Arsitektur Komputer
berkaitan dengan atribut-atribut sebuah sistem yang tampak bagi seorang pemogram atau berkaitan dengan atribut-atribut yang memiliki dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program.
Contoh: set instruksi, aritmetika yang digunakan,
teknik pengalamatan, mekanisme I/O
jumlah bit
Struktur adalah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar.
Fungsi adalah operasi dari masing-masing komponen yang merupakan bagian dari struktur
Fungsi dari komputer adalah :
Fungsi Operasi Pengolahan Data
Fungsi Operasi Penyimpanan Data
Fungsi Operasi Pemindahan Data
Fungsi Operasi Kontrol
CPU = Mengontrol operasi komputer dan membentuk fungsi-fungsi pengolahan datanya.
Main Memori = tempat menyimpan data
Input output = memindahkan data antara komputer dengan lingkungan luarnya.
System Interconections = beberapa mekanisme komunikasi antara CPU, mainframe dan I/O
Komponen-komponen struktur utama CPU:
1.Control Unit (CU) = mengontrol operasi CPU dan pada gilirannya mengontrol
komputer.
2.ALU = membentuk fungsi-fungsi pengolahan data komputer
3.Register = sebagai penyimpanan internal bagi CPU.
4.CPU Interconections = sejumlah mekanisme komunikasi antara CU, ALU dan Register-register
Evolusi dan Kinerja Komputer
Generasi Pertama : Tabung Vakum (1946)
ENIAC (Electronic Numerical Integrator dan Computer)
Dirancang oleh John Mauchly dan John Presper Enkert di Universitas Pennsylvania.
Berat 30 ton, volume 15000 kaki persegi, berisi lebih dari 18000 tabung vakum, membutuhkan daya 1450 Kw, melakukan operasi penambahan 5000 operasi/detik
Memori terdiri dari 20 accumulator, masing masing accumulator menampung 10 digit.
Mesin Von Newmann (1952)
Dirancang oleh Von Newmann (komputer IAS)
Struktur komputer IAS :
Main memori = menyimpan baik data atau instruksi
ALU = mengoperasikan data biner
CU = melakukan interpretasi instruksi-instruksi di dalam memori dan menyebabkan instruksi-instruksi di eksekusi.
I/O = Dioperasikan oleh CU
Generasi ke 2 : Transistor
Generasi ke 3 : Integrated Circuits (1958)
Generasi-generasi selanjutnya
C. Revolusi Pentium
Tabel Evolusi Pentium :
Semua Keluarga Intel x86 mempunyai arsitektur dasar yang sama
Sistem IBM System/Keluarga 370 mempunyai arsitektur dasar yang sama
Memberikan compatibilitas instruksi level
Mesin organisasi antar versi memiliki perbedaan
Unit Fungsional Dasar Komputer
Gambar Fungsi
Gambar dari Fungsi Komputer
Operasi (1)
Fungsi Operasi Pemindahan Data
Contoh : keyboard ke screen
Operasi (2)
Fungsi Operasi Penyimpanan Data
contoh : Internet download to disk
Operasi (3)
Proses dari/ke unit penyimpanan
Contoh : Updating bank statement
Operasi (4)
Proses dari unit penyimpanan ke I/O
Contoh : Printing a bank statement
Struktur - Top Level
Struktur - CPU
Struktur – Unit Kontrol
Kesimpulan
Komputer adalah sebuah mesin elektronik yang secara cepat
menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi
tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam
komputer dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan
setelah diolah.
Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan
unit–unit operasional dan interkoneksi antar komponen penyusun
sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya.
Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut
sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer.
Struktur internal komputer meliputi: Central Processing Unit(CPU),
Memori Utama, I/O, Sistem Interkoneksi.
Struktur internal CPU meliputi: Control Unit, Aritmetic And Logic
Unit(ALU), Register, CPU Interkoneksi.
Fungsi dasar sistem komputer adalah Fungsi Operasi Pengolahan
Data, Penyimpanan Data, Fungsi Operasi Pemindahan Data,
Fungsi Operasi Kontrol.
1. Komponen-komponen Komputer
CENTRAL PROCESSING UNIT
MEMORY
Modul I/O
2. Fungsi Komputer
Siklus Fetch
Siklus Eksekusi
3. Interupts
Interrupt disediakan terutama sebagai cara untuk meningkatkan efesiensi pengolahan, karena sebagian besar perangkat eksternal jauh lebih lambat di bandingkan prosessor.
