Pertemuan 4 Register mikroprosesor
Memori (komputer)
Memori adalah istilah generik bagi tempat penyimpanan data dalam komputer. Beberapa jenis
memori yang banyak digunakan adalah sebagai berikut:
Register prosesor
RAM atau Random Access Memory
Cache Memory (SRAM = Static RAM)
Memori fisik (DRAM = Dynamic RAM)
Perangkat penyimpanan berbasis disk magnetis (disket / floppydisc)
Perangkat penyimpanan berbasis disk optik
Memori yang hanya dapat dibaca atau ROM (Read Only Memory)
Flash Memory
Punched Card (kuno)
CD atau Compact Disk
DVD
Dalam pembicaraan mengenai arsitektur komputer seperti arsitektur Von Neumann, misalnya,
kapasitas dan kecepatan memori dibedakan dengan menggunakan hierarki memori. Hierarki ini
disusun dari jenis memori yang paling cepat hingga yang paling lambat; disusun dari yang paling kecil
kapasitasnya hingga paling besar kapasitasnya; dan diurutkan dari harga tiap bit memori-nya mulai
dari yang paling tinggi (mahal) hingga yang paling rendah (murah).
Register prosesor
Register prosesor, dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja
dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program
komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan.
Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu
tertentu.
Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya
adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi.
Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan
manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti
"register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.
Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung
untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. Untuk
istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86
mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang
mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.
Register terbagi menjadi beberapa kelas:
Register data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).
Register alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk
mengakses memori.
Register general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara
sekaligus.
Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik
mengambang (floating-point).
Register konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap
yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.
Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan
oleh prosesor SIMD.
Register special purpose yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal prosesor,
seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.
Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa
arsitektur tertentu, digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan
prosesor itu sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain
prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi prosesor.
Tabel berikut berisi ukuran register dan padanan/persamaan prosesornya
Register
Prosesor
4-bit Intel 4004
8-bit Intel 8080
16-bit Intel 8086, Intel 8088, Intel 80286
Intel 80386DX, Intel 80486, Intel Pentium, Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Pentium
32-bit III, Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel Xeon, AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD
Athlon MP, AMD Athlon XP, AMD Athlon 4, AMD Duron, AMD Sempron
Intel Itanium, Intel Itanium 2, Intel Xeon, Intel Core, Intel Core 2, AMD Athlon 64, AMD
64-bit
Athlon X2, AMD Athlon FX, AMD Turion 64, AMD Turion X2, AMD Sempron
Hierarki memori
Gambar Hierarki Memori Tradisional
Hierarki Memori atau Memory Hierarchy dalam arsitektur komputer adalah sebuah pedoman yang
dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk
tiap bitnya. Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni hierarki memori tradisional dan
hierarki memori kontemporer (lanjutan).
Gambar 2. Hierarki Memori Kontemporer
Hierarki memori memang disusun sedemikian rupa agar semakin ke bawah, memori dapat mengalami
hal-hal berikut:
peningkatan waktu akses (access time) memori (semakin ke bawah semakin lambat, semakin
ke atas semakin cepat)
peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin kecil)
peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas semakin
dekat)
penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah, semakin ke
atas semakin mahal)
Memori yang lebih kecil, lebih mahal dan lebih cepat diletakkan pada urutan teratas. Sehingga, jika
diurutkan dari yang tercepat, maka urutannya adalah sebagai berikut:
1. register mikroprosesor. Ukurannya yang paling kecil tapi memiliki waktu akses yang paling
cepat, umumnya hanya 1 siklus CPU saja.
2. Cache mikroprosesor, yang disusun berdasarkan kedekatannya dengan prosesor (level-1, level2, level-3, dan seterusnya). Memori cache mikroprosesor dikelaskan ke dalam tingkatantingkatannya sendiri:
1. level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semua cache, sekitar puluhan kilobyte
saja. Kecepatannya paling cepat di antara semua cache.
2. level-2: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-1, yakni
sekitar 64 kilobyte, 256 kilobyte, 512 kilobyte, 1024 kilobyte, atau lebih besar. Meski
demikian, kecepatannya lebih lambat dibandingkan dengan level-1, dengan nilai
latency kira-kira 2 kali hingga 10 kali. Cache level-2 ini bersifat opsional. Beberapa
prosesor murah dan prosesor sebelum Intel Pentium tidak memiliki cache level-2.
3. level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-2, yakni
sekitar beberapa megabyte tapi agak lambat. Cache ini bersifat opsional. Umumnya
digunakan pada prosesor-prosesor server dan workstation seperti Intel Xeon atau Intel
Itanium. Beberapa prosesor desktop juga menawarkan cache level-3 (seperti halnya
Intel Pentium Extreme Edition), meski ditebus dengan harga yang sangat tinggi.
3. Memori utama: memiliki akses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori cache,
dengan waktu akses hingga beberapa ratus siklus CPU, tapi ukurannya mencapai satuan
gigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam, khususnya dalam kasus mesin-mesin
Non-uniform memory access (NUMA).
4. Cache cakram magnetis, yang sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam memori
utama untuk membantu kerja cakram magnetis.
5. Cakram magnetis
6. Tape magnetis
7. Cakram Optik
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:
1.
2.
3.
4.
Meningkatkan utilitas CPU.
Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU.
Efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas.
Transfer dari/ke memori utama ke/dari CPU dapat lebih efisien.
----oo0oo----
Memori adalah istilah generik bagi tempat penyimpanan data dalam komputer. Beberapa jenis
memori yang banyak digunakan adalah sebagai berikut:
Register prosesor
RAM atau Random Access Memory
Cache Memory (SRAM = Static RAM)
Memori fisik (DRAM = Dynamic RAM)
Perangkat penyimpanan berbasis disk magnetis (disket / floppydisc)
Perangkat penyimpanan berbasis disk optik
Memori yang hanya dapat dibaca atau ROM (Read Only Memory)
Flash Memory
Punched Card (kuno)
CD atau Compact Disk
DVD
Dalam pembicaraan mengenai arsitektur komputer seperti arsitektur Von Neumann, misalnya,
kapasitas dan kecepatan memori dibedakan dengan menggunakan hierarki memori. Hierarki ini
disusun dari jenis memori yang paling cepat hingga yang paling lambat; disusun dari yang paling kecil
kapasitasnya hingga paling besar kapasitasnya; dan diurutkan dari harga tiap bit memori-nya mulai
dari yang paling tinggi (mahal) hingga yang paling rendah (murah).
Register prosesor
Register prosesor, dalam arsitektur komputer, adalah sejumlah kecil memori komputer yang bekerja
dengan kecepatan sangat tinggi yang digunakan untuk melakukan eksekusi terhadap program-program
komputer dengan menyediakan akses yang cepat terhadap nilai-nilai yang umum digunakan.
Umumnya nilai-nilai yang umum digunakan adalah nilai yang sedang dieksekusi dalam waktu
tertentu.
Register prosesor berdiri pada tingkat tertinggi dalam hierarki memori: ini berarti bahwa kecepatannya
adalah yang paling cepat; kapasitasnya adalah paling kecil; dan harga tiap bitnya adalah paling tinggi.
Register juga digunakan sebagai cara yang paling cepat dalam sistem komputer untuk melakukan
manipulasi data. Register umumnya diukur dengan satuan bit yang dapat ditampung olehnya, seperti
"register 8-bit", "register 16-bit", "register 32-bit", atau "register 64-bit" dan lain-lain.
Istilah register saat ini dapat merujuk kepada kumpulan register yang dapat diindeks secara langsung
untuk melakukan input/output terhadap sebuah instruksi yang didefinisikan oleh set instruksi. Untuk
istilah ini, digunakanlah kata "Register Arsitektur". Sebagai contoh set instruksi Intel x86
mendefinisikan sekumpulan delapan buah register dengan ukuran 32-bit, tapi CPU yang
mengimplementasikan set instruksi x86 dapat mengandung lebih dari delapan register 32-bit.
Register terbagi menjadi beberapa kelas:
Register data, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka dalam bilangan bulat (integer).
Register alamat, yang digunakan untuk menyimpan alamat-alamat memori dan juga untuk
mengakses memori.
Register general purpose, yang dapat digunakan untuk menyimpan angka dan alamat secara
sekaligus.
Register floating-point, yang digunakan untuk menyimpan angka-angka bilangan titik
mengambang (floating-point).
Register konstanta (constant register), yang digunakan untuk menyimpan angka-angka tetap
yang hanya dapat dibaca (bersifat read-only), semacam phi, null, true, false dan lainnya.
Register vektor, yang digunakan untuk menyimpan hasil pemrosesan vektor yang dilakukan
oleh prosesor SIMD.
Register special purpose yang dapat digunakan untuk menyimpan data internal prosesor,
seperti halnya instruction pointer, stack pointer, dan status register.
