ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER Cache Memory

Pengertian Cache Memory

      Cache memory adalah memory yang berukuran kecil yang sifatnya temporary (sementara). Walaupun ukuran file nya sangat kecil namun kecepatannya sangat tinggi. 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 yang lebih rendah. 

      Memori ini digunakan untuk menjembatani perbedaan kecepatan CPU yang sangat tinggi dengan kecepatan RAM yang jauh lebih rendah. Jika processor membutuhkan suatu data, pertama-tama ia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, processor akan langsung membacanya dengan delay yang sangat kecil. Tetapi jika data tidak ditemukan, processor akan mencarinya pada RAM. 

Tujuan Cache Memory  

     Tujuan dari Cache Memory adalah sebagai tempat menyimpan data sementara atau instruksi yang diperlukan oleh processor, atau cache sendiri berfungsi untuk mempercepat akses data pada komputer karena cache menyimpan data atau infomasi yang telah di akses oleh suatu buffer, sehingga meringankan kerja processor.

      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 mencocok kan data yang ada di cache-nya dengan data yang ada di server luar. 

Fungsi cache memory secara umum yaitu:

• mempercepat akses data
• meringankan kerja processor
• menjembatani perbedaan kecepatan antara cpu dan memory utama
• mempercepat kinerja memory

    Cara kerjanya adalah Jika processor membutuhkan suatu data, pertama-tama dia akan mencarinya pada cache. Jika data ditemukan, processor 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.

Letak Cache Memory

• Terdapat di dalam Processor (on chip),Cache internal diletakkan dalam prosesor sehingga tidak memerlukan bus eksternal, maka waktu aksesnya akan sangat cepat sekali.
• Terdapat diluar Processor(off chip), Berada pada MotherBoard memori jenis ini kecepatan aksesnya sangat cepat,meskipun tidak secepat chache memori jenis pertama.

Struktur Cache Memory

Operasi Baca Data pada Cache Memory

  Cache memory merupakan memori yang memiliki kecepatan sangat tinggi, digunakan sebagai perantara antara Main Memory dan CPU. Memori ini mempunyai kecepatan lebih tinggi dari pada Main Memory, namun harganya lebih mahal. Cache memory digunakan untuk menjembatani perbedaan kecepatan CPU yang sangat tinggi dengan kecepatan RAM yang jauh lebih rendah. Dengan menggunakan cache memory, sejumlah data dapat dipindahkan ke memori ini dalam sekali waktu, dan kemudian ALU akan mengambil data tersebut dari memori ini. Dengan pendekatan seperti ini, pemrosesan data dapat dilakukan lebih cepat dari pada kalau CPU mengambil data secara langsung dari RAM. Memperlihatkan sistem interkoneksi untuk cache memory.

Mengapa Ukuran Cache Kecil

Ini berkaitan dengan fungsi cache itu sendiri, ukuran cache dibuat kecil supaya proses pencarian data pada memory cache bisa lebih cepat.(bayangkan bila kita mencari jarum di kotaknya dengan mencari jarum di padang pasir, mana yang lebih cepat??

Karena Cache berukuran kecil, maka data yang ada di dalam cache harus dikeluarkan. Untuk mengeluarkan data - data ini diperlukan sebuah program yang disebut Algoritma Penggantian yang berfungsi untuk mengeluarkan blok-blok yang berisi data. 

antara lain :

1. least recently used (LSU) : mengganti blok yang berada dalam set yang telah berada paling lama dalam cache dengan tidak memiliki referensi.
2. first in-first out (FIFO) : mengganti blok yang telah berada pada cache dalam waktu tertentu.
3. least frequently used (LFU) : menggantikan blok di dalam set yang mengalami referensi paling sedikit.