Interrupt & Siklus Instruksi
Multiple Interrupt
Fungsi I/O
Struktur Interkoneksi
Struktur interkoneksi harus mendukung jenis perpindahan berikut ini:
Interkoneksi Bus
Struktur Bus
Elemen-elemen rancangan BUS
Keuntungan :
Kerugian :
C. Timing
D. Lebar Bus
Jenis Transfer Data
Bus PCI (Peripheral Component Interconnect) (1990)
Future Bus+
Syarat-syarat future Bus :
Perbedaan PCI dan Future bus+
PROSES AKSES LINTAS DISK
Pengaksesan Lintas Disk pada sistem Multitataolah
Terdapat 7 algoritma pengaksesan disk :
1. Algoritma pertama tiba pertama dilayani (PTPD)
2. Algoritma Pick up.
3. Algoritma waktu cari terpendek dipertamakan (WCTD)
4. Algoritma look
5. Algoritma Circular Look
6. Algoritma scan
7. Algoritma Circular scan
2. Algoritma PICK UP
Pada algoritma ini hulu tulis baca akan membaca atau menuju ke track yang terdapat pada urutan awal antrian , sambil mengakses track yang dilalui.
Mirip seperti metode PTPD, tetapi lintasan yang dilewati dipungut/diambil, sehingga tidak perlu diakses lagi.
3. Algoritma Waktu Cari Terpendek Dipertamakan (WCTD)
Proses dilaksanakan terhadap track yang terdekat dengan hulu baca tulis (Shortest Seet Time First /(SSTF)), diatas/bawah. Kemudian mencari letak track yang terdekat di atas/bawah dan seterusnya.
4. Algoritma Look
Pada algoritma ini hulu tulis baca akan bergerak naik seperti pergerakan lift Menuju antrian track terbesar pada disk sambil mengakses antrian track yang dilalui, kemudian turun menuju antrian track yang terkecil sambil mengakses track yang dilalui, dan track yang telah diakses tidak diakses lagi.
5. Algoritma Circular Look Pada algoritma ini hulu tulis baca akan bergerak naik seperti pergerakan lift Menuju antrian track terbesar pada disk sambil mengakses antrian track yang dilalui, kemudian turun menuju antrian track yang terkecil tetapi tidak mengakses track yang dilalui, baru pada saat naik akan mengakses track yang belum diakses.
1. Mesin Arsitektur Komputer John von Neumann (1903-1957)
Perangkat keras merupakan perangkat elektronik yang menyusun bentuk fisik dari sebuah sistem komputer. Pada awalnya komputer tersusun dari perangkat keras yang masih bekerja secara mekanis dengan digerakkan oleh mesin uap maupun tenaga manusia. Beberapa contoh komputer mekanis adalah mesin diferensial dan mesin analitis buatan Charles Babbage (1792-1871).
Perangkat keras yang bekerja secara elektronik berhasil diciptakan pada masa Perang Dunia Kedua, dimana Inggris berhasil mengembangkan mesin komputer bernama COLOSSUS yang ditujukan untuk memecahkan kode ENIGMA milik Jerman.
Pada jaman modern saat ini, hampir semua komputer mengadopsi arsitektur yang dibuat oleh John von Neumann (1903-1957).
Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal.
Gambar 1 Arsitektur Komputer Von Neumann
Pada dasarnya komputer arsitektur Von Neumann adalah terdiri dari elemen sebagai berikut:
Prosesor, merupakan pusat dari kontrol dan pemrosesan instruksi pada komputer.
Memori, digunakan untuk menyimpan informasi baik program maupun data.
Perangkat input-output, berfungsi sebagai media yang menangkap respon dari luar serta menyajikan informasi keluar sistem komputer.
Model kerja dari arsitektur dasar Von Neumann dapat dilihat pada Gambar 1. Pada gambar tersebut prosesor terdiri atas Unit Kontrol (CU) dan Unit Logika dan Aritmatik (ALU). Memori berfungsi sebagai tempat menyimpan instruksi yang sedang dijalankan oleh prosesor, lalu hasilnya dapat disajikan melalui perangkat input/output.
Prosesor atau Central Processing Unit (CPU)
CPU merupakan tempat untuk melakukan pemrosesan instruksi-instruksi dan pengendalian sistem komputer. Perkembangan perangkat CPU mengikuti generasi dari sistem komputer.
