Dokumen tersebut membahas tentang hierarki memori dan cache memory. Desain memori mempertimbangkan kecepatan, kapasitas, dan biaya. Terdapat trade-off antara kecepatan akses, kapasitas, dan biaya per bit. Solusinya adalah kombinasi memori besar dan kecil dengan kecepatan akses berbeda.

2. Hierarki Memori.
Cache Memori.

3.  Desain memory dipangaruhi oleh
beberapa hal, yaitu : kecepatan,
kapasitas, dan cost .
 Terdapat beberapa kaitan yang
menjadi trade off dalam upaya
desain memory :
 Semakin cepat waktu akses,
semakin mahal cost per-bit.
 Semakin besar kapasitas memory,
cost tiap bit semakin murah.
 Semakin besar kapasistas,
semakin lambat waktu aksesnya.

5.  Designer mencoba untuk merancang
memory yang berkapasitas besar,
namun tetap memperhatikan faktor
performa.
 Solusinya adalah kombinasi antara
memory yang berkapasitas besar,
dengan memory yang kapasitasnya
lebih kecil dengan waktu akses
yang cepat.

6.  Berdasarkan kondisi yang dijelaskan
sebelumnya, designer mencoba
untuk merancang memory yang
berkapasitas besar, namun tetap
memperhatikan faktor performa.
 Solusinya adalah kombinasi antara
memory yang berkapasitas besar,
dengan memory yang kapasitasnya
lebih kecil dengan waktu akses
yang cepat.

7.  Misalkan processor memiliki level
memory 2 tingkat, tingkat 1 berisi 1000
word dengan waktu akses 0.1 µs, sedang
tingkat 2 dengan kapasitas yang lebih
besar 100.000 word dengan waktu akses
1 µs.
 Jika word yang akan diakses berada pada
tingkat 1, maka processor akan langsung
akses.
 Jika word yang akan diakses ada pada
tingkat 2, maka word yang ada pada
tingkat 2 akan dipindah ke tingkat 1 dan
kemudian akan diakses oleh processor.

8.  Misalkan 95% waktu akses ada
pada tingkat 1, dan 5% ada pada
tingkat 2.
 Sehingga :
(0.95)(0.1 µs) + (0.05)(0.1 µs +
1 µs) = 0.095 + 0.055 = 0.15
µs
 Nilai yang didapatkan mendekati
waktu akses memory tingkat 1.
 Inilah strategi yang digunakan
dalam menyediakan mekanisme
processing yang membutuhkan
kecepatan akses dan kapasitas
yang besar.

9.  Idealnya, kecepatan processor
harus diimbangi oleh
kecepatan memory yang dalam
hal ini adalah main memory.
 Pada penjelasan sebelumnya,
terdapat trade-off antara
kapasitas yang semakin besar
dengan kecepatan akses.

11.  Cache memory berisi copy dari sebagian isi dari main
memory.
 Processor akan mencari word pada cache memory terlebih
dahulu jika membutuhkan suatu word.
 Jika word yang dicari ada pada cache, maka processor
langsung akan membacanya.
 Jika word yang dicari tidak ada, maka beberapa blok dari
main memory akan di load ke cache, dan dedeliver ke
processor.

14.  Beberapa point yang diperhatikan dalam design suatu
cache memory adalah sebagai berikut :
 Cache size
 Block size
 Mapping function
 Replacement algorithm
 Write policy

15.  Terdapat beberapa mekanisme komunikasi yang
berhubungan dengan I/O, yaitu :
 Programmed I/O
 Interrupt-driven I/O
 Direct Memory Access (DMA)

16.  Pada mekanisme ini, processor bertanggung jawab dalam
transfer data dari perangkat eksternal ke memory dan
sebaliknya.
 Pada saat processor melakukan eksekusi dan mendapatai
instruksi yang berkaitan dengan I/O, maka akan
menerbitkan perintah ke modul I/O yang bersangktan.
 Modul I/O yang bersangkutan akan melakukan aksi yang
diminta processor.
 Sebagai mekanisme untuk menentukan status transfer I/O,
modul I/O tidak dapat melakukan interrupt pada
processor, sehingga, processor secara periodik melakukan
pengecekan akan status tersebut.

17.  Dengan demikian, instruksi untuk mekanisme I/O pada
programmed I/O mencakup beberapa hal dibawah ini :
 Control
Digunakan untuk aktivasi perangkat eksternal dan
menginformasikan tentang aksi apa yang harus dilaksanakan.
 Status
Digunakan untuk mengetahui status akan transfer data dari
perangkat I/O ke main memory.
 Transfer
Digunakan untuk memindahkan data antara register
processor dengan perangkat eksternal.

18.  Pada gambar disamping ditunjukan
mekanisme eksekusi instruksi yang
melibatkan I/O.
 Processor secara periodik melakukan
pengecekan untuk mengetahui status
daripada transfer data dari perangkat
ekstenal ke main memory dan sebaliknya.
 Sehingga processor disibukan dengan proses
untuk mengetahui status transfer.

19.  Masalah pada programmed I/O adalah bahwa processor harus
menunggu hingga modul I/O siap untuk melakukan transfer yang
mengakibatkan processor musti melakukan pengecekan yang
berulang-ulang atas status modul I/O.
 Alternatifnya, processor menerbitkan perintah ke modul I/O dan
kemudian processor melanjutkan eksekusinya atas instruksi yang
lain.
 Modul I/O akan melakukan interrupt ke processor untuk
meminta layanan jika modul I/O telah siap saling bertukar data
dengan processor.
 Processor kemudian melakukan eksekusi atas instruksi
perpindahan data.
 Setelah selesai, processor akan melanjutkan eksekusi instruksi
sebelumnya, sebelum peocessor di interrupt oleh modul I/O.

20.  Pada gambar disamping dapat diketahui,
processor melakukan intervensi atas proses
transfer setelah mendapatkan interrupt dari
modul I/O.

21.  Interrupt-Driven I/O dirasa lebih efisien daripada programmed I/
O, namun Interrupt-Driven masih memerlukan intervensi aktif
dari processor.
 Kesulitan yang dihadapi oleh programmed I/O dan Interrupt-
Driven I/O adalah :
 Kecepatan transfer I/O dibatasi oleh kecepatan processor dalam
memeriksa dan melayani perangkat eksternal.
 Processor terikat oleh kegiatan mengatur transfer I/O.

22.  Jika terdapat data yang bervolume besar, diperlukan teknik yang
lebih efisien.
 Direct Memory Access (DMA) diperkenalkan sebagai solusi untuk
menyediakan modul yang terpisah yal ng terdapat pada sistem
BUS atau menggabungkanya dengan modul I/O.
 Pada saat akan melakukan pembacaan atau penulisan suatu blok
data, processor mengeluarkan perintah ke modul DMA dengan
cara mengirimkan informasi sebagai berikut :
 Apakah read atau write yang diminta ?
 Apakah perangkat I/O terlibat ?
 Lokasi awal dalam memory yang akan dibaca atau ditulis ?
 Jumlah word yang akan dibaca atau ditulis ?

23.  Setelah memberikan perintah
ke DMA, processor
melanjutkan eksekusinya atas
instruksi yang lain.
 DMA melakukan transfer data
dari perangkat eksternal ke
main memory tanpa intervensi
processor.
 Setelah process transfer
selesai, DMA akan melakukan
interrupt ke processor.
 Sehingga processor hanya
dilibatkan pada permulaan dan
akhir dari proses transfer.