Optical Memory

Disk Optik

1. CD (Compact Disk) : suatu disk yang tidak dapat dihapus yang menyimpan informasi audio yang telah didigitasi. Sistem standar menggunakan disk 12 cm yang dapat merekam lebih dari 60 menit waktu putar tanpa henti.
2. CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) : Disk yang tidak dapat dihapus untuk menyimpan data komputer. Sistem standar menggunakan disk 12 cm yang dapat menampung lebih dari 550 Mbyte.
3. CD-I (Compact Disk Interactive) : Suatu spesifikasi yang didasarkan pada penggunaan CD-ROM. Spesifikasi ini menjelaskan metode penyediaan audio, video, grafis, teks, dan kode yang dapat dieksekusi mesin pada CD-ROM.
4. DVI (Digital Video Interactive) : Sebuah teknologi untuk memproduksi representasi informasi video yang didigitasi dan terkompresi. Representasi dapat disimpan pada CD atau media disk lainnya. Sistem yang ada sekarang menggunakan CD dan dapat menyimpan sekitar 20 menit video pada satu disk.
5. WORM (Write One Read Many) : Sebuah disk yang lebih mudah ditulisi dibandingkan dengan CD-ROM, yang membuatnya secara komersial feasible untuk menyalin sebuah CD. Ukuran yang populer adalh 5,25 inchi yang dapat menampung 200 hingga 800 Mbyte data.
6. Erasable Optical Disk  : Suatu disk yang menggunakan teknologi optik namun dapat dihapus dan ditulisi ulang dengan mudah. Terdapat dua jenis ukuran yang umum dipakai: 3,25 inchi dan 5,25 inchi. Umumnya mempunyai kapasitas 650 Mbyte.

CD ROM

• CD-ROM player memiliki perangkat error-correcting untuk menjamin bahwa data ditransfer dengan benar dari disk ke komputer.
• Disk terbuat dari resin, seperti polycarbonate, dan dilapisi dengan permukaan yang sangat reflektif, biasanya aluminium.
• Informasi yang direkam secara digital diterbitkan sebagai sekumpulan lubang-lubang mikroskopik pada permukaan yang reflektif.
• Permukaan disk dilindungi dari debu dan gesekan dengan lapisan bening.
• Layout disk yang menggunakan constant angular velocity (CAV)
• Keuntungan CAV : blok data dapat dialamati secara langsung oleh track dan sector. Untuk memindahkan head ke alamat tertentu hanya memerlukan gerakan head yang pendek dan waktu tunggu yang singkat.
• Kerugian CAV : jumlah data yang dapat disimpan pada track yang jauh di luar sama dengan yang dapat disimpan dengan track yang berada dekat titik pusat.
• Kapasitas penyimpanan CD-ROM adalah 774,57 Mbyte.
• Format blok CD-ROM terdiri dari field-field sbb.:
• Sync : Field sync mengidentifikasikan awal sebuah blok.
• Header : header terdiri dari alamat blok dan byte mode.
• Mode 0 menandakan suatu field data blanko;
• mode 1 menandakan penggunaan kode error-correcting dan 2048 byte data;
• mode 2 menandakan 2336 byte data pengguna tanpa kode error-correcting.
• Data : data adalah data pengguna
• Auxiliary : data pengguna tambahan dalam mode 2. Pada mode 1, data ini  data pengguna tambahan dalam mode 2. Pada mode 1, data ini merupakan kode error-correcting
• Ada pula disk dengan menggunakan layout kecepatan linear konstant (CLV)
• Keuntungan CD-ROM:
• Kapasitas penyimpanan informasinya jauh lebih besar dibandingkan dengan disk magnetik.
• Dapat diperbanyak dengan harga murah
• Dapat dipindah-pindah. Sebagian besar disk magnetik tidak dapat dipindah-pindahkan.
• Kekurangan CD-ROM:
• CD-ROM hanya dapat dibaca saja (read only) dan tidak dapat di update.

CD-ROM memiliki waktu akses yang lebih lama dibandingkan dengan waktu akses disk drive magnetik.

 

Memory eksternal

Magnetic Disk

• Disk merupakan sebuah piringan bundar yang terbuat dari logam atau plastik yang dilapisi dengan bahan yang dapat dimagnetisasi.
• Data direkam di atasnya dan dapat dibaca dari disk dengan menggunakan kumparan pengkonduksi (conducting coil) yang dinamakan head
• Pada operasi penulisan, arus listrik pada head memagnetisasi disk.
• Pada operasi pembacaan, medan magnet pada disk yang bergerak di bawah head menghasilkan arus listrik pada head.
• Selama operasi pembacaan dan penulisan, head bersifat stasioner sedangkan piringan bergerak-gerak di bawahnya.

