Organisasi & Arsitektur Komputer

 MEMORI

Memori adalah istilah generik bagi tempat penyimpanan data dalam komputer. Beberapa jenis memori yang banyak digunakan adalah sebagai berikut:

  • Register prosesor
  • RAM atau Random Access Memory
  • Cache Memory (SRAM) (Static RAM)
  • Memori fisik (DRAM) (Dynamic RAM)
  • Perangkat penyimpanan berbasis disk magnetis
  • Perangkat penyimpanan berbasis disk optik
  • Memori yang hanya dapat dibaca atau ROM (Read Only Memory)
  • Flash Memory
  • Punched Card (kuno)
  • CD atau Compact Disk
  • DVD

Dalam pembicaraan mengenai arsitektur komputer seperti arsitektur von Neumann, misalnya, kapasitas dan kecepatan memori dibedakan dengan menggunakan hierarki memori. Hierarki ini disusun dari jenis memori yang paling cepat hingga yang paling lambat; disusun dari yang paling kecil kapasitasnya hingga paling besar kapasitasnya; dan diurutkan dari harga tiap bit memori-nya mulai dari yang paling tinggi (mahal) hingga yang paling rendah (murah).

  • REGISTER PROSESOR

Register prosesor, dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan. Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu tertentu.

Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi. Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti “register 8-bit”, “register 16-bit”, “register 32-bit”, atau “register 64-bit” dan lain-lain.

Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. untuk istilah ini, digunakanlah kata “Register Arsitektur”. Sebagai contoh set instruksi Intel x86 mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.

Register terbagi menjadi beberapa kelas:

  • Register data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).
  • Register alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk mengakses memori.
  • Register general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara sekaligus.
  • Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik mengambang (floating-point).
  • Register konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phinulltruefalse dan lainnya.
  • Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan oleh prosesor SIMD.
  • Register special purpose yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal prosesor, seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.
  • Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa arsitektur tertentu, digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan prosesor itu sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi prosesor.
  • RAM (RANDOM ACCESS MEMORY)

Memori akses acak adalah sebuah tipe penyimpanan komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori. Ini berlawanan dengan alat memori urut, seperti tape magnetik, disk dan drum, di mana gerakan mekanikal dari media penyimpanan memaksa komputer untuk mengakses data secara berurutan.

Pertama kali dikenal pada tahun 60′an. Hanya saja saat itu memori semikonduktor belumlah populer karena harganya yang sangat mahal. Saat itu lebih lazim untuk menggunakan memori utama magnetic.

Perusahaan semikonduktor seperti Intel memulai debutnya dengan memproduksi RAM , lebih tepatnya jenis DRAM.

Biasanya RAM dapat ditulis dan dibaca, berlawanan dengan memori-baca-saja (read-only-memory, ROM), RAM biasanya digunakan untuk penyimpanan primer (memori utama) dalam komputer untuk digunakan dan mengubah informasi secara aktif, meskipun beberapa alat menggunakan beberapa jenis RAM untuk menyediakan penyimpanan sekunder jangka-panjang.

Tetapi ada juga yang berpendapat bahwa ROM merupakan jenis lain dari RAM, karena sifatnya yang sebenarnya juga Random Access seperti halnya SRAM ataupun DRAM. Hanya saja memang proses penulisan pada ROM membutuhkan proses khusus yang tidak semudah dan fleksibel seperti halnya pada SRAM atau DRAM. Selain itu beberapa bagian dari space addres RAM ( memori utama ) dari sebuah sistem yang dipetakan kedalam satu atau dua chip ROM.

  • MEMORI CACHE

Pengertian Memori Cache

Cache beasal dari kata cash. Dari istilah tersebut cache adalah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan sementara. Sesuai definisi tersebut cache memori adalah tempat menympan data sementara. Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkan transfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache tersebut, sehingga apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka maka akses akan dapat dilakukan lebih cepat.Cache memori ini adalah memori tipe SDRAM yang memiliki kapasitas terbatas namun memiliki kecepatan yang sangat tinggi dan harga yang lebih mahal dari memori utama. Cache memori ini terletak antara register dan RAM (memori utama) sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama.

