8/5/2010

1

PERTEMUAN 14

MEMORI dan CONTROL

PROSESSING UNIT (CPU)

Sasaran

Pertemuan 14

Mahasiswa diharapkan mengerti tentang

Memory yang terdiri dari :

- ROM dan RAM

8/5/2010

2

Memori (Memory)Memori berfungsi menyimpan sistim aplikasi, sistem

pengendalian, dan data yang sedang beroperasi ataudiolah. Semakin besar kapasitas memori akanmeningkatkan kemapuan komputer tersebut. Memoridiukur dengan KB atau MB. Ada 2 kelompok utamamemori yaitu ROM dan RAM dengan komponensemikonduktor sebagai bahan pembentuknya ataumemori semikonduktor.Memori ini terdiri dari sejumlahsel memori dimana bit-bit data dapat disimpan (ditulis).Sel - sel memori ini dikelompokkan untuk membentuksuatu lokasi memori (lokasi memori 1 bit, 2 bit, 4 bit,atau 8 bit)

ROM

ROM dibuat dengan menggunakan teknologi

bipolar atau MOS. Pada kedua teknologi

tersebut penyimpan dasarnya adalah saklar

arah tunggal (unidirectional switch) dalam

bentuk dioda atau transistorMacam – macam ROM :

PROM (Programmable Read Only Memory)

EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)

8/5/2010

3

1. PROM (Programmable Read-Only Memory

D23128C PROM on the board of ZX Spectrum

Programmable Read-Only Memory (PROM) atau FieldProgrammable Read-Only Memory (FPROM) adalahis a form of digital memori digital dimana setting setiapbit di lock oleh zat fusi atau antifusi . Beberapa PROMdigunakan untuk menyimpan program secara permanen.

Perbedaannya dengan ROM adalah program dapat diaplikasi jikaalat sudah dirakit dengan sekali pembakaran zat fusi yangmenyebabkan program bersifat irreversible (proses tidak dapatbalik) sehingga bersifat permanen atau read only. Contohprogram-program pada video game consoles atau beberapaproduk kamus electronik dimana PROM dari beberapa bahasayang digunakan dapat diganti satu sama lain.

Keunggulan PROM

1. Kehandalan2. Menyimpan data secara permanen3. Harga relatif murah (moderat prices)4. Dirancang berbentuk IC5. Kecepatan: 35 sampai 60 ns

8/5/2010

4

2. EPROM

EPROM adalah

memori hanya

baca dan dapat

diprogram serta

dihapus.

The Glass Window

EPROM packages have a glass cover so that the chip can be exposed to ultraviolet (UV) light for erasure.

8/5/2010

5

Jenis EPROM yang paling populer adalahjenis ultraviolet atau EPROM UV.Setelah diprogram secara listrik, memoridapat dihapus dengan cara pencahayaansinar UV berintensitas tinggi. Pada EPROMUV terdapat jendela quartz yangmemungkinkan cahaya UV mengenai chippada saat penghapusan. Jendela iniumumnya ditutupi oleh lapisan tak tembuscahaya untuk mencegah penghapusan yangtidak disengaja oleh sumber UV

yang biasanya hanya memiliki pengaruh kecil padaEPROM UV, tetapi jika pencahayaan lampu fluorescentatau cahaya matahari mengenai chip dalam jangkapanjang maka akan dapat menyebabkan hilang ataurusaknya data didalamnya.

Model EPROM yang terkenal adalah seri 27xxx yang diproduksi oleh pabrik seperti Intel, Advanded Mikro Devices, dan Fujitsu Mikroelectronic Inc.

Penjelasan mengenai beberapa model 27xxx dapat dilihat pada Tabel berikut dimana semuanya tersusun dengan keluaran 8 bit

8/5/2010

6

Tabel 1. Jenis EPROM dan kemampuan bitnya

Sebagai contoh IC EPROM 27C256 mempunyai 14pin alamat A0-A13 dan dapat menghasilkan 264144bit (214) kemungkinan dalam memori. EPROM27C256 menggunakan catu daya 5 volt DC dan dapat

dihapus dengan sinar UV.

Masukkan chip enable (E) diaktifkan low. Pin outputenable mempunyai fungsi ganda, yaitu pertamawaktu proses membaca dan kedua selama prosesmenulis. Pin keluaran pada EPROM 27C256 ditulisQ0 – Q7. Ketika EPROM 27C256 dihapus makasemua sel memori kembali pada posisi logika 1.

Data dihasilkan oleh perubahan sel memori yangtelah terpilih ke 0 ( Lihat SGS-ThomsonMicroelectronik, Maret 1995)

8/5/2010

7

Gambar 1. Konfigurasi EPROM M27C256

Keterangan

3. EEPROM (Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory) adalah sejenis chip memori non-volatile yang digunakan dalam komputer danperalatan elektronik lain untuk menyimpan sejumlahkecil konfigurasi data pada alat elektronik tersebut.Chip ini biasanya digunakan untuk menyimpan datakonfigurasi BIOS dan seting sistem yangberhubungan dengannya. untuk penyimpanan datayang berjumlah besar maka penggunaan usbflashdisk/flash memori lebih ekonomis. Kelebihanutama dari EEPROM dibandingkan EPROM adalah iadapat dihapus secara elektris menggunakan cahayaultraviolet

8/5/2010

8

sehingga prosesnya lebih cepat. Jika RAM tidakmemiliki batasan dalam hal baca-tulis memori,maka EEPROM sebaliknya. Beberapa jenisEEPROM keluaran pertama hanya dapat dihapusdan ditulis ulang (erase-rewrite) sebanyak 100 kalisedangkan model terbaru bisa sampai 100.000 kali.

RAM

RAM dapat dikelompokkan ke dalam

dua kategori utama bergantung pada teknik

penyimpanan yang digunakan, yaitu :

1. Dynamic RAM (DRAM) menyimpan

informasi dalam bentuk muatan di dalam

kapasitor.

2. Static RAM (SRAM) menggunakan flip

flop sebagai sel dasarnya, sehingga

tidak memerlukan refreshing. RAM

statis akan menyimpan data

selama catu daya diberikan kepadanya

8/5/2010

9

Jenis memori yang terdapat dipasaran diantaranya :1. SIMM (Single in-line memory module)

Mempunyai kapasitasz 30 atau 72 pin. Memori SIMM 30pin untuk kegunaan PC zaman 80286 sehingga 80486dan beroperasi pada 16 bit. Memory 72 pin banyakdigunakan untuk PC berasaskan Pentium danberoperasi pada 32 bit. Kecepatan dirujuk mengikutiistilah ns (nano second) seperti 80ns, 70ns, 60ns dansebagainya. Semakin kecil nilainya maka kecepatanlebih tinggi.

DRAM (dynamic RAM) dan EDO RAM (extendeddata-out RAM) menggunakan SIMM. DRAMmenyimpan bit di dalam suatu sel penyimpanan(storage sell) sebagai suatu nilai elektrik (electricalcharge) yang harus di-refesh beratus-ratus kalisetiap saat untuk menetapkan (retain) data. EDORAM sejenis DRAM lebih cepat, EDO memakanwaktu dalam output data, dimana ia memakanwaktu di antara CPU dan RAM. Memori jenis initidak lagi digunakan pada komputer akhir-akhir ini .

8/5/2010

10

2. DIMM (dual in-line memory module)

Berkapasitas 168 pin, kedua belah modul memori iniaktif, setiap permukaan adalah 84 pin. Ini berbedadaripada SIMM yang hanya berfungsi pada sebelahmodul saja. Menyokong 64 bit penghantaran data.SDRAM (synchronous DRAM) menggunakan DIMM.Merupakan penganti dari DRAM, FPM (fast pagememory)

dan EDO. SDRAM pengatur (synchronizes) memorisupaya sama dengan CPU clock untuk pemindahandata yang lebih cepat. dan terdapat dalam duakecepatan iaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz(PC133).

3. DDR SDRAM (double-data-rate SDRAM)

8/5/2010

11

Ciri-ciri DDR SDRAM sama dengan SDRAM, tetapipemindahan data (data transfer) mendekati kecepatansistem jam (system clock) dan ini secara teorimeningktkan kecepatan SDRAM. Dahulu digunakansebagai memori untuk card terpisah tetapi pada saatini pabrik komputer membuatnya pada modul memoriuntuk motherboard sebagai satu jalan alternatif untukpengganti SDRAM yang mempunyai 184 pin danterdapat dalam tiga kecpatan yaitu 266MHz, 333MHz

dan 400MHz.

4. DRDRAM (direct Rambus DRAM)

Dulu dikenali sebagai RDRAM. Adalah sejenis SDRAMyang dibuat oleh Rambus. DRDRAM digunakan untukCPU dari Intel yang berkecepatan tinggi. Pemindahandata sama seperti DDR SDRAM tetapi mempunyai dua

8/5/2010

12

saluran data untuk meningkatkan kemampuan. Jugadikenali sebagai PC800 yang kerkelajuan 400MHz.Beroperasi dalam bentuk 16 bit bukan 64 bit. Padasaat ini terdapat DRDRAM berkecepatan 1066MHzyang dikenal dengan RIMM (Rambus inline memorymodule). DRDRAM model RIMM 4200 32-bitmenghantar 4.2gb setiap saat pada kecepatan1066MHZ.

RAM NON VOLATILPada RAM non volatil (NV RAM), setiap sel

memorinya mempunyai sebuah transistorpenyimpan non volatil bayangan (MOS Transistor) .Data dimasukkan ke dala sel secara normal tetapidapat dipindah ke sel penyimpanan non volatilpada saat isyarat enable digunakan. Kerugian dariRAM jenis ini adalah kerapatan komponen rendah,sehingga memerlukan tempat kira – kira lima kalitempat yang digunakan untuk RAM biasa untukkapasitas penyimpanan yang sama.

8/5/2010

13

Secara struktural berbeda dengan standardMOSFET memiliki gerbang ambang atau floatinggate, merupakan bahan isolator listrik "floating".NVM dibagi menjadi 2 kelas yaiutu: floating gatedan charge-trapping yang diperkenalkanpertamakali oleh Kahn dan Sze (1967)

Gambar . Typical floating gate memory structure

Gerbang pertama adalah floating gate antara Oksidadan IPD. IPD ( inter-polysilicon dielectric)mengisolasi floating gate menjadi senyawa oxidaseperti oxide-nitride-oxide, ONO atau NO2 . Bahansilikon oksida ( SiO2) melindungi lapisan dielectricpada transistor dari kerusakan . Gerbang keduaadalah control gate sebagai pengendali externalgate pada transistor memori. Jenis Floating gatedevice digunakan dalam EPROM (ElectricallyProgrammable Read Only Memory) dan EEPROM's(Electrically Erasable and Programmable Read OnlyMemory).

8/5/2010

14

Gambar 2. MNOS Memory Cell Structure

Jenis Charge-trapping devices menggunakan MNOS (Metal Nitride Oxide Silicon), SNOS (Silicon Nitride Oxide Semiconductor) dan SONOS (Silicon Oxide Nitride Oxide Semiconductor)

2. Memori inti magnetikMemori ini berdasarkan pada karakteristik inti feritberupa sepotong bahan feromagnetik, seperti besi,berbentuk donat kecil. Inti tersebut dibakar danditekankan ke dalam semacam keramik berbentukdonat. Inti khusus berdiameter sekitar 1/16 inci.Sekelompok inti ferit yang dihubungkan membentuksuatu bidang yang berisi banyak inti. Jika 64 intidigabungkan dalam 4 bidang maka akan membentuksebuah memori berukuran 64 x 4 bit (256 bit), yaitumemori 64 kata, masing-masing panjang kata 4 bit.Arsitektur Komputer berikut akan menjelaskan prosesyang terjadi pada memori dan registernya

8/5/2010

15

Pencacah

program

Pengendali/

pengurut

Masukan

dan MAR

RAM

16 X 8

Register

Instruksi

Peraga

Biner

Register

keluaran

Register

B

Penjumlah/

pengurang

Akumulator

A

Pencacah ProgramTugas pencacah program adalah mengirimkan ke

memori alamat dari instruksi berikutnya yang akandiambil dan dilaksanakan.

MARSelama Komputer bekerja, alamat dalam

pencacah program ditahan (latch) pada MAR.Sejenak kemudian MAR mengirimkan alamat 4 bit kedalam RAM, dimana operasi membacadilaksanakan.

8/5/2010

16

RAMSelama komputer beroperasi , RAM menerima

alamat 4 bit dari MAR dan operasi membacadilaksanakan. Dalam proses ini instruksi dan datayang tersimpan dalam RAM ditempatkan pada busuntuk digunakan oleh beberapa bagian lain darikomputer.