Mengapa ukuran Cache berbeda-beda

    Pada umumnya cache terbagi menjadi beberapa jenis misalnya L1 cache, L2 Cache dan L3 Cache. L1 cache terletak di dalam prosesor dan merupakan cache yang memiliki kecepatan paling tinggi. L2 cache terletak di luar prosesor dan memiliki ukuran yang lebih besar dibanding L1 Cache. Sedangkan L3 cache hanya terdapat pada komputer yang memiliki core lebih dari satu. (dual core, quad core, etc). Pengelompokan cache menjadi beberapa jenis ini bertujuan untuk mempercepat kerja prosesor. Prosesor bekerja berdasarkan prioritas. L1 Cache yang berukuran paling kecil adalah memory yang diakses pertama kali, kemudian L2 Cache, L3 Cache dan yang terakhir adalah main memory. Jika data yang diperlukan oleh prosesor telah berada di memory yang diakses lebih dulu, maka data tersebut dapat langsung digunakan tanpa harus mencari lagi di main memory

Gambar dibawah ini dapat sedikit menunjukan posisi cache pada komputer

A Top-Level View of Computer Function and Interconnection

 A Top-Level View of Computer Function 

·       Desain komputer kontemporer didasarkan pada konsep yang dikembangkan oleh John von Neumann di Institute for Advanced Studies, Princeton.

·       Ini dikenal sebagai arsitektur von Neumann dan berdasarkan tiga konsep kunci:

1.      Data dan instruksi disimpan dalam satu memori baca-tulis.

2.      Isi dari memori ini dapat diakses berdasarkan lokasi, tanpa memperhatikan jenis data yang ada.

3.      Eksekusi terjadi secara berurutan (kecuali dimodifikasi secara eksplisit) dari satu instruksi ke instruksi berikutnya.

4.      Program terkait keras.

5.      Hasil dari proses menghubungkan berbagai komponen dalam konfigurasi yang diinginkan.

·       Program bawaan

Hasil proses penyambungan berbagai komponen dikonfigurasi yang diinginkan

Hardware and Software Approaches (Perangkat keras dan Perangkat Lunak Pendekatan)

SOFTWAR

•  Urutan kode atau instruksi
• Bagian dari perangkat keras menafsirkan setiap instruksi dan menghasilkan sinyal kontrol
• Berikan urutan kode baru untuk setiap kode baru program alih-alih memasang ulang perangkat keras

 

KOMPONEN UTAMA­

• CPU Central Processing Unit 
• Penerjemah instruksi
• Modul aritmatika dan logika tujuan umum fungsi

 Komponen I/O

• Modul masukan
• Berisi komponen dasar untuk menerima data dan instruksi dan mengubahnya menjadi bentuk sinyal internal yang dapat digunakan oleh sistem

Modul keluaran

•  Sarana pelaporan hasil

Memory address register (MAR)

• Menentukan alamat di memori untuk bacaan berikutnya atau menulis

Memory buffer register (MBR)

• Berisi data untuk dituliskan ke dalamnya memori atau menerima datanya membaca dari ingatan

I/O address register (I/OAR)

• Menentukan I/O tertentu perangkat

I/O buffer register (I/OBR)

• Digunakan untuk pertukaran data antara I/O modul dan CPU

Ambil Siklus

Pada awal setiap siklus instruksi prosesor mengambil instruksi dari memori

§   Penghitung program (PC) menyimpan Alamat instruksi yang akan diambil selanjutnya

Prosesor menambah PC setelah setiap instruksi ambil sehingga akan mengambil instruksi berikutnya secara berurutan

§  Instruksi yang diambil dimuat ke dalam instruksi mendaftar (IR)

§  Prosesor menafsirkan instruksi dan melakukan tindakan yang diperlukan

 

Kategori Tindakan

Processor memory

§  Data ditransfer dari prosesor ke memori atau dari memori ke prosesor

Processor I/O

§  Data ditransfer ke atau dari perangkat periferal dengan mentransfer antara prosesor dan modul I/O

