Prinsip-Prinsip Chache Memori

Prinsip-Prinsip Chache Memori

Cache memori ditujukan untuk memberikan kecepatan memori yang mendekati kecepatan memori tercepat yang bisa diperoleh, sekaligus memberikan ukuran memori yang besar dengan harga yang lebih murah dari jenis-jenis memori semikonduktor. Konsepnya adalah sebagai berikut :

Terdapat memori utama yang relatif lebih besar dan lebih lambat dan cache memory yang berukuran lebih kecil dan lebih cepat. Cache berisi salinan sebagian memori utama. Pada saat CPU membaca sebuah word memory, maka dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui apakah word itu terdapat pada cache. Bila sudah ada, maka word akan dikirimkan ke CPU. Sedangkan bila tidak ada, blok memori utama yang terdiri dari sejumlah word yang tetap akan dibaca ke dalam cache dan kemudian akan dikirimkan ke CPU.

• Elemen-elemen Rancangan Cache

Walaupun terdapat banyak implementasi cache, hanya terdapat sedikit elemen-elemen dasar rancangan yang dapat mengklasifikasikan dan membedakan arsitektur cache. Adapun elemen yang akan dibahas pada subbab ini adalah elemen pertama yaitu ukuran cache. Semakin besar cache maka semakin besar jumlah gate yang terdapat pada pengalamatan cache. Akibatnya adalah cache yang berukuran besar cenderung untuk lebih lambat dibanding dengan cache berukuran kecil (walaupun dibuat dengan teknologi rangkaian terintegrasi yang sam adan pitaruh pada tempat pada keping dan board yang sama. Kinerja cache juga sangat sensitif terhadap sifat beban kerja, maka tidaklah mungkin untuk mencapai ukuran cache yang ‘optimum’.

• Fungsi Pemetaan (Mapping)

Karena saluran cache lebih sedikit dibandingkan dengan blok memori utama, diperlukan algoritma untuk pemetaan blok-blok memori utama ke dalam saluran cache. Selain itu diperlukan alat untuk menentukan blok memori utama mana yang sedang memakai saluran cache. Pemilihan fungsi pemetaan akan menentukan bentuk organisasi cache. Dapat digunakan tiga jenis teknik, yaitu sebagai berikut :

a. Pemetaan Langsung (Direct Mapping)

Pemetaan ini memetakan masing-masing blok memori utama hanya ke satu saluran cache saja. Jika suatu block ada di cache, maka tempatnya sudah tertentu. Keuntungan dari direct mapping adalah sederhana dan murah. Sedangkan kerugian dari direct mapping adalah suatu 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).

b. Pemetaan Asosiatif (Associative Mapping)

Pemetaan ini mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache. Dengan pemetaan asosiatif, terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika blok baru dibaca ke dalam cache. Kekurangan pemetaan asosiatif yang utama adalah kompleksitas rangkaian yang diperlukan untuk menguji tag seluruh saluran cache secara paralel, sehingga pencarian data di cache menjadi lama

c. Pemetaan Asosiatif Set (Set Associative Mapping)

Pada pemetaan ini, cache dibagi dalam sejumlah sets. Setiap set berisi sejumlah line. Pemetaan asosiatif set memanfaatkan kelebihan-kelebihan pendekatan pemetaan langsung dan pemetaan asosiati

• Jumlah Cache

a. Cache Satu Tingkat VS Cache Dua Tingkat

Dengan meningkatkan kepadatan logik, telah memungkinkan menempatkan cahce pada keping yang sama seperti processor: the on-chip cache. Dibandingkan dengan suatu cache yang dapat dijangkau via bus eksternal, on-chip cache mengurangi aktivitas bus eksternal processor dan akibatnya meningkatkan waktu eksekusi dan meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan.

Memori yang bernama L1 Cache ini adalah memori yang terletak paling dekat dengan prosesor (lebih spesifik lagi: dekat dengan blok CU [Control Unit]). Penempatan Cache di prosesor dikembangkan sejak PC i486. Memori di tingkat ini memiliki kapasitas yang paling kecil (hanya 16KB), 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).

Memori L2 Cache ini terletak 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 terintergrasi dengan Processor Module. Di L2 Cache ini, kapasitasnya lebih besar dari pada L1 Cache. Ukurannya berkisar antara 256KB—2MB. Biasanya, L2 Cache yang besar diperlukan di MotherBoard untuk Server. Kecepatan akses sekitar 10ns.