Level Memori Cache

Cache memori ada tiga level yaitu L1,L2 dan L3. Cache memori level 1 (L1) adalah cache memori yang terletak dalam prosesor (cache internal). Cache ini memiliki kecepatan akses paling tinggi dan harganya paling mahal. Ukuran memori berkembang mulai dari 8Kb, 64Kb dan 128Kb.Cache level 2 (L2) memiliki kapasitas yang lebih besar yaitu berkisar antara 256Kb sampai dengan 2Mb. Namun cache L2 ini memiliki kecepatan yang lebih rendah dari cache L1. Cache L2 terletak terpisah dengan prosesor atau disebut dengan cache eksternal. Sedangkan cache level 3 hanya dimiliki oleh prosesor yang memiliki unit lebih dari satu misalnya dualcore dan quadcore. Fungsinya adalah untuk mengontrol data yang masuk dari cache L2 dari masing-masing inti prosesor.

Cara Kerja Memori Cache

Jika prosesor membutuhkan suatu data, pertama-tama ia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, prosesor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. Tetapi jika data yang dicari tidak ditemukan,prosesor akan mencarinya pada RAM yang kecepatannya lebih rendah. Pada umumnya, cache dapat menyediakan data yang dibutuhkan oleh prosesor sehingga pengaruh kerja RAM yang lambat dapat dikurangi. Dengan cara ini maka memory bandwidth akan naik dan kerja prosesor menjadi lebih efisien. Selain itu kapasitas memori cache yang semakin besar juga akan meningkatkan kecepatan kerja komputer secara keseluruhan.

Dua jenis cache yang sering digunakan dalam dunia komputer adalah memory caching dan disk caching. Implementasinya dapat berupa sebuah bagian khusus dari memori utama komputer atau sebuah media penyimpanan data khusus yang berkecepatan tinggi.

Implementasi memory caching sering disebut sebagai memory cache dan tersusun dari memori komputer jenis SDRAM yang berkecepatan tinggi. Sedangkan implementasi disk cachingmenggunakan sebagian dari memori komputer.

Struktur Sistem Cache

Memori utama terdiri dari sampai dengan 2n word beralamat, dengan masing-masing word mempunyai n-bit alamat yang unik. Untuk keperluan pemetaan, memori ini dinggap terdiri dari sejumlah blok yang mempunyai panjang K word masing-masing bloknya. Dengan demikian, ada M = 2n/K blok. Cache terdiri dari C buah baris yang masing-masing mengandung K word, dan banyaknya baris jauh lebih sedikit dibandingkan dengan banyaknya blok memori utama (C << M). Di setiap saat, beberapa subset blok memori berada pada baris dalam cache. jika sebuah word di dalam blok memori dibaca, blok itu ditransfer ke salah satu baris cache. karena terdapat lebih banyak blok bila dibanding dengan baris, maka setiap baris tidak dapat menjadi unik dan permanen untuk dipersempahkan ke blok tertentu mana yang disimpan. Tag biasanya merupakan bagian dari alamat memori utama.

  • MEMORI FISIK

Memori fisik merupakan istilah generik yang merujuk pada media penyimpanan data sementara pada komputer. Setiap program dan data yang sedang diproses oleh prosesor akan disimpan di dalam memori fisik. Data yang disimpan dalam memori fisik bersifat sementara, karena data yang disimpan di dalamnya akan tersimpan selama komputer tersebut masih dialiri daya (dengan kata lain, komputer itu masih hidup). Ketika komputer itu direset atau dimatikan, data yang disimpan dalam memori fisik akan hilang. Oleh karena itulah, sebelum mematikan komputer, semua data yang belum disimpan ke dalam media penyimpanan permanen (umumnya bersifat media penyimpanan permanen berbasis disk, semacam hard disk atau floppy disk), sehingga data tersebut dapat dibuka kembali pada lain waktu.

