Hirarki Memori

Memori adalah bagian dari komputer yang digunakan untuk menyimpan program-program dan data-data disimpan,sehingga data akan diolah menjadi suatu data hasil olahan atau sistem informasi yang akan di outputkan, sedangkan program atau instruksi digunakan untuk mengolah data tersebut.

Berikut adalah gambaran mengenai Hirarki memori :

1. Inboard Memori.

Inboard memori adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor Inboard memori dibagi menjadi 3:

a. Register Memori.

Merupakan jenis memori dengan kecepatan akses yang paling cepat , memori ini terdapat pada CPU/ prosesor.

Contoh : Register Data, Register Alamat, Stack Pointer Register, Memori Addres Register, Instruction Register, dll.

b. Cache Memori.

Meupakan memori berkapasitas kecil yang lebih mahal dari memori utama. Cache memori terletak antara memori utama dan register pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu pada memori utama agar kinerja dapat ditingakan.

Cache Memory ini ada dua macam 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 cepat 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.

c. Memori utama

Memori Utama Memori yang berfungsi untuk menyimpan data dan program. Jenis Memori Utama :

1. ROM ( Read Only memory) yaitu memory yang hanya bisa dibaca saja datanya atau programnya. Pada PC, ROM terdapat pada BIOS ( Basic Input Output System ) yang terdapat pada Mother Board yang berfungsi untuk men-setting peripheral yang ada pada system. Contoh: AMIBIOS, AWARD BIOS, dll. ROM untuk BIOS terdapat beragam jenis diantaranya jenis Flash EEPROM BIOS yang memiliki kemampuan untuk dapat diganti programnya dengan software yang disediakan oleh perusahhan pembuat Mother Board, yang umumnya penggantian tersebut untuk peningkatan unjuk kerja dari peripheral yang ada di Mother Board.

2. RAM (Random Acces Memory) yang memiliki kemampuan untuk dirubah data atau program yang tersimpan didalamnya. Ada bebrapa jenis RAM yang ada dipasaran saat ini :

· SRAM

· EDORAM

· SDRAM

· DDRAM

· RDRAM

· VGRAM

2. Outboard Storage

Outboard Storage adalah penyimpanan yang memiliki kapasitas lebih besar dari pada inboard memori, dan bersifat non-voltaile, serta digunakan dalam kurun waktu tertentu. Contoh dari outboard storage ini antara lain:

a. Magnetic Disk

Adalah simpana luar yang terbuat dari satu atau lebih pringan yang bentuknya seperti piringan hitam yang terbuat dari metal atau dari plastik dan permukaannya dilapisi dengan magnet iron-oxide, dan memiliki Read/Write protect notch ( lubang proteksi baca dan tulis ).

b. Hard Disk

Terbuat dari piringan keras dari bahan alumunium atau keramik yang dilapisi dengan zat magnetik kapasitas dari hard disk berkisar antara 5 megabyte sampai 1 gigabyte.saat ini komputer telah menggunakan kapasitas hard disk hingga 80 gigabyte lebih.

3. Off-line Storage

Off-line storage tergolong dalam penyimpana yang lambat karena masih menggunakan pita magnetik. Riskannya penggunakan dana lama masa pakai membuat jenis penyimpanan ini saangat jarang digunakan. Contoh :

1. Cardride tape.

2. WORM, dll.

Tipe Memori, Waktu dan Pengontrolan.

Tipe memori berdasarkan tempat dan pengaksesan prosesor dibedakan menjadi:

1. Memori Internal

Register

Main Memory

Chache Memory

Memori Eksternal

Magnetik Disk

Floppy Disk

IDE Disk

SCSI Disk

RAID

Optical Disk

CDROM

CD-R

CD-RW

DVD Pita Magnetik

Pengontrolan memori dapat dijabarkan :

1. Sequential access

Memori diorganisasi menjadi unit unit data yang disebut record.Akses harus dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Informasi pengalamatan yang disimpan dipakai untuk memisahkan record record dan untuk membantu proses pencarian.Terdapat shared read/write mechanism untuk penulisan/pembacaan memorinya. Pita magnetik merupakan memori yang menggunakan metode sequential access.

2. Direct access

Sama sequential access terdapat shared read/write mechanism. Setiap blok dan record memiliki alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya. Akses dilakukan langsung pada alamat memori. Disk adalah memori direct access

3. Random access

Setiap lokasi memori dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara langsung. Contohnya adalah memori utama.

