Cache Memory

 Memory Chace

    Cache berasal dari kata cash. Dari istilah tersebut cache adalah tempat untuk menyembunyikan atau arsip sementara. Lebih sisngkatnya Cache adalah lokasi sementara untuk data. Fungsinya adalah untuk meningkatkan transfer data dengan menyimpan data yang sedang diakses. Jadi jika ada data yang ingin Anda akses itu adalah data yang sama dan aksesnya lebih cepat.

    CPU cache adalah cache yang hardware yang digunakan oleh central processing unit (CPU) dari komputer untuk mengurangi biaya rata-rata (waktu atau energi) untuk mengakses data yang dari memori utama . Cache merupakan memori yang lebih kecil dan lebih cepat, terletak lebih dekat ke inti prosesor , yang menyimpan salinan data dari lokasi memori utama yang sering digunakan. Ukuran cache dibuat kecil supaya proses pencarian data pada memory cache bisa lebih cepat.

Hierarki cache dalam prosesor modern

    Prosesor modern memiliki beberapa cache on-chip yang saling terhubung. Pengoperasian cache tertentu dapat ditentukan sepenuhnya oleh ukuran cache, ukuran blok cache, jumlah blok dalam satu set, kebijakan penggantian set cache, dan kebijakan penulisan cache .

    Meskipun semua blok cache dalam cache tertentu berukuran sama dan memiliki keterkaitan yang sama, biasanya cache "level rendah" (disebut cache Level 1) memiliki jumlah blok yang lebih kecil, ukuran blok yang lebih kecil, dan blok yang lebih sedikit di a diatur, tetapi memiliki waktu akses yang sangat singkat. Cache "tingkat yang lebih tinggi" (yaitu Level 2 dan lebih tinggi) memiliki jumlah blok yang semakin besar, ukuran blok yang lebih besar, lebih banyak blok dalam satu set, dan waktu akses yang relatif lebih lama, tetapi masih jauh lebih cepat daripada memori utama.

Cara Kerja Cache Memory

    Memory cache bekerja dengan cara menyimpan data yang sudah di akses oleh komputer. apabila pengguna mengakses data yang sama, maka cache akan mengirim data tersebut dari cache itu sendiri bukan dari tempat yang lebih lama untuk di akses.

Tipe-tipe Cache Memory

1. Memory Cache

    Memory cache sering disebut sebagai cache RAM. Ini adalah bagian dari memori yang dibuat dengan RAM statis kecepatan tinggi. Jenis cache ini lebih efektif karena hampir semua program dapat berulang kali mengakses data atau perintah yang sama. Ini berarti bahwa semakin banyak informasi yang disimpan dalam, semakin sering komputer menggunakan cache ini daripada menggunakan RAM yang relatif lebih lambat.

2. Disk Cache

    Disk cache tidak berbeda secara signifikan dari cache memori dan didasarkan pada prinsip yang sama. Alih-alih menggunakan data SRAM kecepatan tinggi, Disk cache sebenarnya menggunakan memori konvensional atau yang disebut RAM dinamis yang relatif lebih lambat.Cara Kerjanya Saat Anda menjalankan aplikasi yang meminta data dari hard drive, aplikasi pertama-tama akan memeriksa apakah data tersedia di buffer memori. Cache disk dapat secara signifikan mempengaruhi kecepatan aplikasi karena mekanisme ini jauh lebih cepat daripada mengembalikan data dari komponen disk.

Stuktur Sistem Cache Memory

    Memori utama terdiri dari maksimal 2n beralamat word, dengan setiap kata memiliki alamat n-bit yang unik. Untuk keperluan pemetaan, memori ini dapat terdiri dari sejumlah blok yang memiliki panjang kata K untuk setiap blok. Oleh karena itu ada blok M = 2n / K. Cache terdiri dari baris C, masing-masing berisi kata K, dan jumlah baris jauh lebih sedikit daripada jumlah blok memori utama (C).

