sistem bus

13
 TUGAS 2 ARSITEKTUR & ORGANISASI KOMPUTER I TEORI & KARAKTERISTIK PADA SISTEM BUS CACHE MEMORY, MEMORY INTERNAL, MEMORY EKSTERNAL Dosen Pembimbing : Hidayatulah Himawan Disusun oleh : Refriady Y.A (123060030) JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2012

Upload: yephiesagato

Post on 18-Jul-2015

66 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 1/13

TUGAS 2

ARSITEKTUR & ORGANISASI KOMPUTER I

TEORI & KARAKTERISTIK PADA SISTEM BUS

CACHE MEMORY, MEMORY INTERNAL, MEMORY EKSTERNAL

Dosen Pembimbing :

Hidayatulah Himawan

Disusun oleh :

Refriady Y.A (123060030)

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA

2012

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 2/13

TEORI & KARAKTERISTIK PADA SISTEM BUS 

Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih perangkat komputer.

Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat

digunakan bersama. Sejumlah perangkat yang terhubung ke bus dan suatu sinyal yang ditransmisikan

oleh salah satu perangkat ini dapat ditermia oleh salah satu perangkat yang terhubung ke bus. Bila

dua buah perangkat melakukan transmisi dalam waktu yang bersamaan, maka sinyal-sinyalnya akan

bertumpang tindih dan menjadi rusak. Dengan demikain, hanya sebuah perangkat saja yang akan

berhasil melakukan transimi pada suatu saat tertentu.

Ada beberapa macam sistem bus utama pada sistem komputer modern yaitu :

1) Processor BUS

Disebut juga front-side bus (FSB), merupakan bus tercepat pada komputer danmerupakan inti dari

chipset (dan motherboard). Utamanya, bus ini digunakan oleh microprocessoruntuk melewatkan

informasi ke/dari chache atau memory utama, dan juga chipset north-bridge.

2) AGP BUS

Bus cepat 32 bit yang khusus untuk kartu Grafis/ Video. Berjalan pada kecepatan 66Mhz(AGP 1X),

133Mhz (AGP 2X), 266Mhz (AGP 4X) atau 533Mhz (AGP 8 X), yang akan menghasilkanbandwith

hingga sebesar 2.133mb/det. AGP dihubungkan pada north-bridge atau MemoryController Hub pada

chipset dan konektornya pada motherboarddiwujukan dalam bentuk slotAGP.

3) PCI BUS

Bus 32 bit yang normalnya berjalan pada 33Mhz. Komputer yang modern mendukungPCI 64 bit 66

Mhz. Bus ini terdapat pada chipset north-bridge atau pada I/O Controller HUB.

4) ISA BUS

Bus 16 Bit 8 Mhz. Untuk keperluan modem, sound card dan piranti kecepatan rendahlain. Komputer

generasi terakhir relatif tidak menyertakan bus/ slot ini didalamnya. Pada chipsetsouth-bridge

terdapat controller yang bekerja sebagai bus ISA sekaligus interface dengan bus PCIdiatasnya. Chip

Super I/O biasanya terhubung kepadanya, terutama Chip Super I/O biasanyaterhubung kepadanya,

terutama pada sistem lama yang masih memiliki slot ISA.

5) Bus PCI-X (Peripherals Component Interconnect Express)

6) Bus EISA (Extended Industry Standard Architecute)

7) Bus MCA (Micro Channel Architecture)

8) Bus SCSI (Small Computer System Interface]

9) Bus USB (Universal Serial Bus).

Karakteristik sistem bus adalah :

1.Jumlah interupsi menentukan banyak perangkat independen yang melakukan I/O.

2.Ukuran bus data eksternal berakibat pada kecepatan operasional I/O.

3.Banyak memori yang ditunjuk board ekspansi.

4.Kecepatan clock maksimum yang dapat diakomodasi bus berakibat pada kinerja.

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 3/13

 

STRUKTUR BUS

Sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai

dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi

saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu saluran data, saluran alamat, dan

saluran kontrol. Selain itu, terdapat pula saluran distribusi daya

yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.

