tugas PAK cache memory

Makalah
Pengantar Arsitektur Komputer
CACHE MEMORY
Makalah Ini Disusun Untuk Memenuhi Tugas
Pengantar Arsitektur Komputer

Disusun oleh :
Siti Nur Hayati 06650070

PRODI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN KALIJAGA
YOGYAKARTA
2008
BAB I
PENDAHULUAN


Cache memory merupakan memori berbasis SRAM berukuran kecil dan berkecepatan tinggi yang dikendalikan secara otomatis oleh hardware. Cache juga dapat dikatakan sebagai suatu tempat untuk menyimpan sesuatu secara sementara, mekanisme untuk mempercepat transfer data dengan cara menyimpan data yang telah di akses di suatu buffer, dengan harapan jika data yang sama akan diakses, akses akan menjadi lebih cepat. Dalam Internet sebuah proxy cache dapat mempercepat proses browsing dengan cara menyimpan data yang telah diakses di komputer yang berjarak dekat dengan komputer pengakses. Jika kemudian ada user yang mengakses data yang sama, proxy cache akan mengirim data tersebut dari cache-nya, bukan dari tempat yang lama diakses. Dengan mekanisme HTTP, data yang diberikan oleh proxy selalu data yang terbaru, karena proxy server akan selalu mencocokkan data yang ada di cache-nya dengan data yang ada di server luar.
Dalam terminologi hardware, istilah ini biasanya merujuk pada memory berkecepatan tinggi yang menjembatani aliran data antara processor dengan memory utama (RAM) yang biasanya memiliki kecepatan jauh lebih rendah. Penggunaan cache ditujukan untuk meminimalisir terjadinya bottleneck dalam aliran data antara processor dan RAM. Sedangkan dalam terminologi software, istilah ini merujuk pada tempat penyimpanan sementara untuk beberapa file yang sering diakses (biasanya diterapkan dalam network)

BAB II
PEMBAHASAN


1. Pengertian Cache Memory
Ada sejumlah pengertian yang berkaitan dengan pengertian cache memory. Cache dapat dikatakan sebagai sebuah memory yang berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi dan lebih mahal jika dibandingkan dengan memory utama dilihat dari segi komersialnya. Cache ini berada diantara memori utama dan register pemroses, yang fungsinya agar pemroses tidak langsung mengacu pada kepada memory utama tetapi di cache memory yang kecepatan aksesnya lebih tinggi. Metode ini akan meningkatkan kinerja system.
Pengertian lain menyebutkan bahwa Cache memory merupakan tipe RAM tercepat yang ada, dan digunakan oleh CPU, hard drive, dan beberapa komponen lainnya. Lebih banyak cache dalam suatu komponen computer akan lebih baik karena cache memory akan meningkatkan kinerja computer, akan tetapi biasanya cache pada CPU dan hard drive tidak dapat diupgrade menjadi lebih banyak. Contoh yang dapat dilihat misalnya adalah pada CPU Pentium II terdapat 512 KiloByte cache, dan pada hard drive IBM 9LZX SCSI terdapat 4 MegaBytes cache. Data akan melewati cache memory dahulu sebelum menuju komponen yang akan menggunakannya (missal CPU).cache juga merupakan salinan dari sebagian memory utama. Berikut merupakan gambar basic cache model :

Selain itu cache memory menyimpan pula sementara data untuk akses cepat. Kecepatan cache memory juga menjadi unsur yang penting. Pada CPU Pentium II memilki cache sebesar 12 k, dan CPU Celeron memiliki cache sebesar 128 k, akan tetapi cache pada Pentium II berjalan pada 1/2 kali kecepatan CPU, sementara cache pada Celeron berjalan dengan kecepatan sama dengan kecepatan CPU. Hal ini merupakan tradeoff yang membuat kecepatan Celeron dalam hal-hal tertentu kadang-kadang bisa mengalahkan Pentium II. Dalam operasinya, pertama-tama CPU akan mencari data di L1, kemudian di L2, dan main memory.

2. Operasi pada Cache Memory
Cache berisi salinan sebagian memoy utama. Saat CPU membaca sebuah word memory maka akan dilakukan pemeriksaan apakah word tersebut terdapat dalam cache. Ketika word tersebut sudah ada dalam cache maka akan langsung dikirimkan pada CPU, namun ketika word tersebut belum ada dalam cache maka blok memory utama yang terdiri dari sejumlah word yang tetap akan dibaca dalam cache dan kemudian akan dikirim ke CPU. Ketika blk data dijemput ke dalam suatu cache untuk referensi memory tunggal, terdapat kemungkinan bahwa referensi selanjutnya akan mejadi sebuah word-word lainnya pada blok.

Dalam cache memory terdapat beberapa elemen cache. Elemen pertama : ukuran cache. Semakin besar cache maka akan semakin besar jumlah gate yang terdapat pada pengalamtan cache. Cache yang berukuran besar cenderung untuk lebih lambat disbanding dengan cache yang berukuran kecil. Macam-macam ukuran cache : direct (langsung), assosiative (asosiatif), set assosiative (asosiatif set).

