ARSITEKTUR SISTEM MEMORI
I. TEKNOLOGI DAN BIAYA SISTEM MEMORI
Ada 2 teknologi yang mendominasi industri memori sentral dan memori utama, yaitu :
a. Memori Magnetic Core (tahun 1960)
Sel
penyimpanan yang ada dalam memori inti dibuat dari elemen besi yang
berbentuk donat yang disebut magnetic core (inti magnetis) atau hanya
disebut core saja.
Para pembuat(pabrikan) yang membuat core ini
menyusun core plane bersama dengan sirkuit lain yang diperlukan, menjadi
memori banks(bank memori).
b. Memori Solid State
Komputer yang pertama diproduksi untuk tujuan komersil adaalah UNIVAC dimana :
• CPU nya menggunakan teknologi vacuum tube (tabung hampa udara) dan menjalankan aritmatika decimal.
• Memori utamanya 1000 word (setiap word besarnya 60 bit dan menyimpan 12 karakter 5 bit)
II. ORGANISASI MEMORI
•
Salah satunya adalah menggunakan Inteleaving dimana tujuannya adalah
untuk meningkatkan kecepatan pengaksesan system penyimpanan yang besar.
•
Sistem penyimpanan yang besar terdiri atas beberapa bank memori
independent yang diakses oleh CPU dan peralatan I/O melalui pengontrolan
port memori
Contoh : Cross bar switch
Sistem penyimpanan menggunakan Interleave High Order
• Setiap bank (penyimpanan) berisi blok alamat yang berurutan.
•
Setiap peralatan, termasuk CPU, menggunakan bank memori yang berbeda
untuk program dan datanya, maka semua bank dapat mentransfer data secara
serentak.
Sistem penyimpanan menggunakan Interleave Low Order
•
Alamat yang berurutan berada dalam bank yang terpisah, sehingga setiap
peralatan perlu mengakses semua bank selagi menjalankan programnya atau
mentransfer data.
Contohnya : suatu siklus memori lebih lama daripada waktu siklus CPU.
•
Apabila word yang berurutan berada dalam bank yang berbeda, maka system
penyimpanan bila dilengkapi dengan putaran yang cocok dapat melengkapi
akses memori yang berurutan, dengan kata lain setelah CPU meminta untuk
mengakses word pertama yang disimpan dalam salah satu bank, maka ia
dapat bergerak ke bank kedua dan mengawali akses word kedua sementara
penyimpanan tetap mendapatkan kembali word pertama sementara penyimpanan
tetap mendapatkan kembali word pertama.Pada CPU kembali ke bank
pertama, system penyimpanan diharapkan telah menyelesaikan mengakses
word pertama dan telah siap mengakses lagi.
• Banyak komputer berkinerja tinggi menggunakan Inteleave Low Order
III. JENIS MEMORI
a. Memory Read Only (ROM)
• Peralatan memori yang dapat dibaca namun tidak dapat ditulis oleh CPU
Contoh
: Switch Mekanis (computer menggunakannya untuk menyimpan konstansta
yang digunakan untuk menentukan konfigurasi system(jumlah memori utama).
• PROM (Programming Read Only Memory) adalah ROM yang diprogram oleh pabrik pembuatnya dan kita tidak bisa mengubah isinya.
• EPROM (Erasable PROM) adalah ROM yang dapat dihapus dengan menggunakan sinar ultraviolet dan kemudian deprogram kembali.
•
EAROM(Electrically Alterable ROM) ROM yang dapat deprogram oleh
computer dengan menggunakan operasi arus tinggi (high current) khusus,
digunakan untuk menyimpan informasi yang jarang sekali berubah,
contohnya : informasi konfigurasi.
b. Memory Read / Write
Memori Read/Write dapat diklasifikasikan menurut sifat pengoperasiannya adalah :
1. Sifat Fisik
Statis lawan Dinamis
Static RAM (SRAM)
• Untuk setiap word apabila telah ditulis tidak perlu lagi dialamatkan atau dimanipulasi untuk menyimpan nilainya.
• Tidak perlu penyegaran
• Dibentuk dari flip-flop yang nmeggunakan arus kecil untuk memelihara logikanya.
• Digunakan untuk register CPU dan peralatan penyimpanan berkecepatan tinggi.
• Merupakan sirkuit memori semikonduktor yang cepat dan mahal.
Dynamic RAM (DRAM)
• Dibentuk dari kapasitor (peralatan yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik) dan transistor
• Menggunakan sirkuit pembangkit
•
Waktu siklusnya 2 kali access time (waktu access baca) yaitu waktu yang
dibutuhkan untuk memanggil kembali data dari peralatan.
• Perlu penyegaran
Volatil lawan Non-Volatil
Memori Volatile
Membutuhkan sumber daya yang terus menerus untuk menyimpan nilainya. Contoh : RAM Static dan Dynamic
Memori Non Volatile
Tidak membutuhkan sumber daya yang terus menerus untuk menyimpan nilainya.
Contoh : ROM
Read Destruktif lawan Read Non-Destruktif
Memori Read Destruktif
• Apabila dalam proses membaca word memori tersebut juga menghancurkan nilainnya.
• Mempunyai 2 fase operasi yaitu read cycle dan restore cycle
•
Selama akses baca system penyimpan pertama kali akan membaca word dan
selama akses tulis system penyimpanan pertama kali akan membaca word,
yang mengakibatkan waku akses baca akan lebih pendek daripada waktu
tulis.
Contoh : DRAM
Memori Read Non-Destruktif
• Dalam proses membaca word, memori tersebut tidak dapat dihancurkan.
• Contohnya : SRAM dan ROM
Removable lawan Permanen
Memori Removable
• Memori yang elemen aktifnya dapat dikeluarkan dari hardware system.
• Contoh : disket.
Memori Non Removable
• Memori yang elemen aktifnya tidak dapat dikeluarkan dari hardware system.
• Contoh : RAM dan hard disk
2. Organisasi Logis
• Teralamatkan (addressed)
Memori yang menggunakan alamat untuk menentukan sel yang dibaca dan ditulis.