Pada generasi pertama CPU terbuat dari rangkaian tabung vakum sehingga memiliki ukuran yang sangat besar. Pada generasi kedua telah diciptakan transistor sehinga ukuran CPU menjadi lebih kecil dari sebelumnya. Pada generasi ketiga CPU telah terbuat dari rangkaian IC sehingga ukurannya menjadi lebih kecil.
Pada generasi keempat telah diciptakan teknologi VLSI dan ULSI sehingga memungkinkan ribuan sampai jutaan transistor tersimpan dalam satu chip.
Gambar 2 Perkembangan Prosesor pada generasi komputer
• Elemen CPU
Pada perkembangan komputer modern, setiap prosesor terdiri atas:
Control Unit (CU).
Arithmatic and Logic Unit (ALU).
Register.
Bus.
• Control Unit (CU)
Control Unit atau Unit Kontrol berfungsi untuk mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Unit kendali akan mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Unit ini juga mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari alat input ke memori utama, dan mengambil data dari memori utama untuk diolah.
Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output.
• Arithmatic and Logic Unit (ALU)
Arithmatic and Logic Unit atau Unit Aritmetika dan Logika berfungsi untuk melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) dan logika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU menjalankan operasi penambahan, pengurangan, dan operasi-operasi sederhana lainnya pada input-inputnya dan memberikan hasilnya pada register output.
• Register
Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran untuk diproses masih disimpan di dalam memori utama. Setiap register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung pada ukurannya. Register-register dapat dibaca dan ditulis dengan kecepatan tinggi karena berada pada CPU.
Gambar 3 Sistem kerja register pada prosesor
Beberapa jenis register adalah:
Program Counter (PC), merupakan register yang menunjuk ke instruksi berikutnya yang harus diambil dan dijalankan.
Instruction Register (IR), merupakan register yang menyimpan instruksi yang sedang dijalankan.
General Purpose Register, merupakan register yang memiliki kegunaaan umum yang berhubungan dengan data yang diproses.
Memory Data Register (MDR), merupakan register yang digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari memori utama ke CPU atau menampung data yang akan direkam ke memori utama dari hasil pengolahan oleh CPU.
Memory address register (MAR), merupakan register yang digunakan untuk menampung alamat data atau instruksi pada memori utama yang akan diambil atau yang akan diletakkan.
Sebagian besar komputer memiliki beberapa register lain, sebagian digunakan untuk tujuan umum, dan sebagian lainnya untuk tujuan khusus.
• Bus
Bus merupakan penghubung antara semua komponen CPU. Bus berupa sekumpulan kabel-kabel paralel untuk mentransmisikan alamat (address), data, dan sinyal-sinyal kontrol.
• Klasifikasi Prosesor
Berdasarkan jenis mikroprosesor, dapat dibagi menjadi dua yaitu:
Tipe Intel untuk Personal Computer (PC), diproduksi oleh Intel Corp., Advanced Micro Devices (AMD), Cyrix, DEC, dll.
Tipe Motorola untuk komputer Macintosh, diproduksi oleh Motorola.
• Ukuran kecepatan prosesor adalah:
Hertz, yaitu jumlah clock atau ketukan prosesor tiap satu detik. Untuk prosesor modern memakai satuan Megahertz atau Gigahertz.
MIPS, singkatan dari Million Instruction Per Second, yaitu jumlah instruksi dalam juta tiap satu detik.
Flops, singkatan dari Floating Point per Second, yaitu jumlah perhitungan floating point tiap satu detik. Floating point adalah metode untuk menuliskan bilangan dengan mantisa, contoh: 3 x 10-5.
Fractions of a second, yaitu waktu eksekusi relatif dari suatu instruksi pada sistem komputer.
• Dalam desain mikroprosesor, terdapat dua jenis desain, yaitu:
CISC (Complex instruction set computing chips), dapat menampung banyak instruksi yang kompleks.
RISC (Reduced instruction set computing chips), dapat meringkas beberapa instruksi sehingga dapat mempercepat kerja prosesor.
