ARSITEKTUR SISTEM MEMORI

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.

Posted in: ARTIKEL KOMPUTER