organi sasi dan ar sitektur k omputer : memory ( william stallings )
DESCRIPTION
Organi sasi dan Ar sitektur K omputer : Memory ( William Stallings ). Chapter 4 Memori Internal. Karakteristik Memori. Lokasi Kapasitas Unit transfer Metode Akses Kinerja Jenis fisik Sifat-sifat fisik Organisasi. Lokasi. CPU (register) Internal (main memori) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Organisasi dan Arsitektur Komputer : Memory(William Stallings)
Chapter 4Memori Internal
04/21/23 Materi ke 4 memori internal Abdul Rouf - 1
Karakteristik Memori
LokasiKapasitasUnit transferMetode AksesKinerja Jenis fisikSifat-sifat fisikOrganisasi
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 2
Lokasi
CPU (register)Internal (main memori)External (secondary memori)
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 3
Abdul Rouf - 4
Kapasitas
Ukuran Word Satuan alami organisasi memori
Banyaknya words atau Bytes
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 5
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
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 6
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
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 7
Metode Akses Random
Setiap lokasi memiliki alamat tertentu Waktu akses tdk tergantung pada urutan akses
sebelumnya Contoh RAM
Associative Data dicari berdasarkan isinya bukan berdasarkan
alamatnya Waktu akses tdk tergantung terhadap lokasi atau pola
akses sebelumnya Contoh: cache
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 8
Hierarki Memori
Register Dalam CPU
Internal/Main memory Bisa lebih dari satu level dengan adanya cache “RAM”
External memory Penyimpan cadangan
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 9
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
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 10
Jenis Fisik
Semiconductor RAM
Magnetic Disk & Tape
Optical CD & DVD
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 11
Karakteristik
VolatilityErasableNon Volatility
OrganisasiSusunan fisik bit-bit untuk membentuk
word
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 12
Hierarki
RegistersL1 CacheL2 CacheMain memoryDisk cacheDiskOpticalTape
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 13
Disk magnetic
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 14
Pita Magnetic
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 15
L1 & L2 Cache
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 16
External cache
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 17
Abdul Rouf - 18
Memori Semiconductor
RAM Penamaan yang salah karena semua memori
semiconductor adalah random access (termasuk ROM)
Read/Write Volatile Penyimpan sementara Static atau dynamic
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 19
Read Only Memory (ROM)
Menyimpan secara permanenUntuk
Microprogramming Library subroutines Systems programs (BIOS) Function tables
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 20
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
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 21
Cache
Memori cepat dg kapasitas yg sedikitTerletak antara main memory dengan CPUBisa saja diletakkan dalam chip CPU atau
module tersendiri
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 22
Operasi pada Cache
CPU meminta isi data dari lokasi memori tertentu
Periksa data tersebut di cacheJika ada ambil dari cache (cepat)Jika tidak ada, baca 1 block data dari main
memory ke cacheAmbil dari cache ke CPUCache bersisi tags untuk identitas block
dari main memory yang berada di cache
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 23
Abdul Rouf - 24
Desain Cache
Ukuran (size)Fungsi MappingCara penulisan (write policy)Ukuran BlockJumlah Cache
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 25
Organisasi Cache
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Gambar Cache memory
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 26
Mapping
Karena saluran cache memory lebih sedikit dibandingkan dengan blok memori utama, maka diperlukan algoritma untuk pemetaan blok memori utama ke dalam saluran cache memory . Pemilihan terhadap fungsi pemetaan akan sangat menentu-kan bentuk organisasi cache memory
Telah kita ketahui bahwa cache memory mempunyai kapasitas yang kecil dibandingkan memori utama. Sehingga di perlukan aturan blok-blok mana yang diletakkan dalam cache memory . Terdapat tiga metode, yaitu pemetaan langsung (direct mapping ), pemetaan asosiatif, dan pemetaan asosiatif set
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 27
L1 & L2 Cache
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 28
Abdul Rouf - 29
Direct Mapping
Setiap block main memory dipetakan hanya ke satu jalur cache Jika suatu block ada di cache, maka
tempatnya sudah tertentuAddress terbagi dalam 2 bagianLS-w-bit menunjukkan word tertentuMS-s-bit menentukan 1 blok memoriMSB terbagi menjadi field jalur cache r
dan tag sebesar s-r (most significant)
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 30
Struktur Alamat Direct Mapping
Tag s-r Line or Slot r Word w
8 14 2
24 bit address 2 bit : word identifier (4 byte block) 22 bit: block identifier
8 bit tag (=22-14) 14 bit slot atau line
2 blocks pada line yg sama tidak boleh memiliki tag yg sama
Cek isi cache dengan mencari line dan Tag
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 31
Organisai Cache Direct Mapping
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 32
Contoh Direct Mapping
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Keuntungan menggunakan Direct Mapping
Mudah dan murah diimplementasikan.Mudah untuk menentukan letak salinan data main memory pada cache
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 33
Kerugian menggunakan Direct Mapping
Setiap blok main memory hanya dipetakan pada 1 line saja.
Terkait dengan sifat lokal pada main memory , sangat mungkin mengakses blok yang dipetakan pada line yang sama pada cache
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 34
Abdul Rouf - 35
Keuntungan & Kerugian Direct Mapping
SederhanaMurahSuatu blok memiliki lokasi yang tetap
Jika program mengakses 2 block yang di map ke line yang sama secara berulang-ulang, maka cache-miss sangat tinggi
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 36
Associative Mapping
Blok main memori dpt di simpan ke cache line mana saja
Alamat Memori di interprestasikan sbg tag dan word
Tag menunjukan identitas block memoriSetiap baris tag dicari kecocokannyaPencarian data di Cache menjadi lama
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 37
Organisasi Cache Fully Associative
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 38
Contoh Associative Mapping
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Keuntungan Associative Mapping : cepat dan fleksibel. Kerugiannya: biaya implementasi. Misalnya : untuk cache
ukuran 8 kbyte dibutuhkan 1024 x 17 bit associative memory untuk menyimpan
tag identifier
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 39
Abdul Rouf - 40
Contoh Set Associative Mapping
Nomor set 13 bitNomor Block dlm main memori adl modulo
213 000000, 00A000, 00B000, 00C000 … map
ke set yang sama
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 41
Organisasi Cache: Two Way Set Associative
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 42
Struktur Address: Set Associative Mapping
set field untuk menentukan set cache set yg dicari
Bandingkan tag field untuk mencari datanyaContoh:Address Tag Data Set number
1FF 7FFC 1FF 12345678 1FFF 001 7FFC 001 11223344 1FFF
Tag 9 bit Set 13 bitWord2 bit
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
Abdul Rouf - 43
Contoh Two Way Set Associative Mapping
04/21/23 Materi ke 4 memori internal
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 44
Associative Mapping
Keuntungan menggunakan Set Associative Mapping
Setiap blok memori dapat menempati lebih dari satu kemungkinan nomor line (dapat menggunakan line yang kosong), sehingga thrashing dapat diperkecil
Jumlah tag lebih sedikit (dibanding model associative), sehingga jalur untuk melakukan perbandingan tag lebih sederhana.
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 45
Any Questions ?
•End of session
04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 46