Arsitektur Sistem Memori

I. System Memori

MEMORI SEMI KONDUKTOR RANDOM ACCESS

Sistem Memori ( Memori ) adalah komponen-komponen elektronik yang menyimpan perintah- perintah yang menunggu untuk di eksekusi oleh prosesor,data yang diperlukan oleh insruksi (perintah) tersebut dan hasil-hasil dari data yang diproses ( informasi ). Memori biasanya terdiri atas satu chip atau beberapa papan sirkuit lainnya dalam prosesor. Memori komputer bisa diibaratkan sebagai papan tulis, dimana setiap orang yang masuk kedalam ruangan bisa membaca dan memanfaatkan data yang ada dengan tanpa merubah susunan yang tersaji. Data yang diproses oleh komputer, sebenarnya masih tersimpan didalam memori, dan dalam hal ini komputer hanya membaca data dan kemudian memprosesnya. Satu kali data tersimpan didalam memori komputer, maka data tersebut akan tetap tinggal disitu selamanya. Setiap kali memori penuh, maka data yang ada bisa dihapus sebagian ataupun seluruhnya untuk diganti dengan data yang baru.

• Klasifikasi Memory

- Memory Utama
Merupakan media penyimpanan dalam bentuk array yang disusun word atau byte, kapasitas daya simpannya bisa jutaan susunan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Data yang disimpan pada memori utama ini bersifat volatile, artinya data yang disimpan bersifat sementara dan dipertahankan oleh sumber-sumber listrik, apabila sumber listrik dimatikan maka datanya akan hilang.
a. RAM (Random Access Memory
* Ram diakses melalui alamat,
*Semua lokasi yang dapat dialamati dapat diakses secara acak (random),
*Membutuhkan waktu akses yang sama.
b. CAM (Content Address Memory)
*Memori diakses berdasarkan isi bukan alamat,
*Pencarian data dilakukan secara simultan dan parallel,
*CAM disebut juga memori asosiatif.
c. Cache
*Buffer berkecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan data yang diakses pada saat itu dan data yang berdekatan dalam memori utama.
*Waktu akses memori cache lebihcepat5 –10 kali dibandingkan memori utama.
Implementasi Memory utama :
a. Stack
Merupakan struktur data tidak tetap yang kembali dan digunakan untuk menyimpan parameter yang dilalui alamat dalam subroutine call dan return, memanipulasi alamat serta operasi aritmatika.
b. Modular
* Dalam sistem modular RAM dipisah menjadi modul-modul yang berbeda yaitu MAR dan MBR.
* Penggunaan memori modular biasanya pada sistem pipeline dan prosesor array.
c. Virtual
Prinsip dasr memori virtual adalah mengalamati ruang penyimpanan logikal yang secara fisik lebih besar dari daripada ruang penyimpanan riil.


- Memory Pembantu
* Bersifat mom-volatile yaitu jika tidak ada listrik, maka isi memori tidak hilang.
* Tidak mempengaruhi langsung fungsi CPU.

a. Pita Magnetik
- Merupakan suatu lajur plastik tipis, lebar ½ inchi, yang dilapisi dengan medium perekaman magnetik .
- Biasa terbagi menjadi 7/9 track panjang pita.
- Kerapatan rekaman (bpi) yaitu 800,1600 dan 6250 bpi.
- Terdapat satu bit paritas untuk pendeteksian kesalahan .
b. Disk
- Merupakan sebuah lembaran platter.
- Terdiri atas sebuah kendali disk (interface) dan satu atau lebih disk (platter).
- Proses penulisan ke disk yaitu disk drive akan menimbulkan kemagnetan pada titik di atas permukaan disk yang secara langsung di bawah head.
- Proses pembacaan dan disk head diatur agar dapat mendeteksi perubahan arah kemagnetan.
c. Floopy Disk
- Merupakan lembaran datar yang tipis dan fleksibel.
- Hampiran sama dengan harddisk tetapi kapasitas penyimpanannya lebih rendah.
Organisasi disk yaitu :
1. Track : sejumlah lingkaran yang konsentris.
2. Sektor : pembagian permukaan disk secara belahan yang mempunyai ukuran yang sama.
3. Silinder : dibentuk oleh track-track yang berhubungan pada setiap permukaan.
• Design Memory
A. Kecepatan Memori Lawan Kecepatan CPU
- Awal tahun 1960 –1980, kecepatan memori dan CPU meningkat, namun rasio keseluruhan antara keduanya relatif.
- Pada era ini kecepatan memori biasanya kurang lebih 10 kali lebih lambat dari kecepatan CPU.
- CDC 6600, 76000, CRAY 1 dan CRAY X-MP untuk super komputer waktu akses memorinya 10 sampai 14 kali waktu siklus CPU
- VAX 11/780, 8600 dan 8700 untuk mini komputer waktu akses memorinya 4 sampai 7 kali siklus CPU.
- Pertengahan tahun 1980, kecepatan CPU jauh meningkat hingga 50 kali kecepatan memori, contoh CRAY
Keuntungan dari perubahan ini adalah :
- Memori besar umumnya memerlukan hardware khusus untuk mendeteksi dan mengoreksi kesalahan, yang menambah waktu akses memori efektif.
- CPU yang paling cepat merupakan pipelined
B. Ruang Alamat Memori
Semakin besar ruang alamat memori yang disediakan maka akan semakin baik namun harus diperhatikan pula bahwa dalam perubahan tersebut tidak harus merubah secar keseluruhan dan mendasar daripada arsitektur yang telah dibangun.
C. Keseimbangan Antara Kecepatan Dan Biaya
Sifat dari teknologi memori
1. Harga unitnya turun dengan sangat cepat, sedangkan kecepatannya secara perlahan meningkat.
2. Adanya berbagai kecepatan dan biaya dalam peralatan memori.