Organisasi

• Organisasi data pada piringan berbentuk sejumlah cincin-cincin yang konsentris yang disebut track.
• Masing-masing track lebarnya sama dengan lebar head.
• Track yang berdekatan dipisahkan oleh gap
• Gap bertujuan untuk mencegah/mengurangi error akibat melesetnya head atau interferensi medan magnet.
• Kerapatan (density), dalam bit per inci linear, pada track sebelah dalam lebih tinggi (lebih rapat) dibanding track sebelah luarnya.
• Data disimpan pada daerah berukuran blok yang dikenal sebagai sector.
• Biasanya terdapat antara 10 hingga 100 sector per track.

 Karakteristik

•  Gerakan head

·   Fixed head disk : terdapat sebuah head baca/tulis per track jadi ada beberapa head baca/tulis per surface. Semua head ditempatkan pada lengan memanjang ke seluruh track.

·    Movable head disk : hanya terdapat sebuah head baca/tulis per surface. Lengan dimana head ditempatkan dapat memanjang dan memendek untuk menuju ke salah satu track.

• Portabilitas disk

Disk berada pada sebuah disk drive yang terdiri dari lengan, tangkai yang dapat menggerakkan disk, dan perangkat elektronik untuk keperluan input dan output data biner.

·       Non-removable disk : secara permanen berada pada disk drive.

·       Removable disk : dapat dilepas dan diganti dengan disk lain.

• Permukaan yang dimagnetisasi

·       Double-sided : kedua sisi permukaannya dimagnetisasi

·       Single-sided : hanya satu permukaan yang dimagnetisasi (disk bermuka tunggal)

 

Karakteristik	Macam
Gerakan head	1. Fixed head (satu per track) 2. Movable head (satu per surface)
Portabilitas disk	1. Nonremovable disk 2. Removable disk
Sides	1. Single-sided 2. Double-sided
Platters	1. Single-platter 2. Multiple-platter
Mekanisme head	1. Contact (floppy) 2. Fixed gap 3. Aerodynamic gap (Winchester)

Waktu akses drive

• Ketika disk drive beroperasi, disk berputar dengan kecepatan tetap.
• Untuk dapat membaca dan menulis, head harus berada pada awal sector dari track yang diinginkan.
• Pemilihan track meliputi perpindahan head pada sistem movable head atau mekanisme elektronis pada head untuk sistem fixed head.
• Waktu yang diperlukan untuk menempatkan head pada track yang diinginkan dikenal sebagai seek time.
• Sekali track sudah dipilih, sistem akan menunggu sampai sector yang bersangkutan berputar agar sesuai dengan head.
• Waktu yang diperlukan oleh sector untuk mencapai head disebut rotational latency
• Access time, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk berada pada posisi siap membaca atau menulis.

 

Karakteristik Memory

Lokasi memory

• Memori Internal atau sering disebut dengan memory primer atau memory utama. Berada diluar CPU bersifat internal pada system computer, diperlukan oleh CPU dalam proses eksekusi (operasi) program sehingga dapat diakses secara langsung oleh CPU tanpa melalui perantara.
• Memori Eksternal atau sering disebut dengan memori sekunder. Bersifat eksternal dan berada di luar CPU, diperlukan dlam menyimpan data atau instruksi secara permanen, terdiri atas perangkat storage seperti: disk, pita magnetik, dl 

Kapasitas Memory

• Kapasitas adalah kemampuan menampung data dalam satuan tertentu (byte atau word)
• Kapasitas register dinyatakan dalam bit.
• Kapasitas memory internal dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word.
• Kapasitas memori eksternal dinyatakan dalam byte.

Satuan Transfer

• Memory Internal. Satuan transfer merupakan jumlah bit yang dibaca atau ditulis ke dalam memori pada suatu saat.
• Memory Eksternal. Data ditransfer dalam jumlah yang jauh lebih besar dari word, yang dikenal dengan block.

Metode Akses

• Sequentaial Access. Diorganisasikan menjadi unit-unit data yang disebut record, dibuat dalam bentuk urutan linier yang spesifik. Contoh sequential access adalah akses pada pita magnetic.
• Direct Access. Menggunakan shared read/write mechanism tetapi setiap blok dan record memliki alamat yang unik berdasarkan lokasi fisik. Contoh direct access adalah akses pada disk.
• Random Access. Dapat dipilih secara random, waktu mengakses lokasi tidak tergantung pada urutan akses sebelumnya dan bersifat konstan. Contoh random access adalah system memori utama.
• Associative Access. Setiap word dapat dicari berdasarkan pada isinya dan bukan berdasarkan alamatnya, waktu pencariannya tidak bergantung secara konstan terhadap lokasi atau pola access sebelumnya. Contoh associative access adalah memory cache.

