ARSITEKTUR & ORGANISASI KOMPUTER INTERNAL MEMORY

INTERNAL  MEMORY

Pengertian Memori

    Memori adalah bagian dari komputer tempat program–program dan data–  data disimpan. Memori juga diartikan sebagai tempat informasi, dibaca  dan ditulis, dimana terdapat berbagai jenis, teknologi, organisasi, unjuk  kerja dan harga memori.

Memory pada sistem komputer dapat dibedakan menjadi :

1.Internal memory
     Pengertian Memory Internal

    Memory Internal adalah Memory yang dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Dalam hal ini yang disimpan di dalam memori utama dapat berupa data atau program. 
Fungsi dari memori utama sendiri adalah :

1.Menyimpan data yang berasal dari peranti masukan sampai data dikirim ke ALU (Arithmetic and Logic Unit) untuk diproses.

2.Menyimpan daya hasil pemrosesan ALU sebelum dikirimkan ke peranti keluaran Menampung program/instruksi yang berasal dari peranti masukan atau dari peranti pengingat sekunder.

2.Eksternal memory
        Pengertian Memory Eksternal

            Memory Eksternal adalah memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program. Dengan kata lain memory ini termasuk perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama.

            Contoh: Hardisk, Flash Disk, dan Floppy Disk. Pada dasarnya konsep dasar memori eksternal adalah Menyimpan data bersifat tetap (non volatile), baik pada saat komputer aktif atau tidak.

            Memori eksternal mempunyai dua fungsi utama yaitu sebagai penyimpan permanen untuk membantu fungsi RAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan jangka panjang.

Memory digunakan untuk menyimpan data atau program yang akan  diproses oleh processor. Berdasarkan sifat dari data tersebut yang  berhubungan dengan pemrosesan maka dapat di katagorikan :

1.Data yang sedang diproses

2.Data yang akan diproses 

3.Data yang belum diproses

Karakter Sistem Memori

Karakteristik memori terbagi atas beberapa bagian yaitu

Lokasi Memori

Ada tiga lokasi keberadaan memori di dalam sistem komputer, yaitu:

·    Memori Local atau sering disebut dengan register. Built-in berada dalam CPU, diperlukan untuk semua kegitan CPU.

·   Memori Internal atau sering disebut dengan memory primer atau memory utama. Berada diluar CPU bersifat internal pada system computer, diperlukan oleh CPU dalam proses eksekusi (operasi) program sehingga dapat diakses secara langsung oleh CPU tanpa melalui perantara.

·   Memori Eksternal atau sering disebut dengan memori sekunder. Bersifat eksternal dan berada di luar CPU, diperlukan dlam menyimpan data atau instruksi secara permanen, terdiri atas perangkat storage seperti: disk, pita magnetik, dll 

Kapasitas Memori

·  Kapasitas register dinyatakan dalam bit.

·  Kapasitas memory internal dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.

·  Kapasitas memori eksternal dinyatakan dalam byte.

Satuan Transfer

Satuan transfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori.
• Bagi memori internal, satuan transfer merupakan jumlah Bit yg dibaca atau yg dituliskan ke dlm memori pd suatu saat.. Jumlah saluran ini sering kali sama dengan panjang word, tapi dimungkinkan juga tidak sama
• Bagi memori eksternal, data ditransfer dlm juml yg jauh lebih besar dari word (block).
Konsep Satuan Transfer
• Word, merupakan satuan “alami”organisasi memori. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.
• Addressable units, pada sejumlah system, addressable unit adalah word. Namun terdapat system dengan pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara panjang suatu alamat (A) dan jumlah (N) addressable unit adalah 2A =N.
• Unit of Transfer adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan, kedalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, transfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebut dengan block

Metode Akses Memori

Terdpt 4 jenis pengaksesan satuan data, sbb:
a. Sequential Access
• Memori diorganisasikan 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 mechanisme untuk penulisan/pembacaan memorinya.
• Pita magnetic merupakan memori yang menggunakan metode sequential access

b. Direct Access
• Menggunakan shared R/W mechanism, tetapi setiap blok & record memiliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik
• Akses dilakukan langsung pada alamat memori
• Waktu aksesnya bervariasi
• Contohnya adalah akses pada disk

c. Random Access
• Setiap lokasi dpt dipilih secara random & diakses serta dialamati secara langsung.
• Waktu mengakses lokasi tertentu tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya & bersifat konstan.
• Contohnya adalah sistem main memori 

d. 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

Kinerja Memori

Ada 3 buah parameter untuk kinerja sistem memori, yaitu
1. Waktu Aksess (seek time)
• Bagi RAM, waktu akses : waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi W/R
• Bagi non RAM, waktu akses : waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme W/R pada lokasi tertentu.

