Macam - Macam Memory Komputer

1. REGISTER MEMORY

Register adalah memori berukuran sangat kecil dengan kecepatan akses sangat tinggi. Register digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara itu data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran diproses akan disimpan dalam main memory. Register di dalam CPU terdiri atas :

1. Instruction Register (IR) digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses.
2. Program Counter (PC) adalah register yang digunakan untuk menyimpan alamat lokasi main memory yang berisi instruksi yang sedang diproses. Selama proses berlangsung, isi PC diubah menjadi alamat main memory yang berisikan instruksi berikutnya yang akan diproses. Hal ini memungkinkan untuk melacak jejak instruksi selanjutnya di main memory.

3. General purpose register, yaitu register yang mempunyai berbagai macam fungsi yang berhubungan dengan data yang sedang diproses. Misal, jika digunakan untuk menampung data yang sedang diolah disebut sebagai operand register, sedangkan jika digunakan untuk menampung hasil olahan disebut sebagai accumulator.
4. Memory Data Register (MDR), yaitu register yang digunakan untuk menampung data atau instruksi yang dikirimkan dari main memory ke CPU, atau menampung data yang akan disimpan ke main memory sebagai hasil olahan CPU.
5. Memory Address Register (MAR) digunakan untuk menampung alamat data atau instruksi pada main memory yang akan diambil atau yang akan diletakkan.

2. CACHE MEMORY

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.

Letak cache memory

L1 cache terintegrasi dengan chip prosesor, artinya letak L1 cache sudah menyatu dengan chip prosesor(berada di dalam keping prosesor). Sedangkan letak L2 cache, ada yang menyatu dengan chip prosesor, ada pula yang terletak di luar chip prosesor, yaitu di motherboard dekat dengan posisi dudukan prosesor. Pada era prosesorintel 80486 atau sebelumnya, letak L2 cache kebanyakan berada di luar chip prosesor. Chip cache terpisah dari prosesor, berdiri mandiri dekat chip prosesor. Sejak era prosesor Intel Pentium, letak L2 cache ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor (menyatu dengan keping prosesor). Posisi L2 cache selalu terletak antara L1 cache dengan memori utama (RAM). Sedangkan L3 cache belum diimplementasikan secara umum pada semua jenis prosesor. Hanya prosesor-prosesor tertentu yang memiliki L3 cache.

Kecepatan cache memory

Transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan L2 cache maupun L3 cache. 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).

Prioritas penyimpanan dan pengambilan data

Dalam mekanisme kerjanya, data yang akan diproses oleh prosesor, pertama kali dicari di L1 cache, bila tidak ada maka akan diambil dari L2 cache, kemudian dicari di L3 cache (bila ada). Jika tetap tidak ada, maka akan dicari di memori utama. Pengambilan data di L2 cache hanya dilakukan bila di L1 cahe tidak ada.

Lebih jelasnya proses baca tulis data yang dilakukan oleh prosesor ke memori utama dapat dijelaskan sebagai berikut:

Ketika data dibaca/ditulis di memori utama (RAM) oleh prosesor, salinan data beserta address-nya (yang diambil/ditulis di memori utama) disimpan juga di cache. Sewaktu prosesor memerlukan kembali data tersebut, prosesor akan mencari ke cache, tidak perlu lagi mencari di memori utama.

Jika isi cache penuh, data yang paling lama akan dibuang dan digantikan oleh data yang baru diproses oleh prosesor. Proses ini dapat menghemat waktu dalam proses mengakses data yang sama, dibandingkan jika prosesor berulang-ulang harus mencari data ke memori utama.

Secara logika, kapasitas cache memory yang lebih besar dapat membantu memperbaiki kinerja prosesor, setidak-tidaknya mempersingkat waktu yang diperlukan dalam proses mengakses data.