Kinerja memory

• Access Time. Bagi RAM waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Bagi non RAM waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan mekanisme baca tulis pada lokasi tertentu.
• Cycle Time. Waktu akses ditambah dengan waktu transien hingga sinyal hilang dari saluran sinyal untuk menghasilkan kembali data bila data ini dibaca secara destruktif.
• Transfer Rate. Merupakan kecepatan pemindahan data ke unit memori atau ditransfer dari unit memory. Bagi RAM, transfer rate sama dengan  . Bagi non-RAM, transfer rate sama dengan , dimana  Waktu rata-rata untuk membaca atau menulis sejumlah N bit,  waktu akses rata-rata,  Jumlah bit,  kecepatan transfer dalam bit per detik.

Tipe Fisik Memory

• Memory Semikonduktor. Memory ini memakai teknologi LSI atau VLI, memory ini banyak digunakan untuk memory internal misalnya RAM.
• Memory Permukaan Magnetik. Banyak digunaakan untuk memory eksternal yaitu untuk disk atau pita magnetic.

Karakteristik Fisik

• Volatile dan Non-volatile. Pada memory volatile informasi akan hilang bila listrik dimatika. Pada memory Non-volatile informasi akan tetap berada tanpa mengalami kerusakan sebelum dilakukan perubahan, memory ini daya listrik tidak diperlukan untuk mempertahankan informasi tersebut.
• Erasable dan Non Erasable. Erasable artiny isi memory dapat dihapus dan diganti dengan informasi lain.

 Organisasi Memory

• Penyusunan bit untuk membentuk word

Penjelasan RAM, ROM, Cache

RAM (Random Access Memory) itu tempat menyimpan dan mengolah data. Biasa digunakan sebagai "Working Storage", tempat dimana komputer menjalankan program. Disini program/data dapat ditulis, dibaca, dan dihapus dari RAM, dan saat komputer dimatikan maka isi dari RAM tersebut akan hilang.

ROM (Read Only Memory) adalah "Storage Memory" yang berisi data/program yang ditulis oleh pabriknya, dimana komputer/user hanya bisa membaca saja, tidak bisa menulisi maupun menghapus. Biasanya ini berisi data-data konfigurasi awal yang diperlukan saat menyalakan komputer. Data yang terkandung didalam ROM tidak akan hilang saat komputer dimatikan.

Cache adalah nama suatu Memory yang jauh lebih cepat daripada RAM biasa. Gunanya adalah menyimpan data-data yang sering digunakan/dibaca, sehingga saat komputer membutuhkan data-data tersebut tidak perlu mencari di RAM tapi langsung diambil dari Cache. Jadi (misalnya) komputer kalau mengambil data dari RAM itu membutuhkan waktu 10 ms, apabila data yang sama itu ingin diambil/digunakan lagi cukup ambil dari Cache RAM yang bisa di akses dalam waktu 1ms. Memang waktu yang dihemat tidak terlalu besar (hanya hitungan ms, milidetik), namun apabila ada jutaan proses yang dilakukan, hasilnya akan terasa.

Seperti disebutkan, Cache itu sebenarnya hanya nama fungsi saja, sedangkan nama komponen nya biasanya dalam bentuk SRAM (Static Random Access Memory).
Juga sama dengan nama 'RAM' yang disebutkan diatas, nama komponen nya biasa dikenal juga sebagai DRAM (Dynamic Random Access Memory).
Beda DRAM dan SRAM secara teknis adalah, saat digunakan DRAM membutuhkan 'refresh' sementara SRAM tidak perlu. Oleh sebab itu, SRAM jauh lebih cepat aksesnya daripada DRAM, namun juga jadinya lebih mahal.

Untuk ROM, selain yang isinya ditulis dari pabrik, ada juga yang bisa ditulis oleh user.
PROM (Programmable ROM) itu awalnya kosong dan bisa ditulisi, namun setelah diisi data ia berubah menjadi ROM. Jadi disini pemakaiannya mirip dengan CD-R, dimana chip hanya bisa ditulis satu kali saja.
EPROM (Erasable PROM) itu sama seperti PROM, namun kalau diperlukan bisa dihapus ulang. Cara menghapusnya adalah menggunakan UltraViolet. Cukup sinari lubang chip nya dengan sinar UV yang kuat selama 10 menit, maka isi dari PROM tadi akan hilang.
EEPROM (Electronically Erasable PROM) itu mirip dengan EPROM, namun menghapusnya cukup menggunakan software penghapus. Jadi ini pemakaiannya mirip dengan CD-RW, dimana apabila diperlukan, isi dari PROM nya bisa di 'format' dulu dan ditulis ulang.