Control

§  Sebuah instruksi dapat menentukan bahwa urutan eksekusi diubah

Data processing

§  Prosesor dapat melakukan beberapa operasi aritmatika atau logika pada data

PERKEMBANGAN KOMPUTER DARI GENERASI KE GENERASI

 INFOGRAFIS

 https://www.canva.com/design/DAF-y0Yoa6M/KeUSomrBf0m_-AbSOCBCPA/edit?utm_content=DAFy0Yoa6M&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton

Generasi Pertama Komputer

Sejarah komputer dimulai pada era 1940-an dengan munculnya komputer generasi pertama. Pada saat itu, komputer masih merupakan perangkat yang sangat besar dan hanya terbatas digunakan oleh pemerintah dan lembaga riset tertentu. Salah satu contoh komputer generasi pertama adalah ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) yang dibangun oleh J. Presper Eckert dan John W. Mauchly.

Kelebihan

Meskipun komputer generasi pertama memiliki ukuran yang sangat besar dan daya komputasi yang terbatas, namun mereka memiliki peran yang sangat penting dalam perkembangan komputer selanjutnya. Komputer ini dapat digunakan untuk melakukan perhitungan matematika yang kompleks dan membantu dalam riset ilmiah.

Kekurangan

Salah satu kelemahan utama dari komputer generasi pertama adalah ukurannya yang besar dan konsumsi dayanya yang tinggi. Selain itu, komputer ini juga cenderung sering mengalami kerusakan dan sulit dalam perawatan dan perbaikannya. Selain itu, komputer generasi pertama juga memiliki keterbatasan dalam hal kecepatan dan kapasitas penyimpanan.

Cara Kerja

Komputer generasi pertama bekerja dengan menggunakan tabung hampa udara (vacuum tube) yang besar sebagai komponen utama dalam sirkuit elektroniknya. Tabung hampa udara digunakan untuk mempercepat aliran elektron di dalam komputer dan menghasilkan bagian logika sederhana seperti pemicu dan gerbang logika.

Spesifikasi

• Komputer generasi pertama umumnya memiliki spesifikasi sebagai berikut:
• Ukuran: Sangat besar, biasanya memakan ruang sebesar sebuah ruangan
• Daya komputasi: Kurang dari 1 MIPS (Million Instructions Per Second)
• Memori: Sangat terbatas, biasanya dalam bentuk tabung hampa udara atau tabung register
• Input: Melalui kartu punch atau tombol
• Output: Melalui printer atau layar CRT

Merk dan Harga

Tidak ada variasi merk pada komputer generasi pertama, karena pada saat itu pembuatan komputer masih terbatas pada beberapa lembaga riset dan pemerintah. Mengenai harga, sulit untuk menentukannya karena pada saat itu komputer dibuat secara khusus dan tidak dijual secara umum.

Generasi Kedua Komputer

Pada awal tahun 1950-an, dimulailah era komputer generasi kedua. Pada generasi ini, komputer telah mengalami perubahan signifikan dalam hal ukuran, kecepatan, dan kemampuan. Salah satu contoh komputer generasi kedua yang terkenal adalah UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer) yang dibuat oleh Remington Rand Company.

Kelebihan

Komputer generasi kedua memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan generasi sebelumnya. Salah satu kelebihan utamanya adalah ukurannya yang lebih kecil sehingga memungkinkan untuk ditempatkan di ruangan yang lebih kecil. Selain itu, komputer generasi kedua juga lebih cepat dan dapat melakukan proses perhitungan yang lebih kompleks dibandingkan dengan generasi sebelumnya.

Kekurangan

Meskipun komputer generasi kedua memiliki banyak kelebihan, namun mereka juga memiliki beberapa kelemahan. Salah satu kekurangan utamanya adalah konsumsi daya yang tinggi dan rentan terhadap kondisi lingkungan. Selain itu, komputer generasi kedua juga masih menggunakan tabung vakum yang bisa menyebabkan kerusakan jika tidak dirawat dengan baik.

