Apa yang dimaksud dengan register dan cache memory

Pengertian Register

Register merupakan jenis memori yang terdapat pada prosesor dan sebagai memori internal processor yang mempunyai kecepatan 5 sampai 10 kali di bandingkan memori utama, digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi dan data yang sedang diproses oleh CPU.

Register tidak dapat dilepaskan dari mikroprosessor, sebab pada mikroprosessor terdapat register yang berfungsi untuk menyimpan sementara hasil dari tahapan operasi arithmetika dan logika pada mikroprosessor. Register dalam bahasa rakitan menggunakan real mode memory yang sesuai dengan mikroprosessor Intel generasi 8088 s/d Pentium.

General purpose register (register serbaguna)
Pointer register (register pointer)
Index register (register indeks)
Segment register (register segment)
Flag register (register status).

Semua register di atas lebarnya 32 bit, kecuali register segment (CS, DS, ES, SS, FS dan GS) hanya 16 bit. Register 32 bit dapat digunakan sebagai register 16 bit, kecuali register General purpose register dapat dibagi menjadi 8 bit (AL,AH, BL, BH, CL, CH, DL dan DH) yang berasal dari 16 bit (AX, BX, CX, DX). Register 32 bit diberi kode di depan register dengan E misalnya: EAX, EBX, ECX dan EDX.

Macam-macam Jenis dan Fungsi Register

Berikut ini jenis dan fungsi dari masing-masing Register yaitu :

1. General Purpose Register (Register Serbaguna)

a. Register AX (Accumulator register)

berfungsi sebagai tempat Sementara hasil suatu operasi arithmetika atau logika (AL, AH, AX dan EAX)

- Memasukkan nomor layanan interupsi, untuk keperluan pemesanan sebuah layanan interupsi (register AH).

- Menyimpan bilangan yang dikalikan (reg AL, AX, EAX) dan setengan bagian terkecil (LSB) dari hasil perkalian (register DX-AX dan EDX-EAX).

- Menyimpan setengah bagian terkecil(LSB) sebuah bilangan dibagi (DX-AX dan EDX-EAX) dan hasil bagi (AL, AX, EAX).

b. Register BX (Base Register)

Base register adalah register untuk menyimpan alamat offset data yang terletak di memori (BL, BH, BX dan EBX)

c. Register CX (Counter Register)

Counter register adalah register serbaguna yang berfungsi sebagai:

- Pencacah untuk operasi loop (CX dan ECX)

- Pencacah untuk operasi shift dan rotate (CL)

- Pencacah (counter) untuk operasi string (CX)

d. Register DX (Data register)

Data register adalah register serbaguna yang berfungsi sebagai :

- Penyimpan hasil perkalian 16 bit (DX-AX) dan 32 bit (EDX-EAX).

- Penyimpan hasil pembagian (DX-AX dan EDX-EAX)

- Penyimpan data hexadesimal (kode ASCII) di reg DL untuk dicetak di layar monitor.

2. Pointer Register

Register ini untuk menunjukkan alamat sebuah data di lokasi memori, dipakai saat operasi perpindahan data (dari/ke memori), operasi stack (PUSH/POP) dan penunjukkan alamat suatu instruksi. Berikut adalah macam-macam pointer register: SP (Stack Pointer) dan ESP, BP (Base Pointer) dan IP (Instruction Pointer).

3. Index Register

Sama dengan pointer register, sering digunakan untuk menunjukkan alamat sebuah data di lokasi memori pada operasi string. Macam-macam register Index adalah : SI (Source Index), DI (Destination Index).

4. Segment Register

Segment register membentuk alamat memori untuk data. Pada operasi real mode suatu segment register akan berbeda dengan segment register pada operasi protected mode. Yang termasuk ke dalam segment register antara lain :

Code segment -> untuk menunjukkan alamt instruksi berikutnya.

- Data segment -> untuk menunjukkan alamat data pada transfer register

- Extra segment -> register tambahan untuk operasi string

- Stack segment -> dengan SP u/ menunjukkan stack dan memanggil suatu prosedur (CALL) dan mengarah ke program utama (RET).

FS dan GS register -> register tambahan u/ segmen memori yang besar.

5. Flag Register

Berfungsi untuk menunjukkan status (keadaan) sesaat dari mikroprosessor.