A. Saluran Data

Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran ini secara

kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran diakitakan

denang lebar bus data. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa

1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus

data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila

bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksi panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses

modul memori dalam setiap siklus instruksinya.

B. Saluran Alamat

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya, bila

CPU akan membaca sebuah word data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang

dimaksud pada saluran alamat. Lebar bus alamat akan menentukan kapasitas memori maksimum

sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port input/outoput.

Biasanya, bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul.

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 4/13

 

C. Saluran Kontrol

Saluran kontrol digunakan untuk mengntrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran

alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat

untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun

informasi pewaktuan diantara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal pewaktuan menunjukkan validitas

data dan informasi alamat. Sinyal-sinyal perintah mespesifikasikan operasi-operasi yang akan

dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi : memory write, memory read, I/O write, I/O read,

transfer ACK, bus request, bus grant, interrupt request, interrupt ACK, clock, reset.

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 5/13

 Jenis dan fungsi bus

Bus pada sistem mikroprosesor dibagi menjadi tiga jenis, yaitu bus data, bus alamat, dan bus kontrol.

Tiap komponen pasti mempunyai kaki atau terminal yang dihubungkan dengan ketiga jenis bus.

Fungsi dari tiap-tiap bus adalah sebagai berikut.

-Bus data berfungsi sebagai jalan data dari satu komponen ke komponen lain. Bus data dapat terdiri

dari 8, 16, dan 32 jalur paralel atau lebih. Karena data yang dikirim berupa data digital yang satu

word-nya (kata-nya) minimal mempunyai lebar 8 bit (Binary digit).

-Bus alamat digunakan oleh mikroprosesor untuk memilih lokasi memori atau port yang akan ditulis

atau dibaca.

-Bus kontrol digunakan mikroprosesor antara lain untuk mengatur memori atau port agar siap ditulis

atau dibaca.

CACHE MEMORY, MEMORY INTERNAL, MEMORY EKSTERNAL

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 6/13

JENIS MEMORI (MEDIA PENYIMPANAN)

Memori merupakan media penyimpanan data pada komputer, yang mana media penyimpanan data

dalam computer dibagi menjadi 2 jenis yaitu :

A. MEMORI INTERNAL

Karakteristik memori internal :

1)Lokasi memori internal

Memori Internal atau sering disebut dengan memoryprimer atau memory utama. Beradadiluar CPU

bersifat internal pada system computer, diperlukan oleh CPU dalam proseseksekusi (operasi)

program sehingga dapat diakses secara langsung oleh CPU tanpa melaluiperantara.

2)Kapasitas memori

Kapasitas memori internal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atauword. Panjang

word umum adalah 8, 16, dan 32 bit.

3)Satuan transfer (unit of transfer)

Bagi memori internal (memori utama), satuan transfer merupakan jumlah bit yangdibacaatau yang

dituliskanke dalam memori pada suatu saat.

4)Tipe fisik memori

Memori semikonduktor, memori ini memakai teknologi LSI atau VLSI (very large scaleintegration).

Memori ini banyak digunakan untuk memori internal misalnya RAM

o Memori internal

Berada di luar CPU tetapi bersifat internal terhadap sistem komputer,

Diperlukan oleh CPU untuk proses eksekusi (operasi) program, sehingga dapat diakses

secara langsung oleh prosesor (CPU) tanpa modul perantara,Memori internal sering juga disebut sebagai memori primer atau memori utama.

Memori internal biasanya menggunakan media RAM

Memori jenis ini dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Memori internal memiliki fungsi

sebagai pengingat. Dalam hal ini yang disimpan di dalam memori utama dapat berupa data atau

program. Secara lebih tinci,  fungsi dari memori utama adalah : Menyimpan data yang berasal dari

 peranti masukan sampai data dikirim ke ALU (Arithmetic and Logic Unit) untuk diproses •

Menyimpan daya hasil pemrosesan ALU senelum dikirimkan ke peranti keluaran • Menampung

program/instruksi yang berasal dari peranti masukan atau dari peranti pengingat sekunder Memori

biasa terbagi dibedakan menjadi dua macam: ROM dan Ram. Selain itu, terdapat pula memori yangdisebut cache memory.

