Memori
Nama :
ARDIANSYAH
NPM : 11113245
Kelas : 2KA27
Dosen :
KUNTO BAYU A,ST
Mata Kuliah : Pengantar Organisasi
& Arsitektur Komputer
Karakteristik Sistem Memori
Sebelum kita
membahas tentang karakteristik sistem memori sebelumnya saya akan menjelaskan
tentang apa itu sistem memori.
Sistem memori adalah komponen-komponen elektronik yang
perintah - perintah yang menunggu untuk di eksekusi oleh prosesor, data yang
diperlukan oleh instruksi ( perintah ) tersebut dan hasil-hasil dari data yang
diproses ( informasi ).
Ada 7 karakteristik sistem memori secara umum:
- Lokasi
- Kapasitas
- Satuan Transfer
- Metode Akses
- Kinerja
- Tipe Fisik
- Karakter Fisik
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.
Kapasitas
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.
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.
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.
Kinerja
Ada 3 buah parameter untuk kinerja sistem memori, yaitu :
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)
Tipe Fisik
Semikonduktor
Memori ini memakai teknologi LSI atau VLSI (very large scale
integration). Memori ini banyak digunakan untuk memori internal misalnya RAM.
Magnetik
Memori ini banyak digunakan untuk memori eksternal yaitu
untuk disk atau pita magnetik.
Karakter 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.
Jenis-jenis Memori
REGISTER MEMORY
Register adalah memori berukuran sangat kecil dengan kecepatan akses sangat tinggi. Register digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara itu data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran diproses akan disimpan dalam main memory. Register di dalam CPU terdiri atas :
- Instruction Register (IR) digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses.
- Program Counter (PC) adalah register yang digunakan untuk menyimpan alamat lokasi main memory yang berisi instruksi yang sedang diproses. Selama proses berlangsung, isi PC diubah menjadi alamat main memory yang berisikan instruksi berikutnya yang akan diproses. Hal ini memungkinkan untuk melacak jejak instruksi selanjutnya di main memory.
- General purpose register, yaitu register yang mempunyai berbagai macam fungsi yang berhubungan dengan data yang sedang diproses. Misal, jika digunakan untuk menampung data yang sedang diolah disebut sebagai operand register, sedangkan jika digunakan untuk menampung hasil olahan disebut sebagai accumulator.
- Memory Data Register (MDR), yaitu register yang digunakan untuk menampung data atau instruksi yang dikirimkan dari main memory ke CPU, atau menampung data yang akan disimpan ke main memory sebagai hasil olahan CPU.
- Memory Address Register (MAR) digunakan untuk menampung alamat data atau instruksi pada main memory yang akan diambil atau yang akan diletakkan.
RAM
RAM adalah alat elektronik yang berfungsi untuk menyimpan data komputer yang bersifat sementara, dan hanya bekerja pada saat komputer hidup saja. Struktur RAM dibagi menjadi 4 bagian, yaitu:
- Input storage,berfungsi untuk menampung input atau masukan yang dimasukkan dari alat input.
- Program Storage, bagian dari RAM yang berfungsi sebagai penyimpan intruksi program yang akan diakses.
- Working Storage, merupakan bagian dari memori yang bertugas menyimpan data yang akan diolah dan hasil pengolahan.
- Output Storage, berfungsi untuk menampung hasil akhir dari data yang akan di tapilkan ke perangkat output.
DRAM(Dynamic RAM)
DRAM adalah tipe RAM yang sifatnya dinamis. Dikatakan dinamis karena tipe RAM ini tidak menyatu dengan processor. DRAM menyimpan setiap bit data dalam sebuah kapasitor dan sebuah transistor. Apabila kapasitor pada DRAM mati(off) maka data-data pada kapasitor akan hilang. Untuk mengatasi hal ini, kapasitor harus di-charge secara periodik. Hal inilah yang menjadi kelemahan DRAM. Dengan hanya menggunakan satu transistor dan satu kapasitor, menyebabkan RAM ini memiliki kepadatan yang tinggi. Struktur DRAM sangat sederhana. Sifat DRAM adalah Volatile yaitu apabila power supply mati, maka data pada DRAM akan hilang.
SRAM(Static RAM)
SRAM memiliki sifat yang statis(tetap) karena RAM ini menyatu dengan processor. Tipe RAM ini menggunakan 6 transistor yang strukturnya membentuk satu cluster. RAM ini tidak perlu di-Charge secara periodik karena tidak ada daya yang bocor. Sama seperti DRAM, SRAM juga bersifat Volatile.
Perbedaan yang mendasar antara DRAM dan SRAM adalah:
- SRAM lebih cepat dibandingkan DRAM
- Kapasitas SRAM lebih kecil
- SRAM lebih mahal karena melekat pada processor
ROM
Read-only Memory adalah istilah untuk media penyimpanan data pada komputer. ROM ini adalah salah satu memori yang ada dalam computer. ROM ini sifatnya permanen, artinya program / data yang disimpan di dalam 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.
