Transcript Orkom_P4_Memori

Tim Jurusan
Sesi 4
Memori
Kode MK : TI
Revisi Terakhir :
2Sesi
Pokok Bahasan
Sub Pokok Bahasan
1
Pendahuluan
1. Definisi organisasi dan arsitektur
computer
2. Arsitektur Von Neuman
3. Hubungan organisasi komputer
dengan arsitektur komputer
2
Struktur Komputer dan Fungsi
1.
2.
3.
4.
3
Mikroprossesor dan arsitektur
internalnya
1. Arsitektur prosessor X86
2. Penerapan untuk PC
4
Memori
1. Memori internal
2. Memori eksternal
3. Hirarki memori
5
Cache memori
1. Organisasi cache memori
2. Direct mapped cache
Organisasi komputer
Blok diagram CPU
Organisasi register
Register data dan alamat
3
Sesi
Pokok Bahasan
Sub Pokok Bahasan
6
Cache memori
1. Associative cache
2. Set associative cache
7
Virtual memori
Konsep virtual memori
8
Mode pengalamatan dan set
instruksi
1.
2.
3.
4.
9
Mode pengalamatan dan set
instruksi
1. Mode pengalamatan relatif dasar
2. Mode pengalamatan langsung terindeks
3. Mode pengalamatan dasar terindeks
10
Interkoneksi bus
1. Pengertian bus dan sistem bus
2. Struktur bus, jenis bus, metode arbitrasi,
interkoneksi bus dan prinsip operasi bus
Mode pengalamatan register
Mode pengalamatan register segera
Mode pengalamatan langsung
Mode pengalamatan tidak langsung
4
Sesi
Pokok Bahasan
Sub Pokok Bahasan
11
I/O
12
Risc dan Pipelining
1.
2.
3.
4.
13
Pengenalan multiprosessor
1. Macam-macam arsitektur clean
2. Simetric multiprosessor
14
Operasi unit kendali
1. Operasi mikro
2. Kendali prosesor
3. Kendali mikroprogrammed
Fungsi I/O, Piranti I/O, Operasi I/O dan
Mode transfer data.
Reduced instruction set architecture
Pipelining RISC
Perbedaan RISC dan CISC
Prosesor supersaklar
5



Mampu menjelaskan jenis memori.
Mampu menjelaskan hirarki memori.
Mampu menjelaskan perbedaan memori
internal dan eksternal.
Memori
6



Sub Pokok Bahasan 1 : Memori intarnal.
Sub Pokok Bahasan 2 : Memori eksternal.
Sub Pokok Bahasan 3 : Hirarki memori.
Processor-Memory Performance GAP
7
Karakteristik
Memori
8

Memory diklasifikasikan berdasarkan:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Lokasi
Kapasitas
Satuan transfer
Cara akses
Performansi
Jenis fisik
Karakter fisik
Organisasi memori
Karakteristik
Memori
9
1.
Lokasi

Internal : dapat diakses oleh prosesor tanpa melalui
I/O




Eksternal : untuk mengaksesnya harus melalui I/O



2.
Register
Cache memory
Main memory (RAM)
Harddisk, Diskette, Magnetic Tape
Flashdisk
CDROM, dll
Kapasitas

Adalah kemampuan menampung data dalam satuan
tertentu (byte atau word)
Karakteristik
Memori
10
3. Satuan transfer

Memori internal :




Memori eksternal :


Adalah banyaknya bit yang dibaca/ditulis dari/ke memori
dalam setiap detik.
Setara dengan banyaknya jalur data yang terhubung ke
memori (lebar bus)
Biasanya sebanyak satu word
Digunakan satuan block yang ukurannya lebih dari satu word.
Satuan alamat (minimum addressable unit)



Adalah ukuran memori terkecil yang dapat diberi alamat
tersendiri.
Biasanya tergantung pada pembuat prosesor.
Cluster di harddisk
Karakteristik
Memori
11
4. Cara akses

Sequential access





Akses ke memori dilakukan secara berurutan (searching, passing
dan rejecting)
Digunakan mekanisme shared read/write
Waktu akses sangat variable tergantung pada lokasi data yang akan
dituju dan data sebelumya.
Contohnya : magnetic tape
Direct access





