Hararki dan Karakteristik memori

Hirarki Memori

Hierarki Memori atau Memory Hierarchy dalam arsitektur komputer adalah sebuah pedoman yang dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk tiap bitnya. Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni hierarki memori tradisional dan hierarki memori kontemporer.mengapa jika didasarkan pada hirarki memori, semakin kebawah semakin murah dan bila semakin keatas semakin mahal?
jawabannya adalah karena hirarki memori memang disusun sedemikian rupa agar semakin ke bawah memori dapat mengalami hal-hal berikut :
1. peningkatan waktu akses memori (semakin ke bawah semakin lambat, semakin ke atas semakin cepat.
2. peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin kecil).
3. peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas semakin dekat).
4. penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah, semakin ke atas semakin mahal)

Bagian dari sistem operasi yang mengatur hirarki memori disebut dengan memory manager. Di era multiprogramming ini, memory manager digunakan untuk mencegah satu proses dari penulisan dan pembacaan oleh proses lain yang dilokasikan di primary memory, mengatur swapping antara memori utama dan disk ketika memori utama terlalu kecil untuk memegang semua proses. Tujuan dari manajemen ini adalah untuk:

1. Meningkatkan utilitas CPU.
2. Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU.
3. Efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas.
4. Transfer dari/ke memori utama ke/dari CPU dapat lebih efisien                                               .Keuntungan Dan Kekurangan Hirarki Memori                                                                               KARAKTERISTIK SISTEM MEMORI                                                                                        
   
   Ada 7 karakteristik sistem memori secara umum:
   1. Lokasi
   2. Kapasitas
   3. Satuan Transfer
   4. Metode Akses
   5. Kinerja
   6. Tipe Fisik
   7. Karakter Fisik
   Berikut adalah penjelasannya:
   

    

    

    

    

    

     

   Lokasi 

   Ada 3 lokasi keberadaan memori dalam sistem komputer:

   - "CPU" , memori ini built-in berada dalam CPU ( Mikroprosesor )dan diperlukan untuk semua kegiatan CPU, memori ini disebut register. Register digunakan sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data dalam prosesor
   
   - "Internal" , 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" , 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.
   
       Kapasitas
   
   - Ukuran word
   Kapasitas memori internal maupun eksternal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.
   - Jumlah word
   Panjang word umumnya 8, 16, 32 bit. 
   Satuan Transfer
   
   - Word , merupakan satuan “alami” organisasi memori. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.
   - Block , adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word,
    Metode Akses
   
    Terdapat 4 jenis pengaksesan satuan data, yaitu:
   - 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.
   
   Kinerja
   Ada 3 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 sebagai berikut :
   
   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)
   
   
   Tipe Fisik
   
   - Semikonduktor
   
    Memori ini memakai teknologi LSI atau VLSI (very large scale integration). Memori ini banyak digunakan untuk memori internal misalnya RAM.
   
   - Magnetik
   
    Memori ini banyak digunakan untuk memori eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetik.
   
   Karakter Fisik
   - 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.