BIOS
BIOS, singkatan dari Basic Input Output System, dalam sistem komputer IBM PC atau kompatibelnya (komputer yang berbasis keluarga prosesor Intel x86) merujuk kepada kumpulan rutin perangkat lunak yang mampu melakukan hal-hal berikut:
Inisialisasi (penyalaan) serta pengujian terhadap perangkat keras (dalam proses yang disebut dengan Power On Self Test, POST)
Memuat dan menjalankan sistem operasi
Mengatur beberapa konfigurasi dasar dalam komputer (tanggal, waktu, konfigurasi media penyimpanan, konfigurasi proses booting, kinerja, serta kestabilan komputer)
Membantu sistem operasi dan aplikasi dalam proses pengaturan perangkat keras dengan menggunakan BIOS Runtime Services.
BIOS menyediakan antarmuka komunikasi tingkat rendah, dan dapat mengendalikan banyak jenis perangkat keras (seperti keyboard). Karena kedekatannya dengan perangkat keras, BIOS umumnya dibuat dengan menggunakan bahasa rakitan (assembly) yang digunakan oleh mesin yang bersangkutan.
EPROM
EPROM adalah jenis memori chip yang menyimpan data ketika satu dayanya dimatikan. Berbeda dengan PROM, isi EPROM dapat dihapus setelah diprogram. Penghapusan dilakukan dengan menggunakan sinar ultra violet.
Dengan kata lain, itu adalah non-volatile, diprogram oleh perangkat elektronik yang memasok tegangan lebih tinggi daripada yang biasanya digunakan di sirkuit digital. Sekali diprogram, sebuah EPROM dapat dihapus dengan mengekspos ke kuat ultraviolet cahaya dari sumber cahaya-uap merkuri. Mudah dikenali oleh transparan leburan kuarsa jendela di atas paket, melalui mana silikon chip yang terlihat, dan yang memungkinkan paparan sinar UV selama menghapus.
EEPROM
EEPROM adalah sejenis chip memori yang dapat menyimpan data secara permanen, tetapi isinya masih bisa dihapus secara elektris melalui program. Salah satu jenis EEPROM adalah
flash memory. Flash memory biasa digunakan pada kamera digital, konsol video game, dan chip BIOS.
Kelebihan utama dari EEPROM dibandingkan EPROM adalah ia dapat dihapus secara elektris menggunakan cahaya ultraviolet sehingga prosesnya lebih cepat. Beberapa jenis EEPROM keluaran pertama hanya dapat dihapus dan ditulis ulang (erase-rewrite) sebanyak 100 kali sedangkan model terbaru ias sampai 100.000 kali.
CMOS
Complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) atau semikonduktor–oksida–logam komplementer, adalah sebuah jenis utama dari rangkaian terintegrasi. Teknologi CMOS digunakan di mikroprosesor, pengontrol mikro, RAM statis, dan sirkuit logika digital lainnya. Teknologi CMOS juga digunakan dalam banyak sirkuit analog, seperti sensor gambar, pengubah data, dan trimancar terintegrasi untuk berbagai jenis komunikasi. Frank Wanlass berhasil mematenkan CMOS pada tahun 1967 (US Patent 3,356,858).
CMOS juga sering disebut complementary-symmetry metal–oxide–semiconductor or COSMOS (semikonduktor–logam–oksida komplementer-simetris). Kata komplementer-simetris merujuk pada kenyataan bahwa biasanya desain digital berbasis CMOS menggunakan pasangan komplementer dan simetris dari MOSFET semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n untuk fungsi logika.
Dua karakter penting dari CMOS adalah kekebalan desahnya yang tinggi dan penggunaan daya statis yang rendah. Daya hanya diambil saat transistor dalam CMOS berpindah di antara kondisi hidup dan mati. Akibatnya, peranti CMOS tidak menimbulkan bahang sebanyak sirkuit logika lainnya, seperti logika transistor-transistor (TTL) atau logika NMOS, yang hanya menggunakan peranti tipe-n tanpa tipe-p. CMOS juga memungkinkan chip logika dengan kepadatan tinggi dibuat.
Kalimat "metal–oxide–semiconductor" atau semikonduktor–logam–oksida adalah sebuah sebutan pada struktur fisik beberapa transistor efek medan, memiliki gerbang elektrode logam yang terletak di atas isolator oksida logam, yang juga berada di atas bahan semikonduktor. Aluminium digunakan pertama kali, tetapi sekarang digunakan bahan polisilikon. Gerbang logam lain dibuat seiring kedatangan material dielektrik permitivitas tinggi di dalam proses pembuatan CMOS, seperti yang diumumkan oleh IBM dan Intel untuk node 45 nanometer dan lebih kecil
Referensi: