Top Banner
 TUGAS ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER I SISTEM BUS, CACHE MEMORY, MEMORY INTERNAL & MEMORY EXTERNAL Disusun Oleh :  Nama : Revi Aulia Yudhistira  NIM : 123100035 Dosen : Hidayatulah Himawan S.T., M.T. JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UPN “VETERAN” YOGYAKARTA 2012
13

Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

Jul 18, 2015

Download

Documents

Mugiwara Revi
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

TUGAS ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER I

SISTEM BUS, CACHE MEMORY,

MEMORY INTERNAL & MEMORY EXTERNAL

Disusun Oleh :

Nama : Revi Aulia Yudhistira

NIM : 123100035

Dosen :

Hidayatulah Himawan S.T., M.T.

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UPN “VETERAN” YOGYAKARTA

2012

Page 2: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

Sistem Bus

Sistem Bus menggunakan 2 cara yaitu :

1.  Digunakan secara tunggal

2.  Digunakan secara jamak,

Interkoneksi Bus – Struktur Bus 

Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Sebagai contoh bus data terdiri atas 8

saluran sehingga dalam satu waktu dapat mentransfer data 8 bit. Secara umum fungsi

saluran bus dikatagorikan dalam tiga bagian, yaitu :

  Saluran data

  Saluran alamat

  Saluran kontrol

Gambar 1. Pola Interkoneksi

Saluran Data 

Lintasan bagi perpindahan data antar modul. Secara kolektif lintasan ini disebutbus

data. Umumnya jumlah saluran terkait dengan panjang word, misalnya 8, 16, 32 saluran.

Tujuan : agar mentransfer word dalam sekali waktu.

Jumlah saluran dalam bus data dikatakan lebar bus, dengan satuan bit, misal lebar bus 16 bit

Saluran Alamat (Address Bus) 

a.  Digunakan untuk menspesifikasi sumber dan tujuan data pada bus data.

b.  Digunakan untuk mengirim alamat word pada memori yang akan diakses CPU.

Page 3: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

c.  Digunakan untuk saluran alamat perangkat modul komputer saat CPU mengakses suatu

modul.

d.  Semua peralatan yang terhubung dengan sistem komputer, agar dapat diakses harus

memiliki alamat.

Contoh : mengakses port I/O, maka port I/O harus memiliki alamat hardware-nya

Saluran kontrol (Control Bus) 

Digunakan untuk mengontrol bus data, bus alamat dan seluruh modul yang ada.

Karena bus data dan bus alamat digunakan oleh semua komponen maka diperlukan suatu

mekanisme kerja yang dikontrol melalui bus kontrol ini.

Sinyal – sinyal kontrol terdiri atas

a.  Sinyal pewaktuan adalah Sinyal pewaktuan menandakan validitas data dan alamat

b.  Sinyal–sinyal perintah adalah Sinyal perintah berfungsi membentuk suatu operasi

Prinsip Operasi Bus 

1.  Meminta penggunaan bus.

2.  Apabila telah disetujui, modul akan memindahkan data yang diinginkan ke modul

yang dituju

Hierarki Multiple Bus 

Bila terlalu banyak modul atau perangkat dihubungkan pada bus maka akan terjadi

penurunan kinerja Faktor – faktor :

1.  Semakin besar delay propagasi untuk mengkoordinasikan penggunaanbus.

2.  Antrian penggunaan bus semakin panjang.

3.  Dimungkinkan habisnya kapasitas transfer bus sehingga memperlambat data.

Page 4: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

 

Gambar 2. Arsitektur bus jamak tradisional

Arsitektur bus jamak 

Prosesor, cache memori dan memori utama terletak pada bus tersendiri pada level

tertinggi karena modul – modul tersebut memiliki karakteristik pertukaran data yang tinggi.

Pada arsitektur berkinerja tinggi, modul – modul I/O diklasifikasikan menjadi dua,

  Memerlukan transfer data berkecepatan tinggi

  Memerlukan transfer data berkecepatan rendah.

Modul dengan transfer data berkecepatan tinggi disambungkan dengan bus berkecepatan

tinggi pula. Modul yang tidak memerlukan transfer data cepat disambungkan pada bus

ekspansi

Gambar 3. Arsitektur bus jamak kinerja tinggi

Page 5: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

Keuntungan hierarki bus jamak kinerja tinggi

1.  Bus berkecepatan tinggi lebih terintegrasi dengan prosesor.

2.  Perubahan pada arsitektur prosesor tidak begitu mempengaruhi kinerja bus

Page 6: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

Cache memory

Cache memory merupakan media penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi,

dimana tempat menyimpan data atau informasi sementara yang sering digunakan atau diakses

oleh komputer.

