ARSITEKTUR & ORGANISASI KOMPUTER (MEMORI)

MEMORI

Memori berdasarkan lokasi terbagi mejadi tiga yaitu register, 
memori internal dan memori eksternal. Register merupakan
memori yang terletak pada prosesor sementara memori
internal dan eksternal berada diluar prosesor, yang 
membedakan keduanya adalah memori internal 
(memori utama dan cache) pengaksesan dilakukan langsung 
oleh prosesor sementara  memori eksternal (disk, pita) 
terakses menggunakan piranti I/O.

Memori harus mampu mengikuti kecepatan CPU tujuan 
agar terjadi sinkronisasi kerja untuk menghindari 
adanya waktu tunggu. Semakin besar kapasitas semakin 
besar waktu akses dan semakin kecil harga per bitnya.

Metode mengakses unit data meliputi:
·         Akses Squential: memori diorgaisasi mejadi unit-unit 
      yang disebut record. Informasi pengalamatan dipakai 
      untuk memisahkan record dan pencarian lokasi  
      Akses dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. 
      Digunakan mekanisme baca/tulis bersama. 
      Contoh : pita magnetik
·         Akses Langsung: terdapat mekanisme baca/tulis bersama. 
      Setiap blok dan record mempunyai alamat unit berdasarkan 
      lokasi fisik. Akses dilakukan langsung pada alamat memori. 
      Contoh: disk  
·         Akses Acak: waktu untuk mengakses lokasi yang ditentukan 
      tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan 
     dilakukan secara langsung.contoh: memori utama
     Associative: memungkinkan untuk melakukan perbandingan 
     dari suatu lokasi bit dengan pencocokan secara spesifik suatu 
     word secara simultan.

Berdasarkan karakterisitik unjuk kerja, memiliki tiga parameter 
utama pengukuran unjuk kerja:
·      Waktu akses: waktu yang dibutuhkan untuk baca tulis. 
·       Waktu siklus: waktu akses ditambah waktu untuk 
     menghilang pada saluran sinyal.
·      Transfer rate: untuk non random akses hubungan 
     berikut harus terpenuhi:
T_N = T_A +  N/R     dimana
T_{N =}  waktu rata-rata untuk baca/tulis N bit
T_{A =}  waktu akses rata-rata
N = jumlah bit
R = kecepatan transfer dalam bit perdetik (bps)

Satuan memori paling sederhana disebut sebagai bit. 
Satuan lainnya dikatakan sebagai byte (1 byte = 8 bit) 
dan kumpulan byte dinyatakan dalam word. Pajang 
word yang biasa digunakan adalah 8,16 dan 32 bit.

Tingkatan satuan memori
Kilobytes (Kb)	1024 bytes
Megabyte (Mb)	1,048,576 bytes
Gigabyte (Gb)	1,073,741,824 bytes
Terabyte (Tb)	1,099,511,627,776 bytes

Memori  utama semikonduktor

Elemen dasar dari memori utama semikonduktor adalah 

sel memori yang umumnya mempunyai tiga terminal 

fungsional yang mampu membawa sinyal elektrik dan 

mempunyai karakter:

a. Memiliki dua keadaan stabil atau semi stabil 

    direpresentasikan dengan 0 dan 1.

b. Mempunyai kemampuan untuk ditulis sedikitnya 

    satu kali untuk menetapkan keadaan.

c. Kemampuan untuk dibaca untuk merasakan keadaan.

RAM

Random Akses Memori memiliki sifat diakses secara acak 

melalui logika wired-in addressing dan volatile. Memori ini 

digunakan kan sebagai media penyimpan sementara.

Teknologi yang digunakan pada RAM ada dua yaitu 

dinamis dan statis. RAM Dinamis (DRAM) disusun oleh sel  

yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor. 

Sifat dari kapasitor memiliki kecenderungan untuk 

mengosongkan muatan hal ini menyebabkan DRAM 

memerlukan muatan listrik secara berkala untuk memelihara

penyimpanan. Memori jenis ini berkapasitas besar dikarenakan 

memiliki lebih banyak sel perunit luas atau lebih padat. 

Karakteristik tersebut mengakibatkan memori dinamik digunakan 

pada memori utama. RAM Statis (SRAM) pada memori 

nilai biner disimpan menggunakan konfigurasi flip-flop yang 

tradisional dan umumnya memiliki sifat lebih cepat dibanding 

memori dinamis. Karakteristik tersebut mengakibatkan 

memori statis digunakan pada memori cache.

ROM

Read Only Memory memiliki sifat menyimpan data secara 

permanen tidak dapat diubah dan nonvolatile. Dengan 

demikian mengakibatkan setiap data yang tersimpan menjadi 

aman namun tidak memungkinkan untuk melakukan koreksi. 

Perubahan data dilakukan hanya dengan melakukan 

penyisipan secara elektrik dengan bantuan alat khusus tanpa

menghapus data sebelumnya. Programmable ROM (PROM) 

merupakan jenis memori dari ROM  yang dapat melakukan 

hal tersebut. Jenis-jenis memori ROM lainnya yang memiliki 

sifat lebih sering dilakukan pembacaan jika dibandingkan 

dengan penulisan adalah EPROM, EEPROM dan flash. 

Perbedaan diantara ketiga memori tersebut dalah pada 

proses penghapusan data EPROM dilakukan secara 

tingkatan keping, EEPROM penghapusan dilakukan secara 

tingkatan byte  dan flash penghapusan dilakukan secara 

blok yang merupakan tingkat menengah diantara EPROM

dan EEPROM dipandang dari sisi harga dan kemampuan.

