Makalah Sistem Memory

     Sistem Memory

System memory merupakan sebuah tempat untuk menyimpan data  maupun komponen elektronik yan menyimpan perintah-perintah untuk di eksekusi oleh prosessor, baik itu data yang di perlukan instruksi itu sendiri maupun hasil dari data yang dip roses. Data yang sedang dip roses oleh computer sebenarnya masih tersimpan pada memori, saat computer memproses computer hanya membaca isi memori dan memprosesnya sesuai dengan perintah-perintah yang ada, lalu pada saat computer menyimpan data pada memori maka data tersebut aka nada di sana selamanya hingga akhirnya memori penuh dan di hapus lalu di isikan dengan data yang baru.

1.      Karakteristik sistem-sistem memori secara umum

§  Lokasi

§  CPU (register)posisi memori yang pertama  berada didalam Control Prosesor Unit didalam komputer,memori yang berada didalam CPU tersebut bernama register

§  Internal (main memori)lokasi ini memang tidak berada didalam CPU tetapi bukan berarti memori ini tidak diperlukan,memori ini masih digunakan dalam proses jalannya program didalam komputer.

§  External (secondary memori) memori eksternal adalah memori tambahan diluar komputer memori.tidak ada hubungan nya samasekali dengan processor kecuali dalam hal penyimpanan.untuk mengakses memori eksternal dibutuhkan media mpenghubung. Contoh memori eksternal : Flashdisk.

2.      Kapasitas

a.       Ukuran Word

§  Ukuran word didalam sebuah proses direpresentasikan dalam bentuk byte ( 1 byte=8 bit)

b.  Banyaknya words

§  Banyaknya word direpresentasikan dengan banyaknya bytes dalam sebuah proses

3.      Satuan Transfer

Pada memori internal satuan trasnsfer nya adalah jumlah bit dalam sekali pemrosesan program atau sama dengan ukuran word yang terpakai. Eksternal,Satuan transfer nya berjumlah kelipatan word yang juga merupakan satuan block.

4.      Metode Akses

Terdapat 4 jenis pengaksesan satuan data, yaitu:

§  Sequential access

Pada metode ini proses terjadi dari awal ekseskusi sampai ketika data tiba dilokasi tujuan.waktu akses pada metode ini bergantung pada dua lokasi yaitu lokasi awal pengiriman dan lokasi tujuan data .

§  Direct access

Pada metode direct akses ini ,ada alamat yang unik pada setiap block nya, pemrosesan dan akses data dilakukan dengan cara yang unik dengan  general vicinity.berbeda dengan metode sebelumnya waktu direct akses ini sama sekali tidak dipengaruhi oleh lokasi awal maupun lokasi tujuan.

§  Random access

Pada metode random akses ini tiap-tiap lokasi memliki alamat tersendiri.lokasi-lokasi pun dipilih secara acak , waktu random akses ini sama sekali tidak dipengaruhi oleh runtutan proses eksekusi sebelumnya.

§  Associative access

Pada metode assosiative ini setiap data dicari berdasarkan isi dari data tersebut.waktu pengaksesan tidak dipengaruhi oleh pola akses data dan keberadaan data

5.      Kinerja

Ada 3 ukuran kinerja bagi sistem memori sebagai berikut:

§  Acces time  merupakan waktu yang diperlukan  dalam proses tulis , baca

§  Memory Cycle time merupakan penambahan waktu untuk proses recovery data sebelum menuju ketahap selanjutnya.

§  Transfer Rate merupakan laju kecepatan pengiriman data dari unit memori

6.      Jenis-Jenis Fisik

Adapun jenis fisik Memori adalah :

§  Semiconductor

Memori semikonduktor ini lebih sering dipakai sebagai memori internal didalam komputer.

Contoh : RAM

§  Magnetic

Memori jenis magnetik ini lebih sering dipakai sebagai memori eksternal.

7.      Karakter Fisik

§  Volatile dan Non-volatile

Pada memori volatile,apabila daya listrik sebuah PC tiba-tiba mati atau dimatikan makan data dan informasi otomatis akan hilang.

Sedangkan  pada memori Non-volatile data dan informasi yang sudah disimpan akan

§  Erasable dan Non-Erasable

Erasable berarti isi dari data yang tersimpan didalam memori dapat ditukar ataupun dimusnahkan.