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 7/13

B. MEMORI EKSTERNAL

Karakteristik memori eksternal:

1)Lokasi memori internal

Bersifat eksternal terhadap sistem komputer dan tentu saja berada di luar CPU.Diperlukan untuk 

menyimpan data atau instruksi secara permanen. Tidak diperlukan didalam proses eksekusi sehingga

tidak dapat diakses secara langsung oleh prosesor(CPU). Untuk akses memori eksternal ini oleh CPU

harus melalui pengontrol/modul I/O.

Memorieksternal sering juga disebut sebagai memori sekunder. Memori ini terdiri atasperangkat

storage peripheral seperti : disk, pita magnetik, dll.

2)Kapasitas memori

Kapasitas memori eksternal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.

3)Satuan transfer (unit of transfer)

Bagi memori eksternal, data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar dari word, dalamhal ini

dikenal sebagai block.

4)Tipe fisik memoriMemori permukaan magnetik, memori ini banyak digunakan untuk memori

eksternal yaituuntuk disk atau pita magnetik.

Merupakan memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program.Contoh: Hardisk,

Floppy Disk dllHubungan antara Chace Memori, Memori Utama dan Memori eksternal.

BERBAGAI JENIS MEMORY EKSTERNAL

Konsep dasar memori eksternal adalah :

Menyimpan data bersifat tetap (non volatile), baik pada saat komputer aktif atau tidak.

Memorieksternal biasa disebut juga memori eksternal yaitu perangkat keras untuk 

melakukanoperasipenulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama.Memori

eksternal mempunyai dua tujuan utama yaitu sebagai penyimpan permanen untukmembantu fungsiRAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan jangka

panjang.

1. Berdasarkan Jenis Akses Data Berdasarkan jenis aksesnya memori eksternal dikelompokkan

menjadi dua jenis yaitu : a. DASD (Direct Access Storage Device) di mana ia mempunyai akses

langsung terhadap data.Contoh :Magnetik (floppy disk, hard disk),Removeable hard disk (Zip disk,

Flash disk), Optical Disk. b. SASD (Sequential Access Storage Device) : Akses data secara tidak 

langsung (berurutan), seperti pita magnetik. 2. Berdasarkan Karakteristik Bahan Berdasarkan

karakteristik bahan pembuatannya, memori eksternal digolongkan menjadi beberapa kelompok 

sebagai berikut: a. Punched Card atau kartu berlubang Merupakan kartu kecil berisi lubang-lubang

yang menggambarkan berbagai instruksi atau data. Kartu ini dibaca melalui puch card reader yangsudah tidak digunakan lagi sejak tahun 1979. b. Magnetic Disk Magnetic Disk merupakan disk yang

terbuat dari bahan yang bersifat magnetik, Contoh : floppy dan harddisk. c. Optical Disk Optical disk 

terbuat dari bahan-bahan optik, seperti dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat

reflektif seperti alumunium. Contoh : CD dan DVD d. Magnetic Tape Sedangkan magnetik tape,

terbuat dari bahan yang bersifat magnetik tetapi berbentuk pita, seperti halnya pita kaset tape

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 8/13

recorder. Pada memori Internal computer terdapat suatu memori yaitu cache memori. Berikut ini

akan dijelaskan mengenai CACHE MEMORI .

CACHE MEMORI

Pengertian cache memori

Kecepatan dari sebuah prosesor ini dapat naik, namun kecepatan memory tidak, lalu bagaimana anda

dapat menjalankan sebuah prosesor lebih cepat ketimbang memory dalam sistem anda tanpa

menggangu performa,? Jawabannya adalah cache. • Cache memori adalah memori kecepatan tinggi,

tetapi berukuran kecil, yang digunakan untuk menyimpan salinan data / instruksi yang sering diakses

oleh CPU.

