HIRARKI & KARAKTERISTIK SISTEM MEMORY

HIRARKI MEMORY

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:

1. Register mikroprosesor. Ukurannya yang paling kecil tapi memiliki waktu akses yang paling cepat, umumnya hanya 1 siklus CPU saja.
2. 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:
3. Memori utama: memiliki akses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori cache, dengan waktu akses hingga beberapa ratus siklus CPU, tapi ukurannya mencapai satuan gigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam, khususnya dalam kasus mesin-mesin Non-uniform memory access (NUMA).
4. Cache cakram magnetis, yang sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam memori utama untuk membantu kerja cakram magnetis.
5. Cakram Magnetis, merupakan piranti penyimpanan sekunder yang paling banyak dijumpai pada sistem komputer  modern. Pada saat disk digunakan, motor drive berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi. Ada sebuah read-write head yang ditempatkan di atas permukaan piringan tersebut. Permukaan disk terbagi atas beberapa track yang masih terbagi lagi menjadi beberapa sektor. Cakram fixed-head memiliki satu head untuk tiap-tiap track, sedangkan cakram moving-head (atau sering dikenal dengan nama cakram keras ) hanya memiliki satu head  yang harus dipindah-pindahkan untuk mengakses dari satu track ke track yang lainnya.
6. Tape Magnetis, adalah suatu medium untuk perekaman magnetis, dibuat dari suatu mantel magnetizable tipisyang panjang. Kebanyakan audio, video dan penyimpanan data komputer jenis ini dikembangkan Negara Jerman, berdasar pada konsep kawat magnetis adalah Alat yang merekam dan memainkan kembali audio dan pita perekam penggunaan video adalah alat perekam dan video recorder. Suatu alat yang menyimpan data komputer pada pita perekam adalah suatu tape drive ( unit tape ).
7. Cakram Optik, adalah suatu medium penyimpanan data komputer dapat berupa vilm atau music dan data yang dapat dibaca dengan optic reader pada room dan setiap cakram optic memiliki room yang berbeda utuk setiap jenis cakram optic tertentu, jenis-jenis cakram optik :

·         Level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semua cache, sekitar puluhan kilobyte saja. Kecepatannya paling cepat di antara semua cache.

·         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.

·         Level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-2, yakni sekitar beberapa megabyte tapi 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.

·         CD-RW menggunakan logam perpaduan antara perak, indium, antimon, dan telurrium untuk lapisan perekaman yang dapat dugunakan untuk merekam data kapasitas 600-800 MB dapat dihapus dan direkan  mengunakan konsep pelelehan logam

·         DVD-RW Format ini dikembangkan oleh Pioneer pada November 1999 Mirip dengan konsep CD-RW dengan dapat menulis dan menghapus data di dalam nya tapi kapasitas 4-6 GB

·         Blu-ray Disc Nama Blu-ray diambil dari laser  biru-ungu yang digunakan untuk membaca dan menulis cakram jenis ini.Cakram Blu-ray dapat menyimpan 25 GB pada setiap lapisannya dengan menggunakan konsep Minimum “spot size” di mana sebuah laser dapat terfokus dibatasi oleh difraksi, dan bergantung pada panjang gelombang dari cahaya untuk penyimpanan lebih pada suatu daerah sama

      Bagian dari sistem operasi yang mengatur hirarki 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:

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

KARAKTERISTIK SISTEM MEMORY

Sistem Memori ( Memori ) adalah komponen-komponen elektronik yang menyimpan perintah- perintah yang menunggu untuk di eksekusi oleh prosesor,data yang diperlukan oleh insruksi
(perintah) tersebut dan hasil-hasil dari data yang diproses ( informasi ). Memori biasanya terdiri atas satu chip atau beberapa papan sirkuit lainnya dalam prosesor. Memori komputer bisa diibaratkan sebagai papan tulis, dimana setiap orang yang masuk kedalam ruangan bisa membaca dan memanfaatkan data yang ada dengan tanpa merubah susunan yang tersaji. Data yang diproses oleh komputer, sebenarnya masih tersimpan didalam memori, dan dalam hal ini komputer hanya membaca data dan kemudian memprosesnya. Satu kali data tersimpan didalam memori komputer, maka data tersebut akan tetap tinggal disitu selamanya. Setiap kali memori penuh, maka data yang ada bisa dihapus sebagian ataupun seluruhnya untuk diganti dengan data yang baru.