Memori fisik umumnya diimplementasikan dalam bentuk Random Access Memory (RAM), yang bersifat dinamis (DRAM). Mengapa disebut Random Access, adalah karena akses terhadap lokasi-lokasi di dalamnya dapat dilakukan secara acak (random), bukan secara berurutan (sekuensial). Meskipun demikian, kata random accessdalam RAM ini sering menjadi salah kaprah. Sebagai contoh, memori yang hanya dapat dibaca (ROM), juga dapat diakses secara random, tetapi ia dibedakan dengan RAM karena ROM dapat menyimpan data tanpa kebutuhan daya dan tidak dapat ditulisi sewaktu-waktu. Selain itu, hard disk yang juga merupakan salah satu media penyimpanan juga dapat diakses secara random, tapi ia tidak digolongkan ke dalam Random Access Memory.

Penggunaan Memori

Komponen utama dalam sistem komputer adalah Arithmetic Logic Unit (ALU), Control Circuitry, Storage Space dan piranti Input/Output. Jika tanpa memory, maka komputer hanya berfungsi sebagai digital signal processing devices, contohnya kalkulator atau media player. Kemampuan memory untuk menyimpan data, instruksi dan informasi-lah yang membuat komputer dapat disebut sebagai general-purpose komputer. Komputer merupakan piranti digital, maka informasi disajikan dengan sistem bilangan binary. Teks, angka, gambar, sudio dan video dikonversikan menjadi sekumpulan bilangan binary (binary digit atau disingkat bit). Sekumpulan bilangan binary dikenal dengan istilah BYTE, dimana 1 byte = 8 bits. Semakin besar ukuran memory-nya maka semakin banyak pula informasi yang dapat disimpan di dalam komputer (storage devices). Berikut ini beberapa gambar yang bisa mewakili bagaimana cara informasi disimpan dalam memory dan bagaimana data ditransfer dari satu bagian ke bagian lainnya.

  • PERANGKAT PENYIMPANAN BERBASIS DISK MAGNETIS

Cakram liuk atau disket (bahasa Inggris: floppy disk) adalah sebuah perangkat penyimpanan data yang terdiri dari sebuah medium penyimpanan magnetis bulat yang tipis dan lentur dan dilapisi lapisan plastik berbentuk persegi atau persegi panjang. Cakram liuk “dibaca” dan “ditulis” menggunakan kandar cakram liuk (floppy disk drive, FDD). Kapasitas cakram liuk yang paling umum adalah 1,44 MB (seperti yang tertera pada cakram liuk), meski kapasitas sebenarnya adalah sekitar 1,38 MB.

Cakram keras (Inggris: harddisk atau harddisk drivedisingkat HDD atau hard drive disingkat HD) adalah sebuah komponen perangkat keras yang menyimpan data sekunder dan berisi piringan magnetis. Cakram keras diciptakan pertama kali oleh insinyur IBM, Reynold Johnson di tahun 1956. Cakram keras pertama tersebut terdiri dari 50 piringan berukuran 2 kaki (0,6 meter) dengan kecepatan rotasinya mencapai 1.200 rpm (rotation per minute) dengan kapasitas penyimpanan 4,4 MB. Cakram keras zaman sekarang sudah ada yang hanya selebar 0,6 cm dengan kapasitas 750 GB. Data yang disimpan dalam cakram keras tidak akan hilang ketika tidak diberi tegangan listrik. Dalam sebuah cakram keras, biasanya terdapat lebih dari satu piringan untuk memperbesar kapasitas data yang dapat ditampung. Dalam perkembangannya kini cakram keras secara fisik menjadi semakin tipis dan kecil namun memiliki daya tampung data yang sangat besar. Cakram keras kini juga tidak hanya dapat terpasang di dalam perangkat (internal) tetapi juga dapat dipasang di luar perangkat (eksternal) dengan menggunakan kabel USBataupun FireWire.

Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya kepada komputer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti konsol permainan, ponsel dan PDA. Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus. Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI, dan memperbaiki kemampuan plug-and-play (pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal sistem komputer dan memroses device driver yang diperlukan untuk menjalankannya. USB dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti  mouse,  keyboard,  pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk, dan komponen  networking. USB kini telah menjadi standar bagi peralatan multimedia seperti pemindai gambar dan kamera digital. Versi terbaru (hingga Januari 2005) USB adalah versi 2.0. Perbedaan paling mencolok antara versi baru dan lama adalah kecepatan transfer yang jauh meningkat. Kecepatan transfer data USB dibagi menjadi tiga, antara lain:

  • High speed data dengan frekuensi clock 480.00Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada ± 500ppm.
  • Full speed data dengan frekuensi clock 12.000Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada ±0.25% atau 2,500ppm.
  • Low speed data dengan frekuensi clock 1.50Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada ±1.5% atau 15,000ppm.

Cakram Digital (bahasa Inggris: Compact Disc, disingkat CD), cakram padat, atau piringan cakram adalah sebuah piringan optikal yang digunakan untuk menyimpan data secara digital. Sejak diperkenalkan secara resmi pada tahun 1982, CD memperoleh puncak penjualan pada tahun2000 yaitu mencapai 2.445 juta keping Keuntungan yang diperoleh dari CD adalah kualitas suara yang dihasilkan tidak mungkin sebagus yang ada dikaset, selain itu CD sangat ringan dan mudah dibawa serta merupakan barang yang sangat tahan lama. CD menawarkan kapasitas penyimpanan data yang besar serta kapabilitas produksi.

  • PERANGKAT PENYIMPANAN OPTIK BERBASIS DISK

CD-ROM (dieja /ˌsiːˌdiːˈrɒm/, merupakan akronim dari “compact disc read-only memory”)) adalah sebuah piringan kompak dari jenis piringan optik(optical disc) yang dapat menyimpan data. Ukuran data yang dapat disimpan saat ini bisa mencapai 700MB atau 700 juta bita. CD-ROM bersifat read only (hanya dapat dibaca, dan tidak dapat ditulisi). Untuk dapat membaca isi CD-ROM, alat utama yang diperlukan adalah CD Drive. Perkembangan CD-ROM terkini memungkinkan CD dapat ditulisi berulang kali (Re Write / RW) yang lebih dikenal dengan nama CD-RW.

Kapasitas tipe Piringan kompak
TIPE SEKTOR DATA MAKSIMUM AUDIO MAKSIMUM DURASI AKSES
(MB) (MIB) (MB) (MIB) (MENIT)
8 CM 94.500 193,536 ≈ 184,6 222,264 ≈ 212,0 21
283.500 580,608 ≈ 553,7 666,792 ≈ 635,9 63
650 MB 333.000 681,984 ≈ 650,3 783,216 ≈ 746,9 74
700 MB 360.000 737,280 ≈ 703,1 846,720 ≈ 807,4 80
405.000 829,440 ≈ 791,0 952,560 ≈ 908,4 90
445.500 912,384 ≈ 870,1 1.047,816 ≈ 999,3 99

Catatan: Nilai megabita (MB) dan menit adalah tepat.

Nila MiB adalah Mega binary Byte atau Mebi Byte (1 MiB = 2 20 = 1.048.576)

Kecepatan transfer data
KECEPATAN TRANSFER MEGABYTE/DETIK MEGABIT/D MEBIBIT/D
1X 0.15 1.2 1.2288
2X 0.3 2.4 2.4576
4X 0.6 4.8 4.9152
8X 1.2 9.6 9.8304
10X 1.5 12.0 12.2880
12X 1.8 14.4 14.7456
20X 3.0 24.0 24.5760
32X 4.8 38.4 39.3216
36X 5.4 43.2 44.2368
40X 6.0 48.0 49.1520
48X 7.2 57.6 58.9824
50X 7.5 60.0 61.4400
52X 7.8 62.4 63.8976
  • ROM (Read Only Memory)