1. Siklus Intruksi
Terdiri dari siklus fetch dan siklus eksekusi
Siklus Fetch – Eksekusi
Pada setiap siklus instruksi, CPU awalnya akan membaca instruksi dari memori
Terdapat register dalam CPU yang berfungsi mengawasi dan menghitung instruksi selanjutnya, yang disebut Program Counter (PC)
PC akan menambah satu hitungannya setiap kali CPU membaca instruksi
Siklus Fetch – Eksekusi
Instruksi – instruksi yang dibaca akan dibuat dalam register instruksi (IR).
Instruksi – instruksi ini dalam bentuk kode – kode binner yang dapat diinterpretasikan oleh CPU kemudian dilakukan aksi yang diperlukan
Aksi CPU
CPU – Memori, perpindahan data dari CPU ke
memori dan sebaliknya.
CPU –I/O, perpindahan data dari CPU ke modul I/O
dan sebaliknya.
Pengolahan Data, CPU membentuk sejumlah operasi
aritmatika dan logika terhadap data.
Kontrol, merupakan instruksi untuk pengontrolan
fungsi atau kerja. Misalnya instruksi pengubahan
urusan eksekusi.
Siklus Eksekusi
Instruction Addess Calculation (IAC), yaitu mengkalkulasi atau menentukan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi. Biasanya melibatkan penambahan bilangan tetap ke alamat instruksi sebelumnya. Misalnya, bila panjang setiap instruksi 16 bit padahal memori memiliki panjang 8 bit, maka tambahkan 2 ke alamat sebelumnya.
Instruction Fetch (IF), yaitu membaca atau pengambil instruksi dari lokasi memorinya ke CPU.
Instruction Operation Decoding (IOD), yaitu menganalisa instruksi untuk menentukan jenis operasi yang akan dibentuk dan operand yang akan digunakan.
Operand Address Calculation (OAC), yaitu menentukan alamat operand, hal ini dilakukan apabila melibatkan referensi operand pada memori.
Operand Fetch (OF), adalah mengambil operand dari memori atau dari modul I/O.
Data Operation (DO), yaitu membentuk operasi yang diperintahkan dalam instruksi.
Operand store (OS), yaitu menyimpan hasil eksekusi ke dalam memori
Diagram Siklus Instruksi
Interupsi
Fungsi Interupsi
Mekanisme penghentian atau pengalihan pengolahan instruksi dalam CPU kepada routine interupsi.
Hampir semua modul (memori dan I/O) memiliki mekanisme yang dapat menginterupsi kerja CPU.
Tujuan Interupsi
Secara umum untuk menejemen pengeksekusian routine instruksi agar efektif dan efisien antar CPU dan modul – modul I/O maupun memori.
Setiap komponen komputer dapat menjalankan tugasnya secara bersamaan, tetapi kendali terletak pada CPU disamping itu kecepatan eksekusi masing – masing modul berbeda.
Dapat sebagai sinkronisasi kerja antar modul
Kelas Sinyal Interupsi
Program, yaitu interupsi yang dibangkitkan dengan beberapa kondisi yang terjadi pada hasil eksekusi program. Contohnya: arimatika overflow, pembagian nol, oparasi ilegal.
Timer, adalah interupsi yang dibangkitkan pewaktuan dalam prosesor. Sinyal ini memungkinkan sistem operasi menjalankan fungsi tertentu secara reguler.
I/O, sinyal interupsi yang dibangkitkan oleh modul I/O sehubungan pemberitahuan kondisi error dan penyelesaian suatu operasi.
Hardware failure, adalah interupsi yang dibangkitkan oleh kegagalan daya atau kesalahan paritas memori.
Proses Interupsi
Dengan adanya mekanisme interupsi, prosesor dapat digunakan untuk mengeksekusi instruksi – instruksi lain.
Saat suatu modul telah selesai menjalankan tugasnya dan siap menerima tugas berikutnya maka modul ini akan mengirimkan permintaan interupsi ke prosesor
Kemudian prosesor akan menghentikan eksekusi yang dijalankannya untuk menghandel routine interupsi.
Setelah program interupsi selesai maka prosesor akan melanjutkan eksekusi programnya kembali.
Saat sinyal interupsi diterima prosesor ada dua kemungkinan tindakan, yaitu interupsi diterima/ditangguhkan dan interupsi ditolak
Interupsi Ditangguhkan
Apa yang dilakukan Prosessor ?
Prosesor menangguhkan eksekusi program yang dijalankan dan menyimpan konteksnya. Tindakan ini adalah menyimpan alamat instruksi berikutnya yang akan dieksekusi dan data lain yang relevan.
