Memori Internal dan memmori (1)

A. Karakteristik Memori

Gambar 5.1 Hirarki Memori
Memori utama adalah wadah penyimpanan utama untuk data, instruksi maupun hasil pengilahan
CPU (centreal processing unit). Semua intruksi yang akan dieksekusi oleh CPU diambil langsung
melalui memori utama ini. Memori menyimpan informasi, data dan hasil dari program yang
dieksekusi oleh CPU. Memori ini disebut memori program karena CPU mengambil intruksi hanya
dari memori tersebut. Memori utama secara fungsional mengorganisir lokasi. Istilah “word length”
dari suatu memori menunjukkan jumlah bit pada setiap lokasi. Kapasitas total dari suatu memori
adalah jumlah lokasi dikalikan dengan word length. Waktu yang dibutuhkan oleh memori untuk
membaca atau menulis pada suatu lokasi memori disebut waktu akses. Memori memiliki waktu
akses yang sama untuk semua lokasi di dalam memori tersebut dinamakan memori akses acak
(random access memory). Memori semikonduktor adalah contoh memori akses acak. Memori
RAM adalah memori yang bersivat volate, artinya jika mendapat catu daya atau catu dayanya mati
maka isinya akan hilang. Pada komputer modern, biasanya sebagian kecil ruang memori utama
dialokasikan untuk ROM (read only memory). CPU dapat membaca ROM tetapi tidak dapat
menulisinya.
Tabel 5.1 Karakteristik memori
No

Karakteristik

1.

Berdasarkan Lokasi

2.

Beradsarkan Kapasitas

3.
4.

Berdasarkan Satuan Trasnfer
Berdasarkan Metode Akses

Elemen

Keterangan

CPU,

Internal
(main),
External
(secondary)
Ukuran
word, Internal
memori
biasanya
Banyaknya word
dinyatakan dalam bentuk word (1
byte = 8 bit) panjang word yang
umum adalah 8,16 dan 32.
Kapasitas
external
memori
biasanya dinyatakan dalam byte.
Word, Block
Sequential Access, Sequential
Access
Memori

Direct
Access, diorganisasikan menjadi unit-unit

5.

6.

7.

Random
Access, data, yang disebut record. Access
Associative Access
harus dibuatlah dalam urutan
linear yang spesifik. Mekanisme
baca/tulis
yang
digunakan
bersama dan mekanisme ini harus
dipindahkan dari lokasi tertentu
ke lokasi yang diinginkan dengan

cara
melewatkan
dan
mengeluarkan record-record.
Direct
Access
Mekanisme
baca/tulis bersama, namun setiap
record memiliki alamat-alamat
yang unik berdasarkan lokasi
fisik.
Random Access Setiap lokasi
dapat dipilih secara random dan
diakses serta secara langsung.
Sistem memori utama merupakan
random access.
Associative Jenis random memori
yang memungkinkan seseorang
untuk membandingkan lokasi bit
yang diinginkan di dalam sebuah

word untuk pencocokan tertentu.
Jadi, sebuah word diacari
berdasarkan pada isinya dan
bukan berdasarkan alamatnya.
Berdasarkan Kinerja
Access time, Cycle Access time waktu yang
time, Transfer rate
dibutuhkan untuk melakukan
operasi baca atau tulis.
Cycle time waktu melakukan
baca/tulis yang ditambah dengan
waktu
untuk
menghasilkan
kembali data bila data dibaca
secara destruktif.
Transfer rate kecepatan data
agar dapat ditransfer ke unit
memori atau dari unit memori.
Berdasarkan Tipe Fisik

Semikonduktor,
Memori semikonduktor memakai
Permukaan
teknologi SLI atau VSLI. Memori
Magnetik
permukaan
magnetik
yaotu
digunakan untk disk atau pita.
Berdasarkan
Karakteristik Volatile/nonvolatile, Volatile memori informasi akan
Fisik
Erasable/nonerasable rusak secara alami atau hilang bila
daya listriknya dimatikan.
Nonvolatile memori informasi
direkam akan tetap ada tanpa
mengalami kerusakan sebelum
diubah, daya listrik tidak
diperlukan
untuk

mempertahankan informasi.

8.

Berdasarkan Organisasi

Organisasi adalah pengaturan bit
dalam menyusun word secara
fisik.

B. Parameter-parameter Memori
Ada empat parameter penting yang signifikan dalam pemilihan sebuah memori komputer yaitu :
1. Kapasitas : Memori dapat dipandang sebagai unit penyimpanan yang terdiri atas/jumlah
lokasi masing-masing dapat menyimpan word jumlah bit. Dengan kata lain, memori
mempunyai alamat dan panjang word bit.
2. Kecepatan : Kecepatan operasi diukur dari waktu akses dan waktu pemulihan.
3. Latency : Waste yang digunakan untuk mengakses lokasi word yang pertama dalam suatu
lokasi (blok lokasi).
4. Bandwidth : Kecepatan transfer data memori yang dinyatakan dalam jumlah byte per detik.
Setiap sistem memori memerlukan beberapa jenis saluran input dan output untuk melaksanakan

fungsi-fungsi berikut :
1.
2.
3.
4.