3. MAIN MEMORY

Main Memory merupakan media penyimpanan dalam bentuk array yang disusun word atau byte, kapasitas daya simpannya bisa jutaan susunan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Data yang disimpan pada memori utama ini bersifat volatile, artinya data yang disimpan bersifat sementara dan dipertahankan oleh sumber-sumber listrik, apabila sumber listrik dimatikan maka datanya akan hilang.

Peranan dari Memori Utama

Address bus pertama kali mengontak computer yang disebut memori. Yang dimaksud dengan memori disini adalah suatu kelompok chip yang mampu untuk menyimpan instruksi atau data. CPU sendiri dapat melakukan salah satu dari proses berikut terhadap memori tersebut, yaitu membacanya (read) atau menuliskan/menyimpannya (write) ke memori tersebut. Memori ini diistilahkan juga sebagai Memori Utama.

Tipe chip yang cukup banyak dikenal pada memori utama ini DRAM ( Dinamic Random Access Memory ). Kapasitas atau daya tampung dari satu chip ini bermacam-macam, tergantung kapan dan pada computer apa DRAM tersebut digunakan.

Memori dapat dibayangkan sebagai suatu ruang kerja bagi komputer dan memori juga menentukan terhadap ukuran dan jumlah program yang bias juga jumlah data yang bias diproses.

Ada empat macam tipe dari memory utama komputer, yaitu:

• Random access memory (RAM)
• Read only memory (ROM)
• CMOS memory
• Virtual memory

1. Random Access Memory (RAM)

RAM terdiri dari sekumpulan chip. 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 komputer

Semua data dan instruksi tadi ditampung di dalam RAM secara temporer. Isi dari RAM bisa berubah-ubah sesuai dengan Data yang diproses di dalamnya, atau juga program yang menggunakannya. RAM merupakan sumber daya komputer yang Sifatnya reusable atau bisa digunakan kembali.

Kebanyakan dari RAM disebut sebagai barang yang volatile. Artinya adalah jika daya listrik dicabut dari komputer dan komputer tersebu mati, maka semua konten yang ada di dalam RAM akan segera hilang secara permanen. Karena RAM bersifat temporer dan volatile, maka orang menciptakan 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.

Kapasitas penyimpanan dari RAM sangat beragam dalam berbagai komputer. Kapasitas merupakan faktor yang penting, karena dia menentukan seberapa banyak data yang bisa diproses dalam waktu yang sama dan seberapa besar dan kompleks progam yang bisa menempatinya. Sistem operasi di dalam komputer bertugas untuk mengatur penggunaan RAM sehingga program bisa berjalan dengan baik. Untuk mengerti kapasitas dari RAM, maka beberapa terminologi berikut ini sering digunakan.

Byte, yaitu suatu sistem penomoran biner yang mewakili unit terkecil dari data dalam suatu sistem komputer. Suatu byte 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.

Data, instruksi dan program yang disimpan di dalam RAM sebenarnya disimpan dalam bentuk kumpulan bits yang merepresentasikan data, instruksi dan program tadi. Bit-bit ini disimpan ke dalam suatu bagian elektronik yang mikroskopis yang disebut dengan kapasitor.

2. Read Only Memory (ROM)

Read Only Memory (ROM) adalah suatu himpunan dari chip yang berisi bagian dari sistem operasi yang mana dibutuhkan pada saat komputer dinyalakan. ROM juga dikenal sebagai suatu firmware. ROM tidak bisa ditulisi atau diubah isinya oleh pengguna. ROM tergolong dalam media penyimpanan yang sifatnya non volatile. Chip ROM datang dari pabriknya dengan program atau instruksi yang sudah disimpan di dalamnya. Satu-satunya cara untuk mengganti kontennya adalah dengan mencopotnya dari komputer dan menggantinya dengan ROM yang lain. Chip ROM dapat berisi program yang sering digunakan, seperti rutin-rutin komputasi untuk menghitung akar suatu bilangan dan lain sebagainya.