Ada 7 karakteristik sistem memori secara umum:

1.      Lokasi

2.      Kapasitas

3.      Satuan Transfer

4.      Metode Akses

5.      Kinerja

6.      Tipe Fisik

7.      Karakter Fisik

PENJELASAN

1)      Lokasi memori berada pada 3 lokasi, yaitu:

·         Memori Local atau sering disebut dengan register. Built-in berada dalam CPU, diperlukan untuk semua kegitan CPU.

·         Memori Internal atau sering disebut dengan memory primer atau memory utama. Berada diluar CPU bersifat internal pada system computer, diperlukan oleh CPU dalam proses eksekusi (operasi) program sehingga dapat diakses secara langsung oleh CPU tanpa melalui perantara.

·         Memori Eksternal atau sering disebut dengan memori sekunder. Bersifat eksternal dan berada di luar CPU, diperlukan dlam menyimpan data atau instruksi secara permanen, terdiri atas perangkat storage seperti: disk, pita magnetik, dll

2)      Kapasitas Memory

·         Kapasitas register dinyatakan dalam bit.

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

·         Kapasitas memori eksternal dinyatakan dalam byte.

3)      Satuan Transfer

·         Memory Internal. Satuan transfer merupakan jumlah bit yang dibaca atau ditulis ke dalam memori pada suatu saat.

·         Memory Eksternal. Data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar dari word, yang dikenal dengan block.

4)      Metode Akses Memory
Ada 4 jenis pengaksesan data satuan, yaitu:

·         Sequentaial Access. Diorganisasikan menjadi unit-unit data yang disebut record, dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Contoh sequential access adalah akses pada pita magnetic.

·         Direct Access. Menggunakan shared read/write mechanism tetapi setiap blok dan record memliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik. Contoh direct access adalah akses pada disk.

·         Random Access. Dapat dipilih secara random, waktu mengakses lokasi tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan bersifat konstan. Contoh random access adalah system memori utama.

·         Associative Access. Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan alamatnya, waktu pencariannya tidak bergantung secara konstan terhadap lokasi atau pola access sebelumnya. Contoh associative access adalah memory cache.

5)       Kinerja memory
3 buah parameter untuk kinerja system memory, yaitu:

·         Access Time. Bagi RAM waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Bagi non RAM waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada lokasi tertentu.

·         Cycle Time. Waktu akses ditambah dengan waktu transien hingga sinyal hilang dari saluran sinyal untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif.

·         Transfer Rate. Merupakan kecepatan pemindahan data ke unit memori atau ditransfer dari unit memory. Bagi RAM, transfer rate sama dengan  . Bagi non-RAM, transfer rate sama dengan , dimana  Waktu rata-rata untuk membaca atau menulis sejumlah N bit,  waktu akses rata-rata,  Jumlah bit,  kecepatan transfer dalam bit per detik.

6)      Tipe Fisik Memory
Ada dua tipe fisk memory, yaitu:

·         Memory Semikonduktor. Memory ini memakai teknologi LSI atau VLI, memory ini banyak digunakan untuk memory internal misalnya RAM.

·         Memory Permukaan Magnetik. Banyak digunaakan untuk memory eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetic.

7)      Karakteristik Fisik

·         Volatile dan Non-volatile. Pada memory volatile informasi akan hilang bila listrik dimatika. Pada memory Non-volatile informasi akan tetap berada tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan, memory ini daya listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut.

·         Erasable dan Non Erasable. Erasable artiny isi memory dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain.