Cara Kerja

Komputer generasi kedua bekerja dengan menggunakan transistor sebagai komponen utama dalam sirkuit elektroniknya. Transistor digunakan untuk mengendalikan aliran elektron dan menghasilkan gerbang logika yang lebih kompleks dibandingkan dengan tabung vakum. Hal ini memungkinkan komputer generasi kedua untuk bekerja lebih cepat dan efisien.

Spesifikasi

Komputer generasi kedua umumnya memiliki spesifikasi sebagai berikut:

• Ukuran: Lebih kecil dari generasi sebelumnya, biasanya masih memakan ruang sebesar beberapa lemari
• Daya komputasi: Lebih dari 1 MIPS (Million Instructions Per Second)
• Memori: Kapasitas penyimpanan meningkat dan sering menggunakan pita magnetik
• Input: Penggunaan keyboard dan mouse
• Output: Penggunaan monitor CRT

Merk dan Harga

Pada generasi kedua ini, mulai muncul beberapa merk komputer yang terkenal seperti IBM dan DEC. Harga komputer generasi kedua juga mulai terjangkau oleh lembaga riset dan pemerintah, namun masih tergolong sangat mahal bagi masyarakat umum.

Generasi Ketiga Komputer

Pada pertengahan tahun 1960-an, dimulailah era komputer generasi ketiga. Pada generasi ini, komputer semakin kecil, lebih cepat, dan memiliki kemampuan yang lebih baik dibandingkan dengan generasi sebelumnya. Salah satu contoh komputer generasi ketiga yang terkenal adalah IBM 360.

Kelebihan

Komputer generasi ketiga memiliki banyak kelebihan jika dibandingkan dengan generasi sebelumnya. Salah satu kelebihan utamanya adalah ukurannya yang lebih kecil dibandingkan dengan generasi sebelumnya. Selain itu, komputer generasi ketiga juga mengalami peningkatan signifikan dalam hal kecepatan dan kapasitas penyimpanan. Hal ini memungkinkan komputer generasi ketiga untuk melakukan proses perhitungan yang lebih kompleks dan menangani volume data yang lebih besar.

Kekurangan

Meskipun komputer generasi ketiga memiliki banyak kelebihan, namun mereka juga memiliki beberapa kelemahan. Salah satu kekurangan utamanya adalah harga yang masih tergolong mahal. Selain itu, komputer generasi ketiga juga masih menggunakan transistor sebagai komponen utama yang rentan terhadap kerusakan jika tidak dirawat dengan baik.

Cara Kerja

Komputer generasi ketiga bekerja dengan menggunakan sirkuit terpadu (integrated circuit) sebagai komponen utama dalam sirkuit elektroniknya. Sirkuit terpadu merupakan gabungan dari banyak transistor dan komponen elektronik lainnya dalam sebuah chip kecil. Hal ini memungkinkan komputer generasi ketiga untuk menjadi lebih kecil, lebih cepat, dan lebih efisien dalam hal konsumsi daya.

Spesifikasi

Komputer generasi ketiga umumnya memiliki spesifikasi sebagai berikut:

• Ukuran: Lebih kecil dari generasi sebelumnya, biasanya masih memakan ruang sebesar sebutir bola basket
• Daya komputasi: Lebih dari 1 MIPS (Million Instructions Per Second)
• Memori: Kapasitas penyimpanan meningkat dan sering menggunakan floppy disk
• Input: Penggunaan keyboard dan mouse
• Output: Penggunaan monitor CRT

Merk dan Harga

Pada generasi ketiga ini, mulai muncul beberapa merk komputer yang terkenal seperti IBM, Apple, dan Tandy. Harga komputer generasi ketiga mulai terjangkau oleh perusahaan dan lembaga pendidikan, namun masih terlalu mahal bagi masyarakat umum.

Generasi Keempat Komputer

Pada awal tahun 1970-an, dimulailah era komputer generasi keempat. Pada generasi ini, komputer semakin kecil, lebih cepat, dan memiliki kemampuan yang lebih baik dibandingkan dengan generasi sebelumnya. Salah satu contoh komputer generasi keempat yang terkenal adalah Apple II.

