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