Refensi :

http://hisanaa.wordpress.com/2009/02/18/prinsip-prinsip-chache-memori/

Perkembangan Komputer Dari Generasi Pertama Sampai Sekarang

Perkembangan Komputer Dari Generasi Pertama Sampai Sekarang

Sejarah Perkembangan Komputer Sebelum tahun 1940 Sejak dahulu kala, proses pengolahan data telah dilakukan oleh manusia. Manusia juga menemukan alat-alat mekanik dan elektronik untuk membantu manusia dalam penghitungan dan pengolahan data supaya dapat mendapatkan hasil lebih cepat. Komputer yang kita temui saat ini adalah suatu evolusi panjang dari penemuan penemuan manusia sejak dahulu kala berupa alat mekanik mahupun elektronik.

Saat ini, komputer dan peranti pendukungnya telah masuk dalam setiap aspek kehidupan dan pekerjaan yang lebih dari sekedar perhitungan matematik biasa. Di antaranya adalah sistem komputer di pasar raya yang mampu membaca kod barang belanjaan, pusat telefon yang menangani jutaan panggilan dan komunikasi, serta jaringan komputer dan internet yang menghubungkan berbagai tempat di dunia. Komputer ada 4 golongan yaitu:

1.  Peralatan manual: Iaitu peralatan pengolahan data yang sangat sederhana, dan faktor terpenting dalam pemakaian alat adalah menggunakan tenaga tangan manusia

2. Peralatan Mekanik: Iaitu peralatan yang sudah berbentuk mekanik yang digerakkan dengan tangan secara manual

3. Peralatan Mekanik Elektronik: Peralatan mekanik yang digerakkan oleh secara otomatis oleh motor elektronik

4. Peralatan Elektronik: Peralatan yang bekerjanya secara elektronik penuh 

Beberapa peralatan yang telah digunakan sebagai alat hitung sebelum ditemukannya komputer :

a. Abacus

Muncul sekitar 5000 tahun yang lalu di Asia kecil dan masih digunakan di beberapa tempat hingga saat ini, dapat dianggap sebagai awal mula mesin komputasi. Alat ini memungkinkan penggunanya untuk melakukan perhitungan menggunakan biji bijian geser yang diatur pada sebuh rak. Para pedagang di masa itu menggunakan abacus untuk menghitung transaksi perdagangan. Seiring dengan munculnya pensil dan kertas, terutama di Eropa, Abacus kehilangan popularitasnya.

b. Kalkulator roda numerik ( numerical wheel calculator )

Setelah hampir 12 abad, muncul penemuan lain dalam hal mesin komputasi. Pada tahun 1642, Blaise Pascal (1623-1662), yang pada waktu itu berumur 18 tahun, menemukan apa yang ia sebut sebagai kalkulator roda numerik (numerical wheel calculator) untuk membantu ayahnya melakukan perhitungan pajak.

c. Kalkulator roda numerik 2 

Tahun 1694 seorang matematikawan dan filsuf Jerman, Gottfred Wilhem von Leibniz (1646-1716) memperbaiki Pascaline dengan membuat mesin yang dapat mengalikan. Sama seperti pendahulunya, alat mekanik ini bekerja dengan menggunakan roda-roda gerigi. Dengan mempelajari catatan dan gambar-gambar yang dibuat oleh Pascal, Leibniz dapat menyempurnakan alatnya.

d. Kalkulator Mekanik 

Charles Xavier Thomas de Colmar menemukan mesin yang dapat melakukan empat fungsi aritmatik dasar. Kalkulator mekanik Colmar, arithometer, mempresentasikan pendekatan yang lebih praktis dalam kalkulasi karena alat tersebut dapat melakukan penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Dengan kemampuannya, arithometer banyak dipergunakan hingga masa Perang Dunia I. Bersama-sama dengan Pascal dan Leibniz, Colmar membantu membangun era komputasi mekanikal.

Saat ini, komputer sudah semakin canggih. Tetapi, sebelumnya komputer tidak sekecil, secanggih, sekeren dan seringan sekarang. Dalam sejarah komputer, ada 5 generasi dalam sejarah komputer.

Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur yang telah dirumuskan. Kata computer semula dipergunakan untuk menggambarkan orang yang pekerjaannya melakukan perhitungan aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.

Secara luas, Komputer dapat didefinisikan sebagai suatu peralatan elektronik yang terdiri dari beberapa komponen, yang dapat bekerja sama antara komponen satu dengan yang lain untuk menghasilkan suatu informasi berdasarkan program dan data yang ada. Adapun komponen komputer adalah meliputi : Layar Monitor, CPU, Keyboard, Mouse dan Printer. Tanpa printer komputer tetap dapat melakukan tugasnya sebagai pengolah data, namun sebatas terlihat di layar monitor belum dalam bentuk print out.

Dalam definisi seperti itu terdapat alat seperti slide rule, jenis kalkulator mekanik mulai dari abakus dan seterusnya, sampai semua komputer elektronik yang kontemporer. Istilah lebih baik yang cocok untuk arti luas seperti “komputer” adalah “yang memproses informasi” atau “sistem pengolah informasi.”

Saat ini, komputer sudah semakin canggih. Tetapi, sebelumnya komputer tidak sekecil, secanggih, sekeren dan seringan sekarang. Dalam sejarah komputer, ada 5 generasi dalam sejarah komputer.

1. Generasi Pertama (1944-1959)

Tabung hampa udara sebagai penguat sinyal, merupakan ciri khas komputer generasi pertama. Pada awalnya, tabung hampa udara (vacum-tube) digunakan sebagai komponen penguat sinyal. Bahan bakunya terdiri dari kaca, sehingga banyak memiliki kelemahan, seperti: mudah pecah, dan mudah menyalurkan panas. Panas ini perlu dinetralisir oleh komponen lain yang berfungsi sebagai pendingin.

Dan dengan adanya komponen tambahan, akhirnya komputer yang ada menjadi besar, berat dan mahal. Pada tahun 1946, komputer elektronik di dunia yang pertama yakni ENIAC selesai dibuat. Pada komputer tersebut terdapat 18.800 tabung hampa udara dan berbobot 30 ton. begitu besar ukurannya, sampai-sampai memerlukan suatu ruangan kelas tersendiri.

Pada gambar nampak komputer ENIAC, yang merupakan komputer elektronik pertama di dunia yang mempunyai bobot seberat 30 ton, panjang 30 M dan tinggi 2.4 M dan membutuhkan daya listrik 174 kilowatts.

2. Generasi Kedua (1960-1964)

Transistor merupakan ciri khas komputer generasi kedua. Bahan bakunya terdiri atas 3 lapis, yaitu: “basic”, “collector” dan “emmiter”. Transistor merupakan singkatan dari Transfer Resistor, yang berarti dengan mempengaruhi daya tahan antara dua dari 3 lapisan, maka daya (resistor) yang ada pada lapisan berikutnya dapat pula dipengaruhi. Dengan demikian, fungsi transistor adalah sebagai penguat sinyal. Sebagai komponen padat, tansistor mempunyai banyak keunggulan seperti misalnya: tidak mudah pecah, tidak menyalurkan panas. Dan dengan demikian, komputer yang ada menjadi lebih kecil dan lebih murah.

Pada tahun 1960-an, IBM memperkenalkan komputer komersial yang memanfaatkan transistor dan digunakan secara luas mulai beredar di pasaran. Komputer IBM-7090 buatan Amerika Serikat merupakan salah satu komputer komersial yang memanfaatkan transistor. Komputer ini dirancang untuk menyelesaikan segala macam pekerjaan baik yang bersifat ilmiah ataupun komersial. Karena kecepatan dan kemampuan yang dimilikinya, menyebabkan IBM 7090 menjadi sangat popular. Komputer generasi kedua lainnya adalah: IBM Serie 1400, NCR Serie 304, MARK IV dan Honeywell Model 800.