2.2.        Hirarki Memori

Untuk dapat  menhasilkan  kinerja terbaik, memori harus mampu mengikuti CPU. Apabila  CPU  mengeksekusi instruksi, maka tidak diperlukan  menghentikan CPUhal ini lakukan untuk menunggu  datangnya instruksi.Adapun  untuk hasilkan  kinerja terbaik, memori akan  menjadi sangant mahal, debgan kapasitas relatif rendah, dan waktu access yang sangat  cepat. Sedangkan Untuk menghasilkan kinerja yang optimal, diperlukan  kombinasi teknologi dengan  komponen memori. Denagn menggunakan kombinasi ini maka susunan hirarki adalah semakinmenurun hirarki. Dari kombinasi ini dapat disusun hirarki memori sebagai berikut:

Semakin menurunnya  hirarki.

hal-hal yang akan terjadi didalam penuruna hirarki, yaitu:

§  Peningkatan waktu akses

§  Penurunan harga per bit

§  Penurunan frekuensi akses memori oleh CPU

§   Peningkatan kapasitas

Semakin lambat memori maka keperluan CPU didalam  mengaksesnya akan menjadi  semakin sedikit.  Maka keseluruhan sebuah sistem komputer akan tetap cepat namuneperluan kapasitas memori  besar akan menjadi  terpenuhi.

2.3.        Sistem Memori Utama

Memori Utama biasanya di sebut juga dengan Dynamic RAM, memori utama tidak cepat panas dan juga tidak secepat memori statis. Memori ini di katakan memori utama karna proses memori langsung berhubungan dengan Processor untuk menyediakan data-data yang di perlukan. Memori utama hanya bersifat sementara karena hanya menyimpan data-data atau program saat computer hidup saja.

            Cara kerja Memori utama, pertama, memori utama mengambil data atau program yang akan di olah dari memori sekunder seperti hardisk  (data yang di ambil dari memori sekunder ini merupakan data salinan). Lalu pada saat data atau program tersebut di olah, data yang ada pada memori sekunder masih tidak di ganggu gugat, data di eksekusi pada RAM., bila data atau program yang di olah tersebut selesai di olah atau maka data atau program tersebut di simpan di memori sekunder atau hardisk.

            Memory utama mempunyai beberapa unit penting seperti berikut:

·         MDR (memory data register)

MDR merupakan unit yang berguna menampung data yang di perlukan dan di kirim ke prosessor.

·         MAR(Memory Addres Register)

MAR adalah unit yang berguna menangkap alamat memori yang di kirim oleh prosessor.

·         Pemilih fungsi Read/Write

Ini adalah unit yang memberikan perintah Input Output kepada memory lainnya.

            Memori utama mempunyai urutan pembacaan yaitu sebagai berikut:

a)      Program counter yang ada pada prosessor memberikan alamat ke memori utama.

b)      Kemudian alamat data yang di kirim oleh program counter di tangkap oleh MAR.

c)      Pada saat alamat telah ada di MAR, kemudian di translasikan dalam kode pilih yang akan mengaktifkan elemen memori yang di pilih.penerjemahan ini menggunakan rangkaian decoder.

d)      Setelah alamat di temukan pada memori utama, maaka data atau program yang ada dalam memori utama di copy ke MAR.

e)      Kemudian data tersebut di kirim ke prosessor menggunakan MAR.

2.4.        Relokasi Program dan Proteksi Memori

Multiprogramming adalah program yang berjalan dalam waktu bersamaan dalam satu main memory, cara ini bisa untuk meningkatkan kinerja suatu CPU, saat itu CPU akan benar-benar bekerja. Karena prosses ini menggunakan satu main memory, maka main memory akan dibagi menjadi beberapa partisi untuk menjalankan program tersebut secara berganti-gantian.

Prosses multiprogramming bergantung pada relokasi program dan proteksi memorynya.

1.      Relokasi program (Pemindahan program).

§  Menempatkan program yang akan diproses didalam pengrelokasian program awal yaitu tempat sistem pengoperasian pertama kali.

§  Memindahkan program dari suatu tempat di memory utama ke tempat lain didalam memory utama pada saat program dijalankan selesai.

2.      Proteksi program.

Bertujuan untuk mencegah program untuk mengakses program lain di memory yang telah diberi system pengoperasian supaya tidak terjadinya bug pada memory.

