Memori Calon Revisi 5.0 Kapan?

Bab 1. Konsep Dasar Memori

1.1. Pendahuluan

Memori merupakan bagian dari komputer yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang harus diatur dan dijaga sebaik-baiknya. Sebagian besar komputer memiliki hirarki memori yang terdiri atas tiga level, yaitu: • Register di CPU, berada di level teratas. Informasi yang berada di register dapat diakses dalam satu clock cycle CPU. • Primary Memory executable memory, berada di level tengah. Contohnya, RAM. Primary Memory diukur dengan satu byte dalam satu waktu, secara relatif dapat diakses dengan cepat, dan bersifat volatile informasi bisa hilang ketika komputer dimatikan. CPU mengakses memori ini dengan instruksi single load dan store dalam beberapa clock cycle. • Secondary Memory, berada di level bawah. Contohnya, disk atau tape. Secondary Memory diukur sebagai kumpulan dari bytes block of bytes, waktu aksesnya lambat, dan bersifat non-volatile informasi tetap tersimpan ketika komputer dimatikan. Memori ini diterapkan di storage device, jadi akses meliputi aksi oleh driver dan physical device. Gambar 1.1. Gambar Hirarki Memori Komputer yang lebih canggih memiliki level yang lebih banyak pada sistem hirarki memorinya, yaitu cache memory dan bentuk lain dari secondary memory seperti rotating magnetic memory, optical memory, dan sequntially access memory. Akan tetapi, masing-masing level ini hanya sebuah penyempurnaan salah satu dari tiga level dasar yang telah dijelaskan sebelumnya. Bagian dari sistem operasi yang mengatur hirarki memori disebut dengan memory manager. Di era multiprogramming ini, memory manager digunakan untuk mencegah satu proses dari penulisan dan pembacaan oleh proses lain yang dilokasikan di primary memory, mengatur swapping antara memori utama dan disk ketika memori utama terlalu kecil untuk memegang semua proses. Tujuan dari manajemen ini adalah untuk: • Meningkatkan utilitas CPU • Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU 3 • Efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas • Transfer darike memori utama kedari CPU dapat lebih efisien

1.2. Proteksi Perangkat Keras

Pada saat suatu proses sedang berjalan, ada keadaan dimana processor berhenti. Hal ini menandakan tidak adanya lagi data yang diproses oleh processor. Oleh karena itu, processor pastinya akan mencari data ke dalam memori. Pengaksesan data tersebut memerlukan banyak clock cycle. Situasi ini tidak bisa ditoleransi sehingga membutuhkan perbaikan dalam kecepatan pengaksesan antara CPU dan memori utama. Tidak hanya peduli tentang kecepatan tersebut, tetapi juga memastikan operasi yang benar untuk melindungi pengaksesan sistem operasi dari proses lainnya, dan melindungi proses yang satu dari pengaksesan proses lainnya pula. Perlindungan atau proteksi ini disediakan oleh perangkat keras. Kita harus memastikan bahwa masing-masing proses memiliki ruang memori yang terpisah. Caranya dengan menentukan jarak alamat yang dilegalkan dimana proses bisa mengakses dan memastikan bahwa proses tersebut hanya bisa mengakses pada alamat tersebut. Proteksi di atas dilakukan oleh perangkat keras. Perangkat keras menyediakan dua register, yaitu base register dan limit register. Base register memegang alamat fisik terkecil yang dilegalkan, sedangkan limit register menentukan ukuran dari jarak alamat tersebut. Contohnya jika base register memegang 300040 dan limit register 120900, maka program bisa mengakses secara legal di semua alamat dari 300040 sampai 420940. Gambar 1.2. Gambar Base dan Limit Register Fungsi dari proteksi ini untuk mencegah user program dari kesengajaan memodifikasi kodestruktur data baik di sistem operasi atau user lainnya. Jika proteksi gagal, semua hal yang dilakukan oleh program executing di user mode untuk mengakses memori sistem operasi atau memori user lainnya akan terperangkap di sistem operasi dan bisa menyebabkan kesalahan yang fatal, yaitu addressing error. 4 Gambar 1.3. Gambar Proteksi Perangkat Keras dengan base dan limit register

1.3. Address Binding

Pengertian address binding adalah sebuah prosedur untuk menetapkan alamat fisik yang akan digunakan oleh program yang terdapat di dalam memori utama. Address binding yang dilakukan terhadap suatu program dapat dilakukan di 3 tahap yang berbeda, yaitu: • Compilation time. Pada tahap ini sebuah program pada awalnya akan menghasilkan alamat berupa simbol-simbol, kemudian simbol-simbol ini akan langsung diubah menjadi alamat absolut atau alamat fisik yang bersifat statik. Bila suatu saat terjadi pergeseran alamat dari program tersebut maka untuk mengembalikan ke alamat yang seharusnya dapat dilakukan kompilasi ulang. Contoh : file bertipe .com yang merupakan hasil dari kompilasi program • Load time. Pada tahap ini awalnya program menghasilkan alamat berupa simbol-simbol yang sifatnya acak relative address, kemudian akan dilakukan penghitungan ulang agar program tersebut ditempatkan pada alamat yang dapat dialokasikan ulang relocateble address. Singkatnya binding terjadi pada waktu program telah selesai di- load. Contoh: File bertipe .exe. • Execution time. Alamat bersifat relatif, binding akan dilakukan pada saat run time. Pada saat run time dibutuhkan bantuan hardware yaitu MMU Memory Management Unit.

1.4. Ruang Alamat Logika dan Fisik

Alamat yang dihasilkan oleh CPU berupa alamat logika, sedangkan yang masuk ke dalam memori adalah alamat fisik. Pada compile time dan load time, alamat fisik dan logika identik. Sebaliknya, perbedaan alamat fisik dan logika terjadi pada execution time. Kumpulan semua alamat logika yang dihasilkan oleh program adalah ruang alamat logikaruang alamat virtual. Kumpulan semua alamat fisik yang berkorespondensi dengan alamat logika disebut ruang alamat fisik. Pada saat program berada di CPU, program tersebut memiliki alamat logika, kemudian oleh MMU dipetakan menjadi alamat fisik yang akan disimpan di dalam memori. Ilustrasinya sebagai berikut, nilai pada register ini akan ditambah dengan setiap alamat yang dibuat oleh user process yang kemudian dikirim ke memori. Contohnya register relokasi berada di 14000, alamat logika di 346, maka langsung dipetakan menjadi alamat fisik di 14346. 5