Prosesor menyetel program counter (PC) ke alamat awal routine interrupt handler.
Siklus Eksekusi Oleh Prosesor Dengan Adanya Fungsi Interupsi
Sistem Operasi Kompleks
Interupsi ganda (multiple interrupt).
Misalnya suatu komputer akan menerima permintaan interupsi saat proses pencetakan dengan printer selesai, disamping itu dimungkinkan dari saluran komunikasi akan mengirimkan permintaan interupsi setiap kali data tiba.
Dapat diambil dua buah pendekatan untuk menangani interupsi ganda ini
Pendekatan Interupsi Ganda
Ada 2 Pendekatan :
Pendekatan ini disebut pengolahan interupsi berurutan / sekuensial
• Menolak atau tidak mengizinkan interupsi lain saat suatu interupsi ditangani prosesor.
• Setelah prosesor selesai menangani suatu interupsi maka interupsi lain baru di tangani.
Pengolahan interupsi bersarang yaitu mendefinisikan prioritas bagi interupsi
• Interrupt handler mengizinkan interupsi berprioritas lebih tinggi ditangani terlebih dahulu.
METODE AKSES MEMORI INTERNAL KOMPUTER
1. Memori Internal
Pengertian memori adalah suatu penamaan konsep yang bisa menyimpan data dan program.sedangkan Memori internal, yang dimaksud adalah bahwa memori terpasang langsung pada motherboard.
Dengan demikian, pengertian memory internal sesungguhnya itu dapat berupa :
• First-Level (L1) Cache
• Second-Level (L2) Cache
• Memory Module
Akan tetapi pengelompokan dari memory internal juga terbagi atas :
• RAM (Random Access Memory) dan
• ROM (Read Only Memory)
Penjelasan dari masing- masing pengertian diatas adalah sebagai berikut :
1. First Level (L1) Cache
Memory yang bernama L1 Cache ini adalah memori yang terletak paling dekat dengan prosessor (lebih spesifik lagi dekat dengan blok CU (Control Unit)). Penempatan Cache di prosessor dikembangkan sejak PC i486. Memori di tingkat ini memiliki kapasitas yang paling kecil (hanya 16 KB), tetapi memiliki kecepatan akses dalam hitungan nanodetik (sepermilyar detik). Data yang berada di memori ini adalah data yang paling penting dan paling sering diakses. Biasanya data di sini adalah data yang telah diatur melalui OS (Operating system) menjadi Prioritas Tertinggi (High Priority).
2. Second-Level (L2) Cache
Memori L2 Cache ini terletak di Motherboard (lebih spesifik lagi : modul COAST : Cache On a Stick. Bentuk khusus dari L2 yang mirip seperti Memory Module yang dapat diganti-ganti tergantung motherboardnya). Akan tetapi ada juga yang terintegrasi langsung dengan MotherBoard, atau juga ada yang terintegrasi dengan Processor Module. Di L2 Cache ini, kapasitasnya lebih besar dari pada L1 Cache. Ukurannya berkisar antara 256 KB-2 MB. Biasanya L2 Cache yang lebih besar diperlukan di MotherBoard untuk Server. Kecepatan akses sekitar 10 ns.
3. Memory Module
Memory Module ini memiliki kapasitas yang berkisar antara 4 MB-512 MB. Kecepatan aksesnya ada yang berbeda-beda. Ada yang berkecepatan 80 ns, 60 ns, 66 MHz (=15 ns), 100 MHz(=10ns), dan sekarang ini telah dikembangkan PC133mhZ(=7.5 ns).
Memori modul di kelompok kan menjadi 2,yaitu :
a) Single In-Line Memory Module (SIMM)
b) DIMM (Dual In-Line Memory Module)
2. Sistem Memori Komputer
Untuk mempelajari sistem memori secara keseluruhan, harus mengetahui karakteristik kuncinya. Karakteristik penting sistem memori dalam tabel dibawah berikut :
a. Lokasi
• CPU
Memori ini built-in berada dalam CPU (mikroprosesor) dan diperlukan untuk semua kegiatan CPU. Memori ini disebut register.