• Asosiatif
Memori yang menggunakan isi dari bagian word untuk menentukan sel yang dibaca atau ditulis
• Akses Urut
Memori yang menggunakan piya magnetis untuk mengakses data secara urut.
3. Memori Archival
•
Memori non volatile yang dapat menyimpan banyak data dengan biaya yang
sangat sedikit dan dalam jangka waktu yang lama.Contoh : Tape(Pita),
Disk dan Disk Optis
• Disk Optis menyimpan data dengan mengubah
secara internal sifat reflektif dari bidang kecil yang ada pada disk dan
membaca data dengan cara mendeteksi secara visual yang telah diubah.
•
WORM Memori (Word Once Read Many Times) ideal untuk menyimpan archival,
karena bila sekali telah ditulis ia secara fungsional menjadi ROM.
IV. SISTEM MEMORI UTAMA
•
Tahun 1960-an para programmer system mengembangkan system pengoperasian
multiprogramming, yang memanfaatkan atau menggunakan memori utama yang
sangat besar.
• Komputer yang hanya mempunyai satu system memori
utama dikatakan mempunyai one-level strorage system(system penyimpanan
tingkat satu)
• Komputer yang mempunyai memori virtual menggunakan multilevel storage system (system penyimpanan bertingkat)
•
Penyimpanan multilevel mempunyai memori sentral(internal) yaitu memori
utama dan register CPU sebagai primary memory dan peralatan penyimpanan
eksternal seperti hardisk dan disket sebagai secondary memory memori
sekunder.
V. RELOKASI PROGRAM DAN PROTEKSI MEMORI
•
Multiprogramming adalah cara yang tepat untuk meningkatkan kegunaan CPU
dengan cara memungkinkan beberapa tugas berada dalam memori pada waktu
yang bersamaan.
• Berhasilnya multiprogramming ditentukan antara lain oleh :
o Relokasi Program
- Dengan cara menmpatkan program dimana saja dalam memori
-
Initial Program Relocation (Relokasi Program Awal) adalah proses
merelokasi program tempat system pengoperasian pertama kali.
-
Dynamic Program Relocation (Relokasi Program Dinamis) adalah system
pengoperasian dapat memindahkan program dari suatu tempat ke tempat yang
lain dalam memori utama setelah program dijalankan.
o Proteksi Program
- Mencegah suatu program mengakses memori yang telah diberikan oleh system pengoperasian ke program yang lain.
- Contoh relokasi program dan proteksi adalah IBM System/360 dan CDC 6600
- IBM System/360
Menggunakan Register Base untuk merelokasi program
Menggunakan relokasi program awal
Menggunakan key-controlled memory protection untuk proteksi memori.
- CDC 6600
Mempunyai register khusus yaitu Relocation Address (RA/Register Alamat Relokasi) untuk merelokasi program.
Menggunakan relokasi program awal
VI. MEMORI CACHE
•
Buffer berkecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan data yang
diakses pada saat itu dan data yang berdekatan dalam memori utama.
•
Memori akses random (RAM) berkecepatan tinggi yang ditempatkan diantara
system memori dan pemakaiannya untuk mengurangi waktu akses efektif
dari system memori.
• Dengan memasukan memori chace antara
peralatan cepat dan system memori yang lebih lambat, perancangan ini
dapat memberikan system memori yang cepat.
• Kegunaan Memori Cache adalah :
Program cenderung menjalankan instruksi yang berurutan, menyebabkan instruksi tersebut berada didekat lokasi memori.
Program biasanya mempunyai simpul untuk tempat menjalankan kelompok instruksi secara berulang-ulang.
Compiler menyimpan array dalam blok lokasi memori yang bersebelahan.
Compiler biasanya menempatkan item data yang tidak berhubungan didalam segmen data.
• Cache terdiri dari sejumlah cache entries(entry cache) dan setiap entri cache terdiri dari 2 yaitu
o Memori Cache
merupakan SRAM berkecepatan tinggi
data yang disimpan merupakan kopi dari data memori utama yang terpilih
pada saat itu atau data yang baru disimpan yang belum berada didalam
memori.
o Address Tag (Tag Alamat)
Menunjukan alamat fisik data yang ada dalam memori utama dan beberapa informasi valid
• Cara kerja Cache adalah :
o Ketika CPU mengakses memori maka system penyimpanan akan mengirim alamat fisik ke cache
o Membandingkan alamat fisik tersebut dengan semua tag alamat untuk mengetahui apakah ia menyimpan kopi dari sebuah data.
o
Cache HIT adalah situasi yang terjadi ketika peralatan meminta akses
memori ke word yang telah ada didalam memori cache tersebut secara cepat
megembalikan item data yang diminta.
o Cache MISS adalah situasi
yang terjadi ketika peralatan meminta akses ke data yang tidak berada
dalam cache, cache akan menjemput item tersebut dari memori, dimana hal
ini mebutuhkan waktu yang lebih lama dari cache hit.
o Jika cache
tidak menyimpan data, maka akan terjadi cache miss dan cache akan
menyampaikan alamat ke system memori utama untuk membaca.
o Jika data yang dating dari memori utama, maka CPU atau cache akan menyimpan kopinya dengan diberi tag alamat yang tepat.
• Ada 2 sebab mengapa cache bekerja dengan baik :
Cache beroperasi secara paralel dengan CPU
- Word tambahan yang dimuatkan setelah terjadi cache miss tidak akan mengganggu kinerja CPU.
Prinsip Lokalitas Referensi
- CPU akan meminta data baru
• Setiap cache mempunyai dua sub system yaitu :
Tag Subsystem
- Menyimpan alamat dan menentukan apakah ada kesesesuaian data yang diminta.
Memory subsistem
- Menyimpan dan mengantarkan data.
• Memori Cache menggunakan teknik pemetaan yang berbeda untuk memetakan alamat memori ke dalam alamat lokalnya, yaitu :
Cache Asosiatif
- Disebut juga Fully Associative Cache.