Penggunaan dari ROM ini contohnya adalah sebagai media penyimpanan dari BIOS (Basic Input-Output System) yang diuat oleh pabriknya. BIOS merupakan bagian yang sangat kritis dari suatu sistem operasi, yang mana fungsinya memberi tahu komputer bagaimana caranya mengakses disk drive. Ketika komputer dinyalakan, RAM masih kosong dan instruksi yang ada pada ROM BIOS lah yang digunakan oleh CPU untuk mencari disk drive yang berisi file-file utama dalam sistem operasi. Komputer lalu memindahkan file-file tersebut ke dalam RAM dan kemudian menjalankannya.

Ada tiga variasi dari ROM, yaitu:

- PROM, atau programmable read only memory. Chip PROM adalah suatu chip yang kosong yang mana program dapat dituliskan ke dalamnya dengan menggunakan suatu peralatan khusus. Chip PROM dapat diprogram sekali dan biasanya digunakan oleh pabrik sebagai control device di dalam produk-produknya.

- EPROM, atau erasable programmable read only memory. EPROM mirip dengan PROM, tetapi program dapat dihapus dan program yang baru bisa dituliskan ke dalamnya dengan menggunakan suatu peralatan khusus yang menggunakan sinar ultraviolet. EPROM digunakan untuk controlling device, seperti robot dan sebagainya.

- EEPROM, atau electronic erasable programmable read only memory. Chip EEPROM dapat diprogram ulang dengan menggunakan suatu electric impulses yang khusus. Mereka tidak perlu dicabut atau diubah.

3. CMOS memory

CMOS merupakan singkatan dari “complementary metal oxide semiconductor”. CMOS adalah suatu memory yang khusus yang berisi data vital mengenai konfigurasi komputer dan bersifat semi-permanen. Tanpa adanya data ini, komputer tidak akan bisa beroperasi. CMOS lebih permanen dari pada RAM dan kurang permanen dibandingkan ROM. CMOS memerlukan daya yang sangat kecil untuk mempertahankan kontennya, dan chip ini memanfaatkan baterai sebagai sumber daya listriknya. Ketika perubahan diperlukan ke dalam konfigurasi sistem komputer (misalnya ada penambahan hardisk, penambahan RAM dan lain sebagainya), maka CMOS dapat diubah dengan menjalankan suatu program utility khusus yang tersedia melalui sistem operasi.

4. Virtual memory

Virtual memory adalah suatu metode penyimpanan data dimana bagian dari program atau data disimpan di dalam magnetic disk dan tidak di dalam RAM, sampai suatu saat diperlukan. Ini akan memberikan semacam ilusi bahwa RAM tersebut sifatnya unlimited. Jadi kesimpulannya, virtual memory mensimulasikan dirinya sebagai suatu RAM. Dia mengijinkan komputer untuk menjalankan lebih banyak program daripada sebelumnya, memanipulasi data yang lebih besar dan juga menjalankan program yang besar tanpa takut kekurangan RAM. Virtual storage leih lambat daripada RAM dan sifatnya non volatile.

4. MEMORI SEKUNDER

A. KONSEP DASAR

1. Menyimpan data bersifat tetap (non volatile), baik pada saat komputer aktif atau tidak.

2. Memori sekunder biasa disebut juga memori eksternal yaitu perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama.

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

B. BERBAGAI JENIS MEMORY SEKUNDER

1. Berdasarkan Jenis Akses Data

Berdasarkan jenis aksesnya memori sekunder dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu :

DASD (Direct Access Storage Device) di mana ia mempunyai akses langsung terhadap data.

Contoh :

· Magnetik (floppy disk, hard disk).

· Removeable hard disk (Zip disk, Flash disk).

· Optical Disk.

SASD (Sequential Access Storage Device) : Akses data secara tidak langsung (berurutan), seperti pita magnetik.