• Cache memory merupakan memori sekunder berkecepatan tinggi yang digunakan untuk 

meningkatkan kinerja komputer, yaitu meningkatkan efisiensi kerja CPU dan mengurangi waktu

yang terbuang. • Dalam istilahnya yang paling sederhana, cache memory adalah memory buffer 

berkecepatan tinggi yang secara temporer menyimpan data yang diperlukan oleh procesor, membuat

prosesor dapat memanggil kembali data tersebut dengan lebih cepat ketimbang jika data itu datang

dari memoy utama, namun ada satu fitur tambahan pada sebuah cache, melebihi buffer sederhana,

cache adalah buffer dilengkapi dengan otak. Buffer menyimpan data acak (random data), biasanya

pada basis yang pertama kali masuk adalah yang pertama kali keluar (first in first out), atau yang

pertama kali masuk adalah yang terakhir keluar (first in last out). Cache, di lain pihak, menyimpan

data yang kemungkinan besar diperlukan oleh prosesor sebelum data itu diperlukan secara aktual.

Hal ini membuat prosesor dapat melanjutkan bekerja pada kecepatan penuh atau mendekati

kecepatan penuhnya tampa harus menunggu data diambil dari memory utama yang lebih lambat.

Cache memory biasanya dibuat dari chip static RAM (SRAM) yang diinstall pada motherboar atau

built in pada prosesor.

Cache memory adalah tipe RAM tercepat yang ada, dan digunakan oleh CPU, hard drive, danbeberapa komponen lainnya. Seperti halnya RAM, lebih banyak cache memory adalah lebih baik,

akan tetapi biasanya cache pada CPU dan hard drive tidak dapat diupgrade menjadi lebih banyak.

Contoh yang dapat dilihat misalnya adalah pada CPU Pentium II terdapat 512 KiloByte cache, dan

pada hard drive IBM 9LZX SCSI terdapat 4 MegaBytes cache. Seperti halnya RAM, pada umumnya

data akan dilewatkan dulu pada cache memory sebelum menuju komponen yang akan

menggunakannya (misalnya CPU). Selain itu cache memory menyimpan pula sementara data untuk 

akses cepat. Kecepatan cache memory juga menjadi unsur yang penting. Sebagai contoh, CPU

Pentium II memilki cache sebesar 12 k, dan CPU Celeron memiliki cache sebesar 128 k, akan tetapi

cache pada Pentium II berjalan pada 1/2 kali kecepatan CPU, sementara cache pada Celeron berjalan

dengan kecepatan sama dengan kecepatan CPU. Hal ini merupakan tradeoff yang membuatkecepatan Celeron dalam hal-hal tertentu kadang-kadang malah bisa mengalahkan Pentium II.

Fungsi dan kegunaan cache memory

• Cache memory berfungsi menjembatani perbedaan kecepatan antara CPU dan Memori Utama.

• Dalam implementasinya jenis memori yang digunakan untuk cache adalah statik RAM (SRAM).

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 9/13

• Cache memory terdiri atas:

1. Internal, digunakan untuk komputasi berkecepatan tinggi.

2. External, digunakan sebagai buffer untuk menyimpan program dan data.

• Program cenderung menjalankan instruksi yang berurutan, menyebabkan instruksi tersebut berada

didekat lokasi memori.

• Program biasanya mempunyai simpul untuk tempat menjalankan kelompok instruksi secara

berulang-ulang.

• Compiler menyimpan array dalam blok lokasi memori yang bersebelahan.

• Compiler biasanya menempatkan item data yang tidak berhubungan didalam segmen data. 