Bit-bit pada flag akan mengalami perubahan, tergantung proses yang baru saja berlangsung. Adapun kode bit yaitu sebagai berikut :

C (carry) -> 1=ada carry out

0= tdk ada carry out

P (Parity) -> 1=paritas genap

0= paritas ganjil

A (auxxiliary carry) -> 1=ada carry

0=tdk ada carry

Z (zero) -> 1=hasilnya nol

0=hasilnya bukan nol

S (sign) -> 1=hasilnya negatif

0=hasilnya positif

T (trap) -> bila diset 1 dimungkinkan melakukan debugging.

I (interrupt) -> 1= pin INTR enable

0=pin INTR disable

D (direction) -> 1=cacahan turun

0=cacahan naik

(Overflow) -> menunjukkan adanya kelebihan kapasitas atau tidak

IOPL (input-output privalege level) -> untuk protected mode

NT (nested task) -> indikasi dari penggabungan dengan operasi lain.

RF (resume) -> untuk debugging

VF (Virtual mode) -> untuk operasi virtual pada protected mode

AC (alignment check) -> untuk data word dialamati ke memori

Pengertian Cache

Cache adalah memory berukuran kecil yang sifatnya temporary (sementara). Walaupun ukuran filenya sangat kecil, namun kecepatannya sangat tinggi. Dalam terminologi hardware, istilah ini biasanya merujuk pada memory berkecepatan tinggi yang menjembatani aliran data antara processor dengan memory utama (RAM) yang biasanya memiliki kecepatan jauh lebih rendah.

Dalam terminologi hardware, istilah ini biasanya merujuk pada memory berkecepatan tinggi yang menjembatani aliran data antara processor dengan memory utama (RAM) yang biasanya memiliki kecepatan jauh lebih rendah. Penggunaan cache ditujukan untuk meminimalisir terjadinya bottleneck dalam aliran data antara processor dan RAM. Sedangkan dalam terminologi software, istilah ini merujuk pada tempat penyimpanan sementara untuk beberapa file yang sering diakses (biasanya diterapkan dalam network).

Cache umumnya terbagi menjadi beberapa jenis, seperti L1 cache, L2 cache dan L3 cache.

Fungsi dan kegunaan cache

Cache berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara untuk data atau instruksi yang diperlukan oleh processor. Secara gampangnya, cache berfungsi untuk mempercepat akses data pada komputer karena cache menyimpan data/informasi yang telah diakses oleh suatu buffer, sehingga meringankan kerja processor.

Dalam Internet sebuah proxy cache dapat mempercepat proses browsing dengan cara menyimpan data yang telah diakses di komputer yang berjarak dekat dengan komputer pengakses. Jika kemudian ada user yang mengakses data yang sama, proxy cache akan mengirim data tersebut dari cache-nya, bukan dari tempat yang lama diakses. Dengan mekanisme HTTP, data yang diberikan oleh proxy selalu data yang terbaru, karena proxy server akan selalu mencocok kan data yang ada di cache-nya dengan data yang ada di server luar.

Kecepatan cache memory

Transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan L2 cache maupun L3 cache (bila ada). Kecepatannya mendekati kecepatan register. L1 cache ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor. Secara fisik L1 cache tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. L1 cache adalah lokasi pertama yang diakses oleh prosesor ketika mencari pasokan data. Kapasitas simpan datanya paling kecil, antara puluhan hingga ribuan byte tergantung jenis prosesor. Pada beberapa jenis prosesor pentium kapasitasnya 16 KB yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu 8 KB untuk menyimpan instruksi, dan 8 KB untuk menyimpan data.

Transfer data tercepat kedua setelah L1 cache adalah L2 cache. Prosesor dapat mengambil data dari cache L2 yang terintegrasi (on-chip) lebih cepat dari pada cache L2 yang tidak terintegrasi. Kapasitas simpan datanya lebih besar dibandingkan L1 cache, antara ratusan ribu byte hingga jutaan byte, ada yang 128 KB, 256 KB, 512 KB, 1 MB, 2 MB, bahkan 8 MB, tergantung jenis prosesornya. Kapasitas simpan data untuk L3 cache lebih besar lagi, bisa ratusan juta byte (ratusan mega byte).

Desain Cache pada Sistem Komputer

Pada rancangan prosesor modern dengan beberapa tingkat pipeline, upaya untuk mengisi penuh seluruh pipeline dengan instruksi dan data perlu dilakukan agar operasi sistem komputer secara keseluruhan efisien.