2. Waktu siklus (Cycle Time)
• Waktu akses ditambah dengan waktu transien hingga sinyal hilang dari saluran atau untuk menghasilkan kembali data ini dibaca secara destruktif.
• Konsep ini digunakan pada RAM

3. Laju Pemindahan (Transfer Rate)
• Transfer rate : kecepatan pemindahan data ke unit memori/ditransfer dari unit memori.
• Bagi RAM, transer rate = 1/siklus waktu
• Non-random access memory dengan perumusan sbb :
TN = TA + (N/R)
Dimana : 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)

Jenis Fisik Memori

Ada dua tipe fisk memory, yaitu:

·     Memory Semikonduktor. Memory ini memakai teknologi LSI atau VLI, memory ini banyak digunakan untuk memory internal misalnya RAM.

·     Memory Permukaan Magnetik. Banyak digunakan untuk memory eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetic.

Karakteristik Fisik Memori

Memory Volatile

    Memory volatile adalah memori yang datanya dapat ditulis atau dihapus, dan data akan hilang ketika tidak mendapat power / daya. Memory jenis ini hanya untuk penyimpanan data sementara saja, bukan untuk jangka waktu yang lama. Contoh dari memory volatile adalah RAM (Random Access Memory)digunakan sebagai

memori utama untuk menyimpan program‐program atau data‐data yang sedang digunakan atau diperlukan oleh CPU saat dibutuhkan saja (sementara).

Memory Non-Volatile

      Memory Non‐Volatile adalah memory yang datanya dapat ditulis dan dihapus, akan tetapi datanya tidak hilang ketika tidak mendapat daya. Memory jenis ini banyak digunakan untuk menyimpan data dalam jangka waktu yang lama. Contoh memory non‐volatile adalah Hardisk, Flashdisk,dll.

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.

Organisasi

Organisasi dalah pengaturan bit dalam menyusun word secara fisik.

·    Hirarki Memory : Semakin kecil waktu access, semakin besar harga per bit. Semakin besar kapasitas, semakin keci harga per bit. Semakin besar kapasitas, semakin besar waktu access

·     Untuk kinerja yang optimal, diperlukan kombinasi teknologi komponen memori.

Tiga konsep Unit of Transfer yang saling berhubungan bagi internal memori :

                  1.        Word

Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan bilangan dan panjang instruksi.

2.     Addressable Units

Pada sejumlah sistem, addressable unit adalah word. Namum terdapat sistem yang mengijinkan pengalamatan pada tingkat byte.

   3.    Unit of Transfer

Satuan ini merupakan jumlah bit yang dibaca atau yang dituliskan kedalam memory pada suatu saat. Satuan transfer tidak perlu sama dengan word atau addressable unit. Bagi external memory seringkali data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar dari word dan hal ini dikenal sebagai block.

1.    Hierarkhi Memory

  Herarki 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.

Spektrum dari teknologi didalam sistem memory :

•       Semakin kecil waktu akses, semakin besar harga perbit

•       Semakin besar kapasitas, semakin kecil harga perbit

•       Semakin besar kapasitas, semakin lama waktu akses 

Jika kita bergerak turun dari atas ke bawah maka akan didapat :

- Penurunan harga perbit - - Peningkatan kapasitas

- Peningkatan waktu akses ( waktu akses yang semakin lama ) ¨

- Penurunan frekwensi akses memory oleh CPU

jika kita bergerak turun dari atas ke bawah maka akan didapat :