2.5.        Jenis Memori

1.      Random Access Memory (RAM)

Seluruh data dan program yang dimasukkan melalui alat input akan disimpan terlebih dahulu di memori utama, khususnya di RAM. RAM adalah memori yang dapat diakses  yaitu bisa diisi dan juga diambil isinya oleh programmernya. RAM berfungsi sebagai tempat penyimpanan data sementara, ketika sebuah instruksi diberikan kepada komputer sebelum data dieksekusi oleh processor. RAM dipaketkan dalam bentuk chip dengan satuan penyimpanan dasarnya adalah sel (1 bit/sel). Proses baca dan tulis data ke dan dari memori bisa dilakukan dengan cepat dan mudah pada RAM. RAM memerlukan catu daya listrik (volatile). 

Struktur dari RAM terdiri dari 4 bagian, yaitu:

1.      Input storage, berfungsi untuk menampung inputan yang dimasukkan melalui alat input.

2.      Program storage, berfungsi untuk meyimpan seluruh instruksi-instruksi program yang akan diolah.

3.      Working storage, berfungsi untuk menyimpan data yang akan diproses dan hasil dari pemrosesan.

4.      Output storage, berfungsi untuk menampung hasil akhir dari pemrosesan data yang kemudian akan ditampilkan oleh alat output.

Berdasarkan bahan pembuatannya, RAM dibagi dalam 2 bagian utama, yaitu:

a.       Dynamic RAM (DRAM)

RAM dinamis disusun  oleh sel-sel yang menyimpan data dalam bentuk muatan listrik pada kapasitor. Pada kapasitor adanya muatan listrik dinyatakan sebagai bilangan biner 1 sementara 0 untuk tidak adanya muatan listrik. Disebut dinamis karena hanya menyimpan data dalam waktu yang pendek dan harus disegarkan secara berkala. Setiap sel yang menyimpan 1 bit data memiliki 1 transistor dan 1 kondensator. Kondensator berfungsi menjaga tegangan agar tetap berjalan di transistor sehingga tetap bisa menyimpan data. Karena penjagaan arus harus dilakukan secara berkala (refreshing), maka proses ini memakan waktu yang lebih lama.

b.      Static RAM(SRAM)

Setiap sel yang  menyimpan n bit data memiliki 4n transistor. Data yang disimpan hanya berupa hidup (high  state) atau mati (low state) yang bergantung pada keadaan suatu transistor. SRAM tidak memerlukan sinyal refresh untuk mempertahankan isi memori.

            Perbandingan umum antara DRAM dan SRAM:

1. DRAM maupun SRAM adalah voltatile.

2. Sel memori DRAM lebih kecil sehingga lebih sederhana dibandingkan SRAM.

3. DRAM memiliki lebih banyak sel per satuan luas sehingga sel-sel nya lebih kecil, lebih rapat   dan lebih murah.

4.   DRAM lebih lambat dari SRAM dan DRAM memerlukan rangkaian pengosong muatan.

5.   DRAM cenderung lebih baik digunakan untuk kebutuhan memori yang lebih besar.

a. Read Only Memory (ROM)

ROM merupakan chip-chip memori yang menyimpan data dan instruksi secara permanen. Memori ini hanya bisa dibaca saja, sehingga programmer tidak bisa mengisikan data ke dalam ROM. Isi dari ROM sudah diisi oleh pabriknya, berupa sistem operasi yang terdiri  dari program-program utama yang dibutuhkan oleh sistem komputer tersebut. ROM bersifat non volatile agar isinya tidak hilang ketika listrik komputer dimatikan. Isi ROM tidak boleh hilang atau rusak, karena sistem komputer tidak akan berfungsi. Sehingga ROM hanya bisa dibaca saja.

Dalam kasus lain, adanya kemungkinan untuk merubah isi ROM. Dengan cara memrogram kembali instruksi-instruksi pada ROM tersebut. ROM yang dapat diprogram kembali adalah Programmable Read Only Memory (PROM), yang hanya dapat diprogram sekali saja tanpa bisa diubah kembali. Jenis yang lainnya adalah Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM) atau Reprogrammble Read Only Memory (RPROM) yang dapat dihapus dengan menggunakan sinar ultra violet atau dapat juga dijemur di bawah sinar matahari, serta dapat diprogram berkali-kali. Dan ada juga Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) yang dapat dihapus secara elektronik dan bisa diprogram kembali.

