Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Cache memory

5,296 views

Published on

  • Be the first to comment

Cache memory

  1. 1. ORGANISASI KOMPUTERChapter 4Cache MemoryBintang Ari Gaspar Bala
  2. 2. Karakteristik System Memori1. Location2. Capacity3. Unit of transfer4. Access method5. Performance6. Physical type7. Physical characteristics8. Organisation
  3. 3. Location Memory• Register: memori yang berada dalam CPU, sebagai memorisementara dalam perhitungan maupun pengolahandata dalam prosesor• Internal: berada diluar chip CPU pengaksesan langsung keCPU, memori utama dan cache memori• External: perangkat penyimpan tambahan seprti disk, pita yangdapat diakses oleh CPU melalui I/O
  4. 4. Capacity/Kapasitas Memori• Memori Internal- kapasitas dinyatakan dalam byte (1 byte =8 bit) atau word.- panjang satu word 8, 16, 32 bit.• Memori External- kapasitas dinyatakan dalam byte.- biasanya lebih besar kapasitasnya daripadamemori internal, hal ini disebabkan karenateknologi dan sifat penggunaannya yang berbeda.
  5. 5. Unit Of Transfer/Satuan Transfer InternalUnit transfer sama dengan banyaknya salurandata ke dalam dan keluar modul memori. ExternalJumlah blok transfer selalu lebih besar dariword64, 128, 256 bit Addressable unitDalam beberapa sistem sering disebut word.Sistim lain memperbolehkan pengalamatan padatingkatan byte.
  6. 6. Access Methodsa. Sequential- diorganisir dalam unit-unit data/RECORD- akses harus dibuat dalam urutan linier spesifik- pembacaan akan dilakukan secara urut- contoh : unit pitab. Direct Setiap blok dan record memiliki alamat unikberdasarkan lokasi fisiknya waktu akses variabel akses dilakukan secara langsung pada alamat memori contoh : unit disk
  7. 7. Lanjutan:c. Random / acak- pengalamatan dengan sistem fisik wired-in/pengalamatan langsung.- waktu akses memori bersifat konstan.- tidak tergantung pada urutan akses.- contoh : sistem meori utama dan cache.d. Associative merupakan jenis random akses memungkinkan pembandingan lokasi bit yangdiinginkan untuk pencocokan data dicari berdasarkan isinya bukan alamatnyadalam memori contoh : cache memori
  8. 8. Memory Hierarchy - Diagram
  9. 9. Kinerja (Performance)• Access time pada memori random waktu access adalah waktu yangdibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. pada memori non random waktu access merupakan waktuyang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulispada lokasi tertentu.• Memory cycle time: konsep ini digunakan pada random acccess memory danterdiri dari access time ditambah dengan waktu yangdiperlukan transient agar hilang pada saluran sinyal.• Transfer rate: kecepatan data transfer ke unit memori atau dari unitmemori.
  10. 10. Tipe Fisik• Memori Semikonduktor teknologi VLSIcontoh : RAM• Memori magnetikcontoh : disk dan pita.• Optikcontoh : CD dan DVD• Magneto-optik.contoh : buble, hologram
  11. 11. Karakteristik Fisikvolatile memory,: informasi akan hilang apabila daya listriknyadimatikannon-volatile: memory tidak hilang walau daya listriknyahilang. Memori permukaan magnetik non volatile Semikonduktor  volatile dan non-volatile
  12. 12. Keandalan Memori Berapa banyak ?: sulit dijawab karena berapapun kapasitasmemori tentu aplikasi akan menggunakannya. Berapa cepat?: memori harus mempu mengikuti kecepatanCPU sehingga terjadi sinkronisasi kerja antarCPU dan memori Berapa mahal?: sangatlah relatif