Perbedaan kecepatan operasi antara prosesor dan memori utama bisa menjadi kendala bagi dicapainya efisiensi kerja sistem komputer. Bila prosesor bekerja jauh lebih cepat daripada memori utama maka setiap kali prosesor mengambil instruksi atau data, diperlukan waktu tunggu yang cukup lama. Waktu tunggu tersebut akan lebih berarti bila digunakan untuk memproses data.

Kendala ini menyebabkan diperlukannya cache, yakni memori berkapasitas kecil tetapi berkecepatan tinggi, yang dipasang di antara prosesor dan memori utama. Instruksi dan data yang sering diakses oleh prosesor ditempatkan dalam cache sehingga dapat lebih cepat diakses oleh prosesor. Hanya bila data atau instruksi yang diperlukan tidak tersedia dalam cache barulah prosesor mencarinya dalam memori utama.

Cache umumnya menggunakan memori statik yang mahal harganya, sedangkan memori utama menggunakan memori dinamik yang jauh lebih murah. Sistem komputer akan bekerja sangat cepat apabila seluruh sistem memori utamanya menggunakan memori statik, tetapi akibatnya harga sistem komputer akan menjadi sangat mahal. Selain itu, karena hamburan panas pada memori statik lebih besar, sistem komputer yang menggunakan memori statik ini akan menghasilkan panas yang berlebihan.

Hirarki Sistem Memori

Pada sistem komputer terdapat berbagai jenis memori, yang berdasarkan kecepatan dan posisi relatifnya terhadap prosesor, bisa disusun secara hirarkis.

Puncak hirarki sistem “memori” komputer adalah register yang berada dalam chip prosesor dan merupakan bagian integral dari prosesor itu sendiri. Isi register-register itu bisa dibaca dan ditulisi dalam satu siklus detak. Level hirarki berikutnya adalah memori cache internal (on-chip). Kapasitas cache internal yang sering disebut sebagai cache level pertama ini umumnya sekitar 8 KB. Waktu yang diperlukan untuk mengakses data atau instruksi dalam cache internal ini sedikit lebih lama dibandingregister, yakni beberapa siklus detak.

Prosesor-prosesor mutakhir dilengkapi dengan cache level kedua yang kapasitasnya lebih besar dan ditempatkan di luar chip. Prosesor P6 (Pentium Pro), misalnya, cache level pertamanya berkapasitas 8KB untuk data dan 8 KB untuk instruksi. Cache level keduanya berkapasitas 256 KB, yang merupakan keping terpisah tetapi dikemas menjadi satu dengan prosesornya. Selama program dieksekusi, sistem komputer secara terus menerus memindah-mindahkan data dan instruksi ke berbagai tingkat dalam hirarki sistem “memori”.

Data dipindahkan menuju ke puncak hirarki bila diakses oleh prosesor, dan dikembalikan lagi ke hirarki yang lebih rendah bila sudah tidak diperlukan lagi. Data-data tersebut ditransfer dalam satuan-satuan yang disebut “blok”; satu “blok” dalam cache disebut satu “baris”. Umumnya, data yang berada pada suatu level hirarki merupakan bagian dari data yang disimpan pada level di bawahnya.

Program komputer pada umumnya tidak mengakses memori secara acak. Besar kecenderungannya bahwa bila program mengakses suatu word maka dalam waktu dekat word tersebut akan diakses lagi. Hal ini dikenal sebagai prinsip lokalitas temporal. Juga besar kecenderungannya bahwa dalam waktu dekat word yang berada di dekat word yang baru diakses akan diakses juga.

Yang terakhir ini dikenal sebagai prinsip lokalitas spatial. Karena sifat lokalitas temporal, maka harus diperhatikan word yang telah ada dalam cache, dan karena sifat lokalitas spatial maka perlu diperhatikan kemungkinan memindahkan beberapa word yang berdekatan sekaligus.

Rasio (Kena) dan Waktu Akses

Kemungkinan bahwa suatu kata (word) berupa data/instruksi ditemukan dalam cache (disebut kena atau hit) sehingga prosesor tidak perlu mencarinya dalam memori utama, akan tergantung pada program, ukuran dan organisasi cache. Bila kata yang diperlukan tidak ada dalam cache (berarti luput atau miss), maka prosesor harus merujuknya ke memori utama. Rasio kena (h) didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah perujukan yang berhasil memperoleh kata dari cache dengan banyaknya perujukan yang dilakukan.

h = (jumlah perujukan yang berhasil) / ( jumlah perujukan)

Dalam studi tentang cache, pengukuran umumnya justru terhadap rasio luput (miss) yang besarnya adalah:

m = (1 – h)

