PENGERTIAN, JENIS KARAKTERISTIK, serta HIRARKI MEMORI & SISTEM MEMORI

A. KARAKTERISIK SISTEM MEMORI

Memori merupakan perangkat yang amat penting dalam sistem berbasis mikroprosesor, mikrokontroller, maupun PC. Memori digunakan untuk menyimpan data baik yang digunakan sebagai program maupun sebagai penyimpan data yang diproses oleh CPU. Dua tipe memori yang dikenal adalah RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory). Kedua jenis memori ini jika digunakan pada sistem berbasis mikroprosesor umumnya diletakkan pada ruang pengaksesan yang berbeda. Hal ini dapat dilakukan dengan membuat peta memori untuk kedua jenis memori ini.

Ada 7 Karakteristik Sistem Memori secara Umum:

Lokasi
Kapasitas
Satuan Transfer
Metode Akses
Kinerja
Tipe Fisik
Karakter Fisik

PENJELASAN KARAKTERISTIK-KARAKTERISTIK:

1. Lokasi

Ada 3 lokasi keberadaan memori dalam sistem komputer:

- "CPU" , memori ini built-in berada dalam CPU ( Mikroprosesor )dan diperlukan untuk semua kegiatan CPU, memori ini disebut register. Register digunakan sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data dalam prosesor.

- "Internal" , memori ini berada di luar chip processor tetapi bersifat internal terhadap sistem komputer dan diperlukan oleh CPU untuk proses eksekusi (operasi) program, hingga dapat diakses secara langsung oleh prosesor (CPU) tanpa modul perantara. Memori internal sering juga disebut sebagai memori primer atau memori utama. Memori internal biasanya menggunakan media RAM.

- "External" , Memori ini bersifat eksternal terhadap sistem komputer dan tentu saja berada di luar CPU dan diperlukan untuk menyimpan data atau instruksi secara permanen. Memori ini, 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. Memori eksternal sering juga disebut sebagai memori sekunder. Memori ini terdiri atas perangkat storage peripheral seperti : disk, pita magnetik, dll.

2. Kapasitas

Kapasitas register dinyatakan dalam bit.
Kapasitas memory internal dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.
Kapasitas memori eksternal dinyatakan dalam byte.

- Ukuran word:

Kapasitas memori internal maupun eksternal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.

- Jumlah word:
Panjang word umumnya 8, 16, 32 bit.

3. Satuan Transfer

Word , merupakan satuan “alami” organisasi memori. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.
Block , adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word.
Addressable Units, pada sejumlah sistem, adressable units adalah word. Namun terdapat sistem dengan pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara panjang A suatu alamat dan jumlah N adressable unit adalah 2A =N.
Unit of Transfer, adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebut dengan block.

4. Metode Akses

Terdapat 4 jenis pengaksesan satuan data, yaitu:

Sequential Access

Memori diorganisasikan menjadi unit-unit data, yang disebut record. Aksesnya dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Informasi pengalamatan dipakai untuk memisahkan record-record dan untuk membantu proses pencarian. Mekanisme baca/tulis digunakan secara bersama (shared read/write mechanism), dengan cara berjalan menuju lokasi yang diinginkan untuk mengeluarkan record. Waktu access record sangat bervariasi. Contoh sequential access adalah akses pada pita magnetik.

Direct Access

Seperti sequential access, direct access juga menggunaka shared read/write mechanism, tetapi setiap blok dan record memiliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik. Aksesnya dilakukan secara langsung terhadap kisaran umum (general vicinity) untuk mencapai lokasi akhir. Waktu aksesnya pun bervariasi. Contoh direct access adalah akses pada disk.

Random Access

Setiap lokasi dapat dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung. Waktu untuk mengakses lokasi tertentu tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan bersifat konstan. Contoh random access adalah sistem memori utama.

Associative Access

Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan alamatnya. Seperti pada RAM, setiap lokasi memiliki mekanisme pengalamatannya sendiri. Waktu pencariannya pun tidak bergantung secara konstan terhadap lokasi atau pola access sebelumnya. Contoh associative access adalah memori cache.

5. Kinerja

Ada 3 buah parameter untuk kinerja sistem memori, yaitu :ll
- Access time (Waktu Akses)
Bagi RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Sedangkan bagi non RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada lokasi tertentu

- Cycle time (Waktu Siklus)
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.

- Transfer rate (Laju Pemindahan)
Transfer rate adalah kecepatan pemindahan data ke unit memori atau ditransfer dari unit memori. Bagi RAM, transfer rate sama dengan 1/(waktu siklus).

Sedangkan bagi non-RAM berlaku persamaan sebagai berikut :

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

TA = Waktu akses rata-rata
N = Jumlah bit
R = Kecepatan transfer, dalam bit per detik (bps)

6. Tipe Fisik

Memori Semikonduktor

Memori ini memakai teknologi LSI atau VLSI (very large scale integration). Memori ini banyak digunakan untuk memori internal misalnya RAM.

