Chace
Memory
Pengertian Memori Cache
Pengertian Memori Cache
Cache beasal dari kata cash. Dari istilah tersebut
cache adalah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan sementara. Sesuai
definisi tersebut cache memori
adalah tempat menyimpan data sementara. Cara ini dimaksudkan untuk meningkatkan
transfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache tersebut,
sehingga apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka maka
akses akan dapat dilakukan lebih cepat.Cache memori ini adalah memori tipe SDRAM
yang memiliki kapasitas terbatas namun memiliki kecepatan yang sangat tinggi
dan harga yang lebih mahal dari memori utama. Cache memori ini terletak antara
register dan RAM (memori
utama) sehingga pemrosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama.
Ada 2 jenis chace, yaitu:
1. Software chace (caching disk controller); akan mempercepat akses data pada disk dengan menyimpan data yang baru saja digunakan dalam memori.
2. Hardware chace (on−the−board chace); akan mempercepat akses memori itu sendiri dengan menyimpan data yang baru saja digunakan dalam memori.
1. Software chace (caching disk controller); akan mempercepat akses data pada disk dengan menyimpan data yang baru saja digunakan dalam memori.
2. Hardware chace (on−the−board chace); akan mempercepat akses memori itu sendiri dengan menyimpan data yang baru saja digunakan dalam memori.
Level Memori Cache
Cache memori
ada tiga level yaitu L1,L2 dan L3. Cache memori level 1 (L1) adalah cache memori yang terletak dalam
prosesor (cache internal). Cache ini memiliki kecepatan akses paling tinggi dan
harganya paling mahal. Ukuran memori berkembang mulai dari 8Kb, 64Kb dan 128Kb.Cache level 2
(L2) memiliki kapasitas yang lebih besar yaitu berkisar antara 256Kb sampai
dengan 2Mb. Namun cache L2 ini memiliki kecepatan yang lebih rendah dari cache
L1. Cache L2 terletak terpisah dengan prosesor atau disebut dengan cache
eksternal. Sedangkan cache level 3 hanya dimiliki oleh prosesor yang memiliki
unit lebih dari satu misalnya dualcore dan quadcore. Fungsinya adalah untuk
mengontrol data yang masuk dari cache L2 dari masing-masing inti prosesor.
Cara Kerja
Memori Cache
Jika prosesor membutuhkan suatu data, pertama-tama ia akan mencarinya
pada cache. Jika data ditemukan, prosesor akan langsung membacanya dengan delay
yang sangat kecil. Tetapi jika data yang dicari tidak ditemukan,prosesor akan
mencarinya pada RAM yang kecepatannya lebih rendah. Pada umumnya, cache dapat
menyediakan data yang dibutuhkan oleh prosesor sehingga pengaruh kerja RAM yang
lambat dapat dikurangi. Dengan cara ini maka memory bandwidth akan naik dan
kerja prosesor menjadi lebih efisien. Selain itu kapasitas memori cache yang
semakin besar juga akan meningkatkan kecepatan kerja komputer secara keseluruhan.
Dua jenis cache yang sering digunakan dalam dunia komputer adalah memory caching dan disk caching.
Implementasinya dapat berupa sebuah bagian khusus dari memori utama komputer atau sebuah media penyimpanan data khusus yang berkecepatan tinggi.
Implementasi memory caching sering disebut sebagai memory
cache dan tersusun dari memori komputer jenis SDRAM yang berkecepatan tinggi. Sedangkan implementasi disk
caching menggunakan sebagian dari memori komputer.
Stuktur sistem cache
Memori utama terdiri dari sampai dengan 2n word
beralamat, dengan masing-masing word mempunyai n-bit alamat yang unik. Untuk
keperluan pemetaan, memori ini dinggap terdiri dari sejumlah blok yang
mempunyai panjang K word masing-masing bloknya. Dengan demikian, ada M = 2n/K
blok. Cache terdiri dari C buah baris yang masing-masing mengandung K word, dan
banyaknya baris jauh lebih sedikit dibandingkan dengan banyaknya blok memori utama
(C << M). Di setiap saat, beberapa subset blok memori berada pada baris
dalam cache. jika sebuah word di dalam blok memori dibaca, blok itu ditransfer
ke salah satu baris cache. karena terdapat lebih banyak blok bila dibanding
dengan baris, maka setiap baris tidak dapat menjadi unik dan permanen untuk
dipersempahkan ke blok tertentu mana yang disimpan. Tag biasanya merupakan
bagian dari alamat memori utama.
Elemen rancangan cache
Elemen-elemen penting dari rancangan
memory cache adalah sebagai berikut:
- Ukuran cache,
disesuaikan dengan kebutuhan untuk membantu kerja memori. Semakin besar
ukuran cache semakin lambat karena semakin banyak jumlah gerbang dalam
pengalamatan cache.
- Fungsi Pemetaan (Mapping), terdiri dari Pemetaan Langsung, Asosiatif, Asosiatif
Set.Pemetaan langsung merupakan teknik yang paling sederhana, yaitu
memetakkan masing-masing blok memori utama hanya ke sebuah saluran cache
saja. Pemetaan asosiatif dapat mengatasi kekurangan pemetaan langsung
dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke
sembarang saluran cache.Hal ini menurut artikel dari Yulisdin Mukhlis,
ST., MT
- Algoritma Penggantian,
terdiri dari Least Recently Used (LRU), First in First Out
(FIFO), Least Frequently Used (LFU), Acak. Algoritma penggantian
digunakan untuk menentukan blok mana yang harus dikeluarkan dari cache
untuk menyiapkan tempat bagi blok baru. Ada 2 metode algoritma penggantian
yaitu Write-through dan Write-back.Write-through adalah Cache dan memori
utama diupdate secara bersamaan waktunya. Sedangkan Write-back melakukan
update data di memori utama hanya pada saat word memori telah dimodifikasi
dari cache.