Waktu akses rata-rata, dengan asumsi bahwa perujukan selalu dilakukan ke cache lebih dahulu sebelum ke memori utama, dapat dihitung sebagai berikut:

t a = t c + (1-h) t m

dengan ta adalah waktu akses rata-rata, tc adalah waktu akses cache dan tm adalah waktu akses ke memori utama. Setiap kali prosesor terpaksa mengakses memori utama, diperlukan tambahan waktu akses sebesar tm(1-h). Misalnya, bila rasio kena adalah 0,85, waktu akses ke memori utama adalah 200 ns dan waktu akses ke cache adalah 25 ns, maka waktu akses rata-rata adalah 55 ns.

Bila persamaan ta disusun ulang, dapat ditulis menjadi:

ta = t c {1/k + (1-h)}

dengan k adalah rasio antara waktu akses memori utama dengan waktu akses cache (tm/tc).

Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa waktu akses rata-rata didominasi oleh rasio waktu akses memori utama dengan cache bila k kecil. Pada kasus di atas, dengan waktu akses memori utama 200 ns dan waktu akses cache 25 ns, maka k = 8. Rasio luput 1 prosen menyebabkan waktu akses rata-rata menjadi 27 ns, tidak jauh beda dengan waktu akses cache. Pada umumnya k berkisar antara 3-10.

Organisasi Cache

Dalam mendesain sistem cache, yang pertama kali perlu diperhatikan adalah masalah penempatan suatu blok data/instruksi dari memori utama ke baris-baris cache. Berkaitan dengan masalah itu, ada tiga macam organisasi cache yakni organisasi cache yang dipetakan langsung (direct-mapped), asosiatif penuh (fully associative), dan asosiatif-kelompok ( set-associative).

Misalkan suatu sistem menggunakan pengalamatan 32-bit. Jika ukuran tiap-tiap blok adalah 64 byte (26) maka 6-bit terendah dari alamat tersebut (yang disebut offset) menentukan byte mana dalam blok itu yang dialamati. Jika cache terdiri atas 1024 (210) baris yang masing-masing terdiri dari 64 byte, maka 10 bit berikutnya menentukan pada baris mana blok yang diambil harus ditempatkan. Bit sisanya, yakni 16-bit paling atas yang disebut tag bersesuaian dengan baris cache. Organisasi cache yang dipetakan langsung, menyimpan satu tag perbaris dalam larik tag-nya.

Selama pengaksesan memori, pada operasi load misalnya, cache menggunakan bit-bit tengah alamat sebagai indeks ke larik tagnya. Tag yang muncul dicocokkan dengan 16-bit teratas dari alamat memori yang diakses. Jika cocok, data yang ditunjukan oleh nilai offset akan dikirim ke prosesor. Bila tidak cocok, isi baris cache diganti dengan blok yang diperlukan, yang diambil dari memori utama.

Organisasi cache yang dipetakan langsung hanya memerlukan satu kali pembandingan untuk setiap akses ke cache. Baris cache merupakan indeks yang diimplementasikan dengan perangkat keras, sehingga hanya tag dari alamat memori yang diakses yang perlu dibandingkan dengan baris cache. Pada sistem komputer yang memerlukan frekuensi detak tinggi, cara ini sangat menguntungkan. Masalah muncul apabila dua blok yang sering diakses dipetakan ke baris cache yang sama. Dua blok ini akan saling usir dari cache.

Alamat dibagi menjadi dua bagian, yakni bagian tag dan offset. Tag dicocokkan dengan seluruh tag yang ada dalam baris cache.

Dalam rancangan cache asosiatif-penuh (fully associative), suatu blok dapat ditempatkan pada baris cache manapun. Secara sederhana alamat dibagi menjadi dua bagian yakni bit rendah dan bit tinggi. Bit rendah membentuk offset di dalam baris cache, sedangkan bit tinggi membentuk tag untuk dicocokkan dengan rujukan berikutnya.

Cache asosiatif-penuh harus memiliki mekanisme untuk menentukan ke dalam baris mana suatu blok harus ditempatkan. Blok dapat ditempatkan dalam baris manapun yang kosong, tetapi bila semua baris cache penuh harus ditentukan blok mana yang akan dikeluarkan dari cache. Idealnya, digunakan prinsip LRU (least recently used) yakni blok yang paling lama tidak dipakai dikeluarkan dari cache. Karena cukup mahal mengimplementasikannya, maka umumnya digunakan teknik-teknik yang mendekati prinsip LRU.

