Page 1
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.