Fungsi Cache Memory 

a. Mempercepat Akses data pada komputer

b. Meringankan kerja prosessor

c. Menjembatani perbedaan kecepatan antara cpu dan memory utama.

d. Mempercepat kinerja memory

Letak Cache Memory 

1. Terdapat di dalam Processor (on chip )

Cache internal diletakkan dalam prosesor sehingga tidak memerlukan bus eksternal,

maka waktu aksesnya akan sangat cepat sekali

2. Terdapat diluar Processor(off chip)

berada pada MotherBoard, memori jenis ini kecepatan aksesnya sangat cepat,

meskipuntidak secepat chache memori jenis pertama

Jenis Cache Memory 

1. L1 cache L1 Cache adalah Sejumlah kecil SRAM memori yang digunakan sebagai

cache yang terintegrasi menyatu pada prosesor.

a. Berguna untuk menyimpan secara sementara instruksi dan data, dan memastikan bahwa

prosesor memiliki supply data yangstabil untuk diproses sementara memori mengambil

dan menyimpan data baru.

b. L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau

level one cache.

c. transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat Kecepatannya mendekati

kecepatan register

Page 7: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

2. L2 cache Arti istilah L2 Cache adalah Sejumlah kecil SRAM memori yang berada di

motherboard dekat dengan posisi dudukan prosesor.

a. Berguna untuk menyimpan sementara instruksi dan data, dan memastikan bahwa prosesor

memiliki supply data yangstabil untuk diproses sementara memori mengambil dan

menyimpan data baru

b. (Level 2 cache) secondary cache, second level cache, atau level two cache.

c. L2 cache memiliki ukuran lbih besar dibandingkan L1 namun kecepatan transfernya sedikit

lebih lama dari L1cache.

3. L3 cache jarang sekali ada, hanya ada di komputer tertentu.

a. Berguna ketika terdapat cache yang hilang ”missing” pada cache L1&L2

b. L3 cache memiliki ukuran lbih besar dibandingkan L1 dan L2 namun kecepatan

transfernya lebih lama dari L1cache dan L2 Cache.

Page 8: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

Memory Internal 

Pengertian memori adalah suatu penamaan konsep yang bisa menyimpan data dan

program. Memori internal, yang dimaksud adalah bahwa memori terpasang langsung pada

motherboard.

Dengan demikian, pengertian memory internal sesungguhnya itu dapat berupa :

· First-Level (L1) Cache

· Second-Level (L2) Cache

· Memory Module

Akan tetapi pengelompokan dari memory internal juga terbagi atas :

· RAM (Random Access Memory) dan

· ROM (Read Only Memory)

Penjelasan dari masing- masing pengertian diatas adalah sebagai berikut :

1. First Level (L1) Cache

Memory yang bernama L1 Cache ini adalah memori yang terletak paling dekat

dengan prosessor (lebih spesifik lagi dekat dengan blok CU (Control Unit)). Penempatan

Cache di prosessor dikembangkan sejak PC i486. Memori di tingkat ini memiliki kapasitas

yang paling kecil (hanya 16 KB), tetapi memiliki kecepatan akses dalam hitungan nanodetik 

(sepermilyar detik). Data yang berada di memori ini adalah data yang paling penting dan

paling sering diakses. Biasanya data di sini adalah data yang telah diatur melalui OS

(Operating system) menjadi Prioritas Tertinggi (High Priority).

2. Second-Level (L2) Cache

Memori L2 Cache ini terletak di Motherboard (lebih spesifik lagi : modul COAST :

Cache On a Stick. Bentuk khusus dari L2 yang mirip seperti Memory

Module yang dapat diganti-ganti tergantung motherboardnya). Akan tetapi ada juga yang

terintegrasi langsung dengan MotherBoard, atau juga ada yang

Page 9: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

terintegrasi dengan Processor Module. Di L2 Cache ini, kapasitasnya lebih besar dari pada L1

Cache. Ukurannya berkisar antara 256 KB-2 MB. Biasanya L2 Cache yang lebih besar

diperlukan di MotherBoard untuk Server. Kecepatan akses sekitar 10 ns.

3. Memory Module

Memory Module ini memiliki kapasitas yang berkisar antara 4 MB-512 MB.

Kecepatan aksesnya ada yang berbeda-beda. Ada yang berkecepatan 80 ns, 60 ns, 66 MHz

(=15 ns), 100 MHz(=10ns), dan sekarang ini telah dikembangkan PC133mhZ(=7.5 ns).

Memori modul di kelompok kan menjadi 2,yaitu :

a) Single In-Line Memory Module (SIMM)

b) DIMM (Dual In-Line Memory Module)

Page 10: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

Memori Eksternal

Memori Internal mempunyai cirri dan fungsi sebagai berikut :

a.  Bersifat eksternal terhadap sistem komputer dan tentu saja berada di luar CPU,

b.  Diperlukan untuk menyimpan data atau instruksi secara permanen.

c.  Tidak diperlukan di dalam proses eksekusi sehingga tidak dapat diakses secara

langsung oleh prosesor (CPU). Untuk akses memori eksternal ini oleh CPU harus

melalui pengontrol/modul I/O.

d.  Memori eksternal sering juga disebut sebagai memori sekunder.

e.  Memori ini terdiri atas perangkat storage peripheral seperti : disk, pita magnetik, dll.