Cache asosiatif-penuh memecahkan masalah konflik alamat dengan resiko memperbanyak implementasi rangkaian perangkat keras untuk membandingkan tag terhadap semua baris cache. Untuk memperkecil resiko tersebut sekaligus mengurangi terjadinya konflik alamat, dirancang organisasi cache yang lain yakni asosiatif-kelompok (set-associative).

Dalam cache asosiatif-kelompok, satu kelompok terdiri atas beberapa baris. Bit alamat bagian tengah menentukan kelompok baris di mana suatu blok ditempatkan.

Mikroprosesor Amd486DX2, misalnya, memiliki 8 KB cache asosiatif-kelompok empat-jalan (four-way set-associative) dengan baris masing-masing selebar 26 byte. Cache sebesar 8 KB tersebut dibagi menjadi 128 kelompok yang masing-masing terdiri atas empat baris.

Dalam setiap kelompok, cache dipetakan secara asosiatif-penuh. Cache dengan dua baris per kelompok atau cache asosiatif-kelompok dua-jalan memerlukan dua pembandingan untuk satu kali akses. Selain membutuhkan lebih sedikit pembandingan dibanding cache asosiatif-penuh, cache asosiatif-kelompok juga memudahkan implementasi teknik LRU (least recently used). Bit tengah dari alamat digunakan untuk memilih sekelompok baris (bukan hanya satu baris seperti pada sistem pemetaan langsung). Tag alamat kemudian dicocokkan dengan tag seluruh baris cache yang dipilih.

Selain ketiga organisasi cache di atas, pada masa-masa awal pemanfaatan sistem cache beberapa jenis prosesor menggunakan cache, dengan pemetaan-sektor. Pada pemetaan sektor, baik memori utama maupun cache dibagi menjadi sektor-sektor. Setiap sektor terdiri atas sejumlah blok. Sembarang sektor pada memori utama dapat terpetakan ke sembarang sektor dalam cache, dengan suatu tag disimpan bersama tiap-tiap sektor dalam cache untuk mengidentifikasi alamat sektor memori utama. Dalam pengirimannya ke cache atau pengembaliannya ke memori utama, data/instruksi tidak dikirim sektor per sektor tetapi blok per blok.

Pada saat terjadi luput sektor (sector miss) blok yang diperlukan dari satu sektor dipindahkan ke lokasi tertentu dalam satu sektor. Lokasi sektor dalam cache dipilih berdasarkan algoritma penggantian tertentu. Desain ini sudah tidak populer lagi karena prosentase kena (hit) lebih rendah dibanting dengan organisasi asosiatif-kelompok.

Operasi Asinkron

Karena tajamnya perbedaan kecepatan operasi prosesor dengan waktu akses ke memori maka biasanya ditambahkan rangkaian perangkat keras ke dalam prosesor untuk meminimalkan rugi operasi akibat terjadi luput (miss) dalam pengaksesan data/instruksi dalam cache.

Pada rancangan prosesor yang paling sederhana, jika cache mengisyaratkan terjadinya luput, prosesor berada pada kondisi menunggu. Rangkaian demikian memang sederhana, tetapi memaksa instruksi berikutnya menunggu dieksekusi sampai cache terisi. Pada rancangan yang lebih canggih, prosesor dapat mengeksekusi instruksi-instruksi berikutnya yang tidak bergantung pada isi cache yang ditunggu. Jika terjadi luput lagi sementara luput sebelumnya belum selesai, prosesor akan berhenti sebagai tanda bahwa telah terjadi satu luput. Pada umumnya dapat ditolerir dua atau lebih keadaan luput sebelum prosesor berhenti.

Pada rancangan prosesor paling sederhana, jika terjadi luput, seluruh baris yang berisi nilai yang diperlukan akan diisikan dan diberikan kepada prosesor. Hal ini menjamin bahwa luput berikutnya pada baris yang sama tidak mungkin terjadi saat baris dalam proses dipindahkan.

Metode yang lebih canggih mengisikan baris cache mulai dari kata (word) data yang diminta dan seterusnya sampai ke awal baris. Kata data yang diminta dipasok ke prosesor segera setelah dikirim dari memori, dan sisanya dipindahkan saat prosesor melanjutkan pemrosesan.