2. Berdasarkan Karakteristik Bahan

Berdasarkan karakteristik bahan pembuatannya, memori sekunder digolongkan menjadi beberapa kelompok sebagai berikut:

Punched Card atau kartu berlubang

Merupakan kartu kecil berisi lubang-lubang yang menggambarkan berbagai instruksi atau data. Kartu ini dibaca melalui puch card reader yang sudah tidak digunakan lagi sejak tahun 1979.

Magnetic Disk

Magnetic Disk merupakan disk yang terbuat dari bahan yang bersifat magnetik, Contoh : floppy dan harddisk.

Optical Disk

Optical disk terbuat dari bahan-bahan optik, seperti dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Contoh : CD dan DVD

Magnetic Tape

Sedangkan magnetik tape, terbuat dari bahan yang bersifat magnetik tetapi berbentuk pita, seperti halnya pita kaset tape recorder.

C. FLOPPY DISK

Floopy disk muncul dengan dilatar belakangi dengan diperlukannya suatu cara untuk distribusi software. Perangkat ini pertama kali ditemukan oleh IBM untuk mencatat informasi pemeliharaan mainframe dari staff pelayanan.

Perangkat ini sering disebut media penyimpanan rotational atau direct cyclic access. Head langsung menyentuh disket hal ini akan menyebabkan floppy disk yang memang sudah tipis itu akan lebih cepat aus.

1. Teknik “ Baca – Tulis ”

Magnetic Disk, termasuk floppy disk, melakukan perekaman dan pengambilan kembali data melalui sebuah coil yang disebut sebagai head. Proses perekaman dan pembacaan tersebut bisa terjadi secara single read/write head atau terpisah.

Selama proses terjadi, head adalah stationary sedangkan piringan disk yang digunakan sebagai media penyimpanan dan biasa disebut platter, berputar untuk mengarah pada suatu lokasi baca tulis yang ditentukan.

Proses baca (read):

· Floppy aktif sampai head menghasilkan medan magnet

· Pulse dikirim ke head

· Pola magnetis terekam pada permukaan di bawahnya.

Proses Read (Tradisional) :

· Medan magnet bergerak berhubungan dengan head coil yang sedang aktif

· Headnya baca = Head Tulis

Proses Read (Komtemporer) :

· Memisahkan head baca dan head tulis

· Terdapat dinamo kecil yang dilindungi memberi hambatan sensor MR (Magneto Resistive)

· Merupakan Operasi untuk frekuensi tingkat tinggi

2. Organisasi Data dan Karakteristik

Data pada sebuah disk direkam dalam suatu area konsentrik yang disebut dengan tracks.

Gambar 6.1. Track dari sebuah floppy disk

Ketika suatu program dalam komputer membutuhkan akses informasi pada disk, maka program tersebut meminta unit I/O untuk melakukan transfer. Sistem membutuhkan waktu dalam memindahkan head read/write ke track yang dituju. Waktu tambahan juga dibutuhkan untuk memutar data yang ada disekitar head.

Karakteristik Disk

· Byte, menentukan kapasitas.

· Sector, bagian dari track.

· Track

· Sisi

D. HARD DISK

Harddisk sekarang, erat hubungannya dengan baik buruknya kerja komputer secara umum. Dengan kapasitas harddisk yang memadai dan kecepatan putar yang tinggi, diharapkan dapat meningkatkan kinerja komputer.

1. Komponen-komponen dalam sebuah HARDDISK :

Platter

· Platter merupakan sebuah pelat atau piringan yang berfungsi sebagai penyimpan data.

· Memiliki pola-pola magnetis pada sisi-sisi permukaannya.

· Piringan ini terbuat dari metal yang mengandung jutaan magnet-magnet kecil yang disebut dengan magnetic domain.

· Domain-domain ini diatur dalam satu atau dua arah untuk mewakili binary “1” dan “0”.