2.      Memori Read/Write

Menurut sifat pengoperasiannya memori read/write dibagi menjadi tiga yaitu: sifat fisik, organisasi logis, dan memori archival.

a.       Sifat Fisik

Berdasarkan sifat fisik,  Jenis-jenis memori adalah sebagai berikut:

1.      Static RAM (SRAM)

Ciri-ciri Static RAM adalah sebagai berikut:

§  Apabila telah ditulis pada setiap word maka tidak perlu lagi dialamatkan dan dimanipulasi yang digunakan untuk menyimpan nilainya.

§  Pada memori tdak dibutuhkan penyegaran.

§  Terdiri dari flip-flop dengan arus kecil untuk menjaga logikanya.

§  Berfungsi untuk register CPU dan Peralatan penyimpanan yang memiliki kecepatan tinggi

§  Adalah sirkuit semikonduktor yang sanagat cepat dan mahal

2.      Dynamic RAM (DRAM)

Ciri-ciri Static RAM adalah sebagai berikut:

§  Terbentuk dari kapasitor dan transiktor

§  Memiliki sirkuit pembangkit

§  Waktu siklus yang dimiliki adalah 2 kali acces time

§  Membutuhkan penyegaran

3.      Memori Volatile

Memori Volatile adalah suatu memori yang memerlukan sumber daya secara terus menerus  yang digunakanuntuk menyimpan nilai.

Contoh Memori  Volatile: Static RAM dan Dynamic RAM

4.      Memori Non-Volatile

Memori Non-Volatile merupakan lawan dari memori  Memori Volatile.

Yaitu suatu memori yang memerlukan sumber daya secara terus menerus  yang digunakanuntuk menyimpan nilai.

Contoh Memori Non-Volatile: Random Acsses Memori (ROM)

5.         Memori Read Destruktif

Ciri-ciri dari memori read restruksif adalah sebagai berikut:

§  Pada proses pembacaan word, memori itu juga menghacurkan nilainya

§  Memiliki dua fase. Fase tersebut adalah read cycle dan restore cycle

§  Didalam proses akses baca system penyimpanan pertama memmbaca word , hal tersebut akan membuat waktu membaca menjadai lebih pendek dibangdingkan waktu tulis.

Contoh Memori Read Destruktif adalah Dynamic RAM

6.         Memori Read Non-Destruktif

7.         Ciri-ciri memori read non-restruktif adalah Pada saat proses baca word, memori tdak bisa di dihancurkan. Contoh  Memori Read Non-Destruktif adalah Static RAM dan RAM.

8.         Memori Removable

Memori Removable adalah memori dengan elemen aktif yang bisa dikelurkan dari hardware system. Contoh Memori Removable adalah Disket

9.         Memori Non Removable merupakan lawan daroi Memori Non-removable, yaitu  memori dengan elemen aktif yang bisa dikelurkan dari hardware system. Contoh adalah memori dengan memiliki elemen aktif yang bisa dikelurkan dari hardware system adalah Hard Disk dan RAM

b.      Organisasi Logis

Bentuk dari organisasi logi adalah sebagai berikut:

§  Asossiatif. Yaitu: Untuk menentukan sela yang akan dibaca dan ditulis, pada memori digunakan isi dari bagian word.

§  Akses urut. Yaitu:  Untuk mengakses data secara urut, memori menggunakan piya magnetis.

§  Teralamatkan (addressed). Yaitu: untuk menentukan sel yang akan dibaca dan ditulis, memori menggunakan alamat.

c.          Memori Archival

Bentuk dari memori archival adalah sebagai berikut:

§  Disk Optis melakukan penyimpanan data dengan mengubah secara internaldari sifat refletif pada bidang kecil yang ada di disk dan melakukan baca data dengan mendeteksi secara visual dan telah diubah.

§  Pada Memori non volatile  yang bisa menyimpan lebih banyak data tetapi dengan biaya yang sedikit dan dengan jangka waktu yang cukup lama. Contonya adalah Disk, Disk Optis, dan Tape Pita.

§  Word Once read many Times (WORM Memori) sangat ideal untuk digunakan dalam menyimpan archival, hal ini disebabkan karena dalam sekali tulis maka secara fungsional akan menjadi ROM.

2.6.        Cache Memori

1.      Pengertian memory cache

yang mana terletak diantara Cpu dan Memory utama,memory cache ini digunakan untuk menyimpan data yang diakses pada saat itu agar mengurangi lama proses cpu selama pengaksesan didalam memory utama.