Terdapat banyak parameter organisasi cache, masing-masing mempunyai implikasi berbeda terhadap unjuk-kerjanya. Parameter-parameter itu adalah: ukuran cache, ukuran baris, jenis pengalamatan (nyata atau maya) dan derajat ketaksinkronan (yakni, jumah luput yang ditolerir). Perhatian terhadap parameter-perameter tersebut penting dalam mengevaluasi sistem komputer. Hasil uji suatu sistem komputer mungkin berbeda sama sekali bila prosesor yang sama dikombinasikan dengan organisasi cache yang berbeda.

Memori Nyata dan Memori Maya

Sistem operasi yang memberikan fasilitas multitasking, misalnya OS/2 atau Unix, mampu memberikan kesan seolah-olah setiap program mengakses dan mengalokasikan memori sendiri-sendiri tanpa khawatir terjadi tumpang-tindih pemakaian ruang memori. Padahal kenyataannya, setiap byte memori utama hanya memiliki satu alamat saja. Sistem operasi bersama-sama dengan perangkat keras menciptakan dua jenis alamat yakni alamat nyata dan alamat maya. Program menggunakan alamat maya sedangkan pengendali sistem memori memerlukan alamat nyata.

Sistem operasi mengalokasikan memori untuk program dalam unit-unit berukuran tetap yang disebut halaman (page). Satu halaman pada umumnya berukuran 4 KB. Sistem operasi juga menyimpan tabel yang berisi pemetaan halaman maya ke halaman nyata. Setiap kali program mengakses alamat maya, sistem harus melihat tabel translasi alamat maya ke alamat nyata sehingga lokasi memori yang benar dapat diakses.

Sistem pemeriksaan tabel (table look-up) memerlukan waktu operasi yang cukup lama. Oleh karena itu, prosesor menggunakan cache khusus yang disebut sebagai TLB (translation look-aside buffer) untuk menyimpan translasi alamat terbaru. Jadi, hanya bila translasi halaman yang diperlukan tidak tersedia dalam TLB, sistem operasi akan menginterupsi program, memeriksa translasi halaman dalam tabel yang menetap dalam memori (memory resident), mengisikan hasil translasi ke dalam TLB dan mengembalikan kontrol kepada program.

Luput yang terjadi pada TLB memerlukan siklus detak yang lebih banyak daripada luput yang terjadi pada cache. Bila terjadi luput pada TLB maka seluruh alur-pipa (pipeline) harus dikosongkan, register-register harus diselamatkan, rutin pemeriksaan harus dieksekusi, dan register-register harus dipulihkan. Proses ini memerlukan belasan bahkan ratusan siklus detak.

Untuk memeriksa dan menyimpan data dalam cache, baik alamat nyata maupun alamat maya dapat dipakai. Pemilihan organisasi cache mempengaruhi berbagai aspek dalam organisasi sistem komputer dan unjuk-kerja aplikasi.

Cache Alamat Maya

Cache dengan alamat maya memiliki beberapa kelebihan. Pengendali cache tidak perlu menunggu selesainya proses translasi alamat sebelum mulai memeriksa alamat dalam cache sehingga pasokan data dapat lebih cepat diberikan. Karena program juga menggunakan alamat maya, pelaksanaan program yang sama akan membentuk pola pemakaian cache yang sama pula.

Pada cache yang dipetakan ke alamat nyata, sistem operasi bisa saja mengalokasikan halaman nyata yang berbeda untuk pelaksanaan program yang sama. Dengan demikian, tag dari cache untuk alamat-alamat instruksi bisa berbeda pada pelaksanaan program yang sama, bahkan meskipun dilakukan komputasi yang sama. Unjuk-kerja bisa berbeda jauh meskipun program yang dijalankan sama, terutama bila alamat nyata tersebut dipetakan langsung.

Cache Alamat Nyata

Meski cache dengan alamat nyata unjuk-kerjanya bervariasi, cache ini memiliki dua kelebihan. Pertama, jika cache eksternal dirancang untuk prosesor yang memiliki unit pengelola memori internal (on-chip memory management unit), alamat yang dikirimkan oleh prosesor telah merupakan alamat hasil translasi, dan dengan demikian cache dengan alamat nyata adalah satu-satunya pilihan. Kedua, karena semua alamat adalah untuk ruang alamat-nyata tunggal, maka data dapat ditinggalkan dalam cache saat sistem operasi memindahkan kendali dari satu aplikasi ke aplikasi lain.