 Jenis cache memory

Pada saat ini, cache memory ada 3 jenis, yaitu L1 cache, L2 cache, dan L3 cache. Chace memory

terbagi menjadi dua yaitu :

1. Cache Memory yang terdapat pada internal Processor , chace memory jenis ini kecepatan aksesnya

sangat tinggi, dan harganya sangat mahal. Hal ini bisa terlihat pada Processor yang berharga mahal

seperti P4,P3,AMD-Athlon dll, semakin tinggi kapasitas L1,L2 Chace memori maka semakin mahal

dan semakin ceppat Processor.

2. Chace Memory yang terdapat diluar Processor, yaitu berada pada MotherBoard, memori jenis ini

kecepatan aksesnya sangat tinggi, meskipun tidak secepat chache memori jenis pertama ( yang ada

pada internal Processor). Semakin besar kapasitasnya maka semakin mahal dan cepat. Hal ini bisa

kita lihat pada Motherboard dengan beraneka ragam kapasitas chace memory yaitu 256kb, 512kb,

1Mb, 2Mb dll.

Chace sebagai perantara antara CPU dengan memori. Ada 2 jenis chace, yaitu:

1. Software chace (caching disk controller); akan mempercepat akses data pada disk denganmenyimpan data yang baru saja digunakan dalam memori.

2. Hardware chace (on−the−board chace); akan mempercepat akses memori itu sendiri dapat

menyimpan data yang baru saja digunakan dalam memori.

Cache terdiri dari sejumlah cache entries(entry cache) dan setiap entri cache terdiri dari 2 yaitu

1.  Memori Cache

• mer upakan SRAM berkecepatan tinggi

• data yang disimpan merupakan kopi dari data memori utama yang terpilih pada saat itu atau  

data yang baru disimpan yang belum berada didalam memori.

2.  Address Tag (Tag Alamat)• Menunjukan alamat fisik data yang ada dalam memori utama dan beberapa informasi valid.

 Letak cache memory

 L1 cache terintegrasi dengan chip prosesor, artinya letak L1 cache sudah menyatu dengan chip

prosesor (berada di dalam keping prosesor). Sedangkan letak L2 cache, ada yang menyatu dengan

chip prosesor, ada pula yang terletak di luar chip prosesor, yaitu di motherboard dekat dengan posisi

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 10/13

dudukan prosesor. Pada era prosesor intel 80486 atau sebelumnya, letak L2 cache kebanyakan berada

di luar chip prosesor. Chip cache terpisah dari prosesor, berdiri mandiri dekat chip prosesor. Sejak 

era prosesor Intel Pentium, letak L2 cache ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor (menyatu

dengan keping prosesor). Posisi  L2 cache selalu terletak antara L1 cache dengan memori utama

(RAM). Sedangkan L3 cache belum diimplementasikan secara umum pada semua jenis prosesor.

Hanya prosesor-prosesor tertentu yang memiliki L3 cache. Cache memory yang letaknya terpisah

dengan prosesor disebut cache memory non integrated atau diskrit (diskrit artinya putus atau

terpisah). Cache memory yang letaknya menyatu dengan prosesor disebut cache memory integrated,

on-chip, atau on-die (integrated artinya bersatu/menyatu/ tergabung, on-chip artinya ada pada chip).

L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau level one cache.

L2 cache disebut dengan istilah secondary cache, second level cache, atau level two cache.

Kecepatan cache memory

Transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan L2 cache maupun L3 cache

(bila ada). Kecepatannya mendekati kecepatan register. L1 cache ini dikunci pada kecepatan yang

sama pada prosesor. Secara fisik L1 cache tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. L1 cache adalah

lokasi pertama yang diakses oleh prosesor ketika mencari pasokan data. Kapasitas simpan datanya

paling kecil, antara puluhan hingga ribuan byte tergantung jenis prosesor. Pada beberapa jenis

prosesor pentium kapasitasnya 16 KB yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu 8 KB untuk 

menyimpan instruksi, dan 8 KB untuk menyimpan data. Transfer data tercepat kedua setelah L1

cache adalah L2 cache. Prosesor dapat mengambil data dari cache L2 yang terintegrasi (on-chip)

lebih cepat dari pada cache L2 yang tidak terintegrasi. Kapasitas simpan datanya lebih besar

dibandingkan L1 cache, antara ratusan ribu byte hingga jutaan byte, ada yang 128 KB, 256 KB, 512

KB, 1 MB, 2 MB, bahkan 8 MB, tergantung jenis prosesornya. Kapasitas simpan data untuk L3

cache lebih besar lagi, bisa ratusan juta byte (ratusan mega byte).