Memilih alamat memori yang akan diakses untuk operasi baca atau operasi tulis.
Memilih operasi baca atau operasi tulis untuk dilaksanakan.
Mensuplai data input untuk penyimpanan dalam memori ketika operasi penulisan.
Menahan data output yang berasal dari memori ketika operasi pembacaan.
5. Enable (atau disable) memori agar memori akan /tidak akan merespons masukan alamat dan
perintah baca/tulis.

C. Klasifikasi Memori

Fungsi

Memori

Memori utama

Memori sekunder
Memori cache
Memori virtual

Teknologi

Memori magnetik bubble
Memori semikonduktor
Memori core
Memori optik

Kemampuan

Memori baca/tulis
Memori baca saja

Akses

Memori akses acak
Memori akses urut

Memori akses semi-acak

Gambar 5.2 Klasifikasi memori

Kemampuan baca/tulis, memori ROM (read only memori) hanya boleh dibaca oleh CPU. Memori
baca/tulis dapat melakukan operasi baca dan tulis. Memori semikonduktir baca/tulis dengan istilah
RAM. Memori akses acak adalah memori yang membolehkan pengaksesan ke suatu lokasi tanpa
ada keterkaitan dengan posisi fisik dan tidak bergantung pada lokasi lain. Contoh memori acak
adalah RAM dan ROM. Memori akses urut pembacaan suatu lokasi dilakukan secara berurut di
mana setelah operasi baca atau tulis dilakukan, head baca/tulis duletakkan di depan lokasi
berikutnya. Contoh adalah pita magnetik dan pita kertas. Pada memori akses-acak pemilihan lokasi
yang akan diakses menggunakan dua langkah : satu akses acak dan lainnya akses urut contoh
memori magnetik (floppy disk dan hard disk ).
Berdasarkan fungsi dan metode-metode penggunaan yaitu : Memori utama, CPU mengambil
intruksi dari memori utama ketika program dijalankan, Memori Sekunder digunakan untuk
menyimpan program dan data dalam volume yang besar. Memori cache merupakan sebuah
penyangga tengah antara CPU dan memori utama. Memori virtual adalah suatu fitur/konsep yang
membantu program yang panjang dalam sebuah memori disik yang kecil.
D. Hirarki Memori

(a)

(b)

Gambar 5.3 (a) Hirarki memori tradisional (b) Hirarki memori kontemporer
Perancang mempunyai keinginan untuk memakai teknologi memori yang ada untuk memori
berkapasitas besar, hal ini disebabkan dengan alasan karena kapasitas diperlukan dan karena harga
per bit cukup rendah. Namun untuk memenuhi persyaratan untuk kerja, perancangan perlu
menggunakan memori yang mahal, berkapasitas relatif rendah dengan waktu access yang cepat.
Jalan keluar dari dilema ini adalah dengan tidak menggantungkan diri pada sebuah komponen
memori atau teknologi, melainkan dengan menggunakan hirarki memori, Semakin menurunya
hirarki, maka hal-hal dibawah ini akan terjadi.
a. Penurunan harga/bit
b. Peningkatan kapasitasa
c. Peningkatan waktu akses
d. Penurunan frekuensi akses memori oleh CPU
Jadi memori yang lebih kecil, lebih mahal dan lebih cepat ditambah oleh memori-memori yang
lebih murah dan lebih lambat. Kunci keberhasilan organisasi ini adalah penurunan frekuensi access.

E. RAM (Random Access Memory)
Jenis paling umum digunakan dikenal sebagai random-access memory (RAM), karakteristik RAM
adalah bahwa dimungkinkan untuk membaca data dari memori dan dapat menulis data yang baru
ke memori secara mudah dan cepat. Pembacaan dan penulisan itu diperoleh dengan menggunakan
sinyal-sinyal listrik. RAM bersifat volatile. Bila daya berhenti maka data akan hilang. Sehingga
RAM hanya digunakan untuk penyimpanan sementara. Teknologi RAM dibagi menjadi dua : statik
dan dinamik.
a. DRAM (Dinamik RAM)

Gambar 5.4 DRAM packages dan bentuk fisik DRAM
RAM dinamik disusun oleh sel-sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada
kapasitor. Keberadaan muatan listrik pada kapasitor diinterpretasikan sebagai bilangan
biner 1 atau 0. RAM dinamik bersifat volatile. Karena kapasitor memiliki kecenderungan
alami untuk mengosongkan muatan, maka RAM dinamik memerlukan pengisian muatan
listrik secara periodik untuk memelihara penyimpanan data hal tersebut disebut refreshing.
Kebutuhan untuk penyegaran ulanh merupakan kelemahan RAM dinamik dibandingkan
dengan RAM statik karena memerlukan sirkuit pendukung tambahan.