Letak Cache Memory

    Terdapat di dalam Processor (on chip),Cache internal diletakkan dalamprosesor sehingga tidak memerlukan bus eksternal, maka waktu aksesnya akansangat cepat sekali.Terdapat diluar Processor(off chip), Berada pada MotherBoard memori jenisini kecepatan aksesnya sangat cepat,meskipun tidak secepat chache, memori jenis pertama.

Fungsi Memory Cache

Fungsi utama dari memory cache yaitu untuk mempercepat kinerja komputer dalam mengakses data. Cache menyimpan data atau informasi yang telah di akses oleh suatu buffer, oleh karena itu cache meringankan beban kerja prosessor. jadi lebih jabarnya, fungsi dari cache adalah :

• Mempercepat akses data pada komputer
• Meringankan kerja prosessor
• Menjembatani perbedaan kecepatan antara CPU dan memory utama
• Mempercepat kinerja memory

Kebijakan Cache

• Cache Write - around

        Proses penulisan atau penyimpanan data melewati seuah cache atau tidak mempergunakan cache memory, ini mencegah cache dari kebanjiran atau antrian data yang begitu banyak. Ini adalah bahwa data tidak tercache sehingga operasi baca relatif lambat karena data belum di-cache.

• Cache Write-through

        Proses penulisan data dengan cache. Keuntungan disini yaitu data terbaca oleh cache sehingga dapat dibaca dengan cepat.Kekurangannya adalah operasi penulisannya tidak lengkap, hal ini dapat menyebabkan cache tembus memperkenalkan latensi ke dalam operasi tulis.

• Cache Write-black

        Mirip dengan cache write-through di mana semua operasi penulisan diarahkan ke cache. Namun, dengan cache balasan, operasi penulisan dianggap selesai setelah data di-cache. Kemudian, data disalin dari cache ke penyimpanan.

Sistem Bus

 

Sistem Bus

 

Bus adalah jalur komunikasi penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya. Sistem bus adalah sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen utama komputer (CPU, Memori, I / O). Sistem bus adalah penghubung bagi keseluruhan komponen komputer dalam menjalankan tugasnya. Mentransfer data antar komponen komputer mendominasi kerja suatu komputer. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi CPU melalui perantara bus, begitu juga kita dapat melihat hasil eksekusi melalui monitor juga menggunakan sistem bus.

Sebuah bus biasanya terdiri atas beberapa saluran. Secara umum fungsi bus dikategorikan dalam tiga bagian, yaitu saluran data, saluran kontrol.

Data saluran (bus data) adalah lintasan bagi data. Jumlah saluran yang terkait dengan kata yang panjang.

Saluran alamat (bus alamat) digunakan untuk menspesifikasikan sumber dan tujuan data pada data bus. Saluran ini digunakan untuk mengajukan alamat word pada memori yang akan diakses CPU.

Saluran kontrol (bus kontrol ) digunakan untuk mengontrol data bus, alamat bus, dan seluruh modul yang ada. Secara umum saluran kontrol meliputi:

·         Memory Write , memerintahkan data pada bus akan dituliskan kedalam lokasi alamat.

·         Memori Baca , memerintahkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada data bus.

·         I / O Write , memerintahakan data pada bus dikirim ke lokasi pelabuhan I / O.

·         I / O Read , memerintahkan data dari port I / O ditempatkan pada data bus.

·         ACK transfer , menunjukan data telah diterima dari bus atau data telah dikirim pada bus.

·         Permintaan Bus , menunjukan bahwa modul memerlukan kendali bus.

·         Bus Grant , menunjukan modul yang melakukan permintaan telah diberi hak mengontrol bus.

·         Interrupt Request , menandakan adanya penangguhan interrupt dari modul.

·         Interrupt ACK , menunjukan penangguhan interrupt telah diketahui CPU.

·         Jam , kontrol untuk menyelesaikan operasi antar modul.

·         Reset , digunakan untuk menginisialisasi seluruh modul.