Register InstruksiDalam operasi ini, isi dari lokasi memori yang

ditunjuk alamatnya ditempatkan pada bus. Padawaktu yang sama, register instruksi disiapkan untukpengisian pada tepi positif dari sinyal detakberikutnya.

Pengendali PengurutPengendali – pengurut (controller sequencer)mengirimkan sinyal – sinyal CLR dan CLR masing –masing ke pencacah program dan register instruksisebelum komputer bekerja sehingga pencacahprogram direset ke 0000 dan bersamaan ini instruksidalam register instruksi dihapus.AkumulatorAkumulator (A) adalah sebuah register bufer yangmenyimpan jawaban sementara (tahap menengah,intermediate) selama komputer beroperasi.

8/5/2010

17

Penjumlah-PengurangRangkaian penjumlah - pengurang bersifat asinkron(tidak diatur oleh sinyal detak), ini berarti isikeluarannya akan berubah bila terjadinya perubahanpada kata - kata masukan.

Register BRegister B digunakan dalam operasi aritmetik.Keluaran dari register B menggerakkan penjumlah –pengurang, memasukan bilangan yang akandijumlahkan dengan atau dikurangkan dari isiakumulator

Register keluarandisebut juga bandar keluaran (output port) karena

data yang telah diproses dapat meninggalkankomputer melalui register ini. Dalam mikrokomputer,bandar – bandar keluaran dihubungkan denganrangkaian perantara (interface circuits) yangmenggerakkan alat – alat periferal seperti printer,tabung sinar katoda (CRT), dsb

Peraga BinerPeraga biner ini terdiri dari 8 LED. Setiap LED

dihubungkan dengan sebuah flip flop dari bandarkeluaran

8/5/2010

18

Central Prosesor Unit (CPU) dan Memori

Central Prosesor Unit CPU adalah merupakan otakdari komputer, semakin tinggi kecepatan prosesorsemakin tinggi kecepatan kerjanya, sedangkanmemori merupakan tempat atau ruang pengolahandata serta tempat menjalankan sistem aplikasi,semakin besar kapasitas memori akan semakin besarpula data yang dapat diolah dan semakin banyaksistim aplikasi yang mampu dijalankan oleh komputer.Jadi prosesor dan memori dijadikan sebagai ukurankecanggihan komputer yang akan di rakit.

Kecepatan CPU dipengaruhi oleh tiga faktor utama:

1.Kecepatan Internal (Internal Bus) : yaitu dalambahasa pasar dikenali sebagai CPU speed. Kecepatan1GHz, 2GHz dan sebagainya merujuk kepadakecepatan inetrernal. Semakin tinggi maka semakincepatlah data tersebut diproses

2. Kecepatan eksternal (External Bus) : merupakankecepatan eksternal CPU harus disokong dengankecepatan motherboard. Ia juga dikenali sebagai FrontBus. Sekiranya eksternal Bus untuk CPU tersebutadalah 400MHz maka

8/5/2010

19

motherboard harus mempunyai kecepatan Bus yangsama. Ekternal Bus berbeda-beda untuk CPU yangberlainan. Semakin tinggi kecepatan eksternal busmaka prestasi komputer meningkat. Internal Busdapat diibaratkan seperti jalan raya 10 jalur,jikaExternal Bus merupakan jalur keluar juga atauhanya mempunyai 1 jalur maka dapat dipastikanakan terjadi kemacetan data baik di jalur masukataupun jalur keluar.

Jadi adalah perlu mempunyai External Busyang besar untuk memastikan tidak akan terjadikemacetan. Dari Tabel berikut dapat dilihatbahwa Pentium IV mempunyai kecepatanExternal Bus yang paling tinggi iaitu 400MHzsehingga 533MHz. Jadi tentulah CPU PentiumIV menjadi pilihan yang tepat untuk pemakaikomputer yang mementingkan kecepatan

8/5/2010

20

, Jenis CPU Internal Bus External Bus

Intel Celeron 850MHz – 2.2GHz 66 – 100MHz 400MHz (1.7GHz keatas)