3. Mapping (Pemetaan)
Dalam cache pemilihan fungsi pemetaan akan menentukan bentuk organisasi cachye. Dalam pemilihan ini digunakan 3 buah tehnik :
a. Pemetaan Langsung (direct)
Pemetaan jenis ini merupakan pemetaan yang paling sederhana, tehnik ini memetakan masing-masing blok memory utama hanya ke dalam sebuah saluran cache. Setiap set dari pemetaan ini hanya memiliki satu baris (line).

Dalam mengakses pemetaan langsung cara pertama yaitu memilih set. Dalam pemilihan set ini menggunakan bit set index untuk memilih set yang digunakan .

Yang kedua dari rangkaian pemetaan tersebut adaah Pencocokan baris dan pemilihan word. Pencocokan baris: mencari baris valid dalam set yang dipilih dengan mencocokan tag. Sedangkan pemilihan word: Selanjutnya mengekstraksi word.
Efek dari pemetaan ini adalah dimana blok-blok memory utama diberikan ke saluran cache. Fungsi bagian alamat sebagai nomor saluran memberikan pemetaan unik setiap blok memory utama terhadap cache. Tehnik pengalamatan sederhana cukup sederhana dan murah untuk diimplementasikan. Kekurangan dari pemetaan ini adalah : terdapat lokasi cache yang tetap bagi sembarang blok-blok yang diketahui. Maka ketika ada suatu program yang berulang-ulang melakukan word referensi dari 2 blok yang berbeda memetakan ke saluran yang sama maka blok-blok tersebut akan di swap terus menerus ke dalam cache dan hal itu akan mengakibatkan hitrationya akan rendah.
b. Pemetaan Asosiatif
Pemetaan merupakan sebuah perkembangan yang mengatasi permasalahan kekurang yang terdapat pada pemetaan langsung. Tehnik ini mengatas masalah tersebut dengan cara mengizinkan setiap blok memory utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache. Cache control logic hanya sebagai sebuah tag field dan word field.
Pada tehnik ini terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika sebuah blok baru dibaca ke dalam cache. Algoritma penggantian ini ditujukan untuk memaksimalkan hit ratio. Seperti pemetaan langsung, pemetaan ini pun memiliki kekurangan yaitu : kompleksitas rangkaian yang diperlukan untuk menguji tag seluruh saluran cache secara parallel.
c. Pemetaan Asosiatif Set
Pemetaan ini memanfaatkan kelebihan-kelebihan pendekatan pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif. Setiap set dalam pemetaan ini memiliki lebih dari satu baris.

Mengakses set assosiatif cache dengan memilih set serupa dengan sdirect mapped cache( pemeetaan langsung). Kemudian pencocokan baris dan pemilihan word dengan harus membandingkan setiap tag pada baris yang valid dalam set yang dipilih.

4. Level dalam Cache Memory
Cache memory biasanya mempunyai beberapa level yang menunjukkan tingkat kedekatannya dengan microprocessor. Contoh, L1 cache ada pada chip yang sama dengan microprocessor (built-in), sedangkan L2 cache adalah cache memory yang merupakan chip tersendiri yang terpisah dari microprocessor seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 2.3.
Pada cache data dan instruksi dapat dipisah atau diletakkan dalam tempat yang sama. Semakin besar kapasitas cache memory, unjuk kerja komputer secara keseluruhan juga akan meningkat drastis.

BAB III
KESIMPULAN

Cache merupakan sebuah memory yang berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi dan lebih mahal jika dibandingkan dengan memory utama dilihat dari segi komersialnya. Cache ini berada diantara memori utama dan register pemroses, yang fungsinya agar pemroses tidak langsung mengacu pada kepada memory utama tetapi di cache memory yang kecepatan aksesnya lebih tinggi. Metode ini akan meningkatkan kinerja system. Cache memory juga merupakan tipe RAM tercepat yang ada, dan digunakan oleh CPU, hard drive, dan beberapa komponen lain. Cache memory biasanya mempunyai beberapa level yang menunjukkan tingkat kedekatannya dengan microprocessor. Contoh, L1 cache ada pada chip yang sama dengan microprocessor (built-in), sedangkan L2 cache adalah cache memory yang merupakan chip tersendiri yang terpisah dari microprocessor.
Fungsi utama dari cache adalah untuk meningkatkan kinerja computer. Dalam cache pemilihan fungsi pemetaan akan menentukan bentuk organisasi cachye. Dalam pemilihan ini digunakan 3 buah tehnik :
a. Pemetaan Langsung (direct)
b. Pemetaan Asosiatif
c. Pemetaan Asosiatif Set

DAFTAR PUSTAKA

http://www.total.or.id/info.php?kk=Cache
http://mail.stei.itb.ac.id/~soni/files/Bag%2010%20-%20Cache%20Memory.pdf
http://www.eepis-its.edu/~iwanarif/itc2.PDF)
http://putradesa.wordpress.com/2007/07/23/sedikit-tentang-cache-memori-komputer/
http://id.wikipedia.org/wiki/RAID
Stallings, William, Organisasi dan arsitektur computer,PT. Prenhalindo,Jakarta. Edisi 1.