Penurunan harga perbit Peningkatan kapasitas

Peningkatan waktu akses ( waktu akses yang semakin lama ) ¨

Penurunan frekwensi akses memory oleh CPU

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:
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. Cache cakram magnetis, yang sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam memori utama untuk membantu kerja cakram magnetis.
5. Cakram Magnetis, merupakan piranti penyimpanan sekunder yang paling banyak dijumpai pada sistem komputer  modern. Pada saat disk digunakan, motor drive berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi. Ada sebuah read-write head yang ditempatkan di atas permukaan piringan tersebut. Permukaan disk terbagi atas beberapa track yang masih terbagi lagi menjadi beberapa sektor. Cakram fixed-head memiliki satu head untuk tiap-tiap track, sedangkan cakram moving-head (atau sering dikenal dengan nama cakram keras ) hanya memiliki satu head  yang harus dipindah-pindahkan untuk mengakses dari satu track ke track yang lainnya.
6. Tape Magnetis, adalah suatu medium untuk perekaman magnetis, dibuat dari suatu mantel magnetizable tipisyang panjang. Kebanyakan audio, video dan penyimpanan data komputer jenis ini dikembangkan Negara Jerman, berdasar pada konsep kawat magnetis adalah Alat yang merekam dan memainkan kembali audio dan pita perekam penggunaan video adalah alat perekam dan video recorder. Suatu alat yang menyimpan data komputer pada pita perekam adalah suatu tape drive ( unit tape ).
7. Cakram Optik, adalah suatu medium penyimpanan data komputer dapat berupa vilm atau music dan data yang dapat dibaca dengan optic reader pada room dan setiap cakram optic memiliki room yang berbeda utuk setiap jeniscakram optic tertentu, jenis-jenis cakram optik

• Bit (b)
• Byte (B), 1 B = 8 b
• Kilo Byte (KB), 1 KB = 1024 B
• Mega Byte (MB), 1 MB = 1024 KB
• Giga Byte (GB), 1 GB = 1024 MB
• Tera Byte (TB), 1 TB = 1024 GB
• Peta Byte (PB), 1 PB = 1024 TB
• Exa Byte (EB), 1 EB = 1024 PB
• Zetta Byte (ZB), 1 ZB = 1024 EB
• Yotta Byte (YB), 1 YB = 1024 ZB
• 1024Yottabytes = 1 Brontobyte
• 1024 Brontobytes = 1 Geopbyte
• 1024 Geopbyte=1 Saganbyte
• 1024 Saganbyte=1 Pijabyte
• Alphabyte = 1024 Pijabyte
• Kryatbyte = 1024 Alphabyte
• Amosbyte = 1024 Kryatbyte
• Pectrolbyte = 1024 Amosbyte
• Bolgerbyte = 1024 Pectrolbyte
• Sambobyte = 1024 Bolgerbyte
• Quesabyte = 1024 Sambobyte
• Kinsabyte = 1024 Quesabyte
• Rutherbyte = 1024 Kinsabyte
• Dubnibyte = 1024 Rutherbyte
• Seaborgbyte = 1024 Dubnibyte
• Bohrbyte = 1024 Seaborgbyte
• Hassiubyte = 1024 Bohrbyte
• Meitnerbyte = 1024 Hassiubyte
• Darmstadbyte = 1024 Meitnerbyte
• Roentbyte = 1024 Darmstadbyte
• Coperbyte = 1024 Roentbyte

Memori pada sistem komputer dapat dibedakan menjadi :

1. Main Memory, disebut juga Internal Memory , contoh: RAM)

2. Secondary Memory ,disebut juga External Memory, contoh Hard Disk, RAID, Magnetic Tape dsb.)

Berdasarkan Lokasinya , ada 3 jenis memori

1.   Processor Memory (contoh: register)

2.  Main Memory   (contoh: RAM)

3.   External Memory    (contoh: Hard Disk, RAID , CD-ROM, Tape)

Berdasarkan Fisik , ada 3 Jenis Memori

1.   Semiconductor Memory

contoh: RAM, ROM, EEPROM, FLASH

2.   Magnetic Memory

contoh: Hard Disk ,Disket, Magnetic Tape

3.   Optical Memory

contoh: CD/R , CD/RW, DVD

2. Tipe tipe memory Semikonduktor

1.   RAM (Random Access Memory )

•   Static RAM SRAM,struktur terbuat dari komponen Transistor Bipolar

•   Dinamic RAM DRAM ,struktur terbuat dari komponen Capacitor

2.   ROM ( Read Only Memory )

     •   Mask ROM programmed by factory

     •   PROM ( Programmable ROM ) programmed by user

ØØ Erasable PROM ( EPROM ) ® UV Light ; Chip

ØØ Level. Electrically Erasable PROM ® Electrical ; Byte Level.