Register yang spesifik terhadap model mesin (machine-specific register), dalam beberapa
arsitektur tertentu, digunakan untuk menyimpan data atau pengaturan yang berkaitan dengan
prosesor itu sendiri. Karena arti dari setiap register langsung dimasukkan ke dalam desain
prosesor tertentu saja, mungkin register jenis ini tidak menjadi standar antara generasi prosesor.
Tabel berikut berisi ukuran register dan padanan/persamaan prosesornya
Register
Prosesor
4-bit Intel 4004
8-bit Intel 8080
16-bit Intel 8086, Intel 8088, Intel 80286
Intel 80386DX, Intel 80486, Intel Pentium, Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Pentium
32-bit III, Intel Pentium 4, Intel Celeron, Intel Xeon, AMD K5, AMD K6, AMD Athlon, AMD
Athlon MP, AMD Athlon XP, AMD Athlon 4, AMD Duron, AMD Sempron
Intel Itanium, Intel Itanium 2, Intel Xeon, Intel Core, Intel Core 2, AMD Athlon 64, AMD
64-bit
Athlon X2, AMD Athlon FX, AMD Turion 64, AMD Turion X2, AMD Sempron
Hierarki memori
Gambar Hierarki Memori Tradisional
Hierarki Memori atau Memory Hierarchy dalam arsitektur komputer adalah sebuah pedoman yang
dilakukan oleh para perancang demi menyetarakan kapasitas, waktu akses, dan harga memori untuk
tiap bitnya. Secara umum, hierarki memori terdapat dua macam yakni hierarki memori tradisional dan
hierarki memori kontemporer (lanjutan).
Gambar 2. Hierarki Memori Kontemporer
Hierarki memori memang disusun sedemikian rupa agar semakin ke bawah, memori dapat mengalami
hal-hal berikut:
peningkatan waktu akses (access time) memori (semakin ke bawah semakin lambat, semakin
ke atas semakin cepat)
peningkatan kapasitas (semakin ke bawah semakin besar, semakin ke atas semakin kecil)
peningkatan jarak dengan prosesor (semakin ke bawah semakin jauh, semakin ke atas semakin
dekat)
penurunan harga memori tiap bitnya (semakin ke bawah semakin semakin murah, semakin ke
atas semakin mahal)
Memori yang lebih kecil, lebih mahal dan lebih cepat diletakkan pada urutan teratas. Sehingga, jika
diurutkan dari yang tercepat, maka urutannya adalah sebagai berikut:
1. register mikroprosesor. Ukurannya yang paling kecil tapi memiliki waktu akses yang paling
cepat, umumnya hanya 1 siklus CPU saja.
2. Cache mikroprosesor, yang disusun berdasarkan kedekatannya dengan prosesor (level-1, level2, level-3, dan seterusnya). Memori cache mikroprosesor dikelaskan ke dalam tingkatantingkatannya sendiri:
1. level-1: memiliki ukuran paling kecil di antara semua cache, sekitar puluhan kilobyte
saja. Kecepatannya paling cepat di antara semua cache.
2. level-2: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-1, yakni
sekitar 64 kilobyte, 256 kilobyte, 512 kilobyte, 1024 kilobyte, atau lebih besar. Meski
demikian, kecepatannya lebih lambat dibandingkan dengan level-1, dengan nilai
latency kira-kira 2 kali hingga 10 kali. Cache level-2 ini bersifat opsional. Beberapa
prosesor murah dan prosesor sebelum Intel Pentium tidak memiliki cache level-2.
3. level-3: memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan cache level-2, yakni
sekitar beberapa megabyte tapi agak lambat. Cache ini bersifat opsional. Umumnya
digunakan pada prosesor-prosesor server dan workstation seperti Intel Xeon atau Intel
Itanium. Beberapa prosesor desktop juga menawarkan cache level-3 (seperti halnya
Intel Pentium Extreme Edition), meski ditebus dengan harga yang sangat tinggi.
3. Memori utama: memiliki akses yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan memori cache,
dengan waktu akses hingga beberapa ratus siklus CPU, tapi ukurannya mencapai satuan
gigabyte. Waktu akses pun kadang-kadang tidak seragam, khususnya dalam kasus mesin-mesin
Non-uniform memory access (NUMA).
4. Cache cakram magnetis, yang sebenarnya merupakan memori yang digunakan dalam memori
utama untuk membantu kerja cakram magnetis.
5. Cakram magnetis
6. Tape magnetis
7. Cakram Optik
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:
1.
2.
3.
4.
Meningkatkan utilitas CPU.
Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU.
Efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas.
Transfer dari/ke memori utama ke/dari CPU dapat lebih efisien.
----oo0oo----