Memori Permukaan Magnetik

Memori ini banyak digunakan untuk memori eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetik.

7. Karakteristik Fisik

- Volatile dan Non-volatile

Pada memori volatile, informasi akan rusak secara alami atau hilang bila daya listriknya dimatikan. Selain itu, 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. Memori semikonduktor dapat berupa volatile atau non volatile.

- Erasable dan Non-erasable

Erasable artinya isi memori dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain. Memori semikonduktor yang tidak terhapuskan dan non volatile adalah ROM.

B. HIRARKI MEMORI

Hierarki Memori atau Memory Hierarchy dalam arsitektur komputer adalah sebuah pedoman yang dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk tiap bitnya. Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni hierarki memori tradisional dan hierarki memori kontemporer.

Hierarki memori memang disusun sedemikian rupa agar semakin ke bawah, memori dapat mengalami hal-hal berikut:

Peningkatan waktu akses (access time) memori (semakin ke bawah semakin lambat, semakin ke atas semakin cepat)
Peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin kecil)
Peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas semakin dekat)
Penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah, semakin ke atas semakin mahal)

Memori yang lebih kecil, lebih mahal dan lebih cepat diletakkan pada urutan teratas. Sehingga, jika diurutkan dari yang tercepat, maka urutannya adalah sebagai berikut:

Register mikroprosesor. Ukurannya yang paling kecil tetapi memiliki waktu akses yang paling cepat, umumnya hanya 1 siklus CPU saja.
Cache mikroprosesor, yang disusun berdasarkan kedekatannya dengan prosesor (level-1, level-2, level-3, dan seterusnya). Memori cache mikroprosesor dikelaskan ke dalam tingkatan-tingkatannya sendiri:
1. Level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semua cache, sekitar puluhan kilobyte saja. Kecepatannya paling cepat di antara semua cache.
2. Level-2: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-1, yakni sekitar 64 kilobyte, 256 kilobyte, 512 kilobyte, 1024 kilobyte, atau lebih besar. Meski demikian, kecepatannya lebih lambat dibandingkan dengan level-1, dengan nilai latency kira-kira 2 kali hingga 10 kali. Cache level-2 ini bersifat opsional. Beberapa prosesor murah dan prosesor sebelum Intel Pentium tidak memiliki cache level-2.
3. Level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-2, yakni sekitar beberapa megabyte tetapi agak lambat. Cache ini bersifat opsional. Umumnya digunakan pada prosesor-prosesor server dan workstation seperti Intel Xeon atau Intel Itanium. Beberapa prosesor desktop juga menawarkan cache level-3 (seperti halnya Intel Pentium Extreme Edition), meski ditebus dengan harga yang sangat tinggi.
Memori utama: memiliki akses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori cache, dengan waktu akses hingga beberapa ratus siklus CPU, tetapi ukurannya mencapai satuan gigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam, khususnya dalam kasus mesin-mesin Non-uniform memory access (NUMA).
Cache Cakram Magnetis, yang sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam memori utama untuk membantu kerja cakram magnetis.
Cakram magnetis
Tape magnetis
Cakram Optik

Bagian dari sistem operasi yang mengatur hierarki memori disebut dengan memory manager.Di era multiprogramming ini, memory manager digunakan untuk mencegah satu proses dari penulisan dan pembacaan oleh proses lain yang dilokasikan di primary memory, mengatur swapping antara memori utama dan disk ketika memori utama terlalu kecil untuk memegang semua proses. Tujuan dari manajemen ini adalah untuk:

Meningkatkan utilitas CPU.
Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU.
Efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas.
Transfer dari/ke memori utama ke/dari CPU dapat lebih efisien.

C. JENIS MEMORI INTERNAL

1. Random Access Memory (RAM)

RAM adalah berasal dari singkatan Random Access Memory, RAM yaitu suatu memori tempat penyimpanan data sementara, ketika saat komputer dijalankan dan dapat diakses secara acak (random).

Fungsi RAM adalah mempercepat pemeprosesan data pada PC atau komputer. Semakin besar RAM yang dimiliki maka akan semakin cepat pula komputer tersebut. RAM bisa mempercepat kinerja dari komputer, sebab RAM menyediakan ruang penyimpanan sementara untuk komputer. Dalam menyimpan data-data yang mudah diambil sehingga dapat mempercepat loading data serta program yang diakses.

