Transcript Slide-3-Sistem-Komputer

Slide 3
Tinjaun Umum Sistem Komputer 2
Course Objective


Hierarki Memori.
Cache Memori.
Hirarki Memory


Desain memory dipangaruhi oleh beberapa hal, yaitu :
kecepatan, kapasitas, dan cost.
Terdapat beberapa kaitan yang menjadi trade off dalam
upaya desain memory :



Semakin cepat waktu akses, semakin mahal cost per-bit.
Semakin besar kapasitas memory, cost tiap bit semakin
murah.
Semakin besar kapasistas, semakin lambat waktu aksesnya.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Trade-Off Pada Desain Memory
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Trade-Off Pada Desain Memory
(2)


Berdasarkan kondisi yang dijelaskan sebelumnya, designer
mencoba untuk merancang memory yang berkapasitas
besar, namun tetap memperhatikan faktor performa.
Solusinya adalah kombinasi antara memory yang
berkapasitas besar, dengan memory yang kapasitasnya
lebih kecil dengan waktu akses yang cepat.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Solusinya … ?


Berdasarkan kondisi yang dijelaskan sebelumnya, designer
mencoba untuk merancang memory yang berkapasitas
besar, namun tetap memperhatikan faktor performa.
Solusinya adalah kombinasi antara memory yang
berkapasitas besar, dengan memory yang kapasitasnya
lebih kecil dengan waktu akses yang cepat.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Contoh Kasus (1)



Misalkan processor memiliki level memory 2 tingkat,
tingkat 1 berisi 1000 word dengan waktu akses 0.1 µs,
sedang tingkat 2 dengan kapasitas yang lebih besar
100.000 word dengan waktu akses 1 µs.
Jika word yang akan diakses berada pada tingkat 1, maka
processor akan langsung akses.
Jika word yang akan diakses ada pada tingkat 2, maka
word yang ada pada tingkat 2 akan dipindah ke tingkat 1
dan kemudian akan diakses oleh processor.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Contoh Kasus (2)


Misalkan 95% waktu akses ada pada
tingkat 1, dan 5% ada pada tingkat 2.
Sehingga :
(0.95)(0.1 µs) + (0.05)(0.1 µs + 1 µs) =
0.095 + 0.055 = 0.15 µs


Nilai yang didapatkan mendekati waktu
akses memory tingkat 1.
Inilah strategi yang digunakan dalam
menyediakan mekanisme processing
yang membutuhkan kecepatan akses
dan kapasitas yang besar.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Cache Memory


Idealnya, kecepatan processor harus diimbangi oleh
kecepatan memory yang dalam hal ini adalah main
memory.
Pada penjelasan sebelumnya, terdapat trade-off antara
kapasitas yang semakin besar dengan kecepatan akses.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Memory Stack
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Fetching Word To Processor




Cache memory berisi copy dari sebagian isi dari main
memory.
Processor akan mencari word pada cache memory terlebih
dahulu jika membutuhkan suatu word.
Jika word yang dicari ada pada cache, maka processor
langsung akan membacanya.
Jika word yang dicari tidak ada, maka beberapa blok dari
main memory akan di load ke cache, dan dedeliver ke
processor.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Cache & Memory Structure
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Cache & Memory Structure
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Cache Design

Beberapa point yang diperhatikan dalam design suatu
cache memory adalah sebagai berikut :

Cache size

Block size

Mapping function

Replacement algorithm

Write policy
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
I/O Communication Technique

Terdapat beberapa mekanisme komunikasi yang
berhubungan dengan I/O, yaitu :



Programmed I/O
Interrupt-driven I/O
Direct Memory Access (DMA)
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Programmed I/O (1)