Pengemasan Keping

Penggunaaan pin pada EPROM keping 8 Mbit yang 

diorganisasikan sebagai 1M x 8. Dengan pin 32 (standar) 

yang mendukung beberapa saluran sinyal antara lain:

a. Alamat word yang sedang diakses. 1M word diperlukan 

    20 buah pin (A0-A19).

b. Data yang akan dibaca terdiri dari 8 saluran (D0 – D7)

c. Catu daya pada saluran Vcc

d. Grounding pada Vss

e. Chip Enable (CE) digunakan untuk menentukan kevalidan 

    dari pin bila terdapat lebih dari satu keping memori pada 

    bus yang sama, A19.

f. Tegangan program (Vpp).

Koreksi Kesalahan

Kesalahan pada memori semikonduktor dapat dikategorikan 

kedalam 2 keadaan:

1. Kesalahan berat, merupakan kerusakan sel memori secara 

    permanen dikarenakan cacat pabrikasi atau lainnya yang 

    mengakibatkan memori tidak dapat dibaca/tullis.

2. Kesalahan ringan merupakan kerusakan nondestructive 

    yang dapat mengubah isi data didalam sel memori tanpa 

    merusak sel yang disebabkan adanya gangguan pada pasokan

    tenaga atau partikel alfa. Jenis kesalahan ini dapat masih 

    dapat dikoreksi dengan dua cara:

    2.1. Deteksi kesalahan

          Deteksi kesalahan dengan cara menambahkan data 

          word (W) dengan suatu kode (K) yang disebut sebagai 

          bit cek paritas, W  ₊ K. kesalahan ditemukan dengan 

          memeriksa bit paritas. Richard Hamming (1950) 

          menggunakan diagram Venn untuk melakukan deteksi 

          pada word 4 bit.

          Pada word data 4 bit digambarkan dengan diagram 

          Venn 3 lingkaran yang saling berpotongan dan 

          membentuk 7. Kotak pertama berisikan data. Pada 

          kotak kedua parity bit yang kosong diisikan dengan 

          bilangan logika 1 sehingga berjumlah genap. Pada kotak 

          ketiga ditemukan adanya kesalahan penulisan bit pada 

          data dengan melihat bilangan logika1 yang tidak genap.

Koreksi kesalahan 8 bit data: 

Data Bits	Bit Paritas SEC	Bit Paritas DEC
8	4	5
16	5	6
32	6	7
64	7	8
128	8	9
512	9	10

Untuk 8 bit data diperlukan 4 bit tambahan sehingga panjang 

seluruhnya adalah 12 bit.

Bit cek paritas ditempatkan dengan perumusan 2N dimana 

N = 0,1,…sedangkan bit data adalah sisanya. Kemudian 

dengan exclusive-OR dijumlahkan sebagai berikut:

Setiap cek bit beroperasi pada setiap posisi bit data yang 

nomor posisinya berisi bilangan 1 pada kolomnya. 

Contoh pada data 00111001 kemudian ganti bit data ke 3 

dari 0 menjadi 1 sebagai errornya. Bagaimana untuk 

mendapatkan data ke 3 sebagai bit yang terdapat error?

Jawab: masukan data pada perumusan cek bit paritas.

Bit 3 mengalami kesalahan sehingga data menjadi 00111101.

Apabila bit-bit cek dibandingkan antara yang lama dengan 

yang baru maka terbentuksyndrom word:

Jika diperhatikan posisi ke-6 adalah data ke-3.

Mekanisme koreksi kesalahan akan meningkatkan realinitas 

memori namun menambah kompleksitas pengolahan data 

mengurangi kapasitas karena adanya bit parity.

Memori Virtual

memori virtual diperlukan pada dua kasus dalam mengeksekusi 

program-program besar yang mempunyai ukuran melebihi 

ukuran fisik memori:

a. memori utama prosesor tidak cukup untuk menjalankan 

    program besar.

b. ukuran fisik memori utama dibiarkan kecil untuk mengurangi 

    biaya walapun prosesor mempunyai ruang memori logic yg besar.  

Keuntungan memori virtual:

·  Ukuran program tidak dibatasi oleh ukuran memori fisik.

·  User tidak perlu mengestimasi alokasi memori melainkan 

   didilakukan secar otomatis sesuai permintaan program.

·  Manual folding dieliminasi untuk menjalankan 

   program-program besar. Program dapat diload dalam suatu 

   area memori fisik karena program tidak menggunakan alamat fisik.

Mekanisme memori virtual :

Kapanpun suatu instruksi atau operand harus diakses, 

prosesor akan mencari didalam memori utama jika tersedia 

maka proses dilanjutkan jika tidak tersedia maka interupsi

dibangkitkan atau yang dikenal dengan page fault untuk

meminta sistem operasi melakukan swapping (pertukaran).

Swapping merupakan suatu peristiwa dimana pada suatu 

saat  hanya sebagian program yang dikirim dari harddisk 

ke memori utama. Pada saat diperlukan bagian yang tidak 

berada pada memori utama dikirim dari harddisk, dan pada 

saat yang sama bagian dari suatu program yang berada 

pada memori utama dikeluarkan dan disimpan di harddisk. 

Dua metode yang umum dalam implementasi memori virtual:

1.  Paging: software sistem membagi program menjadi 

     sejumlah page.

2. Segmentation : pemrogram menyusun program ke dalam 

    segmen-segmen berbeda dengan ukuran yang berbeda.

Sumber : Diolah dari berbagai sumber

                          >>>>>>TERIMAKASIH<<<<<<