002 ▫ Teknologi : DDR SDRAM


UIN Sunan Kalijaga


· Tahun 2003

▫ Teknologi : DDR SDRAM


· Tahun 2004 ▫ Teknologi : DDR2 SDRAM


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

ORGANISASI KOMPUTER€¦ · ORGANISASI KOMPUTER Memori STMIK Himsya Tegal imambukhari.weebly.com 2...

Documents

Transcript of ORGANISASI KOMPUTER€¦ · ORGANISASI KOMPUTER Memori STMIK Himsya Tegal imambukhari.weebly.com 2...