4. Associative access

Jenis random akses yang memungkinkan pembandingan lokasi bit yang diinginkan untuk pencocokan. Data dicari berdasarkan isinya bukan alamatnya dalam memori. Contoh memori ini adalah cache memori

Waktu akses memori dapat dijabarkan :

1. Access time

Bagi random access memory, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Memori non-random akses merupakan waktu yang dibutuhkan dalam melakukan mekanisme baca atau tulis pada lokasi tertentu.

2. Memory cycle time

Konsep ini digunakan pada random access memory terdiri dari access time ditambah dengan waktu yang diperlukan transient agar hilang pada saluran sinyal.

3. Transfer rate

Kecepatan data transfer ke unit memori atau dari unit memori.

1.Random access memory sama dengan 1/(cycle time).

2. Non-random access memory dengan perumusan :

TN = TA + (N/R) 

TN = waktu rata rata untuk membaca atau menulis N bit  

TA = waktu akses rata rata  

N = jumlah bit 

R = kecepatan transfer dalam bit per detik (bps)

Metode Akses Memori
Terdapat empat jenis pengaksesan satuan data, yaitu sebagai berikut.:
1.Sequential access

·      Memori diorganisasikan menjadi unit-unit data, yang disebut record.

·         Akses 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.

·         Terdapat shared read/write mechanisme untuk penulisan/pembacaan memorinya.

·         Pita magnetic merupakan memori yang menggunakan metode sequential access

-Direct access

·         Menggunakan shared R/W mechanism, tetapi setiap blok dan record memiliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik

·          Akses dilakukan langsung pada alamat memori

·           Seperti sequential access, direct access juga menggunaka shared read/write mechanism, tetapi setiap blok dan record memiliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik

·          Akses dilakukan secara langsung terhadap kisaran umum (general vicinity) untuk mencapai lokasi akhir

·         Waktu aksesnya 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 dalam memori

·         Seperti pada RAM, setiap lokasi memiliki mekanisme pengalamatannya sendiri.

·         Waktu pencariannya tidak bergantung secara konstan terhadap lokasi atau pola access sebelumnya.

·         Contoh associative access adalah memori cache.

·         Jenis random akses yang memungkinkan pembandingan lokasi bit yang diinginkan untuk pencocokan

Hierarki Memori atau Memory Hierarchy 

- peningkatan waktu akses (access time) memori (semakin ke bawah semakin lambat, semakin ke atas semakin cepat)

- peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin kecil)

- peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas semakin dekat)

- penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah, semakin ke atas semakin mahal)

      Memori yang lebih kecil, lebih mahal dan lebih cepat diletakkan pada urutan teratas. Sehingga,jika diurutkan dari yang tercepat, maka urutannya adalah sebagai berikut:

1. Register Mikroprosesor, Ukurannya yang paling kecil tapi memiliki waktu akses yang paling cepat, umumnya hanya 1 siklus CPU saja.

2. Cache mikroprosesor, yang disusun berdasarkan kedekatannya dengan prosesor (level-1, level-2, level-3, dan seterusnya). Memori cache mikroprosesor dikelaskan ke dalam tingkatan-tingkatannya sendiri:

1. level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semua cache, sekitar puluhan kilobyte saja. Kecepatannya paling cepat di antara semua cache.
2. level-2: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-1, yakni sekitar 64 kilobyte, 256 kilobyte, 512 kilobyte, 1024 kilobyte, atau lebih besar. Meski demikian, kecepatannya lebih lambat dibandingkan dengan level-1, dengan nilai latency kira-kira 2 kali hingga 10 kali. Cache level-2 ini bersifat opsional. Beberapa prosesor murah dan prosesor sebelum Intel Pentium tidak memiliki cache level-2.
3. level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-2, yakni sekitar beberapa megabyte tapi agak lambat. Cache ini bersifat opsional. Umumnya digunakan pada prosesor-prosesor server dan workstation seperti Intel Xeon atau Intel Itanium. Beberapa prosesor desktop juga menawarkan cache level-3 (seperti halnya Intel Pentium Extreme Edition), meski ditebus dengan harga yang sangat tinggi. 

3. Memori utama, memiliki akses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori cache, dengan waktu akses hingga beberapa ratus siklus CPU, tapi ukurannya mencapai satuan gigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam, khususnya dalam kasus mesin-mesin Non-uniform memory access (NUMA).
4. Cakram Magnetis cakram magnetis, yang sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam memori utama untuk membantu kerja cakram magnetis.
5. Cakram magnetik
6. Tape magnetik
7. Cakram optik

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.

Berikut adalah penjelasan tentang hirarki memori dan karakteristiknya.Mohon maaf apabila ada salah pengejaan.

Sumber :
http://theviezga.blogspot.co.id/2008/12/hirarki-memori.html
https://id.wikipedia.org/wiki/Hirarki_memori