Prinsip-Prinsip Chache Memori
18 02 2009
Prinsip-Prinsip Chache
Memori
Cache memori ditujukan untuk memberikan
kecepatan memori yang mendekati kecepatan memori tercepat yang bisa diperoleh,
sekaligus memberikan ukuran memori yang besar dengan harga yang lebih murah
dari jenis-jenis memori semikonduktor. Konsepnya adalah sebagai berikut :
Terdapat memori utama yang
relatif lebih besar dan lebih lambat dan cache memory yang berukuran lebih
kecil dan lebih cepat. Cache berisi salinan sebagian memori utama. Pada saat
CPU membaca sebuah word memory, maka dilakukan pemeriksaan untuk mengetahui
apakah word itu terdapat pada cache. Bila sudah ada, maka word akan dikirimkan
ke CPU. Sedangkan bila tidak ada, blok memori utama yang terdiri dari sejumlah
word yang tetap akan dibaca ke dalam cache dan kemudian akan dikirimkan ke CPU.
- Elemen-elemen
Rancangan Cache
Walaupun
terdapat banyak implementasi cache, hanya terdapat sedikit elemen-elemen dasar
rancangan yang dapat mengklasifikasikan dan membedakan arsitektur cache. Adapun
elemen yang akan dibahas pada subbab ini adalah elemen pertama yaitu ukuran
cache. Semakin besar cache maka semakin besar jumlah gate yang terdapat pada
pengalamatan cache. Akibatnya adalah cache yang berukuran besar cenderung untuk
lebih lambat dibanding dengan cache berukuran kecil (walaupun dibuat dengan
teknologi rangkaian terintegrasi yang sam adan pitaruh pada tempat pada keping
dan board yang sama. Kinerja cache juga sangat sensitif terhadap sifat beban
kerja, maka tidaklah mungkin untuk mencapai ukuran cache yang ‘optimum’.
- Fungsi
Pemetaan (Mapping)
Karena
saluran cache lebih sedikit dibandingkan dengan blok memori utama, diperlukan
algoritma untuk pemetaan blok-blok memori utama ke dalam saluran cache. Selain
itu diperlukan alat untuk menentukan blok memori utama mana yang sedang memakai
saluran cache. Pemilihan fungsi pemetaan akan menentukan bentuk organisasi
cache. Dapat digunakan tiga jenis teknik, yaitu sebagai berikut :
a. Pemetaan
Langsung (Direct Mapping)
Pemetaan
ini memetakan masing-masing blok memori utama hanya ke satu saluran cache saja.
Jika suatu block ada di cache, maka tempatnya sudah
tertentu. Keuntungan dari direct mapping adalah sederhana dan murah. Sedangkan
kerugian dari direct mapping adalah suatu blok memiliki lokasi yang tetap (Jika
program mengakses 2 block yang di map ke line yang sama secara berulang-ulang,
maka cache-miss sangat tinggi).
b. Pemetaan Asosiatif (Associative
Mapping)
Pemetaan
ini mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok
memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache. Dengan pemetaan
asosiatif, terdapat fleksibilitas penggantian blok ketika blok baru dibaca ke
dalam cache. Kekurangan pemetaan asosiatif yang utama adalah kompleksitas
rangkaian yang diperlukan untuk menguji tag seluruh saluran cache secara
paralel,
sehingga pencarian data di cache menjadi lama
c. Pemetaan
Asosiatif Set (Set Associative
Mapping)
Pada
pemetaan ini, cache dibagi dalam sejumlah sets. Setiap set berisi sejumlah
line. Pemetaan asosiatif set memanfaatkan kelebihan-kelebihan pendekatan
pemetaan langsung dan pemetaan asosiati
- Jumlah
Cache
a. Cache
Satu Tingkat VS Cache Dua Tingkat
Dengan
meningkatkan kepadatan logik, telah memungkinkan menempatkan cahce pada keping
yang sama seperti processor: the on-chip cache. Dibandingkan dengan suatu cache
yang dapat dijangkau via bus eksternal, on-chip cache mengurangi aktivitas bus
eksternal processor dan akibatnya meningkatkan waktu eksekusi dan meningkatkan
kinerja sistem secara keseluruhan.
Memori
yang bernama L1 Cache ini adalah memori yang terletak paling dekat dengan
prosesor (lebih spesifik lagi: dekat dengan blok CU [Control Unit]). Penempatan
Cache di prosesor dikembangkan sejak PC i486. Memori di tingkat ini memiliki
kapasitas yang paling kecil (hanya 16KB), tetapi memiliki kecepatan akses dalam
hitungan nanodetik (sepermilyar detik). Data yang berada di memori ini adalah
data yang paling penting dan paling sering diakses. Biasanya data di sini
adalah data yang telah diatur melalui OS (Operating System) menjadi Prioritas
Tertinggi (High Priority).
Memori
L2 Cache ini terletak terletak di MotherBoard (lebih spesifik lagi: modul COAST
: Cache On A STick. Bentuk khusus dari L2 yang mirip seperti Memory Module yang
dapat diganti-ganti tergantung motherboardnya). Akan tetapi ada juga yang
terintegrasi langsung dengan MotherBoard, atau juga ada yang terintergrasi
dengan Processor Module. Di L2 Cache ini, kapasitasnya lebih besar dari pada L1
Cache. Ukurannya berkisar antara 256KB—2MB. Biasanya, L2 Cache yang besar
diperlukan di MotherBoard untuk Server. Kecepatan akses sekitar 10ns.
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar