CACHE MEMORI

Definisi Cache Memory

Cache berasal dari kata Cash. Dari istilah tersebut dapat didefinisikan, cache adalah tempat menyembunyikan atau tempat penyimpanan sementara. Sesuai definisi tersebut cache memory adalah tempat penyimpanan data sementara. Cache memory merupakan media penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi, dimana tempat menyimpan data atau informasi sementara yang sering digunakan atau diakses oleh komputer.

    Cache memory adalah memory berukuran kecil berkecepatan tinggi yang berfungsi untuk menyimpan sementara instruksi dan/atau data (informasi) yang diperlukan oleh prosesor. Boleh dikatakan bahwa cache memory ini adalah memory internal prosesor. Cache memory ini berbasis SRAM yang secara fisik berukuran kecil dan kapasitas tampung datanya juga kecil atau sedikit. Pada saat ini, cache memory ada 3 jenis, yaitu L1 cache, L2 cache, dan L3 cache.

Adapun fungsi dari Cache Memory meliputi :

• Mempercepat Akses data pada computer
•  Meringankan kerja prosessor
•  Menjembatani perbedaan kecepatan antara cpu dan memory utama.
•  Mempercepat kinerja memory

Cache memory diperlukan karena kecepatan memori utama sangat rendah dibandingkan dengan kecepatan prosesor modern. Untuk perfoma yang baik, prosesor tidak dapat membuang waktunya dengan menunggu untuk mengskses intruksi dan data pada memory utama. Karenanya, sangat penting untuk memikirkan suatu skema yang mengurangi waktu dalam mengakses informasi. Karena kecepatan unit memori utama dibatasi oleh batasan elektronik dan packaging, maka solusinya harus dicari dalam pengaturan arsitekture yang berbeda. Solusi yang efisien adalah menggunakan memory cache cepat yang sebenarnya membuat memori utama tampak lebih cepat bagi prosesor daripada sebenarnya.

Keefektifan mekanisme cache didasarkan pada property program computer yang disebut locality of reference. Analisa program menunjukan bahwa sebagian besar waktu eksekusinya digunakan untuk rountine, dimana banyak intrksi dieksekusi secara berulangkali.

Instruksi tersebut dapat merupakan loop sederhana,nested loop, atau beberapa prosedur yang berulangkali saling memanggil. Pola detil actual dari rangkaian instruksi tidaklah penting, yang utama adalah banyak intruksi dalam area program yang terlokalisasi dieksekusi berulangkali selama beberapa periode, dan baian program yang lain relatifjarang diakses.

ELEMEN-ELEMEN RANCANGAN CACHE

Bagian ini menyediakan suatu uraian parameter perancangan cache dan laporan beberapa hasil yang umum. Kita adakalanya mengacu pada penggunaan cache pada high-performance Computing (HPC). HPC berhubungan dengan superkomputer dan perangkat lunak superkomputer, terutama untuk aplikasi ilmiah yang melibatkan sejumlah data besar, vektor, dan perhitungan matriks, dan penggunaan algoritma paralel.

Ukuran Cache

Elemen pertama, ukuran cache, telah dibahas sebelumnya. Kita ingin ukuran cache cukup kecilsehingga keseluruhan harga rata-rata per bit mendekati harga memori utama itu sendiri dan cukup besar sehingga keseluruhan waktu akses rata-rata mendekati waktu akses ccache itu sendiri.

Fungsi pemetaan

Karna terdapat baris cache yang lebih sedikit dibanding blok memori utama, maka diperlukan algoritma untuk pemetaan blok-blok memori utama kedalam baris cache.

Jumlah Cache

Ketika cache pertama kali diperkenalkan, sistem umumnya mempunyai cache tunggal. Baru-baru ini, penggunaan cache jamak telah menjadi norma. Dua aspek dari masalah rancangan ini berhubungan dengan banyaknya tingkatan cache dan penggunaan cache yang disatukan dengan cache yang dipisah.

Cache bertingkat

Ketika kepadatan logika telah meningkat, kepadatan tersebut telah menjadi mungkin untuk mempunyai suatu cache pada keping yang samasebagai prosesor: cache on-chip. Dengan cache yang dapat dicapai melalui suatu bus external, cache on-chip mengurangi aktivitas bus external prosesor dan oleh karna itu mempercepat eksekusi dan  meningkatkan keseluruhan kinerja sistem.

Prinsip Cache Memory

Jika prosesor membutuhkan suatu data, pertama - tama ia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, prosesor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. Tetapi jika data yang dicari tidak ditemukan,prosesor akan mencarinya pada RAM

yang kecepatannya lebih rendah. Pada umumnya, cache dapat menyediakan data yang

dibutuhkan oleh prosesor sehingga pengaruh kerja RAM yang lambat dapat dikurangi. Dengan cara ini maka memory bandwidth akan naik dan kerja prosesor menjadi lebih efisien.

Selain itu kapasitas memori cache yang semakin besar juga akan meningkatkan kecepatan kerja computer secara keseluruhan. Dua jenis cache yang sering digunakan dalam dunia komputer adalah memory caching dan disk caching. Implementasinya dapat berupa sebuah bagian khusus dari memori utama komputer atau sebuah media penyimpanan data khusus yang berkecepatan tinggi. Implementasi memory caching sering disebut sebagai memory cache dan tersusun dari memori komputer jenis SDRAM yang berkecepatan tinggi. Sedangkan implementasi disk caching menggunakan sebagian dari memori komputer.

ORGANISASI CACHE PENTIUM 4 DAN POWER PC

Organisasi cache pentium 4

Evolusi: organisasi cache dilihat dengan jelas di dalam evolusi mikroprosesor intel 80386 tidak mencakup suatu cache on-chip. 80486 meliputi cache on-chip tunggal 8 kbyte, menggunakan ukuran baris 16 byte dan suatu organisasi asosiatif set empat ara. Semua prosesor pentium meliputi dua cache on-chip L1, satu untuk data dan satu untuk instruksi. Untuk pentium 4, cache data L1 adalah 8 kbyte, menggunakan ukuran baris 64 byte dan suatu organisasi asosiatif set empat arah.

Organisasi Cache power PC

Organisasi cache power PC telah meningkatkan secara menyeluruh arsitektur dari kelompok power PC, mencerminkan kemudahan kinerja yang mengarahkan kekuatan bagi semua perancang mikroprosesor.

 

studentsite

PERKEMBANGAN KOMPUTER DARI AWAL SAMPAI SEKARANG

        Sejarah Perkembangan Komputer , Sebelum adanya beberapa alat elektronik canggih seperti laptop dan iPad, dulu kita menggunakan komputer untuk alat mengetik, alat berhitung dan melakukan pekerjaan lainnya. Seiring berkembangnya waktu dan semakin canggih dunia elektronik, komputer pun sudah semakin berkembang mulai dari design hingga kemampuannya. Padahal sejarah perkembangan komputer dulunya digunakan sebagai alat hitung untuk membantu penghitungan angka-angkat sebelum akhirnya menjadi perangkat multifungsi seperti saat ini. Mulai dari anak-anak hingga orang dewasa kini sudah mengerti kegunaan dari komputer, namun mungkin sebagian besar orang masih belum tahu tentang sejarah komputer hingga perkembangan komputer itu sendiri.

  Sebelum tahun 1940 Sejak dahulu kala, proses pengolahan data telah dilakukan oleh manusia. Manusia juga menemukan alat-alat mekanik dan elektronik untuk membantu manusia dalam penghitungan dan pengolahan data supaya dapat mendapatkan hasil lebih cepat. Komputer yang kita temui saat ini adalah suatu evolusi panjang dari penemuan penemuan manusia sejak dahulu kala berupa alat mekanik mahupun elektronik.

Saat ini, komputer dan peranti pendukungnya telah masuk dalam setiap aspek kehidupan dan pekerjaan yang lebih dari sekedar perhitungan matematik biasa. Di antaranya adalah sistem komputer di pasar raya yang mampu membaca kode barang belanjaan, pusat telefon yang menangani jutaan panggilan dan komunikasi, serta jaringan komputer dan internet yang menghubungkan berbagai tempat di dunia. Komputer ada 4 golongan yaitu:

1.    Peralatan manual: yaitu peralatan pengolahan data yang sangat sederhana, dan faktor terpenting dalam pemakaian alat adalah menggunakan tenaga tangan manusia

2.    Peralatan Mekanik: Yaitu peralatan yang sudah berbentuk mekanik yang digerakkan dengan  tangan secara manual

3.    Peralatan Mekanik Elektronik: Peralatan mekanik yang digerakkan oleh secara otomatis oleh motor elektronik

4.   Peralatan Elektronik: Peralatan yang bekerjanya secara elektronik penuh 

Beberapa peralatan yang telah digunakan sebagai alat hitung sebelum ditemukannya komputer :

a. Abacus

 

Muncul sekitar 5000 tahun yang lalu di Asia kecil dan masih digunakan di beberapa tempat hingga saat ini, dapat dianggap sebagai awal mula mesin komputasi. Alat ini memungkinkan penggunanya untuk melakukan perhitungan menggunakan biji bijian geser yang diatur pada sebuh rak. Para pedagang di masa itu menggunakan abacus untuk menghitung transaksi perdagangan. Seiring dengan munculnya pensil dan kertas, terutama di Eropa, Abacus kehilangan popularitasnya.

b. Kalkulator roda numerik ( numerical wheel calculator )

 

Setelah hampir 12 abad, muncul penemuan lain dalam hal mesin komputasi. Pada tahun 1642, Blaise Pascal (1623-1662), yang pada waktu itu berumur 18 tahun, menemukan apa yang ia sebut sebagai kalkulator roda numerik (numerical wheel calculator) untuk membantu ayahnya melakukan perhitungan pajak.

c. Kalkulator roda numerik 2 

Tahun 1694 seorang matematikawan dan filsuf Jerman, Gottfred Wilhem von Leibniz (1646-1716) memperbaiki Pascaline dengan membuat mesin yang dapat mengalikan. Sama seperti pendahulunya, alat mekanik ini bekerja dengan menggunakan roda-roda gerigi. Dengan mempelajari catatan dan gambar-gambar yang dibuat oleh Pascal, Leibniz dapat menyempurnakan alatnya.

d. Kalkulator Mekanik 

Charles Xavier Thomas de Colmar menemukan mesin yang dapat melakukan empat fungsi aritmatik dasar. Kalkulator mekanik Colmar, arithometer, mempresentasikan pendekatan yang lebih praktis dalam kalkulasi karena alat tersebut dapat melakukan penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Dengan kemampuannya, arithometer banyak dipergunakan hingga masa Perang Dunia I. Bersama-sama dengan Pascal dan Leibniz, Colmar membantu membangun era komputasi mekanikal.

Saat ini, komputer sudah semakin canggih. Tetapi, sebelumnya komputer tidak sekecil, secanggih, sekeren dan seringan sekarang. Dalam sejarah komputer, ada 5 generasi dalam sejarah komputer.

1.   Generasi Pertama (1944-1959)

Tabung hampa udara sebagai penguat sinyal, merupakan ciri khas komputer generasi pertama. Pada awalnya, tabung hampa udara (vacum-tube) digunakan sebagai komponen penguat sinyal. Bahan bakunya terdiri dari kaca, sehingga banyak memiliki kelemahan, seperti: mudah pecah, dan mudah menyalurkan panas. Panas ini perlu dinetralisir oleh komponen lain yang berfungsi sebagai pendingin. Dan dengan adanya komponen tambahan, akhirnya komputer yang ada menjadi besar, berat dan mahal. Pada tahun 1946, komputer elektronik didunia yang pertama yakni ENIAC sesai dibuat. Pada komputer tersebut terdapat 18.800 tabung hampa udara dan berbobot 30 ton. begitu besar ukurannya, sampai-sampai memerlukan suatu ruangan kelas tersendiri. Pada gambar nampak komputer ENIAC, yang merupakan komputer elektronik pertama didunia yang mempunyai bobot seberat 30 ton, panjang 30 M dan tinggi 2.4 M dan membutuhkan daya listrik 174 kilowatts.

2.   Generasi Kedua (1960-1964)

Transistor merupakan ciri khas komputer generasi kedua. Bahan bakunya terdiri atas tiga lapis, yaitu: “basic”, “collector” dan “emmiter”. Transistor merupakan singkatan dari Transfer Resistor, yang berarti dengan mempengaruhi daya tahan antara dua dari tiga lapisan, maka daya (resistor) yang ada pada lapisan berikutnya dapat pula dipengaruhi. Dengan demikian, fungsi transistor adalah sebagai penguat sinyal. Sebagai komponen padat, tansistor mempunyai banyak keunggulan seperti misalnya: tidak mudah pecah, tidak menyalurkan panas. dan dengan demikian, komputer yang ada menjadi lebih kecil dan lebih murah. Pada tahun 1960-an, IBM memperkenalkan komputer komersial yang memanfaatkan transistor dan digunakan secara luas mulai beredar dipasaran. Komputer IBM- 7090 buatan Amerika Serikat merupakan salah satu komputer komersial yang memanfaatkan transistor. Komputer ini dirancang untuk menyelesaikan segala macam pekerjaan baik yang bersifat ilmiah ataupun komersial. Karena kecepatan dan kemampuan yang dimilikinya, menyebabkan IBM 7090 menjadi sangat popular. Komputer generasi kedua lainnya adalah: IBM Serie 1400, NCR Serie 304, MARK IV dan Honeywell Model 800.