ØØ Flash ROM ® Electrical ; Block Level.

 A.Random Access Memory (RAM)

● Merupakan memory Baca Tulis dimana isi  dari RAM dapat diupdate setiap saat dan  bersifat volatile serta digunakan data /  instruksi selama pemrosesan berlangsung.

-ØØ  Dinamic RAM :

- Terbuat dari bahan kapasitif
- Memerlukan daya operasional yang relatif kecil > Kerpatan perkeping IC yang besar
- Memerlukan rangkaian Refresh
- Harga lebih murah
- Effisien untuk sistem sistem besar
- Kecepatan proses yang relatif lambat dibanding RAM Statis

- -   Static RAM :
- Terbuat dari sistem transistor bipolar
- Memerlukan daya operasional yang relatif besar
- Tidak memerlukan rangkaian Refresh,karena sifat dari transistor
-Kerapatan perkeping IC yang sedikit (kecil)
- Harga lebih mahal
- Kecepatan proses yang tinggi
- Effisien untuk sistem sistem kecil dan sistem yang memerlukan kecepatan pemrosesan yang tinggi.

Ada 4 Metoda Akses Memori

1.Metoda Sequential Access

• Akses data dilakukan secara berurutan , seperti pada pita magnetik.

•Akses Data sangat lambat, karena data yang akan di akses diurut secara  serial  satu demi satu.

•Contoh: Magnetic Tape Back Up Cartridge.

2.Metoda Direct Access

•Akses Data dilakukan secara langsung, berdasarkan posisi track dan  sector.

•Akses Data relatif lebih cepat, dibanding Sequential Access.

•Contoh : Hard Disk , Floppy Disk (disket)

3.Metoda Random Access

•Akses Data dilakukan dengan bantuan rangkaian Address Decoder

•Address Decoder akan menghasilkan alamat data yang akan diakses

•Akses Data Cepat , lebih cepat daripada Direct Access

•Contoh: RAM (= random access memory)

4.Metoda Associative Access

•Akses Data dilakukan dengan cara “compare” , yaitu

membandingkan “isi” data yang dicari dengan “key”-nya, bukan

berdasarkan alamat data

•Jika “matched” maka data yang dicari ditemukan

•Akses Data sangat Cepat , contoh: Cache Memory

Karakteristik Fisik dari Memori

1.Volatile > < Non-Volatile

●

Volatile :

•Listrik mati, Data hilang

•Penyimpanan dalam memori jenis ini tidak-permanent

•Contoh: RAM (EDO-RAM, SDRAM, DDRAM)

Non-Volatile :

•Listrik Mati, Data Tidak Hilang

•Penyimpanan dalam memori jenis ini bersifat-permanent

•Contoh: EPROM, EEPROM, Flash Memory

2.Erasable  > <  Non-Erasable

Erasable : Data dapat dihapus , untuk kemudian bisa diisi ulang  Contoh:

1.EPROM (= Erasable Programmable Read Only Memory) dihapus dgn 

   sinar Ultra Violet

2.EEPROM (=Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) dihapus dgn listrik

3.FLASH Memory dihapus dgn listrik

       Non Erasable : Data tidak dapat lagi dihapus , media ini “mono-use”  sekali pakai , Salah isi data, berarti harus dibuang, ganti  media yang baru lagi

Contoh: ROM (Read Only Memory) , PROM (Programmable ROM)

B.  Read Only Memory

ROM adalah memory yang berisi program yang bersifat tetap / tidak  berubah sepanjang sistem yang digunakan memungkinkan.