Intel Pentium 3 450MHz - 1.33GHz 133MHz

Intel Pentium 4 1.7 – 3.06 GHz 400 – 533 MHz

AMD Duron

AMD Athlon

1.0 – 1.3GHz

1700 - 2800+

200MHz

266 - 333MHz

3. Kapasitas memori Cache (Cache Memory)

Semakin besar kapasitas memori cache makakemampuan CPU secara keseluruhan akan meningkat.Fungsi utama memori cache adalah untuk menyimpanolahan data yang telah diproses oleh CPU. Sekiranyaterdapat olahan data yang sama, maka CPU tidak perlumemproses dari awal olahan data tersebut. Cache jugaberfungsi sebagai penimbal (buffer) diantara CPUdengan memori utama kerana kecepatan cache lebihcepat

8/5/2010

21

Jenis CPU Internal Cache (L1 Cache)

External Cache(L2 Cache)

Intel Celeron 32 KB 128KB

Intel Pentium 3 32KB 256KB

Intel Pentium 4 12k µop + 8KB 256KB

AMD Duron 128KB 64KB

AMD Athlon 128KB 256KB

Pada instalasi Windows 98 dengan memori cache L1 (internalcache) dan L2 (external cache) dimatikan. Waktu instalasi SOWin 98 akan memakan waktu sekurang-kurangnya 3 jamdibandingkan sebelum memori cache dimatikan hanyamemakan waktu 45 menit. Ini kerana setiap file di dalambentuk cab (cabinet) yaitu file tersebut telah dimampatkan(compress). File pertama dibuka agak lambat kerana perlumengetahui cara-cara untuk uncompress dan file seterusnyaCPU tidak perlu lagi belajar cara-cara untuk uncompresskerana telah tersedia disimpan di dalam memori cache.Sekiranya memori cache dimatikan maka setiap file, CPU

terpaksa memproses dari awal cara-cara untuk uncompress filetersebut. Pada tabel diatas pilihan Intel Pentium IV adalah lebihsesuai karena kecepatan internal dan external Pentium IV lebihtinggi.

8/5/2010

22

THE END

Saran dan Ralat dapat dikirim

melalui email ke komisitk_bsi@yahoo.com

LATIHAN SOAL-SOAL

8/5/2010

23

Ketentuan Pilihan :

A.Jika Pernyataan (1) dan (2) benar

B.Jika Pernyataan (1) dan (3) benar

C.Jika Pernyataan (2) dan (3) benar

D.Jika Pernyataan (1), (2), dan (3) benar

01. ROM dibuat dengan menggunakan teknologi :(1) Bipolar(2) Unipolar(3) MOS

02. Berikut ini yang terdapat pada Komputer SAP-1 adalah :(1) Pencacah(2) Register(3) Memori

02.Berikut ini yang terdapat pada Komputer SAP-1 adalah :

(1) Pencacah

(2) Register

(3) Memori

03.Register biasanya diukur dengan satuan bit yang dapatditampung olehnya.Ukuran register dan padananprosesornya yang benar adalah

(1).8 bit – Intel 8086,Intel 8088,Intel 8080

(2).16 bit - Intel 8086,Intel 8088,Intel 80826

(3).32 bit - Intel Pentium II,Intel Pentium IV,Intel Celeron

8/5/2010

24

03.Register biasanya diukur dengan satuan bit yang dapatditampung olehnya.Ukuran register dan padanan prosesornyayang benar adalah

(1).8 bit – Intel 8086,Intel 8088,Intel 8080

(2).16 bit - Intel 8086,Intel 8088,Intel 80286

(3).32 bit - Intel Pentium II,Intel Pentium IV,Intel Celeron

04.Register-register yang digunakan program asembler, meminimumkan refernsi main memori pada optimisasi register dalam CPU merupakan fungsi dari

(1). User Visible Register

(2). Control and Status Register

(3). General Purpose Register

04. Register-register yang digunakan program asembler, meminimumkan refernsi main memori pada optimisasi register dalam CPU merupakan fungsi dari

(1). User Visible Register(2). Control and Status Register(3). General Purpose Register

05. Jenis Operand dalam instruksi mesin adalah…

(1). Alamat dalam bentuk unsigned integer(2). Aritmathic dan Logical(3). Bilangan (data Numerik): Integer;Floating Point, Decimal

8/5/2010

25

05. Jenis Operand dalam instruksi mesin adalah…

(1). Alamat dalam bentuk unsigned integer

(2). Aritmathic dan Logical

(3). Bilangan (data Numerik): Integer;Floating Point, Decimal