organi sasi dan ar sitektur k omputer : memory ( william stallings )

46
Organisasi dan Arsitektur Komputer : Memory (William Stallings) Chapter 4 Memori Internal 06/15/22 Materi ke 4 memori internal Abdul Rouf - 1

Upload: sorena

Post on 22-Jan-2016

204 views

Category:

Documents


6 download

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 Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Organisasi dan Arsitektur Komputer : Memory(William Stallings)

Chapter 4Memori Internal

04/21/23 Materi ke 4 memori internal Abdul Rouf - 1

Page 2: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Karakteristik Memori

LokasiKapasitasUnit transferMetode AksesKinerja Jenis fisikSifat-sifat fisikOrganisasi

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 2

Page 3: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Lokasi

CPU (register)Internal (main memori)External (secondary memori)

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 3

Page 4: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 4

Kapasitas

Ukuran Word Satuan alami organisasi memori

Banyaknya words atau Bytes

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 5: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 6: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 7: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 8: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 9: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 10: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 10

Jenis Fisik

Semiconductor RAM

Magnetic Disk & Tape

Optical CD & DVD

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 11: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 11

Karakteristik

VolatilityErasableNon Volatility

OrganisasiSusunan fisik bit-bit untuk membentuk

word

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 12: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 12

Hierarki

RegistersL1 CacheL2 CacheMain memoryDisk cacheDiskOpticalTape

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 13: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 13

Page 14: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Disk magnetic

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 14

Page 15: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Pita Magnetic

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 15

Page 16: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

L1 & L2 Cache

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 16

Page 17: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

External cache

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 17

Page 18: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 19: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 20: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 21: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 22: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 23: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 23

Page 24: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 24

Desain Cache

Ukuran (size)Fungsi MappingCara penulisan (write policy)Ukuran BlockJumlah Cache

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 25: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 25

Organisasi Cache

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 26: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Gambar Cache memory

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 26

Page 27: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 28: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

L1 & L2 Cache

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 28

Page 29: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 30: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 31: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 31

Organisai Cache Direct Mapping

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 32: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 32

Contoh Direct Mapping

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 33: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 34: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 35: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 36: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 37: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 37

Organisasi Cache Fully Associative

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 38: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 38

Contoh Associative Mapping

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 39: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 40: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 41: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 41

Organisasi Cache: Two Way Set Associative

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 42: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 43: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Abdul Rouf - 43

Contoh Two Way Set Associative Mapping

04/21/23 Materi ke 4 memori internal

Page 44: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 44

Associative Mapping

Page 45: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

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

Page 46: Organi sasi dan  Ar sitektur  K omputer  :  Memory ( William Stallings )

Any Questions ?

•End of session

04/21/23 Materi ke 4 memori internalAbdul Rouf - 46