- Ukuran blok,
blok-blok yang berukuran Iebih besar mengurangi jumlah blok yang menempati
cache. Setiap pengambilan blok menindih isi cache yang lama, maka sejumlah
kecil blok akan menyebabkan data menjadi tertindih setelah blok itu
diambil. Dengan meningkatnya ukuran blok, maka jarak setiap word tambahan
menjadi lebih jauh dari word yang diminta,sehingga menjadi lebih kecil
kemungkinannya untuk di perlukan dalam waktu dekat.(Dikutip dari artilek
milik Yulisdin "Mukhlis, ST., MT")
- Line size,
Jumlah cache, Satu atau dua dua tingkat, kesatuan atau terpisah
Istilah penting yang berhubungan
- Cache hit,
jika data
yang diminta oleh unit yang lebih tinggi dan ada dalam cache
disebut "hit". Permintaan dapat dilayani dengan cepat. Maksud
urutan unit dari rendah hingga tinggi yaitu: Streamer - Hardisk Memori
- Second Level - First level - CPU cache.
- Cache miss,
bila data yang diminta tidak ada dalam cache, harus diambil dari
unit dibawahnya yang cukup memakan waktu. Ini disebut miss (gagal)
- Burst mode,
dalam modus cepat ini cache mengambil banyak data sekaligus dari
unit dibawahnya. Ia mengambil lebih dari yang dibutuhkan dengan asumsi,
data yang diminta berikutnya letaknya berdekatan.
- LRU (Least Recently Used)
adalah algoritma penggantian cache.
- COAST, Cache
on the stick adalah bentuk khusus L2, yang dapat diganti-ganti seperti
RAM
dan ditempatkan pada modul.
- DRAM, memori dinamik (''Dynamic
Random Access Memory) adalah bentuk yang paling umum. DRAM hanya
menggunakan sebuah kapasitor untuk menyimpan, sehingga kecil dan murah untuk
kapasitas besar. Kekurangannya: kecepatannya tidak begitu tinggi.
- SRAM,
memori statik (Static RAM)
ini menggunakan sakelar elektronik (flip-flop) untuk menyimpan. secara teknis flip-flop
pada RAM lebih rumit dari kapasitor pada DRAM. Karena lebih cepat, SRAM
biasanya digunakan untuk cache L1 atau L2.
- SDRAM,
memori dinamik tersinkronisasi (Synchronous DRAM) merupakan
perkembangan lebih lanjut dari DRAM. Akses pada memori disinkronkan dengan
frekuensi
sistim prosesor sehingga menghemat waktu. Pada motherboard
modern, SDRAM berfungsi sebagai pengganti langsung DRAM.
- First level cache
(L1), ini tingkat cache teratas dalam hirarki, dengan kapasitas
memori terkecil, termahal dan tercepat.
- Second level cache
(L2), cache level dua ini memiliki kapasitas lebih besar dari L1,
tetapi lebih lambat dan murah. Cache L2 masih lebih cepat
dibandingkan dengan RAM.
- Write back
(WB), cache digunakan tidak hanya saat membaca, tetapi juga dalam
proses menulis.
Kecepatan
Semakin
besar kapasitas memori cache maka kemampuan CPU secara keseluruhan akan
meningkat. Fungsi utama memori cache adalah untuk menyimpan olahan data yang
telah diproses oleh CPU. Sekiranya terdapat olahan data yang sama, maka CPU
tidak perlu memproses dari awal olahan data tersebut. Cache juga berfungsi
sebagai penimbal (buffer) diantara CPU dengan memori utama kerana kecepatan
cache lebih cepat. Sebagai contoh yang menunjukkan fungsi cache memainkan
peranan penting di dalam kemampuan komputer. Coba lakukan pemasangan sistem operasi
(operating system) Windows 98 dengan memori cache L1 (internal cache) dan L2
(external cache) dimatikan. Waktu pemasangan akan mengambil sekurang-kurangnya
3 jam berbanding sebelum memori cache dimatikan hanya mengambil waktu 45 minit.
Ini kerana setiap file di dalam bentuk cab (cabinet) yaitu file tersebut telah
dimampatkan (compress). File pertama dibuka agak lambat kerana perlu mengetahui
cara-cara untuk uncompress dan file seterusnya CPU tidak perlu lagi belajar
cara-cara untuk uncompress kerana telah tersedia disimpan di dalam memori
cache. Sekiranya memori cache dimatikan maka setiap file, CPU terpaksa
memproses dari awal cara-cara untuk uncompress file tersebut. CPU AMD Athlon
dan Intel Pentium IV mempunyai kapasitas External cache yang sama. Untuk itu,
pilihan Intel Pentium IV adalah lebih sesuai kerana kecepatan internal dan
external Pentium IV lebih pada saat sekarang sangat tinggi.
[Jenis CPU ] [Internal Cache (L1 Cache)] [External Cache(L2 Cache)]Intel celeron, 32 KB, 128KB
Intel pentium 3, 32KB, 256KB
Intel pentium 4, 12k µop + 8KB, 256KB
AMD Duron, 128KB, 64KB
AMD Athlon, 128KB, 256KB
Tidak ada komentar:
Posting Komentar