- Menyimpan tagnya di dalam memori asosiatif atau memori yang ekuivalen secara fungsional
- Cache dapat menempatkan sembarang jalur refill selama akses memori
- Membandingkan alamat yang ada dengan semua alamat yang disimpan
Direct Mapped Cache (Cache yang dipetakan langsung)
- Membagi memory utama menjadi K kolom dengan N refill line per kolomnya
Set Cache Asosiatif
- Mengkombinasikan organisasi asosiatif dan direct (langsung)
- Mengorganisir memori utama dan memorinya sendiri menjadi kolom jalur refil N
Sector Mapped Cache (Cache yang dipetakan sector)
- Merupakan modifikasi dari cache asosiatif
- Jalur refill memori utama dan cache dikelompokan menjadi sector yang disebut row(baris)
VI. MEMORI VIRTUAL
• Ada 2 teknik yang digunakan memori virtual utnuk memetakan alamat efektif kedalam alamat fisik yaitu :
Paging
- Adalah teknik yang berorientasi hardware untuk mengelola memori fisik
- Menggunakan paging agar program besar dapat berjalan pada komputer yang mempunyai fisik kecil.
- Hardware memori virtual membagi alamat logis menjadi 2 yaitu virtual page number dan word offset.
- Membagi alamat logis dan memori menjadi page yang berukuran tertentu.
Segmentasi
- Adalah teknik yang berorientasi pada struktur logis dari suatu program.
- Membagi alamat logis dan memori menjadi page yang ukuran berubah-ubah.
- Segmen yang berisi kode prosedur disebut kode segmen dan yang berisi data disebut data segmen
Perbedaan Paging dengan Segmentasi adalah :
Paging berorientasi pada hardware dan segmentasi pada struktur logis dari suatu program.
Segmen cenderung jauh lebih besar dari paging.
Segmen mempunyai jangkauan ukuran page dan page hanya mempunyai satu ukuran tertentu untuk suatu system tertentu.
Dalam segmentasi seluruh program tidak perlu dibuat sebagai modul
tunggal untuk diisikan ke dalam memori sebagai sebuah unit
Dalam segmentasi, alamat logis mempunyai 2 bagian, yaitu segement number dan byte offset.
VII. MASALAH DESIGN MEMORI
• Kecepatan Memori lawan kecepatan CPU :
Awal tahun 1960 – 1980, kecepatan memori dan CPU meningkat, namun rasio keseluruhan antara keduanya relatif.
Pada era ini kecepatan memori biasanya kurang lebih 10 kali lebih lambat dari kecepatan CPU.
CDC:6600, 7600, CRAY 1 dan CRAY X-MP untuk super komputer waktu akses memorinya 10 sampai 14 waktu siklus CPU.
VAX 11/780, 8600 dan 8700 untuk mini computer waktu akses memorinya 4 sampai 7 kali siklus CPU
Pertengahan tahun 1980, kecepatan CPU jauh lebih meningkat hingga 50 kali kecepatan memori, contoh CRAY
Keuntungan dari perubahan ini adalah :
Memori besar umumnya memerlukan hardware khusus untuk mendeteksi dan
mengoreksi kesalahan, yang menambah waktu akses memori efektif.
CPU yang paling cepat merupakan pipelined.
• Ruang Alamat Memori :
Semakin besar ruang alamat memori yang disediakan maka akan semakin
baik namun harus diperhatikan pula bahwa dalam perubahan tersebut tidak
harus merubah secara keseluruhan dan mendasar daripada arsitektur yang
telah dibangun.
• Keseimbangan antara kecepatan dan biaya :
Sifat dari Teknologi Memori
- Harga unitnya turun dengan sangat cepat, sedangkan kecepatannya secara perlahan meningkat.
- Adanya berbagai kecepatan dan biaya dalam peralatan memori
Ada tiga penggunaan teknologi RAM dalam system computer untuk memanfaatkan variasi ini adalah :
- Peralatan lambat, murah untuk memori utama
- Peralatan cepat untuk cache
- Peralatan sangat cepat, mahal untuk register
• Memori dalam system computer dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu :
1. Internal Processor Memory
2. Main Memory (Primary Memory)
3. Secondary Memory (Auxiliary/Backing Memory)
• Karakteristik Memori :
Access Time
Access Modes
Alterability
Permanence of Storage
Cycle Time and Data Transfer Rate
Physical Characteristics
• Metode Akses :
Random Access Memory
Lokasi memori dapat dicapai secara acak dan waktu akses tidak bergantung pada lokasi yang sedang diakses
Serial Access Memory
Mekanisme akses digunakan bersama-sama oleh seluruh lokasi
RAM (Random Access Memory)
DEFINISI
RAM
yang merupakan singkatan dari Random Access Memory ditemukan oleh
Robert Dennard dan diproduksi secara besar – besaran oleh Intel pada
tahun 1968, jauh sebelum PC ditemukan oleh IBM pada tahun 1981. Dari
sini lah perkembangan RAM bermula. Pada awal diciptakannya, RAM
membutuhkan tegangan 5.0 volt untuk dapat berjalan pada frekuensi
4,77MHz, dengan waktu akses memori (access time) sekitar 200ns (1ns =
10-9 detik).
ISTILAH-ISTILAH
Speed
Speed atau kecepatan, makin
menjadi faktor penting dalam pemilihan sebuah modul memory. Bertambah
cepatnya CPU, ditambah dengan pengembangan digunakannya dual-core,
membuat RAM harus memiliki kemampuan yang lebih cepat untuk dapat
melayani CPU.
Ada beberapa paramater penting yang akan berpengaruh dengan kecepatan sebuah memory.
Megahertz
Penggunaan
istilah ini, dimulai pada jaman kejayaan SDRAM. Kecepatan memory, mulai
dinyatakan dalam megahertz (MHz). Dan masih tetap digunakan, bahkan
sampai pada DDR2.