Prioritas penyimpanan dan pengambilan data

Dalam mekanisme kerjanya, data yang akan diproses oleh prosesor, pertama kali dicari di L1 cache,

bila tidak ada maka akan diambil dari L2 cache, kemudian dicari di L3 cache (bila ada). Jika tetap

tidak ada, maka akan dicari di memori utama. Pengambilan data di L2 cache hanya dilakukan bila di

L1 cahe tidak ada.

Lebih jelasnya proses baca tulis data yang dilakukan oleh prosesor ke memori utama dapat dijelaskan

sebagai berikut:

Ketika data dibaca/ditulis di memori utama (RAM) oleh prosesor, salinan data beserta address-nya

(yang diambil/ditulis di memori utama) disimpan juga di cache. Sewaktu prosesor memerlukan

kembali data tersebut, prosesor akan mencari ke cache, tidak perlu lagi mencari di memori utama.Jika isi cache penuh, data yang paling lama akan dibuang dan digantikan oleh data yang baru

diproses oleh prosesor. Proses ini dapat menghemat waktu dalam proses mengakses data yang sama,

dibandingkan jika prosesor berulang-ulang harus mencari data ke memori utama. Secara logika,

kapasitas cache memory yang lebih besar dapat membantu memperbaiki kinerja prosesor, setidak-

tidaknya mempersingkat waktu yang diperlukan dalam proses mengakses data.

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 11/13

Operasi Cache

• CPU meminta isi suatu lokasi memori

• Memeriksa apakah data terdapat di cache

• Jika ada di cache, ambil data dari cache (cepat)

• Jika tidak ada di cache, copy isi memori ke cache dan kirimkan data yang diminta ke CPU (lambat).

Cara kerja Cache adalah :

• Ketika CPU mengakses memori maka system penyimpanan akan mengirim alamat fisik cache

• Membandingkan alamat fisik tersebut dengan semua tag alamat untuk mengetahui apakah ia

menyimpan kopi dari sebuah data.

• Cache HIT adalah situasi yang terjadi ketika peralatan meminta akses memori ke word yang telah

ada didalam memori cache tersebut secara cepat megembalikan item data yang diminta.

• Cache MISS adalah situasi yang terjadi ketika peralatan meminta akses ke data yang tidak berada

dalam cache, cache akan menjemput item tersebut dari memori, dimana hal ini mebutuhkan waktu

yang lebih lama dari cache hit.

• Jika cache tidak menyimpan data, maka akan terjadi cache miss dan cache akan menyampaikan

alamat ke system memori utama untuk membaca.

• Jika data yang dating dari memori utama, maka CPU atau cache akan menyimpan kopinya dengan

diberi tag alamat yang tepat

Cache Design

• Ukuran cache

• Pemetaan (Mapping Function) 

• Algoritma Penggantian (Replacement Algorithm)

• Write Policy 

• Ukuran Blok  • Jumlah Cache 

 Ada 2 sebab mengapa cache bekerja dengan baik :

• Cache beroperasi secara paralel dengan CPU

- Word tambahan yang dimuatkan setelah terjadi cache miss tidak akan mengganggu kinerja CPU.

• Prinsip Lokalitas Referensi 

- CPU akan meminta data baru

Setiap cache mempunyai dua sub system yaitu :

• Tag Subsystem - Menyimpan alamat dan menentukan apakah ada kesesesuaian data yang diminta.

• Memory subsistem 

- Menyimpan dan mengantarkan data.

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 12/13

 Memori Cache menggunakan teknik pemetaan yang berbeda untuk memetakan alamat memori ke

dalam alamat lokalnya, yaitu :

• Cache Asosiatif - Disebut juga Fully Associative Cache.