Aplikasi penting dari ROM meliputi :

•Microprogramming

•Library subroutine bagi fungsi – fungsi yang sering diperlukan

•Program program sistem

•Tabel tabel fungsi

Sebelum operasi dari sistem komputer diaktifkan maka isi dari ROM  akan

di-load terlebih dahulu ke dalam RAM →POST ( Power On Self  Test )

Permasalahan yang ada pada sistem ROM :

•Langkah penyisipan data memerlukan biaya tetap yang tinggi

•Tidak boleh terjadi kesalahan sekecil apapun. Apabila ternyata  dijumpai kesalahan pada satu bitnya maka ROM tersebut tidak dapat  digunakan.

Untuk mengatasi hal tersebut diatas maka dibuatlah ROM yang 

dapat diprogram dan dihapus seperti halnya RAM.

Tiga macam Read mostly memory :

•EPROM ( Erasable Programmable Read Only Memory )

•EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read Only  Memory )

•Flash ROM / Flash Memory

• ROM (Read Only Memory) merupakan jenis memori yang sangat  berbeda

   dengan RAM. Pada ROM data bersifat permanen, tidak bisa  diubah

  dimana ini menguntungkan untuk penyimpanan data yang  permanen.

  Namun terdapat kerugian yaitu jika terdapat kesalahan data  atau adanya

  perubahan data sehingga perlu penyisipan –penyisipan.

• PROM (Programmable ROM) merupakan jenis memori non-volatile yang 

  terbagi atas tiga macam yaitu EPROM, EEPROM dan flash memory. 

  EEPROM electrically erasable programmable read only memory.

•Jenis memori yang dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isi 

  sebelumnya. EEPROM menggabungkan kelebihan non-volatile dengan 

  fleksibilitas dapat di-update.

 EPROM, EEPROM dan flash memory.
EEPROM (electrically erasable programmable read only memory) merupakan memori
yang dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isi sebelumnya. EEPROM menggabungkan
kelebihan non-volatile dengan fleksibilitas dapat di-update.
Bentuk memori semikonduktor terbaru adalah flash memory. Memori ini dikenalkan
tahun 1980-an dengan keunggulan pada kecepatan penulisan programnya. Flash memory
menggunakan teknologi penghapusan dan penulisan elektrik. Seperti halnya EPROM, flash
memory hanya membutuhkan sebuah transistor per byte sehingga dapat diperoleh kepadatan
tinggi.

SEL MEMORI

1.Elemen terkecil dari memori disebut Memory Cell (= sel

   memori)

2.Elemen Memori mampu menyimpan 1 bit data , yaitu bit “1”

   atau bit “0”

3.Elemen memori dibangun dari sebuah“Flip Flop”yang tak lain

   merupakan  sebuah bistable multivibrator.

4.Elemen memori berifat Read / Write, artinya data di dalam

   elemen memori  tersebut  bisa  dibaca,dan  sebaliknya 

   kedalam  elemen  memori  tersebut

   bisa di simpan sebuah data baru.

Ada 3 jenis Sinyal dalam sebuah sel memori

1.R/W signal, sebagai sinyal pengendali proses baca tulis

2.Select Signal, sebagai sinyal untuk memilih alamat sel

3.Data IN / OUT signal, yaitu merupakan data dari sel memori

   tersebut

Daftar Pustaka
1.Arsitektur dan Organisasi Komputer Pusat Bahan Ajar dan eLearning Tim Dosen
http://www.mercubuana.ac.id
2.“Handout Organisasi dan Arsitektur”, UPI-YPTK
3.Hayati Nur, 2017, ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER, UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

4.http://helgajuliani.blogspot.com/2014/04/karakteristik-memori.html

5.https://faris6593.blogspot.com/2013/03/pengertian-perbedaan-memory-internal-external.html?m=1
6.https://dodotif.wordpress.com/2014/09/21/hirarki-memori/
7.http://faqihfaisal.web.ugm.ac.id/2014/12/12/jenis-memori-random-akses/
8.https://www.youtube.com/watch?v=L_dj6kHQf9o
9.https://bacatulisbagi.wordpress.com/2017/02/07/urutan-satuan-memori-mega-giga-tera-peta/