Pertemuan 4

Pertemuan 4
MEMORY
Karakteristik Memori
 Lokasi
 Kapasitas
 Unit transfer
 Metode Akses
 Kinerja
 Jenis fisik
 Sifat-sifat fisik
 Organisasi
Lokasi
 CPU (register)
 Internal (main memori)
 External (secondary memori)
Kapasitas
 Ukuran Word
 Satuan alami organisasi memori
 Banyaknya words
 atau Bytes
Satuan Transfer
 Internal
 Jumlah bit dalam sekali akses
 Sama dengan jumlah saluran data (= ukuran word)
 External
 Dalam satuan block yg merupakan kelipatan word
 Addressable unit
 Lokasi terkecil yang dpt dialamati secara uniq
 Secara internal biasanya sama dengan Word
 Untuk disk digunakan satuan Cluster
Metode Akses
 Sekuensial
 Mulai dari awal sampai lokasi yang dituju
 Waktu akses tergantung pada lokasi data dan lokasi sebelumnya
 Contoh tape
 Direct
 Setiap blocks memilki address yg unique
 Pengaksesan dengan cara lompat ke kisaran umum (general vicinity) ditambah pencarian sekuensial
 Waktu akses tdk tergantung pada lokasi dan lokasi sebelumnya
 contoh disk
 Random
 Setiap lokasi memiliki alamat tertentu
 Waktu akses tdk tergantung pada urutan akses sebelumnya
 Contoh RAM
 Associative
 Data dicarai berdasarkan isinya bukan berdasarkan alamatnya
 Waktu akses tdk tergantung terhadap lokasi atau pola akses sebelumnya
 Contoh: cache
Hierarki Memori
 Register
 Dalam CPU
 Internal/Main memory
 Bisa lebih dari satu level dengan adanya cache
 “RAM”
 External memory
 Penyimpan cadangan
Performance
 Access time
 Waktu untuk melakukan operasi baca-tulis
 Memory Cycle time
 Diperlukan waktu tambahan untuk recovery sebelum akses berikutnya
 Access time + recovery
 Transfer Rate
 Kecepatan transfer data ke/dari unit memori
Jenis Fisik
 Semiconductor
 RAM
 Magnetic
 Disk & Tape
 Optical
 CD & DVD
 Others
 Bubble
 Hologram
Karakteristik
 Decay
 Volatility
 Erasable
 Power consumption
Organisasi
 Susunan fisik bit-bit untuk membentuk word
Kendala Rancangan
 Berapa banyak?
 Capacity
 Seberapa cepat?
 Time is money
 Berapa mahal?
Hierarki
 Registers
 L1 Cache
 L2 Cache
 Main memory
 Disk cache
 Disk
 Optical
 Tape
Locality of Reference
 Selama berlangsungnya eksekusi suatu program, referensi memori cenderung untuk mengelompok (cluster)
 Contoh: loops
Memori Semiconductor
 RAM
 Penamaan yang salah karena semua memori semiconductor adalah random access (termasuk ROM)
 Read/Write
 Volatile
 Penyimpan sementara
 Static atau dynamic
Dynamic RAM
 Bit tersimpan berupa muatan dalam capacitor
 Muatan dapat bocor
 Perlu di-refresh
 Konstruksi sederhana
 Ukuran per bit nya kecil
 Murah
 Perlu refresh-circuits
 Lambat
 Main memory
Static RAM
 Bit disimpan sebagai switches on/off
 Tidk ada kebocoran
 Tdk perlu refreshing
 Konstruksi lebih complex
 Ukuran per bit lebih besar
 Lebih mahal
 Tidak memerlukan refresh-circuits
 Lebih cepat
 Cache
Read Only Memory (ROM)
 Menyimpan secara permanen
 Untuk
 Microprogramming
 Library subroutines
 Systems programs (BIOS)
 Function tables
Jenis ROM
 Ditulisi pada saat dibuat
 Sangat mahal
 Programmable (once)