Jika menjalankan suatu system tanpa memory cache,maka akan menyebabkan waktu tunda dalam pemrosesan intruksi ,karena lama waktu akses ke memory utama lebih besar dari periode clock prosessor. Maka kecepatan prosessor yang tinggi terbuang selama pengaksesan di memory karena waktu pengaksesan ke memory utama yang besar.

Maka dari itu untuk mengurangi lama waktu tunggu dalam pemrosesan di cpu, digunakanlah memory cache yang kapasitasnya kecil namun dalam pemrosesannya cepat.

Siklus penggunaan memory cache :    

					Memory Utama
			Memory cache

 

                          CPU                                                                      

                                 

                                                 Word                                block

             

              Kapasitas memory cache sangat kecil jika dibandingkan dengan memory utama dikarenakan memory cache cukup mahal. Ketika kapasitas memory cache penuh maka beberapa item atau data akan dihapus,dan juga keberadaan memory cache tidak bisa di baca pada program pemakai (user),dan bahkan tidak dibaca oleh CPU.

Memory cache terbagi dua yaitu :

1.      Internal cache

        Memory yang terdapat di dalam CPU.

2.      External cache

        Memory yang terdapat didalam MotherBoard.

Prinsip Kerja Memory Cache :

              Didalam memory cache terdapat Salinan dari sebagian isi dari memory utama. Pada saat CPU membaca sebuah word di memory,maka dilakukan pengecekan agar supaya mengetahui bahwa word berada di memory cache atau tidak. Jika word tersebut berada di memory cache maka word akan dikirimkan ke CPU.proses ini dinamakan cache HIT, akan tetapi apabila word tidak ada di memori cache, informasi yang diinginkan tidak tersedia di memory cache, maka dari itu semua blok yang berisi alamat memory utama akan dikirim ke memori cache, proses ini dinamakan cache MISS.

             

              Memory utama dibagi menjadi beberapa blok, setiap blok berisi sejumlah lokasi berurutan yang tetap atau tidak berubah. Selama pembacaan lokasi di memory utama, seluruh isi blok dikirimkan dan disimpan di dalam memory cache. Memory cache di susun dari beberapa baris, dalam blok terdiri dari beberapa baris. Kapasitas blok di memory utama sama dengan kapasitas baris di memory cache. Karna itu, suatu fungsi digunakan untuk memetakan secara simetris suatu blok memory utama dengan kesalah satu baris di  memory cache. Apabila blok di memory utama disimpan di dalam memory cache, maka baris di memory cache (nomor baris) blok harus ditulisi yang ditentukan dari fungsi pemetaan.

Ada 3 cara untuk fungsi pemetaan memory cache, yaitu :

1.      Pemetaan langsung (direct mapping)

2.      Pemetaan asosiatif penuh (fully associative mapping)

3.      Pemetaan asosiatif set (set associative mapping)

2.7.        Virtual Memori

Seperti sering kita temukan pada computer jika kita menjalankan banyak program. Lalu muncul peringatan “memory is low” ini dapat terjadi dikarenakan memori kekurangan kapasitas dan memerlukan sumber yang lebih besar.

memori adalah ruang penyimpanan yaitu memori utama . Sedangkan virtual adalah meniru atau tidak nyata yaitu memori pada disk.Dapat kita definisikan bahwa memori virtual adalah sistem yang digunakan dari sistem operasi untuk menjalankan sebagian dari memori sekunder(harddisk) yang menggunakan sama halnya RAM yang terpasang disebuah sistem dikomputer. Sistem inilah yang beroperasi memindahkan kode kode yang tidak dibutuhkan pada hard drive yang disebut page file..pengeksekusi inilah yang dinamakan virtual memori.  proses pemakaian memori ini dapat kita lihat di task manager dan melihat grafik pengaturan jalur penjalanannya. Kita juga dapat mengubah dan menyimpan pengaturan sesuai pemakaian program atau aplikasi aplikasi yang dibutuhkan.

Konsep virtual ini tidak hanya dapat kita lihat pada sistem windows saja. Bahkan dilinux pun kita dapat menemukannya. Sebegaimana konsep inilah yang sering disebut swap memory yang telah dipartisi diwaktu menginstalnya. Swap memory ini sebelumnya telah ditetapkan dalam suatu proses sebelum instalasi swap memory tersebut

           

  Memori virtual menyatukan RAM aktif dan memori aktif kedalam bentuk cakram ke dengan berbagai macam alamat yang berdekatan.