 

Jenis Data

a)      Memori:

      Memori umum terdiri atas N kata memori dengan panjang yang sama. Masing – masing kata diberi alamat numerik yang unik (0, 1, 2,… N-1). Kata dapat dibaca maupun ditulis pada memori dengan kontrol Baca dan Tulis. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.

b)      Modul I / O:

      Operasi modul I / O adalah pertukaran data dari dan ke dalam komputer. Berdasakan pandangan internal, modul I / O dipandang sebagai operasi memori dengan membaca dan sebuah memori. Seperti telah berlaku pada bab 6 bahwa modul I / O dapat mengontrol lebih dari sebuah perangkat perangkat. Modul I / O juga dapat mengirimkan sinyal interupsi.

c)     CPU yang merupakan singkatan dari Central Processing Unit adalah komponen keras atau perangkat keras pemroses data utama dalam sebuah komputer. CPU otak komputer karena CPU merupakan pembuktian segala aktifitas yang ada di komputer.

 

Struktur interkoneksi

Dari jenis pertukaran data yang diperlukan modul – modul komputer, maka struktur interkoneksi harus mendukung perpindahan data.

Memori ke CPU: CPU melakukan pembacaan data dan memori.

CPU ke Memori: CPU melakukan penyimpanan atau penyimpanan data ke memori.

I / O ke CPU: CPU membaca data dari perangkat melalui modul I / O.

CPU ke I / O: CPU mengirimkan data ke perangkat perangkat melalui modul I / O.

I / O ke Memori atau dari Memori: digunakan pada sistem DMA.

Macam-Macam Bus Utama dalam Sistem Komputer Modern

 

Pada komputer sistem utama bus, bisa dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu bus prosesor, bus ISA, bus PCI, dan bus AGP. Adapun penjelasan dari keempat jenis bus tersebut adalah sebagai berikut:

 

1. Prosesor Bus

prosessor

    Disebut juga bus sisi depan (FSB), merupakan bus tercepat pada komputer dan merupakan inti dari chipset (dan motherboard). Utamanya, bus ini digunakan oleh mikroprosesor untuk melewatkan informasi ke / dari chache atau memori utama, dan juga ke chipset north-bridge. Kecepatan prosesor bus pada komputer sekarang yaitu 66MHz, 100MHz, 133MHz, atau 200Mhz menggunakan jalur lebar data 64 bit (8byte).

 

2. Bus ISA

 

Bus ISA

    Bus 16-bit 8MHz. Kecepatan ini sangat rendah namun cukup ideal untuk periferal yang memang berkecepatan rendah, termasuk piranti lama. Untuk keperluan modern, kartu suara, dan piranti berkecepatan rendah, bus ini masih mencukupi. Komputer menciptakan terakhir seperti Pentium 4 relatif tidak menyertakan bus / slot ini di dalamnya. 

3. Bus PCI

 

Bus PCI

    Bus 32-bit yang normalnya berjalan pada 33MHz. Komputer yang modern mendukung PCI 64-bit 66MHz. Bus ini terdapat baik pada chipset north-bridge atau pada I / O controller hub. Motherboard yang disajikan sebagai slot 32-bit yang umumnya berwarna putih sebanyak 3 dan 6 slot dan banyak digunakan oleh perangkat komputer yang membutuhkan kecepatan tinggi, misalnya SCSI, kartu jaringan (Network Interface Card, NIC), dan lain-lain.

 

4. Bus AGP

 

Bus cepat 32 bit yang khusus untuk kartu grafis / video. Berjalan pada kecepatan 66MHz (AGP 1x), 133MHz (AGP 2x), 266 MHz (AGP 4x), atau 533 MHz (AGP 8x) yang akan menghasilkan bandwith hingga sebesar 2.133 MB / det, AGP dihapuskan ke north-bridge atau memori controller hub pada chipset dan konektornya pada motherboard yang diwujudkan dalam bentuk slot AGP pada sistem yang mendukungnya. Seseorang berwana coklat.

 

Pada motherboard ada juga bus yang tersembunyi, misalnya LPC. Bus ini hanya terdapat pada chipset arsitektur hub dan tidak ada konektor hubungan keluar yang dapat dilihat.