 PROM
 Diperlukan peralatan khusus untuk memprogram
 Read “mostly”
 Erasable Programmable (EPROM)
 Dihapus dg sinar UV
 Electrically Erasable (EEPROM)
 Perlu waktu lebih lama untuk menulisi
 Flash memory
 Menghapus seleuruh memori secara electris
Organisasi
 16Mbit chip dapat disusun dari 1M x 16 bit word
 1 bit/chip memiliki 16 lots dengan bit ke 1 dari setiap word berada pada chip 1
 16Mbit chip dapat disusun dari array: 2048 x 2048 x 4bit
 Mengurangi jumlah addres pins
 Multiplex row address dg column address
 11 pins untuk address (211=2048)
 Menambah 1 pin kapasitas menjadi 4x
Refreshing
 Rangkaian Refresh diamsukkan dalam chip
 Disable chip
 Pencacahan melalui baris
 Read & Write back
 Perlu waktu
 Menurunkan kinerja
Koreksi kesalahan
 Rusak berat
 Cacat/rusak Permanent
 Rusak ringan
 Random, non-destructive
 Rusak non permanent
 Dideteksi menggunakan Hamming code
Operasi pada Cache
 CPU meminta isi data dari lokasi memori tertentu
 Periksa data tersebut di cache
 Jika ada ambil dari cache (cepat)
 Jika tidak ada, baca 1 block data dari main memory ke cache
 Ambil dari cache ke CPU
 Cache bersisi tags untuk identitas block dari main memory yang berada di cache
Desain Cache
 Ukuran (size)
 Fungsi Mapping
 Algoritma penggantian (replacement algrthm)
 Cara penulisan (write policy)
 Ukuran Block
 Jumlah Cache
Size
 Cost
 Semakin besar semakin mahal
 Speed
 Semakin besar semakin cepat
 Check data di cache perlu waktu
Fungsi Mapping
 Ukuran Cache 64kByte
 Ukuran block 4 bytes
 diperlukan 16k (214) alamat per alamat 4 bytes
 Jumlah jalur alamat cache 14
 Main memory 16MBytes
 Jalur alamat perlu 24 bit
 (224=16M)
Direct Mapping
 Setiap block main memory dipetakan hanya ke satu jalur cache
 Jika suatu block ada di cache, maka tempatnya sudah tertentu
 Address terbagi dalam 2 bagian
 LS-w-bit menunjukkan word tertentu
 MS-s-bit menentukan 1 blok memori
 MSB terbagi menjadi field jalur cache r dan tag sebesar s-r (most significant)
Table Cache Line pada Direct Mapping
 Cache line blocks main memori
 0 0, m, 2m, 3m…2s-m
 1 1,m+1, 2m+1…2s-m+1
 m-1 m-1, 2m-1,3m-1…2s-1
Keuntungan & Kerugian Direct Mapping
 Sederhana
 Murah
 Suatu blok memiliki lokasi yang tetap
 Jika program mengakses 2 block yang di map ke line yang sama secara berulang-ulang, maka cache-miss sanagat tinggi
Associative Mapping
 Blok main memori dpt di simpan ke cache line mana saja
 Alamat Memori di interpresi sbg tag dan word
 Tag menunjukan identitas block memori
 Setiap baris tag dicari kecocokannya
 Pencarian data di Cache menjadi lama
Set Associative Mapping
 Cache dibagi dalam sejumlah sets
 Setiap set berisi sejumlah line
 Suatu blok di maps ke line mana saja dalam set
 misalkan Block B dapat berada pada line mana saja dari set i
 Contoh: per set ada 2 line
 2 way associative mapping
 Suatu block dpt berada pada satu dari 2 lines dan hanya dalam 1 set
Replacement Algorithms (1)
Direct mapping
 Tidak ada pilihan
 Setiap block hanya di map ke 1 line
 Ganti line tersebut