Harddisk-harddisk terbaru, sebuah pelat biasanya memiliki daya tampung 10 sampai dengan 20 Gigabyte. Sebagai contoh, sebuah harddisk yang berkapasitas 40 Gigabyte, biasanya terdiri dari dua buah pelat yang masing-masing berkapasitas 20 Gigabyte.

Spindle

· Spindle merupakan suatu poros tempat meletakkan platter. Poros ini memiliki sebuah penggerak yang berfungsi untuk memutar pelat harddisk dan disebut dengan spindle motor.

· Menentukan kualitas harddisk karena makin cepat putarannya, berarti makin bagus kualitas harddisknya.

· Satuan pengukuran perputaran adalah RPM (rotation per minutes). Ukuran yang sering kita dengar untuk kecepatan perputaran ini antara lain 5400, 7200 atau 10000 rpm.

Head

· Head merupakan piranti yang berfungsi untuk membaca data pada permukaan pelat dan merekam informasi ke dalamnya.

· Head ini berupa piranti elektromagnetik yang ditempatkan pada permukaan pelat dan menempel pada sebuah slider.

· Slider sendiri melekat pada sebuah tangkai yang disebut dengan actuator arms.

· Actuator arms ini sendiri dipasang mati pada poros actuator dan dikendalikan oleh suatu papan yang disebut dengan logic board.

Logic Board

· Logic board merupakan papan pengendali yang mengkomunikasikan setiap pertukaran informasi yang dibutuhkan antara komponen-komponen harddisk dengan komponen komputer yang lain.

· Kemudian sebuah kabel pita tipis menghubungkan board ini dengan actuator sehingga keduanya dapat berkomunikasi dan board mengatur gerakan-gerakan actuator tersebut.

2. Perkembangan Teknologi HARDDISK

ST 506 : standard hardisk pertama (1978-1989)

· Produsennya adalah Shugart Technologies.

· Controller diletakkan pada salah satu slot PC, dan dapat mengontrol sampai dua harddisk.

· Sistem pengkabelan yang digunakan adalah menggunakan kabel 20-wire untuk data dan 34 wire untuk sinyal kontrol.

· Harddisk ini mampu melakukan proses transfer data hingga 7,5 juta bit per detik.

· Controler ST506 memisahkan bit data dengan bit pengaturan waktu.

ESDI – Enhanced Small Device Interface (1983-1991)

· Drive ini memindahkan fungsi pemisahan data ke dalam drive. Sehingganoise antara contoller dan harddrive tidak akan mempengaruhi pemisahan data.

· ESDI ini mendukung jumlah transfer data sampai 24 juta bit per detik.

· Kelebihan lainnya : drive dapat melaporkan sendiri ukuran dan geometrinya kepada controller sehingga dapat mengatasi kompleksnya pemberian informasi tentang sector, silinder, head dan sebagainya.

SCSI – Small Computer System Interface (1986-sekarang)

· Istilah SCSI, (baca “skasi”), mengacu pada sebuah antar muka yang menawarkan kapasitas lebih besar dengan kecepatan pemindahan data yang lebih tinggi.

· Ketika awal diciptakan, mampu mengirimkan data pada kecepatan 20 megabyte per detik dan ditingkatkan hingga menjadi 100 megabyte per detik.

· SCSI dikenal sebagai interface “pintar” dan mampu menghubungkan peralatan ke komputer yang berbeda sehingga banyak digunakan untuk nerwork server.

IDE - Integrated Drive Electronics (1986-sekarang)

· Pada teknologi ini, logika controller diintegrasikan dengan harddisk. Disk dihubungkan ke sistem dengan slot ekspansi konvensional dengan biaya yang cukup murah.

· Memungkinkan adanya metode perekaman khusus dengan laju perpindahan tinggi.

Teknologi serial ATA (2002-sekarang)

· Platform standard teknologi harddisk di masa depan.

· Keunggulan harddisk serial ATA adalah dalam hal kecepatan yang mencapai 600 MB/s