Perhitungan berdasarkan selang waktu (periode) yang
dibutuhkan antara setiap clock cycle. Biasanya dalam orde waktu
nanosecond. Seperti contoh pada memory dengan aktual clock speed 133
MHz, akan membutuhkan access time 8ns untuk 1 clock cycle.
Kemudian
keberadaan SDRAM tergeser dengan DDR (Double Data Rate). Dengan
pengembangan utama pada kemampuan mengirimkan data dua kali lebih
banyak. DDR mengirimkan data dua kali dalam satu clock cycle.
Kebanyakan
produk mulai menggunakan clock speed efektif, hasil perkalian dua kali
data yang dikirim. Ini sebetulnya lebih tepat jika disebut sebagai DDR
Rating.
Hal yang sama juga terjadi untuk DDR2. Merupakan hasil
pengembangan dari DDR. Dengan kelebihan utama pada rendahnya tegangan
catudaya yang mengurangi panas saat beroperasi. Juga kapasitas memory
chip DDR2 yang meningkat drastis, memungkinkan sebuah keping DDR2
memiliki kapasitas hingga 2 GB. DDR2 juga mengalami peningkatan
kecepatan dibanding DDR.
PC Rating
Pada modul DDR, sering ditemukan istilah misalnya PC3200. Untuk modul DDR2, PC2-3200. Dari mana angka ini muncul?
Biasa
dikenal dengan PC Rating untuk modul DDR dan DDR2. Sebagai contoh kali
ini adalah sebuah modul DDR dengan clock speed 200 MHz. Atau untuk DDR
Rating disebut DDR400. Dengan bus width 64-bit, maka data yang mampu
ditransfer adalah 25.600 megabit per second (=400 MHz x 64-bit). Dengan 1
byte = 8-bit, maka dibulatkan menjadi 3.200MBps (Mebabyte per second).
Angka throughput inilah yang dijadikan nilai dari PC Rating. Tambahan
angka “2″, baik pada PC Rating maupu DDR Rating, hanya untuk membedakan
antara DDR dan DDR2.
CAS Latency
Akronim CAS berasal dari
singkatan column addres strobe atau column address select. Arti keduanya
sama, yaitu lokasi spesifik dari sebuah data array pada modul DRAM.
CAS
Latency, atau juga sering disingkat dengan CL, adalah jumlah waktu yang
dibutuhkan (dalam satuan clock cycle) selama delay waktu antara data
request dikirimkan ke memory controller untuk proses read, sampai memory
modul berhasil mengeluarkan data output. Semakin rendah spesifikasi CL
yang dimiliki sebuah modul RAM, dengan clock speed yang sama, akan
menghasilkan akses memory yang lebih cepat.
MENGENAL BAGIAN-BAGIAN RAM
Secara
fisik, komponen PC yang satu ini termasuk komponen dengan ukuran yang
kecil dan sederhana. Dibandingkan dengan komponen PC lainnya.
Sekilas,
ia hanya berupa sebuah potongan kecil PCB, dengan beberapa tambahan
komponen hitam. Dengan tambahan titik-titik contact point, untuk memory
berinteraksi dengan motherboard. di antaranya adalah.
PCB (Printed Circuit Board)
Pada umumnya, papan PCB berwana hijau. Pada PCB inilah beberapa komponen chip memory terpasang.
PCB
ini sendiri tersusun dari beberapa lapisan (layer). Pada setiap lapisan
terpasang jalur ataupun sirkuit, untuk mengalirkan listrik dan data.
Secara teori, semakin banyak jumlah layer yang digunakan pada PCB
memory, akan semakin luas penampang yang tersedia dalam merancang jalur.
Ini memungkinkan jarak antar jalur dan lebar jalur dapat diatur dengan
lebih leluasa, dan menghindari noise interferensi antarjalur pada PCB.
Dan secara keseluruhan akan membuat modul memory tersebut lebih stabil
dan cepat kinerjanya. Itulah sebabnya pada beberapa iklan untuk produk
memory, menekankan jumlah layer pada PCB yang digunakan modul memory
produk yang bersangkutan.
Contact Point
Sering juga disebut
contact finger, edengane connector, atau lead. Saat modul memory
dimasukkan ke dalam slot memory pada motherboard, bagian inilah yang
menghubungkan informasi antara motherboard dari dan ke modul memory.
Konektor ini biasa terbuat dari tembaga ataupun emas. Emas memiliki
nilai konduktivitas yang lebih baik. Namun konsekuensinya, dengan harga
yang lebih mahal. Sebaiknya pilihan modul memory disesuaikan dengan
bahan konektor yang digunakan pada slot memory motherboard. Dua logam
yang berbeda, ditambah dengan aliran listrik saat PC bekerja lebih
memungkinkan terjadinya reaksi korosif.
Pada contact point, yang
terdiri dari ratusan titik, dipisahkan dengan lekukan khusus. Biasa
disebut sebagai notch. Fungsi utamanya, untuk mencegah kesalahan
pemasangan jenis modul memory pada slot DIMM yang tersedia di
motherboard. Sebagai contoh, modul DDR memiliki notch berjarak 73 mm
dari salah satu ujung PCB (bagian depan). Sedangkan DDR2 memiliki notch
pada jarak 71 mm dari ujung PCB. Untuk SDRAM, lebih gampang dibedakan,
dengan adanya 2 notch pada contact point-nya.
DRAM (Dynamic Random Access Memory)
Komponen-komponen
berbentuk kotak-kotak hitam yang terpasang pada PCB modul memory inilah
yang disebut DRAM. Disebut dynamic, karena hanya menampung data dalam
periode waktu yang singkat dan harus di-refresh secara periodik.
Sedangkan jenis dan bentuk dari DRAM atau memory chip ini sendiri cukup
beragam.
Chip Packaging
Atau dalam bahasa Indonesia adalah kemasan
chip. Merupakan lapisan luar pembentuk fisik dari masing-masing memory
chip. Paling sering digunakan, khususnya pada modul memory DDR adalah
TSOP (Thin Small Outline Package). Pada RDRAM dan DDR2 menggunakan CSP
(Chip Scale Package). Beberapa chip untuk modul memory terdahulu
menggunakan DIP (Dual In-Line Package) dan SOJ (Small Outline J-lead).