  13. 13. Hubungan harga, kapasitas dan waktuakses adalah :Semakin kecil waktu akses, semakin besarharga per bitnya.Semakin besar kapasitas, semakin kecilharga per bitnya.Semakin besar kapasitas, semakin besarwaktu aksesnya.
  14. 14. Tabel 4.2 Tabel spesifikasi memoriTipe memori Teknologi UkuranWaktuaksesCache Memory semikonduktorRAM128 – 512 MB KB 10 nsMemori Utama semikonduktorRAM4 – 128 MB 50 nsDisk magnetik Hard Disk Gigabyte 10 ms,10MB/detDisk Optik CD-ROM Gigabyte 300ms,600KB/detPita magnetik Tape 100 MB Det -mnt,10MB/mnt
  15. 15. CACHE MEMORY Berfungsi mempercepat kerja memori sehinggamendekati kecepatan prosesor. Cache memori berisi salinan memori utama. Memori utama lebih besar kapasitasnya namunlambat operasinya, sedangkan cache memoriberukuran kecil namun lebih cepat.
  16. 16. Cara pembacaan pada cache : CPU meminta data 1 alamat Data akan dicari di lokasi cache Jika ada maka akan langsung dikirim ke CPU Jika tidak ditemukan, cache akan meminta ataumengambil 1 blok data yang mengandungalamat yang diminta dari main memori. Akan dikirim satu blok data ke cache, cacheakan mengirim 1 alamat yang diminta CPU Sisa data dari main memori akan disimpan dicache
  17. 17. Cache/Main Memory Structure
  18. 18. Cache Read Operation - Flowchart
  19. 19. Elemen Rancangan Cache :a. Size / Kapasitasb. Mapping Function/Fungsi Pemetaanc. Replacement Algorithm/Algoritma Penggantid. Write Policye. Block Size / Ukuran Blokf. Number of Caches / Jumlah Cache
  20. 20. Size / Kapasitas Ukuran memori cache sangatlah penting untukmendongkrak kinerja komputer. Semakin besar kapasitas cache tidak berarti semakincepat prosesnya, dengan ukuran besar akan terlalu banyak gatepengalamatannya sehingga akan memperlambat proses.
  21. 21. Mapping FunctionCache memori yang besar akan mengurangikecepatan pada saat pencarian data.Terdapat tiga metode, yaitua. pemetaan langsung,b. pemetaan asosiatif, danc. pemetaan asosiatif set.
  22. 22. Direct Maping/Pemetaan Langsung Setiap blok pada main memori terpetakanhanya satu baris pada cache Alamat dari CPU akan dibagi 2 bagian untukmenentukan word berapa dan sisa blok. Fungsi pemetaan diimplementasikan denganmenggunakan alamat, yang terdiri dari tigafield (tag, line, word)
  23. 23. Struktur alamat Direct MappingTag s-r Line or Slot r Word w8 14 224 bit 24 bit alamat  16Mbyte dari main memori 2 bit word (4 byte block) 22 bit block8 bit tag (=22-14)14 bit slot or line Tidak ada dua buah blok yang dipetakan ke nomor saluranyang memiliki tag sama
  24. 24. Direct Mapping Cache Organization
  25. 25. Ket.: Panjang Alamat = (s + w) bit Number of addressable units = 2s+w words or bytes block= line = 2w words or bytes Nilai block di main memory = 2s+ w/2w = 2s Besar line pada cachec = m = 2r Lenar tag = (s – r) bit
  26. 26. Contoh :1. Suatu sistem komputer memiliki memori utamasebesar 16 Mbyte, memiliki cache sebesar 64Kbyte. Transfer data antara memori utama dengancache dalam ukuran blok besarnya 4 byte. Jikadigunakan pemetaan langsung (direct mapping)tunjukkan masing-masing berapa bit untuk tag,slot/line dan word.