8)      Dari segi istilah, ROM dan RAM memiliki pengertian sebagai berikut ini.

·         ROM (Read Only Memory), Adalah sebuah Ruang atau memory yang berfungsi untuk menyimpan berbagai program yang ada pada komputer tersebut. ROM biasanya menyimpan file-file seperti Musik, Film, Gambar dan file lainnya.

·         RAM (Random Access Memory), Adalah sebuah Ruang atau memory yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara program komputer yang sedang berjalan. ROM biasanya berisi instruksi/program khusus yang bisa digunakan pemakai untuk memanfaatkan komputer secara maksimal.

Dari pengertian diatas, sudah sangat jelas perbedaan antara RAM dan ROM. Secara Singkatnya, ROM adalah ruang yang digunakan untuk menyimpan file yang sudah jadi seperti gambar, musik dan sebagainya. Sedangkan RAM adalah ruang yang digunakan untuk menjalankan aktifitas dari sebuah program yang dibuka pada komputer tersebut.

Nah di bawah ini terdapat Perbedaan diantara keduanya antara lain:

1.      ROM tidak dapat diisi atau ditulisi data sewaktu-waktu seperti RAM. Pengisian atau penulisan data, informasi, ataupun program pada ROM memerlukan proses khusus yang tidak semudah dan se-fleksibel cara penulisan pada RAM. Biasanya, data atau program yang tertulis pada ROM diisi oleh pabrik yang membuatnya. Umumnya ROM digunakan untuk menyimpan firmware, yaitu perangkat lunak yang berhubungan dengan perangkat keras. Contoh ROM semacam ini adalah ROM BIOS. ROM BIOS berisi program dasar sistem komputer yang berfungsi untuk mengatur dan menyiapkan semua peralatan atau komponen yang ada atau yang terpasang pada komputer saat komputer ‘dinyalakan/dihidupkan’.

2.      Informasi/data/program yang tertulis pada ROM (isi ROM) bersifat permanen dan tidak mudah hilang dan tidak mudah berubah walaupun komputer ‘dimatikan’ atau dalam keadaan mati (off). Sedangkan pada RAM, semua isinya (baik berupa data, program atau informasi) akan hilang dengan sendirinya jika komputer ‘dimatikan’ (dalam keadaan off).

3.      ROM dapat menyimpan data tanpa membutuhkan daya. Itulah sebabnya data dalam ROM tidak akan hilang walaupun komputer mati. Sedangkan RAM membutuhkan daya agar dapat menyimpan data, jika RAM tidak mendapatkan daya, dengan sendirinya tidak akan dapat menyimpan data. Hal inilah yang menyebabkan data yang terdapat dalam RAM secara otomatis akan hilang bila komputer mati (off).

ROM modern sering ditemukan dalam bentuk IC (Integrated Circuit), sama seperti RAM yag wujudnya kebanyakan juga berupa IC. Teks atau kode yang tertulis pada kedua jenis IC ini berbeda. IC ROM biasanya memiliki kode tulisan (teks) 27xxx. Angka 27 menunjukkan kode untuk ROM, sedangkan xxx menjunjukkan kapasitas ROM dalan satuan kilo bit.

Jenis-Jenis ROM

• 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-ROM prerecorded 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.
• PROM (Programable ROM), yaitu ROM yang bisa kita program kembali dengan catatan hanya boleh satu kali perubahan setelah itu tidak dapat lagi diprogram.
• RPROM (Re-Programable ROM), merupakan perkembangan dari versi PROM dimana kita dapat melakukan perubahan berulangkali sesuai dengan yang diinginkan.
• EPROM (Erasable Program ROM), merupakan ROM yangdapat kita hapus dan program kembali, tapi cara penghapusannya dengan menggunakan sinar ultraviolet.
• EEPROM (Electrically Erasable Program ROM), perkembangan mutakhir dari ROM dimana kita dapat mengubahdan menghapus program ROM dengan menggunakan teknikelektrik. EEPROM ini merupakan jenis yang paling banyak digunakan saat ini.