(a)

(b)

Gambar 5.5 (a) Prinsip operasi baca DRAM (b) Prinsip operasi tulis DRAM
Sel memori dinamik lebih sederhana dan karena itu lebih kecil dibandingkan dengan sel
memori statik, Dengan demikian RAM dinamik lebih rapat dan lebih murah dibandingkan
RAM statik. Kapasitas RAM dinamik yang lebih besar merupakan pilihan dalam memori
sistem di mana pertimbangan desain yang paling penting adalah menjaga ukuran, harga
dan daya.
RAM dinamik dipabrikasi menggunakan teknologi MOS dan untuk kapasitas besar,
kebutuhan daya rendah dan kecepatan operasi menengah. Pada kebanyakan
mikrokomputer pribadi (misalnya PC berbasis Windows atau Macs) memori utama
(internal) menggunakan RAM dinamik karena kelebihanya tersebut. Jadi RAM dinamik
cenderung lebih baik digunakan untuk kebutuhan memori yang lebih besar.
b. SRAM (Statik RAM)

Gambar 5.6 Bentuk fisik SRAM
RAM statik menyimpan data selama daya diberikan pada chip. Sel-sel di dalam RAM
statik terdapat sebuah flip-flop yang menyimpan biner 1 atau 0 dengan menggunakan

konfigurasi gate logika. Sejumlah flip-flop yang akan tetap paa suatu keadaan yang
diberikan atau menyimpan bit permanen, selama muatan listrik yang diberikan tidak
terputus. RAM satik bersifat volatile.

(a)

(b)

Gambar 5.7 (a) Sel SRAM (b) CMOS SRAM Sel
Memori RAM statik harganya lebih mahal dari pada RAM dinamik karena diperlukan
sedikitnya enam buah transistor untuk membuah sebuah sel memori dan mempunyai
jumlah bit dalam sebuah chip IC yang rendah atau dengan kata lain selnya tidak serapat
RAM dinamik. Memori RAM statik digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan memori
yang cepat dan kecil seperti memori cache. Memori RAM statik tersedia dalam teknologi
bipolar, MOS dan BICMOS. Kebanyakan aplikasi-aplikasi menggunakan RAM NMOS
atau CMOS. Hal terakhir yang penting adalah bahwa RAM statik umumnya lebih cepat
dibandingkan dengan RAM dinamik.
F. ROM (Read Only Memory)
ROM sangat berbeda dengan RAM, ROM berisi pola data permanen yang tidak dapat diubah.
Hanya dapat membaca dan tidaklah dimungkinkan untuk menulis data ke dalamnya. Suatu aplikasi
penting ROM adalah microprogramming. Aplikasi penting lainya meliputi :
 Sub-sub kepustakaan bagi fungsi-fungsi yang sering diperlukan
 Program-program sistem
 Tabel-tabel fungsi

Gambar 5.8 Bentuk fisik ROM
Untuk keperluan yang berukuran sedang, keuntungan ROM adalah bahwa datau atau program
secara permanen berada di dalam memori utama dan tidak perlu dimuatkan dari perangkat
penyimpanan sekunder. ROM dibuat seperti halnya keping rangkaian terpadu (IC) lainnya, dengan

data yang sudah siap berada didalamnya berupa chip dari proses pabrikasi. Hal ini menimbulkan
dua masalah :




Langkah penyimpanan memerlukan biaya tetap yang tinggi, apakah satu atau seribu buah
salinan ROM tertentu dipabrikasi.
Tidak boleh terjadi kesalahan (error). Bila ternyata satu bit salah, maka batch ROM
keseluruhan harus dibuang.

Memori ROM pun dibagi mejadi lima jenis : MROM, PROM, EPROM, EEPROM (atau dikenal
juga dengan EAROM) dan memori flash.
a. MROM (Mask-programmed Read Only Memory)

Gambar 5.9 MROM milik Sega Game
Memori MROM adalah memori yang isinya diprogram oleh pabrikan secara tersembunyi
di perushaan pembuatanya, di mana isinya dipesan oleh pembeli. MPROM diprogram satu
kali saja dan selanjutnya hanya dapat dibaca dan tidak dapat dihapus. Sebuah negatif
fotografi yang disebut mask digunakan untuk mengontrol interkoneksi elektrik pada chip.
Suatu mask khusus diperlukan untuk setiap set informasi berbeda untuk disimpan ke dalam
ROM. Kelemahan ROM jenis ini adalah tidak dapat diprogram ulang pada kasus yang
memerlukan perubahan desain pada data yang tersimpan. Akibatnya ROM harus diganti
dengan yang baru sesuai data yang akan diperlukan dalam ROM.
b. PROM (Programmable Read Only Memory)