DIP (Dual In-Line Package)
Chip
memory jenis ini digunakan saat memory terinstal langsung pada PCB
motherboard. DIP termasuk dalam kategori komponen through-hole, yang
dapat terpasang pada PCB melalui lubang-lubang yang tersedia untuk
kaki/pinnya. Jenis chip DRAM ini dapat terpasang dengan disolder ataupun
dengan socket. SOJ (Small Outline J-Lead) Chip DRAM jenis SOJ, disebut
demikan karena bentuk pin yang dimilikinya berbentuk seperti huruh “J”.
SOJ termasuk dalam komponen surfacemount, artinya komponen ini dipasang
pada sisi pemukaan pada PCB.
TSOP (Thin Small Outline Package)
Termasuk
dalam komponen surfacemount. Namanya sesuai dengan bentuk dan ukuran
fisiknya yang lebih tipis dan kecil dibanding bentuk SOJ.
CSP (Chip Scale Package)
Jika
pada DIP, SOJ dan TSOP menggunakan kaki/pin untuk menghubungkannya
dengan board, CSP tidak lagi menggunakan PIN. Koneksinya menggunakan BGA
(Ball Grid Array) yang terdapat pada bagian bawah komponen. Komponen
chip DRAM ini mulai digunakan pada RDRAM (Rambus DRAM) dan DDR.
Pengertian Memori Dual Channel pada Ram
Memori
di kontrol oleh sebuah sirkuit yang dinamakan memory controller.
Sirkuit ini secara fisik terletak dalam chipset (northbridengane,
disebut MCH oleh Intel), dan dalam processor (AMD dan Intel Core I7).
Memori (RAM) terhubung dengan memory controller melalui beberapa jalur
yang terbagi 3 grup, yaitu : data, address (alamat), dan control.
Jalur
data membawa data yang akan/sedang dibaca (data dari RAM – memory
controller – processor) atau data yang ditulis (processor – memory
controller – RAM).
Jalur address memberitahukan modul memori (RAM)dimana tepatnya data harus diambil atau disimpan.
Jalur
control mengirimkan perintah kepada modul RAM, memberitahukan bahwa
operasi yang dijalankan telah selesai. Contoh nya penulisan atau
pembacaan data.
Lebih jelasnya pada gambar berikut
Dari
gambar diatas terdapat pada sistem Intel sebelum teknologi yang
diterapkan pada Core I7, sedangkan pada sistem AMD, memory controllernya
terdapat dalam processor sehingga akses memori oleh processor akan
lebih cepat karena tidak menggunakan perantara.
Sementara itu
kecepatan memori (clock rates), kapasitas maksimum dan tipe memori yang
dapat digunakan ditentukan oleh chipset (pada sistem Intel), dan
Processor (pada sistem AMD).
Jika kecepatan memori yang didukung oleh
chpset (memory controller) hanya sampai DDR 667, maka memori dengan
kecepatan 800 MHz hanya akan berjalan pada kecepatan 667 MHz saja. Hal
ini disebabkan batasan dari memory controller itu sendiri, tapi hanya
berlaku pada sistem Intel saja. Pada sistem AMD, jenis processor yang
akan menentukan batasan kecepatan memori. Pada processor dengan soket
AM2 kecepatan maksimal yang didukung adalah 800 MHz, sedangkan soket
AM2+ hingga kecepatan 1066 MHz.
Hal menarik lainnya yaitu tentang
kapasitas maksimum yang dapat dikenali oleh sistem. Kebanyakan processor
Intel mempunyai 32 atau 36 bit memory address bus. Ini memungkinkan
processor mengenali 4 GB (2 pangkat 32) atau 64 GB (2 pangkat 36)
memori. Tapi dengan adanya memory controller, maka kapasitas maksimal
dibatasi hanya sampai dengan 8 GB saja, ditambah lagi dengan produsen
motherboard yang hanya menyertakan 2 atau 4 slot memori saja.
Sistem Dual Channel
Memori
yang ada saat ini umumnya merupakan perangkat 64 bit, sehingga lebar
jalurnya hanya 64 bit saja. Dengan sistem dual channel, maka lebar
jalur pada memori akan digandakan dua kali lipatnya menjadi 128 bit.
Jadi meningkatkan transfer rate maksimum adalah dengan menggunakan
teknik dual channel ini.
Cara menghitung kecepatan transfer maksimum
yaitu dengan menggunakan rumus : DDR clock speed x bit address / 8.
Contohnya modul memori dengan kecepatan 800 MHz akan berjalan dengan
kecepatan transfer maksimal 6400 mbps. (800 x 64 / 8 = 6400). Dengan
menggunakan teknik dual channel, maka secara teoritis kecepatan transfer
maksimum akan menjadi 12800 mbps (800 x 128 / 8 = 12800). Tapi
perhitungan ini hanya merupakan teori saja, karena kenyataannya tdk ada
processor atau chipset (memory controller) yang dapat mentransfer data
100 % dalam satu waktu. Untuk mengetahui kecepatan transfer real
biasanya kita menggunakan software sisoft sandra, dimana transfer rate
nya pasti akan berada dibawah transfer rate teoritisnya.
Untuk
mengaktifkan modus dual channel kita membutuhkan chipset dan motherboard
yang kompatibel (pada sistem Intel) dan CPU yang kompatibel (pada
sistem AMD). Selain itu kita juga membutuhkan 2 atau 4 keping memori
yang identik dari sisi clock rate, timing dan kapasitas yang sama.
Hal
lainnya kita juga harus memperhatikan pemasangan modul memori pada
soket yang benar agar modus dual channel dapat berjalan. Bila kita
memiliki 4 keping memori maka pemasangan di slot manapun tidak akan
menjadi masalah. Akan tetapi lain halnya ketika kita hanya mempunyai 2
keping memori (dan hal ini yang berlaku umum).
