Keberadaan memori cache dimaksudkan untuk
mempercepat kerja dari memori utama sehingga
mendekati kecepatan prosesor, cache memiliki salinan
data dari memori utama. Pada saat CPU membaca
sebuah word memori maka terlebih dahulu akan memeriksa
keberaan word tersebut didalam cache bila ditemukan
akan langsung dikirim ke CPU bila tidak ditemukan maka
pencarian akan dilanjutkan ke memori utama.
Cache terhubung dengan prosesor melalui saluran data,
kontrol dan alamat.
Gambar Cache dan Memori Utama
Keberadaan cache bisa terletak pada prosesor yang
disebut on chip cache atau cache internal/ cache tingkat 1
(L1) dan berada diluar prosesor yang disebut off chip cache
atau cache eksternal/cache tingkat 2 (L2). Pada gambar
berikut menjelaskan konsep kerja dari prosesor menuju
cache dengan kondisi cache hit yaitu suatu keadaan
ditemukannya data didalam cache dan cache miss keadaan
tidak ditemukannya data didalam memori cache. Pada peristiwa
cache hit, buffer alamat dan buffer data akan diabaikan
komunikasi terjadi hanya diantara prosesor dan cache.
Pada keadaan cache miss alamat akan dimuat pada
sistem bus dan data akan dikembalikan dari cache maupun
prosesor melalui buffer data. Waktu yang digunakan untuk
membawa wword data dari memori utama menuju prosesor
disebut sebagai miss pinallty.
Semakin besar ukuran cache maka semakin lambat
unjuk kerja dari cache tersebut. Memori cache disusun
atas sejumlah baris (disebut juga blok) dengan ukuran
setiap baris sama dengan ukuran blok pada memori utama
hanya saja memori utama memiliki jumlah blok yang lebih.
Untuk itu diperlukan metode pemetaan untuk melakukan
pemindahan word data dari keduanya.
Metode pemetaan
1. Pemetaan Langsung,
blok memori utama dipetakan ke satu baris khusus
dalam memori cache. Setiap saluran pada baris cache
akan diberikan alamat dari blok sehingga tidak ada
2 blok memori utama dipetakan pada baris yg sama pada cache.
Kelebihan:
Metode ini sederhana karena tag dari baris cache hanya satu
yang cocok dengan field tag dari memori utama yang diberikan.
Kekurangan :
Blok memori tertentu dipetakan pada suatu baris cache
yang tetap. Jika dua blok yang sering diakses terjadi untuk
dipetakan pada baris cache yang sama maka hit ratio pada
baris yang sering diakses kecil menyebabkan eksekusi
program menjadi lambat.
2. Pemetaan Asosiatif
Setiap blok memori utama akan dimuat kesembarang
saluran cache berdasarkan tag yang dimiliki memori utama
yang diatur oleh kontrol logika cache. Metode ini mengatasi
kekurangan pada pemetaan langsung.
Kelebihan :
Fleksibelitas tinggi. Suatu blok memori dapat dimuatkan
pada sembarang baris cache.
Kekurangan:
Merupakan sistem yang mahal. Pengontrol cache menjadi
komplek karena pencarian parallel terhadap perpindahan
blok pada baris.
3. Pemetaan Assosiatif Set
Merupakan penggabungan dari dua metode pemetaan
langsung dan assosiatif. Jumlah total baris cache
dikelompokan ke dalam set yang banyak. Setiap blok
memori utama dapat dimuat dalam sembarang saluran cache.
Kelebihan:
Menyediakan fleksibelitas yang lebih baik. Terdapat pilihan
yang banyak dalam pemetaan suatu blok memori. Selama
pembacaan dan pencarian terjadi hanya dalam suatu set.
Tidak seperti assosiatif pencarian dilakukan pada semua cache.
Kekurangan:
Biaya lebih mahal daripada pemetaan langsung namun tidak
lebih mahal dari pemetaan assosiatif.
Algoritma Penggantian
Merupakan metode yang digunakan untuk membuat kosong
isi dari memori cache untuk dapat dimuatkan blok data
yang baru. Dalam pemetaan langsung tidak diperlukan algoritma
penggantian. Tiga metode algoritma penggantian yang akan
diuraikan sebagai berikut:
· Random Choice: memilih baris cache secara acak tanpa
suatu acuan.
· First In First Out (FIFO) : memilih set yang telah berada
pada cache dalam waktu yang lama.
· Least Frequently Used (LFU): mengganti blok data yang
mempunyai referensi paling sedikit.
· Least recently Used (LRU) mengganti blok data terlama
yang berada pada cache dan tidak memiliki referensi.
Write Policy
Sebelum dilakukan penggantian terhadap data yang berada
pada memori cache perlu dilakukan cek apakah data pada
memori telah sama. Bila data memori utama telah usang
maka segera digantikan. Dua metode yang digunakan:
1. Write Through Policy
Penulisan data yang sama dalam memori utama sekaligus
dalam memori cache. Metode ini memperlambat eksekusi
dikarenakan setiap saat memerlukan akses ke memori utama.
2. Write Back Policy
Penulisan hanya pada memori cache saja.
Data pada memori cache akan dipindahkan ke memori utama
apabila cache ingin melakukan perubahan data. Hal ini akan
menimbulkan masalah apabila perangkat I/O mengakses
data pada memori utama yang belum update.
Pendekatan yang mungkin dilakukan bagi koherensi cache
meliputi:
· Bus Watching with Write Through, cache controller akan
melakukan monitoring bus alamat untuk mendeteksi setiap
operasi. Apabila ditemukan adanya penulisan pada alamat
yang dipakai bersama maka data pada cache akan dianggap
tidak valid.
· Hardware transparency, adanya perangkat keras tambahan
yang menjamin semua updating data pada memori utama
dan cache.
· Non Cacheable Memory, hanya bagian memori utama
tertentu yang digunakan secara bersama oleh lebih dari
satu prosesor. seluruh Akses yang masuk pada bagian
memori ini dianggap sebagai cache miss dikarenakan data
tidak akan pernah disalin kedalam cache.
Sumber : Diolah dari berbagai sumber
>>>>>TERIMAKASIH<<<<<
No comments:
Post a Comment