Hal ini tidak bisa dilakukan pada cache yang menggunakan ruang alamat-maya berbeda untuk tiap-tiap aplikasi. Pada sistem cache dengan alamat-maya, data harus dihapus setiap kali terjadi pemindahan kendali. Bila tidak, aplikasi A misalnya, akan membaca isi alamat 0 aplikasi B, bukan alamat 0nya sendiri. Karena alasan itulah, cache dengan alamat nyata memiliki unjuk kerja yang lebih baik dalam lingkungan multitasking di mana pemindahan kendali relatif sering terjadi.

Cache Tunggal dan Cache Ganda

Bagaimanapun baiknya organisasi cache, kemungkinan terjadinya luput (miss), yakni tidak didapatkannya instruksi atau data yang diperlukan di dalam cache sehingga prosesor harus mengaksesnya dari memori utama, selalu ada. Prosentase luput yang terjadi merupakan salah satu kriteria dalam menilai unjuk kerja cache. Tujuan utama organisasi cache adalah menekan prosentase luput, karena setiap terjadi luput, prosesor harus menghabiskan lebih banyak siklus detak untuk mengakses data atau instruksi dari memori utama.

Unjuk kerja cache berkaitan langsung dengan organisasi yang diterapkan. Secara kasar dapat dinyatakan bahwa cache berukuran n yang dipetakan langsung (direct-mapped) memiliki prosentase luput yang sama dengan cache asosiatif-kelompok dua-arah berukuran n/2. Jelas bahwa besarnya kapasitas cache bukanlah ukuran akurat untuk menilai unjuk kerjanya.

Hal lain yang juga perlu diperhatikan dalam membandingkan cache adalah arsitekturnya. Beberapa prosesor menerapkan sistem cache tunggal, yakni dimiliki secara bersama oleh data maupun instruksi. Arsitektur cache jenis ini dikenal sebagai arsitektur Princeton. Prosesor Amd486DX2 merupakan contoh prosesor dengan arsitektur Princeton. Sistem prosesor lain, misalnya P6 (Pentium Pro), menggunakan dua cache, yakni satu cache data dan satu cache instruksi. Prosesor dengan cache ganda seperti ini dikenal sebagai prosesor dengan cache berarsitektur Harvard.

Pemisahan antara cache instruksi dengan cache data menyebabkan hilangnya interferensi antara perujukan data dan perujukan instruksi. Pemisahan cache instruksi dari cache data juga memungkinkan pengambilan data dan instruksi secara bersamaan. Arsitektur Harvard memiliki dua kelemahan pokok. Jika suatu program memperbarui dirinya sendiri dengan menuliskan instruksibaru, instruksi tersebut akan ditulis dalam cache data.

Sebelum instruksi baru itu dapat dieksekusi, kedua cache harus dikosongkan, dan modifikasi yang dilakukan tadi disimpan dulu ke memori utama. Cache instruksi mengambil instruksi hasil modifikasi tersebut dari memori utama. Kelemahan kedua, bila suatu program memerlukan cache instruksi yang lebih besar dan cache data yang lebih kecil, cache berarsitektur Hardvard tidak bisa memenuhi karena alokasinya tidak bisa diubah seperti cache tunggal.

Pengertian RAM (Random Access Memory)