Gambar 5.10 Bentuk fisik PROM

PROM adalah penyimpanan memori yang diprogram oleh pemakai. Pemakai membeli
PROM yang masih kosong dan mengisinya sesuai dengan keinginannya dengan
menggunakan PROM programmer . Di dalamnya terdapat fuse (semacam sekring) kecil .
Fuse ini dibuka dengan cara dibakar pada saat pemrograman. Chip PROM hanya dapat
diprogram sekali saja dan isinya tak dapat dihapus. Memori ini murah dan menarik bagi
pemakai untuk membeli PROM dipasaran dari pada harus memesan MROM pada
pabrikan.
c. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)

Gambar 5.11 EPROM pertama
EPROM merupakan memori yang selain terdapat program juga dapat dihapus. EPROM
programmer digunakan untuk menyimpan isi pada lokasi yang berbeda dair EPROM.
Ketika dilakukan pemrograman, muatan listrik dijebak dalam suatu daerah gate yang
terisolasi. Isi sebuah EPROM dapat dihapus dengan memaparkan pada cahaya ulta violet
denagn durasi sekitar 30 menit. Hal ini dilakukan dengan cara meletakannya pada peralatan
penghapus EPROM dan melewatkan cahaya ultra violet melalui sebuah jendela quartz.
Setelah diprogram, maka jendela quartz tersebut harus ditutup kembali dengan
menggunakan pelindung. Penghapusan EPROM dilakukan secara keseluruhan karena
tidak dapat dilakukan penghapusan sebagian lokasi tertentu saja. EPROM adalah memori
non-volatile yang menawarkan akses cepat dan mempunyai kepadatan tinggi dan harga per
bit rendah. Namun demikian jika ingin dihapus atau diprogram ulang, maka harus
dilepaskan dari sirkuit/sistem.
d. EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)

Gambar 5.12 Bentuk fisik EEPROM
EEPROM diprogram dan dihapus menggunakan listrik. Memori ini dapat dihapus dan
diprogram ulang sekitar 10.000 kali. Dapat pula diprogram dan dihapus pada suatu lokasi
tertentu yang dipilih. Juga dapat dihapus dan diprogram ulang secara dinamis tanpa harus

mengeluarkan IC EEPROM dari sirkuit. EEPROM merupakan memori non-volatile yang
menawarkan akses yang cepat dan membolehkan penghapusan dengan cepat dalam sirkuit
dan pemrograman ulang byte secara individu. EEPROM kepadatanya rendah dan harganya
lebih mahal dibandingkan EPROM.
e. Memori Flash

Gambar 5.13 Bentuk fisik memory flash
Memori flash adalah sebuah EEPROM jenis khusus yang dapat dihapus dan diubah dalam
blok pada satu operasi besar atau kilat. Penggunaanya terpisah dari komputer, digunakan
pada sejumlah peralatan seperti mobile phone, kamera digital, LAN switch, dan
sebagainya. Pada komputer, memori flash digunakan dalam dua cara :
1. Pengganti EPROM yang berisi BIOS, ini dikenal dengan BIOS-flash.
Membolehkan memperbarui isi BIOS denhan mudah tanpa mencabut IC dari
sirkuit.
2. Pengganti hard disk. Opsi ini menarik karena beberapa keuntungan seperti ringan,
konsumsi daya rendah, data mudah dibawa-bawa.

dapat dihapus secara elektik
dalam sirkutit byte-demi-byte
dapat dihapus secara elektik
dalam sirkutit pada sektor atau
semua sel
dihapus dengan UV, dihapus dan
diprogram di luar sirkuit
tidak dapat dihapus
diprogram ulang

EEPROM
Flash
EPROM

dan

MROM dan PROM

Komplesitas divais harga

Saat ini marak “memori stick” yang terbuat dari memori flash yang disambungkan dengan
USB (universal serial bus) pada sebuah personal computer. Memori flash sendiri
merupakan hasil gabungan pemikiran unruk membuat memori non-volatile EEPROM yang
dapat dihapus dalam sirkuit secara elektrik, tetapi dengan keapadatan dan harga yang
mendekati EPROM serta dapat menjaga waktu akses baca yang tinggi. Maka hal tersebut
direalisasikan dalam memori flash. Secara setruktur, sel memori flash adalah seperti
EPROM transistor-tunggal sederhana hanya sedikit lebih besar. Memori flash dapat
melakukan penulisan dan penghapusan yang cepat. Dibawah ini merupakan tingkat
kompleksitas memori semikonduktor non-volatile.