3. Generasi Ketiga (1964-1975)

Konsep semakin kecil dan semakin murah dari transistor, akhirnya memacu orang untuk terus melakukan pelbagai penelitian. Ribuan transistor akhirnya berhasil digabung dalam satu bentuk yang sangat kecil. Secuil silicium yag mempunyai ukuran beberapa milimeter berhasil diciptakan, dan inilah yang disebut sebagai Integrated Circuit atau IC-Chip yang merupakan ciri khas komputer generasi ketiga.

Cincin magnetic tersebut dapat di-magnetisasi secara satu arah ataupun berlawanan, dan akhirnya men-sinyalkan kondisi “ON” ataupun “OFF” yang kemudian diterjemahkan menjadi konsep 0 dan 1 dalam system bilangan biner yang sangat dibutuhkan oleh komputer. Pada setiap bidang memory terdapat 924cincin magnetic yang masing-masing mewakili satu bit informasi. Jutaan bit informasi saat ini berada didalam satu chip tunggal dengan bentuk yang sangat kecil.

Komputer yang digunakan untuk otomatisasi pertama dikenalkan pada tahun 1968 oleh PDC 808, yang memiliki 4 KB (kilo-Byte) memory dan 8 bit untuk core memory. Dapat digunakan untuk multiprogram. Contoh komputer generasi ketiga adalah Apple II, PC, dan NEC PC.

4. Generasi Keempat (1975-Sekarang)

Komputer generasi keempat masih menggunakan IC/chip untuk pengolahan dan penyimpanan data. Komputer generasi ini lebih maju karena di dalamnya terdapat beratus ribu komponen transistor. Proses pembuatan IC komputer generasi ini dinamakan pengintegrasian dalam skala yang sangat besar. Pengolahan data dapat dilakukan dengan lebih cepat atau dalam waktu yang singkat. Media penyimpanan komputer generasi ini lebih besar dibanding generasi sebelumnya. Komputer generasi ini sering disebut komputer mikro. Contohnya adalah PC (Personal Computer). Teknologi IC komputer generasi ini yang membedakan antara komputer mikro dan komputer mini serta main frame. Beberapa teknologi IC pada generasi ini adalah Prosesor 6086, 80286, 80386, 80486, Pentium I, Celeron, Pentium II, Pentium III, Pentium IV, Dual Core, dan Core to Duo. Generasi ini juga mewujudkan satu kelas komputer yang disebut komputer super.

5. Generasi Kelima (Sekarang – Masa depan)

Generasi kelima dalam sejarah evolusi komputer merupakan komputer impian masa depan. Ia diperkirakan mempunyai lebih banyak unit pemprosesan yang berfungsi bersamaan untuk menyelesaikan lebih daripada satu tugas dalam satu masa.

Komputer ini juga mempunyai ingatan yang amat besar sehingga memungkinkan penyelesaian lebih dari satu tugas dalam waktu bersamaan. Unit pemprosesan pusat juga dapat berfungsi sebagai otak manusia. Komputer ini juga mempunyai kepandaian tersendiri, merespon keadaan sekeliling melalui penglihatan yang bijak dalam mengambil sesuatu keputusan bebas dari pemikiran manusia yang disebut sebagai artificial intelligence.

Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi semakin memungkinkan pembuatan komputer generasi kelima. Dua kemajuan rekayasa yang terutama adalah kemampuan pemrosesan paralel, yang akan menggantikan model von Neumann. Model von Neumann akan digantikan dengan sistem yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk bekerja secara serempak. Kemajuan lain adalah teknologi superkonduktor yang memungkinkan aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya dapat mempercepat kecepatan informasi.

Jepang adalah negara yang terkenal dalam sosialisasi jargon dan proyek komputer generasi kelima. Lembaga ICOT (Institute for new Computer Technology) juga dibentuk untuk merealisasikannya. Banyak kabar yang menyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun beberapa informasi lain bahwa keberhasilan proyek komputer generasi kelima ini akan membawa perubahan baru paradigma komputerisasi di dunia. Kita tunggu informasi mana yang lebih valid dan membuahkan hasil.

studentsite