RAM, ROM, dan Cache RAM semuanya terletak di Motherboard komputer. Khusus untuk Cache RAM, pada teknologi masa kini lokasinya sering dimasukkan didalam chip CPU (otak dari komputer) sehingga waktu akses nya jauh lebih cepat. Namun pada teknologi yang lalu, Cache RAM juga masih berbentuk chip memory yang diletakkan di motherboard juga.

Penjelasan Mips dan Komponen

MIPS itu salah satu jenis processor. Nah MIPS ini, processor yang paling mudah untuk dipahami dibanding dengan INTEL atau yang lainnya. Soalnya MIPS dirancang sama John L Hennesy pada 1981 yang pas itu dibuatnya di Stanford University, jadi komponen-komponennya masi dasar gitu dan mudah dipahami untuk pembelajaran di kuliah. MIPS sendiri punya kepanjangan : Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages.

Versi dasar dari MIPS adalah versi R2000 yang merupakan MIPS yang pertama kali di-release. Dibagi menjadi 2 jenis, yaitu MIPS satu siklus dan MIPS 2 siklus.

Komponen utama

• Control Unit Merupakan bagian pengendali yang berfungsi mengendalikan bagian-bagian MIPS yang lain (aktivitas prosesor). Instruksi tediri dari 2 bagian yaitu input dan operan. Instruksi di MIPS panjangnya 32 bit. Namun yang masuk ke dalam control unit hanya 6 bit, yaitu bit ke 26-31. Kemudian mengeluarkan output 9 bit kendali komponen yang akan menjadi input bagian-bagian MIPS yang lain. Bit kendali yang dihasilkan :

• RegDst (Register destination)          : jadi inputan ke mux untuk selector data mana yang akan ditulis ke register
• Branch                                              : menangani pencabangan(di set 1 ketika terjadi pencabangan)
• MemRead (Memory Read)              : di set 1 untuk membaca data dari memory, 0 jika tidak
• MemToReg (Memory To Register)  : inputan buat mux untuk selector apakah data disimpan dalam memory dikirim ke register
•  ALU Op (ALU operation)
• MemWrite (Memory write)             : di set 1 untuk menyimpan data ke memory, 0 jika tidak
•  ALU src (ALU source)
•  RegWrite (Register Write)

Masing-masing 1 bit kecuali ALU Op 2 bit.

• Program Counter (PC) : Menghitung alamat instruksi berikutnya yang akan di eksekusi. Yang disimpan dalam PC adalah alamat memory. Alamat instruksi sama dengan alamat memory. Sedangkan alamat sediri tidak sama dengan instruksi. Masukkan dan keluaran dari PC sama yaitu sepanjang 32 bit (satu instruksi 32 bit). Daya tampung 1 alamat memory pada MIPS sepanjang 8 bit. Alamat memory sendiri merentang dari 000..00 sampai 111..11 sepanjang 32 bit. Jika tidak ada instruksi pencabangan maka nilai di dalam PC ditambah 4 setiap selesai melakukkan instruksi. Karena panjang instruksi 32 bit sedangkan daya tampung setiap alamat memory hanya  8 bit.

• Memory Instruksi : Menyimpan Instruksi yang akan di eksekusi. Inputnya alamat yang tadi disimpan dalam PC sebanyak 32 bit. Keluarannya instruksi sepanjang 32 bit juga.

• Memory data : Menyimpan data hasil pemrosesan  ALU. Masukkannya berupa alamat yang akan dipakai untuk menyimpan data (32 bit) dan data yang akan disimpan (32 bit). Keluarannya data 32 bit. Ada 2 macam memory data : memory read untuk membaca data dan memory write untuk menyimpan data, yang pemakaiannya diatur oleh control unit.

• Register :Menyimpan data yang akan diproses oleh ALU dan menyimpan data hasil perhitungan. Setiap register mempunyai nama, nomor, dan fungsinya masing-masing. Banyaknya 32 buah dengan masing-masing panjangnya 32 bit. Diakses berdasarkan nomornya. Namun pada pemrograman, akses berdasarkan nama registernya.

• ALU (arithmetic and Logical unit) : Mengolah dua buah data masukkan. Bisa penjumlahan pengurangan atau pembandingan. Masukkan berupa input 1 sepanjang 32 bit dan input 2 sepanjang 32 bit. Keluaran berupa hasil pengolahan dan zero flag. Zero flag di set 1 ketika hasil keluaran bernilai 0. Di set 0 jika sebaliknya.

Komponen pendukung

• Shifter : penggeser bit, 2 kali ke kiri (shift left 2) atau mengalikan dengan 4.
• Adder : penjumlah 2 buah inputan n bit dan menghasilkan sebuah keluaran n bit. Di MIPS ada 2 buah adder.
• Multiplexer : selector dari 2 buah input yang tersedia untuk di alirkan ke output.
• Sign extend : mengubah data 16 bit menjadi 32 bit dengan menambah 0 sebanyak 16 bit di awal.