II. System Input / Output
• Modul I/O
- Interface dengan CPU dan Memori
- Interface kesatu atau lebih peripheral
• Fungsi Modul I/O
- Control dan timing
- Komunikasi CPU
- Device untuk komunikasi
- Data buffering
- Deteksi error
• Langkah-langkah penanganan I/O
- CPU mengecek status modul I/O device.
- I/O module mengirimkan statusnya.
- Jika ready, CPU meminta transfer data.
- I/O modul mengambil data dari device.
- I/O modul transfer data ke CPU dalam variasi output yang diinginkan.
• Metode pengaksesan I/O
1. Memori Mapped I/O
Piranti I/O dihubungkan sebagai lokasi memori virtual
sehingga port I/O tergantung memori utama.
Karakteristik :
- Port I/O menempati bagian tertentu pada bus Alamat, diakses seolah-olah lokasi memori.
- Piranti input menjadi bagian dari memori yang memberi data ke bus data.
- Piranti output menjadi bagian dari memori yang memiliki data di dalamnya.
2. I/O Mapped I/O
- Piranti I/O dihubgungkan sebagai lokasi terpisah dari lokasi memori, sehingga port I/O tidak tergantung pada keadaan memori utama.
- Karakteristik :
•Port I/O tidak tergantung memori utama
•Transfer informasi dibawah kendali sinyal control dengan instruksi input dan output.
•Operasi I/O tergantung sinyal kendali dari CPU.
•Jenis instruksi :
- Instruksi I/O mengaktifkan baris kendalinread/write pada port I/O.
- Instruksi memory mengaktifkan baris kendali read/write pada memori.

• Metode operasi system I/O
1. I/O Terprogram
CPU mengendalikan operasi I/O secara keseluruhan dengan menjalankan serangkaian instruksi I/O dengan suatu program tertentu.
2. I/O Interupsi
CPU akan bereaksi ketika suatu piranti mengeluarkan permintaan untuk pelayanan.
3. Direct Memory Access (DMA)
Metode transfer data secara langsung antara memori dan piranti tanpa pengawasasn dan pengendalian CPU.
• Transfer Data
- Format Transfer Data
a. Parallel : semua bit pada karakter dikirim secara berssamaan dalam batas waktu transmisi tertentu.
b. Serial : data dikirim secara berurutan dalam satu baris komunikasi tunggal, sehingga antara pengirim dan penerima harus membagi batas waktu pengiriman karakter menjadi beberapa sub interval pengiriman/penerimaan.
- Mode Transfer
a. Synchronous : Baris kendali dipakai untuk emsinkronkan waktu pada semua kejadian yang terjadi selama periode tertentu. Setiap piranti harus bereaksi dengan kecepatan yang sama pada periode yang diberikan CPU. Namun karena kecepatan piranti I/O yang bervariasi sedang data dikirim secara serial dan bergantian dalam periode yang sudah ditetapkan, maka kecepatan transfer di set pada piranti I/O dengan kecepatan terendah.
b. Asynchronous : Proses back-and-forth (pulang-pergi) dalam meneruskan sinyal kendali dari pengirim ke penerima. Tekniknya bernama handshaking dengan melakukan terlebih dahulu pengecekan validitas data yang akan transfer. Kelemahan : perlu banyak kendali. Kelebihan : memungkinkan penggunaan piranti I/O yang memiliki berbagai variasi kecepatan dalam sistem yang sama.
• Interfacing Piranti I/O
Defenisi : Suatu alat yang digunakan untuk menghubungkan suatu piranti dengan CPU melalui BUS.
Fungsi Umum : Mensinkronkan data transfer antara CPU dan piranti I/O
Fungsi Detail :
•Penyedia status piranti I/O bagi CPU
•Memiliki kemampuan interupsi / DMA
•Mampu me-transfer instruksi CPU ke piranti
•Mampu berfungsi sebagai buufer storage data transfer.
•Mampu melakukan pengujian kesamaan data.
•Mampu men-decode dan mgng-encode data.
• Sistem prosesor I/O
General Purpose komputer yang berisi sejumlah saluran DMA, CPU tersendiri, kumpulan intruksi dan menjalankannya secara paralel pada CPU utama.
Fungsinya adalah sebagai piranti front end yang menangani setiap aspek I/O khusus yang disebut I/O channel.