Sistem Intel dan AMD
memberlakukan hal yang berbeda agar modus dual channel dapat berjalan.
Pada sistem Intel, channel A dan B diletakkan pada soket secara
berselang-seling. Biasanya pada slot 1 dan 3 atau slot 2 dan 4
Sedangkan sistem AMD berurutan yaitu pada slot 1 dan 2, atau 3 dan 4.
Untuk
memudahkan pengguna, baik produsen matherboard Intel maupun AMD
menggunakan warna yang sama utk setiap channel yang sama. Misalnya warna
hitam utk channel A, dan biru utk channel B.
Setelah proses
pemasangan yang benar, maka utk memastikan bahwa modus dual channel
telah berjalan, kita dapat melakukan dua cara. Yaitu melihat pada proses
POST (layar hitam berisi informasi HW pada waktu kita pertama kali
menyalakan komputer), maupun menggunakan software semisal CPU-z.
SEJARAH PERKEMBANGAN RAM
DRAM
Pada
tahun 1970, IBM menciptakan sebuah memori yang dinamakan DRAM. DRAM
sendiri merupakan singkatan dari Dynamic Random Access Memory. Dinamakan
Dynamic karena jenis memori ini pada setiap interval waktu tertentu,
selalu memperbarui keabsahan informasi atau isinya. DRAM mempunyai
frekuensi kerja yang bervariasi, yaitu antara 4,77MHz hingga 40MHz.
FPRAM
Fast
Page Mode DRAM atau disingkat dengan FPM DRAM ditemukan sekitar tahun
1987. Sejak pertama kali diluncurkan, memori jenis ini langsung
mendominasi pemasaran memori, dan orang sering kali menyebut memori
jenis ini “DRAM” saja, tanpa menyebut nama FPM. Memori jenis ini bekerja
layaknya sebuah indeks atau daftar isi. Arti Page itu sendiri merupakan
bagian dari memori yang terdapat pada sebuah row address. Ketika sistem
membutuhkan isi suatu alamat memori, FPM tinggal mengambil informasi
mengenainya berdasarkan indeks yang telah dimiliki. FPM memungkinkan
transfer data yang lebih cepat pada baris (row) yang sama dari jenis
memori sebelumnya. FPM bekerja pada rentang frekuensi 16MHz hingga 66MHz
dengan access time sekitar 50ns. Selain itu FPM mampu mengolah transfer
data (bandwidth) sebesar 188,71 Mega Bytes (MB) per detiknya.
Memori FPM ini mulai banyak digunakan pada sistem berbasis Intel 286, 386 serta sedikit 486.
EDORAM
Pada
tahun 1995, diciptakanlah memori jenis Extended Data Output Dynamic
Random Access Memory (EDO DRAM) yang merupakan penyempurnaan dari FPM.
Memori EDO dapat mempersingkat read cycle-nya sehingga dapat
meningkatkan kinerjanya sekitar 20 persen. EDO mempunyai access time
yang cukup bervariasi, yaitu sekitar 70ns hingga 50ns dan bekerja pada
frekuensi 33MHz hingga 75MHz. Walaupun EDO merupakan penyempurnaan dari
FPM, namun keduanya tidak dapat dipasang secara bersamaan, karena adanya
perbedaan kemampuan.
Memori EDO DRAM banyak digunakan pada sistem berbasis Intel 486 dan kompatibelnya serta Pentium generasi awal.
SDRAM PC66
Pada
peralihan tahun 1996 – 1997, Kingston menciptakan sebuah modul memori
dimana dapat bekerja pada kecepatan (frekuensi) bus yang sama / sinkron
dengan frekuensi yang bekerja pada prosessor. Itulah sebabnya mengapa
Kingston menamakan memori jenis ini sebagai Synchronous Dynamic Random
Access Memory (SDRAM). SDRAM ini kemudian lebih dikenal sebagai PC66
karena bekerja pada frekuensi bus 66MHz. Berbeda dengan jenis memori
sebelumnya yang membutuhkan tegangan kerja yang lumayan tinggi, SDRAM
hanya membutuhkan tegangan sebesar 3,3 volt dan mempunyai access time
sebesar 10ns.
Dengan kemampuannya yang terbaik saat itu dan telah
diproduksi secara masal, bukan hanya oleh Kingston saja, maka dengan
cepat memori PC66 ini menjadi standar memori saat itu. Sistem berbasis
prosessor Soket 7 seperti Intel Pentium klasik (P75 – P266MMX) maupun
kompatibelnya dari AMD, WinChip, IDT, dan sebagainya dapat bekerja
sangat cepat dengan menggunakan memori PC66 ini. Bahkan Intel Celeron II
generasi awal pun masih menggunakan sistem memori SDRAM PC66.
SDRAM PC100
Selang
kurun waktu setahun setelah PC66 diproduksi dan digunakan secara masal,
Intel membuat standar baru jenis memori yang merupakan pengembangan
dari memori PC66. Standar baru ini diciptakan oleh Intel untuk
mengimbangi sistem chipset i440BX dengan sistem Slot 1 yang juga
diciptakan Intel. Chipset ini didesain untuk dapat bekerja pada
frekuensi bus sebesar 100MHz. Chipset ini sekaligus dikembangkan oleh
Intel untuk dipasangkan dengan prosessor terbaru Intel Pentium II yang
bekerja pada bus 100MHz. Karena bus sistem bekerja pada frekuensi 100MHz
sementara Intel tetap menginginkan untuk menggunakan sistem memori
SDRAM, maka dikembangkanlah memori SDRAM yang dapat bekerja pada
frekuensi bus 100MHz. Seperti pendahulunya PC66, memori SDRAM ini
kemudian dikenal dengan sebutan PC100.
Dengan menggunakan
tegangan kerja sebesar 3,3 volt, memori PC100 mempunyai access time
sebesar 8ns, lebih singkat dari PC66. Selain itu memori PC100 mampu
mengalirkan data sebesar 800MB per detiknya.