3. Generasi Ketiga (1964-1975)
Konsep semakin kecil dan semakin murah dari transistor, akhirnya memacu orang untuk terus melakukan berbagai penelitian. Ribuan transistor akhirnya berhasil digabung dalam satu bentuk yang sangat kecil. Secuil silicium yag mempunyai ukuran beberapa milimeter berhasil diciptakan, dan inilah yang disebut sebagai Integrated Circuit atau IC-Chip yang merupakan ciri khas komputer generasi ketiga. Cincin magnetic tersebut dapat di-magnetisasi secara 1 arah ataupun berlawanan, dan akhirnya men-sinyalkan kondisi “ON” ataupun “OFF” yang kemudian diterjemahkan menjadi konsep 0 dan 1 dalam system bilangan biner yang sangat dibutuhkan oleh komputer. Pada setiap bidang memory terdapat 924 cincin magnetic yang masing-masing mewakili 1 bit informasi. Jutaan bit informasi saat ini berada di dalam 1 chip tunggal dengan bentuk yang sangat kecil.

Komputer yang digunakan untuk otomatisasi pertama dikenalkan pada tahun 1968 oleh PDC 808, yang memiliki 4 KB (kilo-Byte) memory dan 8 bit untuk core memory.

4. Generasi Keempat (1975-Sekarang)

Microprocessor merupakan chiri khas komputer generasi keempat yang merupakan pemadatan ribuan IC ke dalam sebuah Chip. Karena bentuk yang semakin kecil dan kemampuan yang semakin meningkat dan harga yang ditawarkan juga semakin murah. Microprocessor merupakan awal kelahiran komputer personal.

Pada tahun 1971, Intel Corp kemudian mengembangkan microprocessor pertama serie 4004. Contoh generasi ini adalah Apple I Computer yang dikembangkan oleh Steve Wozniak dan Steve Jobs dengan cara memasukkan microprocessor pada circuit board komputer. Di samping itu, kemudian muncul TRS Model 80 dengan processor jenis Motorola 68000 dan Zilog Z-80 menggunakan 64Kb RAM standard. Komputer Apple II-e yang menggunakan processor jenis 6502R serta Ram sebesar 64 Kb, juga merupakan salah satu komputer PC sangat popular pada masa itu. Operating Sistem yang digunakan adalah: CP/M 8 Bit. Komputer ini sangat populer pada awal tahun 80-an.

IBM mulai mengeluarkan Personal Computer pada sekitar tahun 1981, dengan menggunakan Operating System MS-DOS 16 Bit. Dikarenakan harga yang ditawarkan tidak jauh berbeda dengan komputer lainnya, di samping teknologinya jauh lebih baik serta nama besar dari IBM sendiri, maka dalam waktu yang sangat singkat, komputer ini menjadi sangat popular.

5. Generasi Kelima (Sekarang – Masa depan)

Pada generasi ini ditandai dengan munculnya: LSI (Large Scale Integration) yang merupakan pemadatan ribuan microprocessor ke dalam sebuah microprocesor. Selain itu, juga ditandai dengan munculnya microprocessor dan semi conductor. Perusahaan-perusahaan yang membuat micro-processor di antaranya adalah: Intel Corporation, Motorola, Zilog dan lainnya lagi. Di pasaran bisa kita lihat adanya microprocessor dari Intel dengan model 4004, 8088, 80286, 80386, 80486, dan Pentium. Pentium-4 merupakan produksi terbaru dari Intel Corporation yang diharapkan dapat menutupi segala kelemahan yang ada pada produk sebelumnya, di samping itu, kemampuan dan kecepatan yang dimiliki Pentium-4 juga bertambah menjadi 2 Ghz. Gambar-gambar yang ditampilkan menjadi lebih halus dan lebih tajam, di samping itu kecepatan memproses, mengirim ataupun menerima gambar juga menjadi semakin cepat.

Pentium-4 diproduksi dengan menggunakan teknologi 0.18 mikron. Dengan bentuk yang semakin kecil mengakibatkan daya, arus dan tegangan panas yang dikeluarkan juga semakin kecil. Dengan processor yang lebih cepat dingin, dapat dihasilkan kecepatan MHz yang lebih tinggi. Kecepatan yang dimiliki adalah 20 kali lebih cepat dari generasi Pentium 3.