  27. 27. Penyelesaian:• Memori utama :16 MB= 220+ 24= 224 lebar alamat = 24 bit• Size blok :4 B = 22 lebar word = 2 bit• Cache :64 KB = 64 KB = 16 K4 B16 K = 210+ 24= 214 lebar Line/slot=14bitJadi direct mapping untuk main memori 16MB,cache 64KB danukuran blok=4B menjadiTag = 24 -14 -2= 8 bit24bit8 bit tag 14 bit line/slot 2 bit word
  28. 28. 2. Pemetaan langsung/ direct mapping :
  29. 29. Main memori cache memoriTag data datatag 0 1 2 316339CBagaimana Penyelesaiannya?????FEDCBA9816 FE DC BA 98
  30. 30. Step Penyelesaian:1. Cari pemetaan alamatnya (jika menggunakandirect mapping) cari: berapa tag, line dan word2. Alamat hexa 16339C di konversi ke biner3. Ambil LSB untuk bit word.4. Sisa digit biner diambil sebesar line dandihitung ulang.5. Sisa digit dari word dan line adalah tag.
  31. 31. Penyelesaian :16339C dihexakan1 6 3 3 9 c0001 0110 0011 0011 1001 1100tag =16 line = 0CE7 word = 0Jadi masukan data 16339C dengan direct mappingdihasilkan alamat tag = 16, line/slot = 0CE7 dan word =08 bit tag 14 bit line/slot 2 bit word
  32. 32. 3. Konversikan alamat memori dibawah inia. 256 MB=…..b. 512 MB= ….c. 512 KB =…..4. Suatu sistem komputer memiliki memori utama sebesar512 Mbyte, memiliki cache sebesar 512 Kbyte.Transfer data antara memori utama dengan cachedalam ukuran blok besarnya 32 byte. Jika digunakanpemetaan langsung (direct mapping) tunjukkanmasing-masing berapa bit untuk tag, slot/line danword.
  33. 33. Assosiatif Mapping Setiap blok memori utama dapat dimuat kesembarang saluran cache. Alamat memori utama diinterpretasikan dalamfield tag dan field word oleh kontrol logikacache. Alamat memori utama diinterpretasikan dalamfield tag dan field word oleh kontrol logikacache
  34. 34. Associative Mapping Address Structure 24 bit alamat  16Mbyte dari main memori 2 bit word (4 byte block) 22 bit tag Tag 22 bit harus disimpan dalam blok data 32bit pada cache.Tag 22 bitWord2 bit24 bit
  35. 35. Contoh :1. Diket : memori = 16 MBcache = 64 KBblok = 4 B• Memori :16 MB= 220+ 24= 224 lebar alamat = 24 bit• Size blok :4 B = 22 lebar word = 2 bitJadi assosiative mapping untuk main memori 16MB,cache 64KBdan ukuran blok=4B menjadi24 bit Tag 22 bitWord2 bit
  36. 36. 2. Dengan diberikandata sama : mainmemori 16 MB,alamat data 16339C
  37. 37. 3. Suatu sistem komputer memiliki memori utamasebesar 512 Mbyte, memiliki cache sebesar 526Kbyte. Transfer data antara memori utamadengan cache dalam ukuran blok besarnya 32byte. Jika digunakan pemetaan Asosiatif(Assosiative mapping) tunjukkan masing-masing berapa bit untuk tag dan word.
  38. 38. Set Assosiative Mapping Terbagi dari tag, set dan word Cache dibagi beberapa set Setiap set berisi beberapa lineMacam Set Assosiative mapping :a. Two-way set (2-way set)  dalam 1 lineterdapat 2 set.b. Four-way set (4-way set)  dalam 1 lineterdapat 4 set.
  39. 39. Contoh:1. Soal sama…diket : memori 16 MBcache 64 KBblok 4 BBuat dalam two-way set ?2. Dari main memori seperti soal satu diberikanmasukan data : 16339C cari dengan 2-way set ?
  40. 40. Penyelesaian:1. 16 MB = 220+ 24= 224 alamat masuk= 24 bit4 KB = 22 lebar word = 2 bit64 = 64 KB = 16 K = 16 K = 8 K4 B 28 K = 210+ 2 3= 213 set 13 bitTag = 9 bit Set = 13 bit Word = 2 bit24bit
  41. 41. 2. 16339C  di binerkan0001 0110 0011 0011 1001 1100tag = 02C set = 0CE7 W = 0Jadi 16339C dengan two-way set data masukpada alamat 0CE7 dengan t = 02C. S = 0CE7dan w = 0.
  42. 42. Gambar contoh two way set

×