Hampir sama dengan
pendahulunya, memori PC100 telah membawa perubahan dalam sistem
komputer. Tidak hanya prosessor berbasis Slot 1 saja yang menggunakan
memori PC100, sistem berbasis Soket 7 pun diperbarui untuk dapat
menggunakan memori PC100. Maka muncullah apa yang disebut dengan sistem
Super Soket 7. Contoh prosessor yang menggunakan soket Super7 adalah AMD
K6-2, Intel Pentium II generasi akhir, dan Intel Pentium II generasi
awal dan Intel Celeron II generasi awal.
DRDRAM
Pada
tahun 1999, Rambus menciptakan sebuah sistem memori dengan arsitektur
baru dan revolusioner, berbeda sama sekali dengan arsitektur memori
SDRAM.Oleh Rambus, memori ini dinamakan Direct Rambus Dynamic Random
Access Memory. Dengan hanya menggunakan tegangan sebesar 2,5 volt, RDRAM
yang bekerja pada sistem bus 800MHz melalui sistem bus yang disebut
dengan Direct Rambus Channel, mampu mengalirkan data sebesar 1,6GB per
detiknya. (1GB = 1000MHz). Sayangnya kecanggihan DRDRAM tidak dapat
dimanfaatkan oleh sistem chipset dan prosessor pada kala itu sehingga
memori ini kurang mendapat dukungan dari berbagai pihak. Satu lagi yang
membuat memori ini kurang diminati adalah karena harganya yang sangat
mahal.
RDRAM PC800
Masih dalam tahun yang sama, Rambus
juga mengembangkan sebuah jenis memori lainnya dengan kemampuan yang
sama dengan DRDRAM. Perbedaannya hanya terletak pada tegangan kerja yang
dibutuhkan. Jika DRDRAM membutuhkan tegangan sebesar 2,5 volt, maka
RDRAM PC800 bekerja pada tegangan 3,3 volt. Nasib memori RDRAM ini
hampir sama dengan DRDRAM, kurang diminati, jika tidak dimanfaatkan oleh
Intel.
Intel yang telah berhasil menciptakan sebuah prosessor
berkecepatan sangat tinggi membutuhkan sebuah sistem memori yang mampu
mengimbanginya dan bekerja sama dengan baik. Memori jenis SDRAM sudah
tidak sepadan lagi. Intel membutuhkan yang lebih dari itu. Dengan
dipasangkannya Intel Pentium4, nama RDRAM melambung tinggi, dan semakin
lama harganya semakin turun.
SDRAM PC133
Selain
dikembangkannya memori RDRAM PC800 pada tahun 1999, memori SDRAM
belumlah ditinggalkan begitu saja, bahkan oleh Viking, malah semakin
ditingkatkan kemampuannya. Sesuai dengan namanya, memori SDRAM PC133 ini
bekerja pada bus berfrekuensi 133MHz dengan access time sebesar 7,5ns
dan mampu mengalirkan data sebesar 1,06GB per detiknya. Walaupun PC133
dikembangkan untuk bekerja pada frekuensi bus 133MHz, namun memori ini
juga mampu berjalan pada frekuensi bus 100MHz walaupun tidak sebaik
kemampuan yang dimiliki oleh PC100 pada frekuensi tersebut.
SDRAM PC150
Perkembangan
memori SDRAM semakin menjadi – jadi setelah Mushkin, pada tahun 2000
berhasil mengembangkan chip memori yang mampu bekerja pada frekuensi bus
150MHz, walaupun sebenarnya belum ada standar resmi mengenai frekunsi
bus sistem atau chipset sebesar ini. Masih dengan tegangan kerja sebesar
3,3 volt, memori PC150 mempunyai access time sebesar 7ns dan mampu
mengalirkan data sebesar 1,28GB per detiknya.
Memori ini sengaja
diciptakan untuk keperluan overclocker, namun pengguna aplikasi game dan
grafis 3 dimensi, desktop publishing, serta komputer server dapat
mengambil keuntungan dengan adanya memori PC150.
DDR SDRAM
Masih
di tahun 2000, Crucial berhasil mengembangkan kemampuan memori SDRAM
menjadi dua kali lipat. Jika pada SDRAM biasa hanya mampu menjalankan
instruksi sekali setiap satu clock cycle frekuensi bus, maka DDR SDRAM
mampu menjalankan dua instruksi dalam waktu yang sama. Teknik yang
digunakan adalah dengan menggunakan secara penuh satu gelombang
frekuensi. Jika pada SDRAM biasa hanya melakukan instruksi pada
gelombang positif saja, maka DDR SDRAM menjalankan instruksi baik pada
gelombang positif maupun gelombang negatif. Oleh karena dari itu memori
ini dinamakan DDR SDRAM yang merupakan kependekan dari Double Data Rate
Synchronous Dynamic Random Access Memory.
Dengan memori DDR SDRAM,
sistem bus dengan frekuensi sebesar 100 – 133 MHz akan bekerja secara
efektif pada frekuensi 200 – 266 MHz. DDR SDRAM pertama kali digunakan
pada kartu grafis AGP berkecepatan ultra. Sedangkan penggunaan pada
prosessor, AMD ThunderBird lah yang pertama kali memanfaatkannya.
DDR RAM
Pada
1999 dua perusahaan besar microprocessor INTEL dan AMD bersaing ketat
dalam meningkatkan kecepatan clock pada CPU. Namun menemui hambatan,
karena ketika meningkatkan memory bus ke 133 Mhz kebutuhan Memory (RAM)
akan lebih besar. Dan untuk menyelesaikan masalah ini maka dibuatlah DDR
RAM (double data rate transfer) yang awalnya dipakai pada kartu grafis,
karena sekarang anda bisa menggunakan hanya 32 MB untuk mendapatkan
kemampuan 64 MB. AMD adalah perusahaan pertama yang menggunakan DDR RAM
pada motherboardnya.