Bentuk RAM pada PC secara fisiknya yaitu seperti rangkaian elektronik semacam chip. Untuk memasang RAM ke PC yaitu dengan memasukannya ke slot RAM pada Motherboard, Jenis dari slot RAM juga bermacam-macam tergantung jenis RAM-nya.

a. Jenis - Jenis RAM:

RAM (Dynamic RAM) adalah suatu jenis dari RAM yang secara berkala harus disegarkan oleh CPU (Central Processing Unit) supaya data yang terkandung didalamnya tidak menghilang.

SDRAM adalah singkatan dari “Sychronous Dynamic Random Access Memory” jenis dari RAM yang merupakan kelanjutan dari DRAM akan tetapi telah disinkronisasi oleh clock sistem dan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan DRAM.

DDR RAM adalah kependekan dari “Double Rate Random Access Memory”. DDR RAM sering disebut juga dengan DDR saja. Jenis memory ini merupakan teknologi terusan/kelanjutan dari SDRAM. Ada juga kelanjutannya DDR2 (Double Data Rate generation 2 RAM) dan juga DDR3 (Double Data Rate generation 3 RAM), mungkin semakin kesini akan ada generasi barunya.

RDRAM adalah kependekan dari “Rambus Dynamic Access Memory” suatu jenis memory yang lebih cepat dan juga lebih mahal dari pada SDRAM. Memory ini bisa dipakai pada sistem yang menggunakan Pentium 4 (empat).

SRAM adalah dikenal juga dengan sebutan “Static Random Access Memory” jenis memori yang tidak memerlukan penyegaran oleh CPU supaya data yang terkandung di dalamnya tetap tersimpan dengan baik. RAM dari jenis ini mempunyai kecepatan lebih tinggi di bandingkan dengan DRAM maupun SDRAM.

EDORAM adalah berasal dari singkatan “Extended Data Out Random Access Memory”, yaitu jenis dari memori yang dipergunakan pada sistem yang telah menggunakan pentium. Jenis ini dapat menyimpan serta mengambil isi memori secara bersamaan, sehingga kecepatan baca maupun tulisnya menjadi agak lebih cepat.

2. Read Only Memory (ROM)

ROM adalah chip-chip memori yang menyimpan data dan perintah secara permanen jadi jenis memori ini hanya biasa di baca saja datanya atau programnya.ROM bersifat nonvolatil dan pada PC, ROM terdapat pada BIOS ( Basic Input Output System ) yang terdapat pada mother board yang berfungsi untuk men-setting peripheral yang ada pada system. ROM dapat menyimpan data secara permanenanya dan hanya bisa dibaca. Namun, dua masalah yang terdapat pada ROM adalah langkah penyisipan data memerlukan biaya tetap yang tinggi dan tidak boleh terjadi kesalahan (error).

Peralatan memori yang dapat dibaca namun tidak dapat ditulis oleh CPU Contoh: Switch Mekanis (computer menggunakannya untuk menyimpan konstansta yang digunakan untuk menentukan konfigurasi system(jumlah memori utama).

PROM (Programming Read Only Memory)
PROM adalah ROM yang diprogram oleh pabrik pembuatnya dan kita tidak bisa mengubah isinya. Bersifat non volatile dan hanya bisa ditulisi sekali saja. Proses penulisannya dibentuk secara elektris dan memori ini memerlukan peralatan khusus untuk proses penulisan atau “pemrograman”. Prosesnya adalah PROM awalnya terhubung (status=on, 1). Programmer akan memutuskan hubungan tersebut (status=off, 0) dengan mengirimkan voltase tinggi pada baris dan kolom yang tepat. Proses ini disebut "burning".

EPROM (Erasable PROM)
EPROM adalah ROM yang dapat dihapus dengan menggunakan sinar ultraviolet dan kemudian deprogram kembali. Program yang ada di dalam chip ini dapat dihapus dan diisi kembali dengan menggunakan sinar infrared. Dapat dibaca secara optis dan ditulisi secara elektris. Sebelum operasi write, seluruh sel penyimpanan harus dihapus menggunakan radiasi sinar ultra-violet terhadap keping paket. Proses penghapusannya dapat dilakukan secara berulang, setiap penghapusan memerlukan waktu 20 menit. Untuk daya tampung data yang sama EPROM lebih mahal dari PROM.

EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
Program yang ada di dalam chip ini dapat dihapus dan diisi kembali dengan menggunakan pulsa listrik. Dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isi sebelumnya. Operasi write memerlukan waktu lebih lama dibanding operasi read. Gabungan sifat kelebihan non-volatilitas dan fleksibilitas untuk update dengan menggunakan bus control, alamat dan saluran data. EEPROM lebih mahal dibanding EPROM.

EAROM(Electrically Alterable ROM)
ROM yang dapat deprogram oleh computer dengan menggunakan operasi arus tinggi (high current) khusus, digunakan untuk menyimpan informasi yang jarang sekali berubah, contohnya : informasi konfigurasi.

SUMBER REFERENSI:

Search This Blog

RMF-BLOG