Kelebihan

Komputer generasi keempat memiliki banyak kelebihan jika dibandingkan dengan generasi sebelumnya. Salah satu kelebihan utamanya adalah ukurannya yang lebih kecil dibandingkan dengan generasi sebelumnya. Selain itu, komputer generasi keempat juga mengalami peningkatan dalam hal kecepatan, kapasitas penyimpanan, dan kemampuan grafis. Hal ini memungkinkan komputer generasi keempat untuk digunakan dalam berbagai aplikasi seperti desain grafis, pemrosesan kata, dan pemainan.

Kekurangan

Meskipun komputer generasi keempat memiliki banyak kelebihan, namun mereka juga memiliki beberapa kelemahan. Salah satu kekurangan utamanya adalah harga yang masih tergolong mahal. Selain itu, komputer generasi keempat juga masih rentan terhadap kerusakan jika tidak dirawat dengan baik.

Cara Kerja

Komputer generasi keempat bekerja dengan menggunakan sirkuit terpadu (integrated circuit) sebagai komponen utama dalam sirkuit elektroniknya. Sirkuit terpadu yang digunakan pada generasi keempat ini lebih kompleks dibandingkan dengan generasi sebelumnya dan memiliki kemampuan yang lebih baik dalam hal pengolahan data dan grafis.

Spesifikasi

Komputer generasi keempat umumnya memiliki spesifikasi sebagai berikut:

• Ukuran: Lebih kecil dari generasi sebelumnya, biasanya seukuran mesin tik
• Daya komputasi: Lebih dari 1 MIPS (Million Instructions Per Second)
• Memori: Kapasitas penyimpanan meningkat dan sering menggunakan hard disk
• Input: Penggunaan keyboard dan mouse
• Output: Penggunaan monitor CRT

Merk dan Harga

Pada generasi keempat ini, mulai muncul beberapa merk komputer yang terkenal seperti Apple, IBM, dan Commodore. Harga komputer generasi keempat mulai terjangkau oleh perusahaan, lembaga pendidikan, dan masyarakat umum.

Generasi Kelima Komputer

Dalam perkembangan selanjutnya, komputer mengalami banyak perubahan dari segi ukuran, kecepatan, dan kemampuan. Pada era 1980-an hingga saat ini, kita berada pada era komputer generasi kelima. Pada generasi ini, komputer semakin kecil, lebih cepat, dan memiliki kemampuan yang lebih baik dibandingkan dengan generasi sebelumnya. Salah satu contoh komputer generasi kelima yang terkenal adalah IBM Personal Computer (PC).

sumber 

https://homecare24.id/komputer-dari-generasi-ke-generasi/

Arsitektur dan Organisasi Komputer

Definisi

Arsitektur komputer merujuk pada struktur dasar, organisasi, dan prinsip-prinsip yang mendasari desain dan konstruksi sistem komputer. Arsitektur komputer mencakup komponen-komponen utama yang membentuk suatu sistem komputer dan cara komponen-komponen tersebut berinteraksi satu sama lain.

Organisasi komputer merujuk pada struktur fisik dan logis dari komponen-komponen dalam suatu sistem komputer, termasuk cara komponen-komponen tersebut diatur dan berinteraksi untuk mencapai tujuan komputasi. Organisasi komputer berkaitan dengan pengaturan dan hubungan antara unit-unit pemrosesan, penyimpanan, input/output, dan komponen-komponen lain dalam suatu sistem komputer.