• Internal (main)
Memori ini berada di luar chip processor tetapi bersifat internal terhadap sistem komputer dan diperlukan oleh CPU untuk proses eksekusi (operasi) program, hingga 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
• External (secondary)
Memori ini bersifat eksternal terhadap sistem komputer dan tentu saja berada di luar CPU dan diperlukan untuk menyimpan data atau instruksi secara permanen. Memori ini, tidak diperlukan di dalam proses eksekusi sehingga tidak dapat diakses secara langsung oleh prosesor (CPU). Untuk akses memori eksternal ini oleh CPU harus melalui pengontrol/modul I/O. Memori eksternal sering juga disebut sebagai memori sekunder. Memori ini terdiri atas perangkat storage peripheral seperti : disk, pita magnetik,dll.
b. Kapasitas
• Ukuran word
Kapasitas memori internal maupun eksternal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.
• Banyaknya word
Panjang word umumnya 8, 16, 32 bit.
c. Satuan Transfer
Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori. Konsep satuan transfer adalah :
• Word, merupakan satuan “alami” organisasi memori. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.
• Addressable units, pada sejumlah sistem, adressable units adalah word. Namun terdapat sistem dengan pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara panjang A suatu alamat dan jumlah N adressable unit adalah 2A =N.
• Unit of tranfer, adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebut dengan block.
d. Metode Akses
Terdapat empat jenis pengaksesan satuan data, yaitu sebagai berikut.:
• Sequential access
Memori diorganisasikan menjadi unit-unit data, yang disebut record. Aksesnya dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Informasi pengalamatan dipakai untuk memisahkan record-record dan untuk membantu proses pencarian. Mekanisme baca/tulis digunakan secara bersama (shared read/write mechanism), dengan cara berjalan menuju lokasi yang diinginkan untuk mengeluarkan record. Waktu access record sangat bervariasi. Contoh sequential access adalah akses pada pita magnetik.
• Direct access
Seperti sequential access, direct access juga menggunaka shared read/write mechanism, tetapi setiap blok dan record memiliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik. Aksesnya dilakukan secara langsung terhadap kisaran umum (general vicinity) untuk mencapai lokasi akhir. Waktu aksesnya pun bervariasi. Contoh direct access adalah akses pada disk.
• Random access
Setiap lokasi dapat dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung. Waktu untuk mengakses lokasi tertentu tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan bersifat konstan. Contoh random access adalah sistem memori utama.
• Associative access
Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan alamatnya. Seperti pada RAM, setiap lokasi memiliki mekanisme pengalamatannya sendiri. Waktu pencariannya pun tidak bergantung secara konstan terhadap lokasi atau pola access sebelumnya. Contoh associative access adalah memori cache.
e. Kinerja
Ada tiga buah parameter untuk kinerja sistem memori, yaitu :
• Access time (Waktu Akses)
Bagi RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Sedangkan bagi non RAM, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada lokasi tertentu
• Cycle time (Waktu Siklus)
Waktu siklus adalah waktu akses ditambah dengan waktu transien hingga sinyal hilang dari saluran sinyal atau untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif.
• Transfer rate (Laju Pemindahan)
Transfer rate adalah kecepatan pemindahan data ke unit memori atau ditransfer dari unit memori. Bagi RAM, transfer rate sama dengan 1/(waktu siklus). Sedangkan, bagi non-RAM, berlaku persamaan sbb.:
TN = Waktu rata-rata untuk membaca / menulis sejumlah N bit.
TA = Waktu akses rata-rata
N = Jumlah bit
R = Kecepatan transfer, dalam bit per detik (bps)
f. Tipe Fisik
Ada dua tipe fisik memori, yaitu :
• Memori semikonduktor
Memori ini memakai teknologi LSI atau VLSI (very large scale integration). Memori ini banyak digunakan untuk memori internal misalnya RAM.
• Memori permukaan magnetik
Memori ini banyak digunakan untuk memori eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetik.
g. Karakteristik Fisik
Ada dua kriteria yang mencerminkan karakteristik fisik memori, yaitu:
• Volatile dan Non-volatile
Pada memori volatile, informasi akan rusak secara alami atau hilang bila daya listriknya dimatikan. Selain itu, pada memori non-volatile, sekali informasi direkam akan tetap berada di sana tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan. Pada memori ini daya listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut. Memori permukaan magnetik adalah non volatile. Memori semikonduktor dapat berupa volatile atau non volatile.
• Erasable dan Non-erasable
Erasable artinya isi memori dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain. Memori semikonduktor yang tidak terhapuskan dan non volatile adalah ROM.