Kapasitas Memori

a.  Kapasitas register (memori lokal) dinyatakan dalam bit. 

b.  Kapasitas memori internal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit)

atau word. Panjang word umum adalah 8, 16, dan 32 bit.

c.  Kapasitas memori eksternal biasanya dinyatakan dalam byte.

Satuan Transfer (Unit of Transfer)

Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul

memori.

a.  Bagi memori internal (memori utama), satuan transfer merupakan jumlah bit yang

dibaca atau yang dituliskan ke dalam memori pada suatu saat.

b.  Bagi memori eksternal, data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar dari word,

dalam hal ini dikenal sebagai block.

Word

Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasibilangan dan panjang instruksi, kecuali CRAY-1 dan VAX.

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

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

Page 11: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

Addressable Units

Pada sejumlah sistem, addressable unit adalah word. Hubungan antara panjang suatu

alamat (A) dengan jumlah addressable unit (N) adalah 2A

= N

Metode Akses Memori

Terdapat empat jenis pengaksesan satuan data, sbb.:

1.  Sequential Access 

2.   Direct Access 

3.   Random Access 

4.   Associative Access 

1.  Sequential Access

a.  Memori diorganisasikan menjadi unit-unit data, yang disebut record.

b.  Akses dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik.

c.  Informasi pengalamatan dipakai untuk memisahkan record-record dan untuk 

membantu proses pencarian.

d.  Mekanisme baca/tulis digunakan secara bersama (shared read/write mechanism),

dengan cara berjalan menuju lokasi yang diinginkan untuk mengeluarkan record.

e.  Waktu access record sangat bervariasi.

f.  Contoh sequential access adalah akses pada pita magnetik.

2.  Direct Access

a.  Seperti sequential access, direct access juga menggunaka shared read/write

mechanism, tetapi setiap blok dan record memiliki alamat yang unik berdasarkan

lokasi fisik.

b.  Akses dilakukan secara langsung terhadap kisaran umum (general vicinity) untuk 

mencapai lokasi akhir.

c.  Waktu aksesnya bervariasi.

d.  Contoh direct access adalah akses pada disk.

3.  Random Access

a.  Setiap lokasi dapat dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara

langsung.

Page 12: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

b.  Waktu untuk mengakses lokasi tertentu tidak tergantung pada urutan akses

sebelumnya dan bersifat konstan.

c.  Contoh random access adalah sistem memori utama.

4.  Associative Access

a.  Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan

alamatnya.

b.  Seperti pada RAM, setiap lokasi memiliki mekanisme pengalamatannya sendiri.

c.  Waktu pencariannya tidak bergantung secara konstan terhadap lokasi atau pola

access sebelumnya.

d.  Contoh associative access adalah memori cache.

Kinerja Memori

Ada tiga buah parameter untuk kinerja sistem memori, yaitu :

1.  Waktu Akses ( Access Time)

a.  Bagi RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi

baca atau tulis.

b.  Bagi non RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan

mekanisme baca tulis pada lokasi tertentu.

2.  Waktu Siklus (Cycle Time)

Waktu siklus adalah waktu akses ditambah dengan waktu transien hingga sinyal

hilang dari saluran sinyal atau untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca

secara destruktif.

3.  Laju Pemindahan (Transfer Rate)

a.  Transfer rate adalah kecepatan pemindahan data ke unit memori atau ditransfer

dari unit memori.

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

c.  Bagi non-RAM, berlaku persamaan sbb.:

TN = Waktu rata-rata untuk membaca atau menulis sejumlah N bit.

TA = Waktu akses rata-rata

N = Jumlah bit

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

Page 13: Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory

5/16/2018 Sistem Bus, Cache Memory, Internal Dan External Memory - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-cache-memory-internal-dan-external-memory

Tipe Fisik Memori

Ada dua tipe fisik memori, yaitu :

1.  Memori semikonduktor, memori ini memakai teknologi LSI atau VLSI (very large scale

integration). Memori ini banyak digunakan untuk memori internal misalnya RAM.

2.  Memori permukaan magnetik, memori ini banyak digunakan untuk memori eksternal

yaitu untuk disk atau pita magnetik.

Karakteristik Fisik 

Ada dua kriteria yang mencerminkan karakteristik fisik memori, yaitu:

a.  Volatile dan Non-volatile

b.  Pada memori volatile, informasi akan rusak secara alami atau hilang bila daya

listriknya dimatikan.

Pada memori non-volatile, sekali informasi direkam akan tetap berada di sana tanpa

mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan. Pada memori ini daya listrik tidak 

diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut.

Memori permukaan magnetik adalah non volatile.

Organisasi

Yang dimaksud dengan organisasi adalah pengaturan bit dalam menyusun word secara fisik.

Hirarki Memori

Setiap spektrum teknologi mempunyai hubungan sbb.:

  Semakin kecil waktu access, semakin besar harga per bit.

  Semakin besar kapasitas, semakin kecil harga per bit.

  Semakin besar kapasitas, semakin besar waktu access.