Anda tentu sering mendengar istilah RAM, baik pada perangkat mobile seperti smartphone dan tablet PC maupun pada laptop atau desktop PC. Pada spesifikasi perangkat tersebut, RAM menjadi salah satu hal yang wajib ada, dan dapat digunakan oleh pengguna sebagai panduan dalam memilih perangkat. Lalu apakah pengertian RAM itu sendiri. Pengertian Umum Memory Memory adalah suatu sirkuit elektronik yang mampu untuk menampung data dan juga instruksi program. Sirkui ini dapat dibayangkan sebagai suatu ruang kerja bagi komputer dimana memory menentukan terhadap ukuran dan jumlah program yang bisa dijalankan dalam waktu yang sama, sekaligus juga jumlah data yang bisa diproses. Istilah memory sendiri digunakan pada berbagai hardware seperti primary storage, primary memory, main storage, main memory, internal storage, dan juga RAM. Setelah mengetahui pengertian umum dari memory, mari kita lanjutkan pada pengertian RAM itu sendiri Apa itu RAM Pengertian RAM adalah bagian memory yang bisa digunakan oleh para pemakai untuk menyimpan program dan data. Kebanyakan dari RAM disebut sebagai barang yang volatile, dalam artian jika daya listrik dicabut dari komputer dan komputer tersebut mati, maka semua konten yang ada di dalam RAM akan segera hilang secara permanen. Dari pengertian RAM tersebut, maka Anda tahu bahwa ia bersifat temporer dan volatile. Oleh karena itu diciptakan suatu media penyimpanan lain yang sifatnya permanen. Ini biasanya disebut sebagai secondary storage. Secondary storage bersifat tahan lama dan juga tidak volatile, ini berarti semua data atau program yang tersimpan di dalamnya bisa tetap ada walaupun daya atau listrik dimatikan. Beberapa contoh dari secondary storage ini misalnya adalah magnetic tape, hardisk, magnetic disk dan juga optical disk. RAM terdiri dari sekumpulan chip, dan chip-chip ini mampu untuk menampung: · Data untuk diproses · Instruksi atau program untuk memproses data · Data yang telah diproses dan menunggu untuk dikirim ke output device, secondary storage atau juga communication device · Instruksi sistem operasi yang mengontrol fungsi-fungsi dasar dari sistem computer Struktur dari RAM dibagi menjadi 4 bagian, yaitu: 1. Input storage, digunakan untuk menampung input yang dimasukkan lewat alat input 2. Program storage, dipakai untuk menyimpan semua instruksi-instruksi program yang akan di proses 3. Working storage, digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah dan hasil dari pengolahan 4. Output storage, digunakan untuk menampung hasil akhir dari pengolahan data yang akan ditampilkan ke alat output RAM mempunyai kemampuan untuk melakukan pengecekan dari data yang disimpannya, yang disebut dengan istilah parity check. Bila data hilang atau rusak, dapat diketahui dari sebuah bit tambahan yang disebut dengan parity bit atau check bit. Oleh karena itu dalam topik pengertian RAM ini, Paseban tambahkan beberapa terminologi yang sering digunakan pada pembahasan RAM: Bit, yaitu suatu sistem penomoran biner yang mewakili unit terkecil dari data dalam suatu sistem komputer. Suatu bit hanya terdiri dari dua buah angka yaitu 1 dan 0. Di dalam komputer, sebuah 0 berarti suatu sinyal elektronik atau magnetis adalah tiada atau absen, sementara 1 berarti sebaliknya. Byte, yaitu suatu grup dari delapan bit. Sebuah byte mewakili satu karakter, satu digit atau satu nilai. Kapasitas dari memory komputer, atau RAM, dinyatakan di dalam bytes atau sekumpulan dari bytes.

Misalnya, 1 byte memory di RAM terdiri dari 8 bit, sebagai parity bit digunakan sebuah bit tambahan, sehingga menjadi 9 bit.

Pengertian Hardisk

Hardisk adalah salah satu komponen perangkat keras (hardware) pendukung komputer atau laptop yang menyediakan ruang untuk menyimpan data atau output dari proses data yang dilakukan oleh komputer dan manusia. hardisk biasanya berbentuk kotak dan di dalamnya terdapat piringan tempat data – data tersimpan, hardisk bersifat menyimpan data secara paten walaupun komputer atau laptop anda matikan data – data yang ada dalam hardisk akan tetap ada, kecuali anda menghapusnya secara manual atau hardisk terkena virus.

Fungsi Hardisk

Fungsi Hardisk adalah untuk menyimpan data secara permanen ke dalam sector – sector yang terdapat pada disk yang telah tersedia di dalam nya untuk di read atau write, lain hal nya dengan ram yang fungsinya hanya untuk menyipan data secara sementara. oleh karena itu peranan hardisk sangat lah vital karena apa gunanya komputer jika tidak bisa menyimpan data yang telah di proses.

sebelum bisa di gunakan hardisk harus terlebih dahulu di partisi sesuai dengan format sistem operasi yang di gunakan, contoh dalam windows format partisi pada hardisk biasanya jenis NTFS. mengapa format penting untuk di lakukan ? karena agar sistem operasi bisa mengenali dan menggunakan hardisk sesuai dengan format yang sesuai dengan sistem operasi tersebut.

tips dari saya alahkah baik nya jika anda membaca artikel saya tentang cara mempartisi hardisk yang baik dan benar agar anda paham cara membuat partisi memformat hardisk dan menginstall kan sistem operasi windows atau linux.

perbedaan hardisk sata dan ata

perbedaan yang saya lihat dari hardisk ata dan sata adalah dari bentuk socket dan kabel nya, kalo ata cenderung besar atau biasanya hardisk nya produk jadul dan kalo sata itu kabel nya kecil dan biasanya sata sudah terpasang di hardisk dan motherboard masa kini. contoh bentuk nya anda bisa lihat gambar di bawah.