3. Hirarki Memori
Tiga pertanyaan dalam rancangan memori, yaitu : Berapa banyak? Hal ini menyangkut kaspasitas. Berapa cepat? Hal ini menyangkut waktu akses, dan berapa mahal yang menyangkut harga? Setiap spektrum teknologi mempunyai hubungan sbb:
• Semakin kecil waktu access, semakin besar harga per bit.
• Semakin besar kapasitas, semakin kecil harga per bit.
• Semakin besar kapasitas, semakin besar waktu access.
Untuk mendapatkan kinerja terbaik, memori harus mampu mengikuti CPU. Artinya apabila CPU sedang mengeksekusi instruksi, kita tidak perlu menghentikan CPU untuk menunggu datangnya instruksi atau operand. Sedangkan untuk mendapatkan kinerja terbaik, memori menjadi mahal, berkasitas relatif rendah, dan waktu access yang cepat. Untuk memperoleh kinerja yang optimal, perlu kombinasi teknologi komponen memori. Dari kombinasi ini dapat disusun hirarki memori sebagai berikut:
Semakin menurun hirarki, maka hal-hal di bawah ini akan terjadi:
• Penurunan harga per bit
• Peningkatan kapasitas
• Peningkatan waktu akses
• Penurunan frekuensi akses memori oleh CPU.
Kunci keberhasilan hirarki ini pada penurunan frekuensi aksesnya. Semakin lambat memori maka keperluan CPU untuk mengaksesnya semakin sedikit. Secara keseluruhan sistem komputer akan tetap cepat namun kebutuhan kapasitas memori besar terpenuhi
4. Teknologi Dan Biaya Sistem Memori
Ada 2 teknologi yang mendominasi industri memori sentral dan memori utama, yaitu :
a. Memori Magnetic Core (tahun 1960)
Sel penyimpanan yang ada dalam memori inti dibuat dari elemen besi yang berbentuk donat yang disebut magnetic core (inti magnetis) atau hanya disebut core saja.
Para pembuat(pabrikan) yang membuat core ini menyusun core plane bersama dengan sirkuit lain yang diperlukan, menjadi memori banks(bank memori).
b. Memori Solid State
Komputer yang pertama diproduksi untuk tujuan komersil adaalah UNIVAC dimana :
• CPU nya menggunakan teknologi vacuum tube (tabung hampa udara) dan menjalankan aritmatika decimal.
• Memori utamanya 1000 word (setiap word besarnya 60 bit dan menyimpan 12 karakter 5 bit)
5. Organisasi Memori
Yang dimaksud dengan organisasi adalah pengaturan bit dalam menyusun word secara fisik.
• Salah satunya adalah menggunakan Inteleaving dimana tujuannya adalah untuk meningkatkan kecepatan pengaksesan system penyimpanan yang besar.
• Sistem penyimpanan yang besar terdiri atas beberapa bank memori independent yang diakses oleh CPU dan peralatan I/O melalui pengontrolan port memori
Contoh : Cross bar switch
Sistem penyimpanan menggunakan Interleave High Order
• Setiap bank (penyimpanan) berisi blok alamat yang berurutan.
• Setiap peralatan, termasuk CPU, menggunakan bank memori yang berbeda untuk program dan datanya, maka semua bank dapat mentransfer data secara serentak.
Sistem penyimpanan menggunakan Interleave Low Order
• Alamat yang berurutan berada dalam bank yang terpisah, sehingga setiap peralatan perlu mengakses semua bank selagi menjalankan programnya atau mentransfer data.
Contohnya : suatu siklus memori lebih lama daripada waktu siklus CPU.
• Apabila word yang berurutan berada dalam bank yang berbeda, maka system penyimpanan bila dilengkapi dengan putaran yang cocok dapat melengkapi akses memori yang berurutan, dengan kata lain setelah CPU meminta untuk mengakses word pertama yang disimpan dalam salah satu bank, maka ia dapat bergerak ke bank kedua dan mengawali akses word kedua sementara penyimpanan tetap mendapatkan kembali word pertama sementara penyimpanan tetap mendapatkan kembali word pertama.Pada CPU kembali ke bank pertama, system penyimpanan diharapkan telah menyelesaikan mengakses word pertama dan telah siap mengakses lagi.
• Banyak komputer berkinerja tinggi menggunakan Inteleave Low Order