Cache Memori

Apa itu Cache Memori?

Cache berasal dari kata cash. Dari istilah tersebut cache adalah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan sementara.

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 bagian 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.
Sumber : wikipedia

Cara Kerja Cache Memory

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.

Kapasitas Cache

Cache Memory merupakan memory perantara untuk meningkatkan kecepatan komputer. Sedangkan Memory Sekunder lebih ditujukan pada penyimpanan data dalam jangka panjang contohnya harddisk.

Merek prosesor di pasaran beberapa waktu lalu. AMD mengeluarkan prosesor K5 dan K6 dengan cache yang besar (1MB) tetapi kinerjanya tidak bagus. Kemudian Intel pernah mengeluarkan prosesor tanpa cache untuk alasan harga yang murah, yaitu seri Intel Celeron pada tahun 1998-an hasil kinerjanya sangat buruk terutama untuk operasi data besar, floating point, 3D. Intel Celeron versi berikutnya sudah ditambah cache sekitar 128KB.

Lalu berapa idealnya kapasitas cache? Sejumlah penelitian telah menganjurkan bahwa ukuran cache antara 1KB dan 512KB akan lebih optimum.

Memori

Memori adalah bagian dari komputer tempat program – program dan data – data disimpan. Beberapa pakar komputer (terutama dari Inggris) menggunakan istilah store atau storage untuk memori, meskipun kata storage sering digunakan untuk menunjuk ke penyimpanan disket.

Tanpa sebuah memori sebagai tempat untuk mendapatkan informasi guna dibaca dan ditulis oleh prosesor maka tidak akan ada komputer – komputer digital dengan sistem penyimpanan program.

Walaupun konsepnya sederhana, memori komputer memiliki aneka ragam jenis, teknologi, organisasi, unjuk kerja dan harganya.

Memori internal adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor. Sebenarnya terdapat beberapa macam memori internal, yaitu register yang terdapat di dalam prosesor, cache memori dan memori utama berada di luar prosesor. Sedangkan memori eksternal adalah memori yang diakses prosesor melalui piranti I/O, seperti disket dan hardisk.

Elemen dasar memori adalah sel memori. Walaupun digunakan digunakan sejumlah teknologi elektronik, seluruh sel memori memiliki sifat – sifat tertentu :

Sel memori memiliki dua keadaan stabil (atau semi-stabil), yang dapat digunakan untuk
merepresentasikan bilangan biner 1 atau 0.
Sel memori mempunyai kemampuan untuk ditulisi (sedikitnya satu kali).
Sel memori mempunyai kemampuan untuk dibaca.

Memori Utama Semikonduktor

Pada komputer lama, bentuk umum random access memory untuk memori utama adalah sebuah piringan. Ferromagnetik berlubang yang dikenal sebagai core, istilah yang tetap dipertahankan hingga saat ini.

Satuan Memori

Satuan pokok memori adalah digit biner, yang disebut bit. Suatu bit dapat berisi sebuah angka 0 atau 1. Ini adalah satuan yang paling sederhana. Memori juga dinyatakan dalam byte (1 byte = 8 bit). Kumpulan byte dinyatakan dalam word. Panjang word yang umum adalah 8, 16, dan 32 bit.

Untuk memperoleh keandalan sistem ada tiga pertanyaan yang diajukan: Berapa banyak ?Berapa cepat? Berapa mahal?

Pertanyaan berapa banyak adalah sesuatu yang sulit dijawab, karena berapapun kapasitas memori tentu aplikasi akan menggunakannya.
Jawaban pertanyaan berapa cepat adalah memori harus mempu mengikuti kecepatanCPU sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar CPU dan memori tanpa adanya waktu tunggu karena komponen lain belum selesai prosesnya.
Mengenai harga, sangatlah relatif. Bagi produsen selalu mencari harga produksi paling murah tanpa mengorbankan kualitasnya untuk memiliki daya saing di pasaran.

Hubungan harga, kapasitas dan waktu akses adalah :

Semakin kecil waktu akses, semakin besar harga per bitnya.
Semakin besar kapasitas, semakin kecil harga per bitnya.
Semakin besar kapasitas, semakin besar waktu aksesnya.

Keandalan Memori

Memori yang besar karena harga per bit yang murah namun hal itu dibatasi oleh teknologi dalam memperoleh waktu akses yang cepat. Salah satu pengorganisasian masalah ini adalah menggunakan hirarki memori. Seperti terlihat pada gambar hirarki memori bahwa semakin menurunnya hirarki maka hal berikut akan terjadi :

Penurunan harga/bit
Peningkatan kapasitas
Peningkatan waktu akses
Penurunan frekuensi akses memori oleh CPU.

Kunci keberhasilan hirarki ini pada penurunan frekuensi aksesnya. Semakin lambat memori maka keperluan CPU untuk mengaksesnya semakin sedikit.
Secara keseluruhan sistem komputer akan tetap cepat namun kebutuhan kapasitas memori besar terpenuhi.

Hirarki Memori

Jenis Memory
Ada beberapa jenis memory berdasarkan tingkat kecepatannya :

Register
Cache memory
Main memory
Memory sekunder

Main Memory

Main Memory disebut memory utama karena digunakan sebagai ruang memory utama untuk menyimpan instruksi dan data yang sedang berjalan. Setiap komputer memiliki RAM dalam ukuran tertentu. Semakin besar ukuran RAM, semakin banyak instruksi dan data yang dapat disimpan pada satu saat. Memory diukur dalam satuan Byte. Processor mengambil data dan instruksi dari RAM, memprosesnya dan menuliskan data baru kembali ke RAM dalam siklus yang berulang – ulang. Kegiatan pemindahan data antara processor dan RAM terjadi jutaan kali perdetik.

Penyimpanan Memory

Berdasarkan cara penyimpanan data, RAM terbagi menjadi 2 yaitu Static RAM (SRAM) dan Dynamic RAM (DRAM). Static RAM dapat mempertahankan data didalamnya tanpa perlu disegarakan secara berkala. Dynamic RAM perlu disegarkan secara berkala untuk mempertahankan isinya. Penyegaran berkala tersebut membuat DRAM lebih lambat daripada SRAM.

Bagi memori internal, satuan tranfer sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dalam dan keluar dari modul memori. Jumlah saluran ini sering kali sama dengan panjang word, tapi dimungkinkan juga tidak sama. Tiga konsep yang berhubungan dengan satuan transfer :

Word, merupakan satuan “alami” organisasi memori. Ukuran word biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang instruksi.
Addressable units, pada sejumlah sistem, adressable units adalah word. Namun terdapat sistem dengan pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara panjang A suatu alamat dan jumlah N adressable unit adalah 2A =N.
Unit of tranfer, adalah jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori eksternal, tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebut dengan block.

Bentuk Fisik yang terapkan ke Penyimpanan Terdahulu