Pada mekanisme ini, processor bertanggung jawab dalam
transfer data dari perangkat eksternal ke memory dan
sebaliknya.
Pada saat processor melakukan eksekusi dan mendapatai
instruksi yang berkaitan dengan I/O, maka akan
menerbitkan perintah ke modul I/O yang bersangktan.
Modul I/O yang bersangkutan akan melakukan aksi yang
diminta processor.
Sebagai mekanisme untuk menentukan status transfer I/O,
modul I/O tidak dapat melakukan interrupt pada
processor, sehingga, processor secara periodik melakukan
pengecekan akan status tersebut.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Programmed I/O (2)

Dengan demikian, instruksi untuk mekanisme I/O pada
programmed I/O mencakup beberapa hal dibawah ini :



Control
Digunakan untuk aktivasi perangkat eksternal dan
menginformasikan tentang aksi apa yang harus dilaksanakan.
Status
Digunakan untuk mengetahui status akan transfer data dari
perangkat I/O ke main memory.
Transfer
Digunakan untuk memindahkan data antara register
processor dengan perangkat eksternal.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Programmed I/O (3)



Pada gambar disamping ditunjukan
mekanisme eksekusi instruksi yang
melibatkan I/O.
Processor secara periodik melakukan
pengecekan untuk mengetahui status
daripada transfer data dari perangkat
ekstenal ke main memory dan sebaliknya.
Sehingga processor disibukan dengan proses
untuk mengetahui status transfer.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Interrupt-Driven I/O (1)





Masalah pada programmed I/O adalah bahwa processor harus
menunggu hingga modul I/O siap untuk melakukan transfer
yang mengakibatkan processor musti melakukan pengecekan
yang berulang-ulang atas status modul I/O.
Alternatifnya, processor menerbitkan perintah ke modul I/O dan
kemudian processor melanjutkan eksekusinya atas instruksi yang
lain.
Modul I/O akan melakukan interrupt ke processor untuk
meminta layanan jika modul I/O telah siap saling bertukar data
dengan processor.
Processor kemudian melakukan eksekusi atas instruksi
perpindahan data.
Setelah selesai, processor akan melanjutkan eksekusi instruksi
sebelumnya, sebelum peocessor di interrupt oleh modul I/O.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Interrupt-Driven I/O (2)

Pada gambar disamping dapat diketahui,
processor melakukan intervensi atas proses
transfer setelah mendapatkan interrupt dari
modul I/O.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Direct Memory Access (DMA) - 1


Interrupt-Driven I/O dirasa lebih efisien daripada programmed
I/O, namun Interrupt-Driven masih memerlukan intervensi aktif
dari processor.
Kesulitan yang dihadapi oleh programmed I/O dan InterruptDriven I/O adalah :


Kecepatan transfer I/O dibatasi oleh kecepatan processor dalam
memeriksa dan melayani perangkat eksternal.
Processor terikat oleh kegiatan mengatur transfer I/O.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Direct Memory Access (DMA) - 2



Jika terdapat data yang bervolume besar, diperlukan teknik yang
lebih efisien.
Direct Memory Access (DMA) diperkenalkan sebagai solusi untuk
menyediakan modul yang terpisah yal ng terdapat pada sistem
BUS atau menggabungkanya dengan modul I/O.
Pada saat akan melakukan pembacaan atau penulisan suatu blok
data, processor mengeluarkan perintah ke modul DMA dengan
cara mengirimkan informasi sebagai berikut :

Apakah read atau write yang diminta ?

Apakah perangkat I/O terlibat ?

Lokasi awal dalam memory yang akan dibaca atau ditulis ?

Jumlah word yang akan dibaca atau ditulis ?
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki
Direct Memory Access (DMA) - 3




Setelah memberikan perintah
ke DMA, processor
melanjutkan eksekusinya atas
instruksi yang lain.
DMA melakukan transfer data
dari perangkat eksternal ke
main memory tanpa intervensi
processor.
Setelah process transfer
selesai, DMA akan melakukan
interrupt ke processor.
Sehingga processor hanya
dilibatkan pada permulaan dan
akhir dari proses transfer.
Sistem Komputer – Mata Kuliah Sistem Operasi, by Setio Basuki