 Arsitektur Komputer

• Atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer
• Contoh: set intruksi, aritmatika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O

Organisasi Komputer

• Bagian yang terkait erat dengan unit-unit operasional
• Contoh: teknologi hardware, perangkat antarmuka, teknologi memori, sistem memori, dan sinyal-sinyal kontrol

·       Perbedaan utama antara arsitektur komputer dan organisasi komputer dirangkum di bawah ini

organisasi computer	arsitektur komputer
Organisasi komputer berkaitan dengan struktur dan perilaku sistem komputer seperti yang dilihat oleh pengguna.	Arsitektur Komputer berkaitan dengan cara komponen perangkat keras dihubungkan untuk membentuk sistem komputer
Organisasi komputer diputuskan setelah arsitektur.	Ini adalah cetak biru untuk desain. Jadi, saat merancang sistem komputer, arsitektur ditentukan terlebih dahulu.
Ini melibatkan unit fisik seperti desain sirkuit, penambah, sinyal, periferal, dll	Ini melibatkan komponen logis seperti Set Instruksi, Mode Pengalamatan, dll.
Ini menggambarkan bagaimana sistem komputer bekerja.	Ini menjelaskan bagaimana sistem komputer dirancang.
Ini berkaitan dengan komponen komputer dan interkoneksi komponen	Ini bertindak sebagai antarmuka antara perangkat keras dan perangkat lunak.
Organisasi komputer menangani masalah desain tingkat rendah.	Arsitektur komputer berkaitan dengan masalah desain tingkat tinggi.
Organisasi komputer mendefinisikan aspek fisik sistem komputer.	Arsitektur komputer mendefinisikan aspek logis dari sistem komputer.
Ini berkaitan dengan struktur organisasi komputer dan berbagai hubungan struktural.	Ini berkaitan dengan perilaku fungsional sistem komputer.
Ini juga disebut mikroarsitektur	Ini juga disebut arsitektur set instruksi.
Berkaitan dengan - Bagaimana caranya? (implementasi arsitektur)	Bersangkutan dengan - Apa yang harus dilakukan? (Set Instruksi)

Struktur & Fungsi

• Struktur adalah sistem yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia luar. 

• Fungsi adalah operasi dari masing-masing komponen yang merupakan bagian dari struktur

Microcomputer Subsystems 

• Microprocessor Subsystem 
• Memory Subsystem 
• Input-Output Subsystem

Microprocessor Subsystem 

•  Mikroprosesor adalah perangkat elektronik yang dapat diprogram, serbaguna, berbasis waktu, dan berbasis register yang menerima instruksi & data sebagai input, memproses data sesuai dengan instruksi yang diberikan, dan memberikan hasil pada perangkat output.

About Me

 

Halo,

Nama saya Taufiqur Ramadhan, bisa dipanggil Taufiq. Saya Mahasiswa dari Universitas Negeri Semarang dengan program studi Teknik Informatika. Usia saya 20 tahun dan berasal dari kota Kudus. Saya tipe orang yang kalau tidak diajak bicara saya diam hehe:).  Hobi saya cukup banyak ada lari, renang, masak, mendengarkan musik, fotografi, dan touring. 

Riwayat pendidikan saya

• SD 2 Barongan Kudus 
• SMP 1 Jati Kudus  
• SMK Wisudha Karya Kudus 

Untuk pengalaman berorganisasi saya cuma ada satu saja dan itu sewaktu smk. Nama organisasinya adalah YONTAR dan menjabat sebagai KASIROH (Kasi Kerohanian) periode 2021-2022.

Kemudian untuk keahlian saya ituu masih belum keliatan hehe:). Tapi saya masih coba-coba dalam bidang fotografi yang ada kaitanya dengan typography. Tujuan saya membuat blog ini adalah sebagai aktivitas yang akan menunjang dalam kegiatan perkuliahan saya. 

Sekian pengenalan dari saya kalau ada yang kurang saya mohon maaf. Untuk teman-teman yang masih kepo tentang saya boleh tanya-tanya di kolom komentar:). Ooiya buat yang mau kepoin instagram saya bisa cek  langsung aja teman-teman  👉 https://www.instagram.com/taufiqur_rmdhn?utm_source=qr&igsh=MXRnMWNidW85YTFudg==  

Jangan lupa di follow yaaa tenang aja nanti di follback kokk hehe:)

Terimakasihh.....