Akses ke memori langsung menuju ke lokasi terdekat, diteruskan
dengan sedikit pencarian dan perhiungan.
Setiap blok/record mempunyai alamat unik berdasarkan lokasi
fisik.
Digunakan mekanisme shared read/write
Waktu aksesnya variable (berbeda-beda) dan bergantung pada
lokasi data yang akan dituju dan lokasi data sebelumnya.
Contohnya : harddisk
Karakteristik
Memori
12
4. Cara akses

Random access





Akses ke memori dilakukan secara random langsung ke alamat
yang dituju
Setiap alamat memori mempunyai alamat unik
Waktu aksesnya konstan dan tidak tergantung pada urutan
akses sebelumnya
Contohnya : main memory, beberapa sistem cache
Associative



Pencarian data di memori dilakukan dengan membandingkan
seluruh word secara bersamaan, tidak berdasarkan alamat
Waktu akses konstan dan tidak tergantung pada lokasi dan
urutan akses sebelumnya.
Contohnya : cache memory
Karakteristik Memori
13
5. Performansi

Waktu akses (access time)


Waktu antara perintah akses (baca atau tulis) sampai
didapatkannya data di MBR atau data dari MBR telah
disalin kelokasi memori tertentu.
Waktu siklus memori (cycle time)



Waktu dimulainya suatu operasi memori sampai memori
siap melaksanakan operasi berikutnya.
Waktu akses + waktu untuk perubahan signal jalur data
sebelum akses kedua.
Cycle time > access time
Karakteristik Memori
14
5. Performansi

Transfer rate
Adalah waktu rata-rata perpindahan data
 RAM : 1/waktu siklus
 Non RAM:
TN = TA +N/R
TN = waktu rata-rata untuk baca/tulis sejumlah N bit
TA = rata-rata waktu akses
N = jumlah bit
R = transfer rate (bit per second)

Karakteristik Memori
15
6. Jenis fisik



Semikonduktor : RAM, flashdisk
Magnetik
: harddisk, magnetic tape
Optik
: CD, DVD
7. Karakteristik fisik




Volatile : nilainya hilang bila tegangan listrik tidak ada.
Non volatile : nilai tidak hilang meskipun tidak ada
tegangan listrik
Erasable : nilainya dapat dihapus (magnetic)
Non erasable : nilainya tidak dapat dihapus (ROM)
8. Organisasi memori

Penyusun bit untuk membentuk word
Sel Memori
16

Setiap memori tersusun dari rangkaian sel-sel
memori

Tiap sel terdiri dari 3 terminal :
 Select : untuk memilih sel
memori yang akan
dibaca/ditulisi
 Control : untuk menentukan
jenis operasi write/read
 Data :
 Write : untuk mengubah
kondisi sel dari 1 ke 0 dan
sebaliknya.
 Read : untuk membaca sel
memori
Sel Memori
17

Implementasi sel memori



Magnetic core
Semikonduktor
Perbedaannya :

Magnetic core




Lambat
Untuk luasan yang sama jumlahnya, memori lebih sedikit.
Non volatile
Semikonduktor



Cepat
Untuk luasan yang sama jumlahnya, memori yang
digunakan jauh lebih banyak
volatile
Bagaimana memori diakses ?
18
Bagaimana memori diakses?
(Penjelasan slide 18)
19

Urutan baca dari memori :





Taruh alamat memori yang akan dibaca ke MAR.
Kirim READ signal melalui READ control line
Decode isi MAR sehingga diperoleh nilai x dan y (nilai
MAR tidak berubah)
Taruh isi alamat yang ditunjuk ke dalam MBR.
Urutan tulis ke memori :





Taruh alamat memori yang akan ditulisi ke MAR
Taruh data yang akan ditulisi ke MBR
Kirim signal WRITE melalui WRITE control line
Decode isi MAR sehingga diperoleh nilai x dan y (nilai
MAR tidak berubah)
Copy-kan isi MBR ke memori (isi MBR tidak berubah)
20



Random access memory (RAM)
Read Only Memory (ROM)
Programmable ROM(PROM)
Erasable PROM (EPROM)
Electrically Erasable PROM (EEPROM)
Flash Memory
21

Dynamic RAM (DRAM)

Sel DRAM


Mengapa disebut dynamic
RAM ?