DDR2 RAM
Ketika memori jenis DDR
(Double Data Rate) dirasakan mulai melambat dengan semakin cepatnya
kinerja prosesor dan prosesor grafik, kehadiran memori DDR2 merupakan
kemajuan logis dalam teknologi memori mengacu pada penambahan kecepatan
serta antisipasi semakin lebarnya jalur akses segitiga prosesor, memori,
dan antarmuka grafik (graphic card) yang hadir dengan kecepatan
komputasi yang berlipat ganda.
Perbedaan pokok antara DDR dan DDR2
adalah pada kecepatan data serta peningkatan latency mencapai dua kali
lipat. Perubahan ini memang dimaksudkan untuk menghasilkan kecepatan
secara maksimum dalam sebuah lingkungan komputasi yang semakin cepat,
baik di sisi prosesor maupun grafik.
Selain itu, kebutuhan voltase
DDR2 juga menurun. Kalau pada DDR kebutuhan voltase tercatat 2,5 Volt,
pada DDR2 kebutuhan ini hanya mencapai 1,8 Volt. Artinya, kemajuan
teknologi pada DDR2 ini membutuhkan tenaga listrik yang lebih sedikit
untuk menulis dan membaca pada memori.
Teknologi DDR2 sendiri lebih
dulu digunakan pada beberapa perangkat antarmuka grafik, dan baru pada
akhirnya diperkenalkan penggunaannya pada teknologi RAM. Dan teknologi
DDR2 ini tidak kompatibel dengan memori DDR sehingga penggunaannya pun
hanya bisa dilakukan pada komputer yang memang mendukung DDR2.
DDR3 RAM
RAM
DDR3 ini memiliki kebutuhan daya yang berkurang sekitar 16%
dibandingkan dengan DDR2. Hal tersebut disebabkan karena DDR3 sudah
menggunakan teknologi 90 nm sehingga konsusmsi daya yang diperlukan
hanya 1.5v, lebih sedikit jika dibandingkan dengan DDR2 1.8v dan DDR
2.5v. Secara teori, kecepatan yang dimiliki oleh RAM ini memang cukup
memukau. Ia mampu mentransfer data dengan clock efektif sebesar 800-1600
MHz. Pada clock 400-800 MHz, jauh lebih tinggi dibandingkan DDR2
sebesar 400-1066 MHz (200- 533 MHz) dan DDR sebesar 200-600 MHz (100-300
MHz). Prototipe dari DDR3 yang memiliki 240 pin. Ini sebenarnya sudah
diperkenalkan sejak lama pada awal tahun 2005. Namun, produknya sendiri
benar-benar muncul pada pertengahan tahun 2007 bersamaan dengan
motherboard yang menggunakan chipset Intel P35 Bearlake dan pada
motherboard tersebut sudah mendukung slot DIMM
EVOLUSI MODUL
Selain
mengalami perkembangan pada sisi kemampuan, teknik pengolahan modul
memori juga dikembangkan. Dari yang sederhana yaitu SIMM sampai RIMM.
Berikut penjelasan singkatnya.
1. S I M M
Kependekan dari Single
In-Line Memory Module, artinya modul atau chip memori ditempelkan pada
salah satu sisi sirkuit PCB. Memori jenis ini hanya mempunyai jumlah
kaki (pin) sebanyak 30 dan 72 buah.
SIMM 30 pin berupa FPM DRAM,
banyak digunakan pada sistem berbasis prosessor 386 generasi akhir dan
486 generasi awal. SIM 30 pin berkapasitas 1MB, 4MB dan 16MB.
Sedangkan
SIMM 70 pin dapat berupa FPM DRAM maupun EDO DRAM yang digunakan
bersama prosessor 486 generasi akhir dan Pentium. SIMM 70 pin diproduksi
pada kapasitas 4MB, 8MB, 16MB, 32MB, 64MB dan 128MB.
2. D I M M
Kependekan
dari Dual In-Line Memory Module, artinya modul atau chip memori
ditempelkan pada kedua sisi PCB, saling berbalikan. Memori DIMM
diproduksi dalam 2 bentuk yang berbeda, yaitu dengan jumlah kaki 168 dan
184.
DIMM 168 pin dapat berupa Fast-Page, EDO dan ECC SDRAM, dengan
kapasitas mulai dari 8MB, 16MB, 32MB, 64MB dan 128MB. Sementara DIM 184
pin berupa DDR SDRAM.
3. SODIMM
Kependekan dari Small outline
Dual In-Line Memory Module. Memori ini pada dasarnya sama dengan DIMM,
namun berbeda dalam penggunaannya. Jika DIMM digunakan pada PC, maka SO
DIMM digunakan pada laptop / notebook.
SODIMM diproduksi dalam dua jenis,jenis pertama mempunyai jumlah kakai sebanyak 72, dan satunya berjumlah 144 buah
4. RIMM / SORIMM
RIMM
dan SORIMM merupakan jenis memori yang dibuat oleh Rambus. RIMM pada
dasarnya sama dengan DIMM dan SORIMM mirip dengan SODIMM.
Karena
menggunakan teknologi dari Rambus yang terkenal mengutamakan kecepata,
memori ini jadi cepat panas sehingga pihak Rambus perlu menambahkan
aluminium untuk membantu melepas panas yang dihasilkan oleh memori ini.
Jika
dicermati, perkembangan memori mengarah pada peningkatan kemampuan
memori dalam mengalirkan data baik dari dan ke prosessor maupun
perangkat lain. Baik itu peningkatan access time maupun lebar bandwidth
memori.
Selain itu, peningkatan kapasitas memori juga berkembang.
Jika dulu, dengan sistem 8088, memori 1MB dalam satu keping memori sudah
sangat mencukupi, kini bahkan beberapa perusahaan membuat kapasitas
memori sebesar 2GB dalam satu kepingnya.
Yang tidak kalah berkembang
adalah adanya kecenderungan penurunan tegangan kerja yang dibutuhkan
oleh memori untuk bekerja secara optimal.
11.32
BLOG ANAK SUMBA
Posted in: 
Teman chawatoeSedang Membaca Artikel Tentang 