Packard Bell iXtreme 4140i merupakan salah satu PC komputer yang telah menggunakan Pentium-4 sebagai processor dengan kecepatan 1.4 GHz, memory RDRAM 128 MB, Harddisk sebesar 40 GB (1.5 GB digunakan untuk recovery), serta video card GeForce2 MX dengan memory 32 MB. HP Pavilion 9850 juga merupakan PC yang menggunakan Pentium-4 untuk processornya dengan kecepatan 1.4 GHz. PC Pentium-4 Hewllett-Packard ini dating dengan dominan warna hitam dan abu-abu. Dibandingkan dengan PC lainnya, Pavilion merupakan PC Pentium-4 dengan fasilitas terlengkap. Memory yang dimiliki sebesar RDRAM 128 MB, Harddisk 30 GB dengan monitor sebesar 17 inchi

http://ayoex-ayoexsetiaver.blogspot.com/2013/02/perkembangan-komputer-dari-generasi.html

http://harefapunya.blogspot.com/2012/12/sejarah-generasi-komputer-dari-generasi.html

PERBEDAAN ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

 PERBEDAAN ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat menerima informasi masukan digital dan mengolah informasi tersebut menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam komputer tersebut dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah. Daftar perintah tersebut dinamakan program komputer dan unit penyimpanannya adalah memori komputer.

Definisi Organisasi Komputer

Organisasi Komputer adalah bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional dan  interkoneksi antar komponen penyusun sistem komputer dalam merealisasikan aspek arsitekturalnya. Contoh aspek organisasional adalah teknologi hardware, perangkat antarmuka. teknologi memori, sistem memori, dan sinyal–sinyal kontrol.

Definisi Arsitektur Komputer

Arsitektur Komputer lebih cenderung pada kajian atribut–atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer. Contohnya, set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O.

Perbedaan Antara Organisasi Dan Arsitektur Komputer

Organisasi Komputer

• Bagian yang terkait erat dengan unit–unit operasional. 

•  Contoh: teknologi hardware, perangka.

•  Arsitektur Komputer

atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer

Contoh: set instruksi, aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O

Empat unsur utama dalam komputer

• Central Processing Unit (CPU), berfungsi sebagai pengontrol operasi komputer dan
• pusat pengolahan fungsi – fungsi komputer. Kesepakatan, CPU cukup disebut sebagai processor (prosesor) saja.
• Memori Utama, berfungsi sebagai penyimpan data.
• I/O, berfungsi memindahkan data ke lingkungan luar atau perangkat lainnya.
• _System Interconnection, merupakan sistem yang menghubungkan CPU, memori utama dan I/O.

Keterangan gambar :

• Arithmetic And Logic Unit (ALU), berfungsi untuk membentuk fungsi – fungsi
• pengolahan data komputer.
• Register, berfungsi sebagai penyimpan internal bagi CPU.
• CPU Interconnection, berfungsi menghubungkan seluruh bagian dari CPU.

Fungsi Komputer :

Fungsi dasar sistem komputer adalah sederhana seperti terlihat pada gambar 1.3. Pada

prinsipnya terdapat empat buah fungsi operasi, yaitu :

•  Fungsi Operasi Pengolahan Data
•  Fungsi Operasi Penyimpanan Data
•  Fungsi Operasi Pemindahan Data
•  Fungsi Operasi Kontrol

Komputer harus dapat memproses data. Representasi data di sini bermacam–macam, akan tetapi nantinya data harus disesuaikan dengan mesin pemrosesnya. Dalam pengolahan data, komputer memerlukan unit penyimpanan sehingga diperlukan suatu mekanisme penyimpanan data. Walaupun hasil komputer digunakan saat itu, setidaknya komputer memerlukan media penyimpanan untuk data prosesnya. Dalam interaksi dengan dunia luar sebagai fungsi pemindahan data diperlukan antarmuka (interface), proses ini dilakukan oleh unit Input/Output (I/O) dan perangkatnya disebut peripheral. Saat interaksi dengan perpindahan data yang jauh atau dari remote device, komputer melakukan proses komunikasi data. Gambar dibawah ini mengilustrasikan operasi–operasi komputer. Gambar “a” adalah operasi pemindahan data, gambar“b”adalah operasi penyimpanan data, gambar “c     
 dan gambar “d” adalah operasi pengolahan data.     

referensi

• Computer Organization and Architecture, William Stalling, Fifth Edition, prentice Hall, 2000
• Computer Organization Architecture, Andrew S. Tanenbaum prentice Hall, 1999
• Computer Organization, Hamacher, McGraw Hill, 1990
• Applied Operating System concept, Avi Silberschatz, peter Galvin, Greg Gagne, John

http://ftsi.files.wordpress.com/2007/09/pertemuan-01.pdf