- Menyimpan tagnya di dalam memori asosiatif atau memori yang ekuivalen secara fungsional

- Cache dapat menempatkan sembarang jalur refill selama akses memori

- Membandingkan alamat yang ada dengan semua alamat yang disimpan

• Direct Mapped Cache (Cache yang dipetakan langsung)

- Membagi memory utama menjadi K kolom dengan N refill line per kolomnya

• Set Cache Asosiatif  

- Mengkombinasikan organisasi asosiatif dan direct (langsung)

- Mengorganisir memori utama dan memorinya sendiri menjadi kolom jalur refill

• Sector Mapped Cache (Cache yang dipetakan sector)

- Merupakan modifikasi dari cache asosiatif 

- Jalur refill memori utama dan cache dikelompokan menjadi sector yang disebut row(baris)

 Beberapa level cache memory

• Terdapat beberapa level cache memory: Level 1, Level 2, dan Level 3. Akses ke Cache Level 1

(Cache L1) jauh lebih cepat dibandingkan akses langsung ke RAM. Cache L1 biasanya diletakkan

pada chip yang sama dengan prosesor ( on-die), sehingga mudah dipahami jika akses ke cache jauh

lebih cepat.

• Namun kapasitas Cache L1 ini terbatas. Pada prosesor Pentium 4 misalnya kapasitasnya hanya

mencapai 128 KB. Pemecahannya adalah menambahkan cache baru, yang dinamakan cache level 2.

• Pada rancangan prosesor terdahulu cache memori ini tidak diletakkan pada chip prosesor, sehingga

akses ke cache L2 lebih lambat daripada cache L1. Akan tetapi, waktu aksesnya lebih cepat. Prosesor

terbaru biasanya sudah mencaplok cache L2 ke dalam chip prosesor sehingga mempercepat akses ke

cache memory ini. Cache L2 bisa berkapasitas sampai 2 MB. Biasanya, semakin besar memori cachesemakin baik pula kinerja prosesor tersebut. Ini sebabnya mengapa kinerja Intel Celeron lebih rendah

dibandingkan lini Pentium walaupun memiliki prosesor dengan cache L2 yang lebih kecil

dibandingkan prosesor Intel Pentium dengan frekuensi yang sama.

• Tetapi ini tergantung juga pada aplikasi apa yang dijalankan oleh komputer. Anehnya, aplikasi

mulitmedia dan game yang dianggap menuntut kinerja lebih tinggi tidak terlalu terpengaruh dengan

kurangnya cache L2 pada Celeron.

• Ini disebabkan karakter aplikasi tersebut yang tidak terlalu memerlukan cache. Jenis aplikasi yang

menjadi korban dengan kurangnya cache L2 pada lini Celeron adalah aplikasi kantor.

• Pentingnya cache memory ini bisa dilihat dari apa yang dilakukan Intel pada model prosesor 

Pentium 4 Extreme Edition. Intel tidak cukup puas dengan dua jenis cache memory. Model tercepatPentium 4 ini menambahkan cache ketiga (cache L3) untuk menggenjot kinerja prosesor.

5/16/2018 Sistem Bus - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/sistem-bus-55ab545b7b489 13/13

Perbedaan cache memory dan main memory (RAM) adalah:

y lebih mahal dari memori utama 

tersebut. RAM disk dikendalikan oleh peng guna sepenuhnya, sedangkan disk cache dikendalikan

oleh sistem operasi.

pemakai untuk menyimpan program dan data. Kas Memori / Memory Cache (cache dibaca seperti

cash: ‘kesh’) adalah mekanisme penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi yang digunakan

untuk menyimpan data / instruksi yang sering diakses.

-mega byte atau

bergiga-giga byte. Ukuran cache memori adalah kecil, semakin besar kapasitasnya maka akan

memperlambat proses operasi cache memori itu sendiri

permintaan data memori yang akan digunakan CPU