Read-only Memory (ROM) adalah istilah bahasa Inggris untuk medium penyimpanan data pada komputer. ROM adalah singkatan dari Read-Only Memory, ROM ini adalah salah satu memori yang ada dalam computer. ROM ini sifatnya permanen, artinya program / data yang disimpan didalam ROM ini tidak mudah hilang atau berubah walau aliran listrik di matikan. Menyimpan data pada ROM tidak dapat dilakukan dengan mudah, namun membaca data dari ROM dapat dilakukan dengan mudah. Biasanya program / data yang ada dalam ROM ini diisi oleh pabrik yang membuatnya. Oleh karena sifat ini, ROM biasa digunakan untuk menyimpan firmware (piranti lunak yang berhubungan erat dengan piranti keras). Salah satu contoh ROM adalah ROM BIOS yang berisi program dasar system komputer yang mengatur / menyiapkan semua peralatan / komponen yang ada dalam komputer saat komputer dihidupkan. ROM modern didapati dalam bentuk IC, persis seperti medium penyimpanan/memori lainnya seperti RAM. Untuk membedakannya perlu membaca teks yang tertera pada IC-nya. Biasanya dimulai dengan nomer 27xxx, angka 27 menunjukkan jenis ROM , xxx menunjukkan kapasitas dalam kilo bit ( bukan kilo byte ).

Mask ROM

Data pada ROM dimasukkan langsung melalui mask pada saat perakitan chip. Hal ini membuatnya sangat ekonomis terutama jika kita memproduksi dalam jumlah banyak. Namun hal ini juga menjadi sangat mahal karena tidak fleksibel. Sebuah perubahan walaupun hanya satu bit membutuhkan mask baru yang tentu saja tidak murah. Karena tidak fleksibel maka jarang ada yang menggunakannya lagi. Aplikasi lain yang mirip dengan ROM adalah CD-ROMprerecorded yang familiar dengan kita, salah satunya CD musik. Berbeda dengan pendapat banyak orang bahwa CD-ROM ditulis dengan laser, kenyataannya data pada CD-ROM lebih tepatnya dicetak pada piringan plastik.

Jenis-Jenis ROM

  • Mask ROM
  • PROM
  • EPROM
  • EAROM
  • EEPROM
  • Flash Memory
  • FLASH MEMORY

Memori kilat (flash memory) adalah sejenis EEPROM yang mengizinkan banyak lokasi memori untuk dihapus atau ditulis dalam satu operasi pemrograman. Istilah awamnya, dia adalah suatu bentuk dari chip memori yang dapat ditulis, tidak seperti chip memori akses acak/RAM, memori ini dapat menyimpan datanya tanpa membutuhkan penyediaan listrik. Memori ini biasanya digunakan dalam kartu memori, kandar kilat USB (USB flash drive),pemutar MP3, kamera digital, dan telepon genggam.

  • DVD

DVD adalah sejenis cakram optik yang dapat digunakan untuk menyimpan data, termasuk film dengan kualitas video dan audio yang lebih baik dari kualitas VCD. “DVD” pada awalnya adalah singkatan dari digital video disc, namun beberapa pihak ingin agar kepanjangannya diganti menjadi digital versatile disc (cakram serba guna digital) agar jelas bahwa format ini bukan hanya untuk video saja. Karena konsensus antara kedua pihak ini tidak dapat dicapai, sekarang nama resminya adalah “DVD” saja, dan huruf-huruf tersebut secara “resmi” bukan singkatan dari apapun. Terdapat pula perangkat lunak yang membolehkan pengguna untuk mencadangkan (back-up) DVD sendiri seperti DVD Decrypter dan DVD Shrink.

Referensi :

id.wikipedia.org/wiki/Memori_(komputer)

http://lovelytoraya.wordpress.com/2010/11/30/organisasi-arsitektur-komputer-memori/

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s