Data berupa muatan listrik
yang disimpan di kapasitor
Muatan listrik yang
disimpan di kapasitor
cenderung mengalami
kebocoran, sehingga harus
selalu di-refresh
DRAM digunakan untuk
main memory
22

Static RAM (SRAM)

Sel SRAM


Mengapa disebut static
RAM ?


Disusun dari bebrapa
transistor
Selama masih ada listrik,
maka data yang disimpan
tidak hilang, sehingga
tidak perlu di-refresh
SRAM digunakan untuk
cache memory
23
DRAM
 Sederhana
 Dimensi lebih kecil
 Murah
 Kapasitas bersa
 Perlu rangkaian refresh
 Biaya rangkaian refresh
memori berukuran besar lebih
mahal daripada biaya memori
itu sendiri
 Lebih lambat
SRAM
 Lebih kompleks
 Dimensi lebih besar
 Lebih mahal
 Kapasitas kecil
 Tidak perlu di refesh
 Tidak perlu rangkaian
refresh
 Lebih cepat
Kesamaan DRAM dan SRAM
 Sama-sama volatile
24

Synchronous DRAM (SDRAM)




Pertukaran data didasarkan pada signal clock
eksternal tanpa wait state
Kecepatan sesuai dengan kecepatan prosesor atau
bus memori
Selama proses pencarian data, CPU dapat
melakukan tugas lain (tidak perlu menunggu,
karena CPU tahu kapan data sudah tersedia)
Double Data Rate – SDRAM (DDR – SDRAM)

Sama seperti SDRAM, tetapi dapat mengirimkan
data 2x dalam satu clock
25

Rambus DRAM (RDRAM)





Diadopsi oleh Intel untuk Pentium dan Itanium
Bus alamat support sampai 320 chip RDRAM
Transfer data sampai 1,6 GBps (2 x 800 MBps)
Jalur data sebanyak 18 bit
Memory request melalui high speed bus yang
memuat informasi :




Alamat yang diinginkan
Jenis operasi
Jumlah byte dala operasi
Pengiriman data secara synchronous
26

Cache DRAM (CDRAM)


Penggabungan sejumlah kecil SRAM (16 bit) ke
dalam chip DRAM
Tujuan :
Sebagai cache seperti cache pada prosesor yang
terdiri dari 64 line
 Sebagai buffer akses blok data serial, misal untuk
refresh screen.

27


Fakta
“Large memories are slow and fast
memories are small”
Bagaimana membuat memori yang dapat
menggambarkan bahwa Memori memiliki
Kapasitas yang besar, murah dan cepat ?


Berhirarki
Parallelism
28
29

Magnetik Disk






Disk adalah piringan bundar yang terbuat
dari bahan tertentu (logam atau plastik)
dengan
permukaan dilapisi bahan yang dapat di
magnetisasi.
Mekanisme baca/tulis menggunakan
kepala baca atau tulis yang disebut head.
Desain fisiknya, head bersifat stasioner
sedangkan piringan disk berputar sesuai
kontrolnya.
Disk diorganisasi dalam bentuk cincin –
cincin konsentris yang disebut track.
Blok – blok data disimpan dalam disk yang
berukuran blok, yang disebut sector
30

Optical Disk
31

Harddisk

IDE Disk




IDE (Integrated Drive Electronics)
Berkapasitas maksimal 528 MB dan mengontrol 2 disk.
IDE berkembang menjadi EIDE (Extended Integrated Drive
Electronics) yang mampu menangani harddisk lebih dari 528
MB dan mendukung pengalamatan LBA (Logical Block
Addressing), yaitu metode pangalamatan yang hanya memberi
nomer pada sektor – sektor mulai dari 0 hingga maksimal 224-1.
SCSI Disk


SCSI (Small Computer System Interface)
Mirip dengan IDE dalam hal organisasi pengalamatannya.
Perbedaannya pada piranti antarmukanya yang mampu
mentransfer data dalam kecepatan tinggi
32

William Stalling, Computer OrganizationAnd
Achitecture Designing for Performace
Chapter 5 and Chapter 6.